一種二層結構阻氧塑料管及其製造方法
2023-11-06 02:55:17 1
專利名稱：一種二層結構阻氧塑料管及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種二層結構阻氧塑料管及其製造方法
背景技術：
絕大多數塑料管的透氧率都比較高，帶來的弊端是氧氣會穿過管壁滲入並溶解到管中輸送的介質中，介質中氧的存在會對系統中的金屬管道、金屬設備等加速氧化腐蝕，增加系統的安全隱患，縮短系統的使用壽命，會汙染被輸送介質，並且為介質中微生物提供孳生條件等。介質溫度越高，這一弊端越為嚴重，因此對用於熱水系統中的塑料管材的透氧率D1N4761、CJ/T175-2002等標準中都做出了明確規定。為降低塑料管的透氧率，通常的做法是在塑料管材外壁包復一層對氧阻隔性能好的材料做阻氧層，金屬材料是常用的阻氧材料，鋁塑複合管就是一種典型的以金屬鋁箔做阻氧材料的阻氧塑料管。鋁箔性脆，對於希望或需要彎曲施工的管道系統，其廣泛應用受到·限制。因此，常用阻氧塑料管主要為管壁外包復EVOH樹脂阻隔層的阻氧塑料管。鋁箔和EVOH與被包復的管材相容性不好，管外壁與阻氧層之間還必須靠粘膠劑粘合。因此這種阻氧塑料管的結構至少是三層結構，從外層到裡層分別為EV0H(或鋁箔)阻氧層/粘膠劑層/塑料管材層。一般冷熱水系統用塑料管材多為聚烯烴(PO)管材，包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及它們的共聚物，如PEXa管、PEXb管、PEXc管、PERT管、PB — I管、PBR管、PPH管、PPB管、PPR管、PPRCT管等。它們的設計使用壽命一般為50年，鋁箔耐腐蝕性差，使用壽命很短，對曝露的鋁箔必須加以保護，所以三層結構的鋁塑複合管並不存在。EVOH的耐水性能不好，透氧率受環境溼度影響很大，並且EVOH強度不高，包復層又很薄，抗磨損能力較弱，一旦受到刮擦，破損處將完全失去阻氧能力，為此，人們發明了五層結構阻氧塑料管，其結構從外層到裡層為PO樹脂保護層/粘膠劑層/EVOH (或鋁箔)阻氧層/粘膠劑層/塑料管材層。目前市場上常見的阻氧塑料管，幾乎全部為冷熱水系統用塑料管，如複合EVOH的三層結構的PEX管、PERT管，複合EVOH的五層結構的PB-I管、PEXa管，及鋁塑複合管等。三層結構阻氧塑料管之阻氧層得不到保護，五層結構阻氧塑料管結構複雜，兩者製造成本均較高，普及應用受到限制，只在一些高端應用場合少量應用。因此，開發結構簡單，成本低廉，阻氧性能優秀的新型阻氧塑料管勢在必行，其中阻氧材料的研發首當其衝。常用高阻隔樹脂及其阻隔性能順序為PVAc > EVOH > PVDc0 PVDc加工困難，用量越來越少了 ；PVAc為水溶性聚合物，加工和應用困難，近年改性PVAc取得突破，且價格低廉，用量越來越大；EV0H加工性能好，用量最大，但其耐水性能差，必須將其置於防水夾層中應用。LCP (液晶樹脂)的阻隔性能高於PVAc，是EVOH的數倍，但因其加工溫度高達300°C以上，且其密度大，價格昂貴，極少用其做阻隔材料。LCP的主要性能十分優秀(I)高強度、高模量、優良的摩擦性、優良的磨耗性，蠕變性可忽略不計；(2)突出的耐熱性，其熱變形溫度高達300°C以上，有的牌號LCP樹脂可在-50°C 240°C下連續使用，仍有優良的衝擊韌性和尺寸穩定性；(3)極佳的阻燃性，LCP對火焰具有自熄性；(4)極小的線脹係數，很高的尺寸穩定性和尺寸精度；(5)耐候性、耐輻射性好，對微波透明；(6)優良的電性能；(7)突出的耐化學腐蝕性；(8)優良的成型加工性；(9)LCP的阻氧性幾乎是合成樹脂中最高的，約為EVOH的2倍 10倍，在環境溼度較高時，其優勢尤為突出，在相同的阻氧性能條件(相對溼度90% )下，LCP的厚度僅為EVOH的1/10左右即可，即使是相對溼度達到100%，其阻氧性仍保持不變。由於液晶聚合物在熱、電、機械、化學方面優良的綜合性能越來越受到各國的重視，其產品被引入到各個高技術領域的應用中。被譽為超級工程塑料，LCP已經用於微波爐容器，可以耐高低溫；LCP還可以做印刷電路板、人造衛星電子部件、噴氣發動機零件；用於電子電氣和汽車機械零件或部件；還可以用於醫療方面。LCP可以加入高填充劑作為集成電路封裝材料，以代替環氧樹脂作線圈骨架的封裝材料；作光纖電纜接頭護套和高強度元件；代替陶瓷作化工用分離塔中的填充材料等。LCP還可以與聚碸、PBT、聚醯胺等塑料共混製成合金，製件成型後其機械強度高，用以代替玻璃纖維增強的聚碸等塑料，既可提高機械強度性能，又可提高使用強度及化學穩定性等。目前正在研究將LCP用於宇航器外部的面板、汽車外裝的制動系統等。但是LCP的加工溫度與冷熱水裝置中常用塑料管的加工溫度相差懸殊，薄型成型品存在脆性，且其與大多數PO樹脂相容性欠佳，用其直接包覆在塑料 管外壁上做阻氧層，其附著力較差，也須有粘膠劑層粘合。
發明內容
本發明的目的在於提供一種二層結構阻氧塑料管及其製造方法。為達到上述目的，本發明採取的解決方案是一種二層結構阻氧塑料管，從外層到裡層為阻氧層/塑料管材，阻氧層為PO - LCP合金材料，塑料管材為PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO - LCP合金阻氧層。PO - LCP合金做阻氧材料。阻氧層強度高，不需防刮擦保護層；自身不吸水，不需防水層。阻氧層與PO管材間相容性好，親合力大，因此也不需粘膠劑層。塑料管材層包括現用於熱水系統中所有PO管材，如PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-I管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材和PPRCT管材等。為達到上述目的，本發明採取的解決方案是一種二層結構阻氧塑料管的製造方法，PO - LCP合金由聚烯烴樹脂+液晶樹脂+相容劑熔融共混製得，其中PO樹脂95% 15%, LCP樹脂4. 9% 84. 3%，相容劑I % O. 7% ;採用側餵料二段式擠出造粒機，LCP樹脂由一臺擠出機熔融塑化，填鴨式將其熔體擠入另一臺腰部開設有第二進料口的擠出機中，與該擠出機中正被熔融塑化擠出的PO樹脂和相容劑熔體匯合，並開始三者的熔融共混，將其擠出成型為絲條狀，拉伸取向冷卻切粒，製得PO - LCP合金阻氧材料顆粒；P0塑料管材外表面經表面處理，塗復口模圍繞著PO塑料管材外壁做圓周運動，PO - LCP合金熔體在PO塑料管材外壁上沿圓周旋轉方向塗復在PO塑料管材上，LCP微纖沿PO塑料管材外壁圓周排列，製成二層結構阻氧塑料管。所述的PO樹脂是聚乙稀及其共聚物或者聚丙烯及其共聚物，製得PE - LCP合金阻氧材料顆粒或者PP…LCP合金阻氧材料顆粒。所述的LCP樹脂是7710L熱致液晶樹脂、Lc_5000熱致液晶樹脂或者E4008-BK熱致液晶樹脂。
所述的相容劑是接枝馬來酸酐之PO樹脂。所述的接枝馬來酸酐之PO樹脂是PE-g-MAH樹脂或者PP-g-MAH樹脂。為增加PO管材外表面對阻氧層PO - LCP的親合力，還必須對PO管材外表面進行處理，以提高其表面能。對PO管材外表面進行處理，採用等離體處理、電暈處理、火焰處理，首選等離子體處理，邊處理邊塗復PO - LCP合金，或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PO - LCP合金。本發明利用分子複合法，將LCP均勻地分散於柔性聚合物中，原位生成納米級的LCP微纖，其尺寸比一般納米複合材料更小，分散程度接近分子水平，可大幅度提高柔性高分子樹脂的拉伸強度、彎曲模量、耐熱性、阻隔性等。當柔性聚合物與塑料管材材料相同或者相近時，可有效的提高阻氧層與塑料管間的親和力，層間省卻粘膠劑層成為可能。並且合金的加工溫度低於純LCP的加工溫度，有助於提高二層結構阻氧塑料管制造工藝的可控程度。
採用本發明製造阻氧塑料管，PO阻氧管外壁直接包復著阻氧層，阻氧層為PO - LCP合金，不怕水，抗刮擦，因此不需防水層和防刮擦保護層，其與PO管材壁間相容性好，親合力大，因此不需粘膠劑粘接。PO - LCP中的LCP形成微纖，並沿管材圓周排列，對管材具有增強、提高耐熱、改善蠕變，提高阻氧性能等作用，二層結構阻氧塑料管結構簡單，性能優秀，成本低廉，擠出塗復PO - LCP合金阻氧層，製造容易，適用於PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-I管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材和PPRCT管材離線擠出塗復阻氧層，和大多管材在線擠出塗復阻氧層。本發明採用的塗複方法，能有效地發揮了 LCP高強度對管材圓周的增強作用，具有更好的阻氧效果。
圖I是二層結構阻氧塑料管的結構示意圖。圖中1、塑料管材，2、阻氧層。
具體實施例方式實施例I。一種二層結構阻氧塑料管，從外層到裡層為阻氧層2/塑料管材1，阻氧層2為PO w LCP合金材料，塑料管材I為PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO - LCP
合金阻氧層。實施例2。一種二層結構阻氧塑料管的製造方法，PO - LCP合金由聚烯烴樹脂+液晶樹脂+相容劑熔融共混製得，其中PO樹脂95% 15%，LCP樹脂4. 9% 84. 3%，相容劑I % O. 7% ;採用側餵料二段式擠出造粒機，LCP樹脂由一臺擠出機熔融塑化，填鴨式將其熔體擠入另一臺腰部開設有第二進料口的擠出機中，與該擠出機中正被熔融塑化擠出的PO樹脂和相容劑熔體匯合，並開始三者的熔融共混，將其擠出成型為絲條狀，拉伸取向冷卻切粒，製得PO - LCP合金阻氧材料顆粒；P0塑料管材外表面經表面處理，塗復口模圍繞著PO塑料管材外壁做圓周運動，PO - LCP合金熔體在PO塑料管材外壁上沿圓周旋轉方向塗復在PO塑料管材上，LCP微纖沿PO塑料管材外壁圓周排列，製成二層結構阻氧塑料管。實施例3。PEXb阻氧管交聯後之PEXb管，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXb塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXb管。實施例4。PEXc阻氧管交聯後之PEXc管，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXc塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXc管。實施例5。PEXa阻氧管後交聯PEXa管，管材在線表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXa管。同步交聯PEXa管或後交聯PEXa管離線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXa塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PEXa 管。實施例6。PERT阻氧管PERT管在線進行表面火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PERT塑料管。亦可在管材下線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PE - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PERT塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復P - ELCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PERT管。實施例7。PB-I阻氧管PB-1管在線進行表面火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PB-I管。亦可在管材下線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PB-I塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PB-I管。實施例8。PBR阻氧管PBR管在線進行表面火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PBR管。亦可在管材下線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PBR管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PP w LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PBR管。實施例9。PPR阻氧管PPR管在線進行表面火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPR管。亦可在管材下線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPR管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PP w LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPR管。實施例10。PPRCT阻氧管=PPRCT管在線進行表面火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP W LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPRCT管。亦可在管材下線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP w LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPRCT塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PP ^ LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPRCT管。實施例Il15PPB阻氧管PPB管在線進行表面火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPB塑料管。亦可在管材下線後，表面經火焰處理、或者電暈處理、或者等離子體處理，並立即擠出塗覆PP w LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPB塑料管。或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PP - LCP合金阻氧層，製成二層結構阻氧PPB管。
採用本發明製造阻氧塑料管，PO阻氧管外壁直接包復著阻氧層，阻氧層為PO - LCP合金，不怕水，抗刮擦，因此不需防水層和防刮擦保護層，其與PO管材壁間相容性好，親合力大，因此不需粘膠劑粘接。PO - LCP中的LCP形成微纖，並沿管材圓周排列，對管材具有增強、提高耐熱、改善蠕變，提高阻氧性能等作用，二層結構阻氧塑料管結構簡單，性能優秀，成本低廉，擠出塗復PO - LCP合金阻氧層，製造容易，適用於PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-I管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材和PPRCT管材離線擠出塗復阻氧層，和大多管材在線擠出塗復阻氧層。
權利要求
1.一種二層結構阻氧塑料管，其特徵是從外層到裡層為阻氧層/塑料管材，阻氧層為PO - LCP合金材料，塑料管材為PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO - LCP合金阻氧層。
2.根據權利要求I所述的一種二層結構阻氧塑料管，其特徵是所述的PO塑料管材是PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-I管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材或者PPRCT管材。
3.根據權利要求I所述的二層結構阻氧塑料管的製造方法，其特徵是P0- LCP合金由聚烯烴樹脂+液晶樹脂+相容劑熔融共混製得，其中PO樹脂95% 15%，LCP樹脂4. 9% 84. 3%，相容劑1% O. 7% ;採用側餵料二段式擠出造粒機，LCP樹脂由一臺擠出機熔融塑化，填鴨式將其熔體擠入另一臺腰部開設有第二進料口的擠出機中，與該擠出機中正被熔融塑化擠出的PO樹脂和相容劑熔體匯合,並開始三者的熔融共混,將其擠出成型為絲條狀，拉伸取向冷卻切粒，製得PO - LCP合金阻氧材料顆粒；P0塑料管材外表面經表面處理，塗復口模圍繞著PO塑料管材外壁做圓周運動，PO - LCP合金熔體在PO塑料管材外壁上沿圓周旋轉方向塗復在PO塑料管材上，LCP微纖沿PO塑料管材外壁圓周排列，製成二層結構阻氧塑料管。
4.根據權利要求3所述的二層結構阻氧塑料管的製造方法，其特徵是所述的PO樹脂是聚乙稀及其共聚物或者聚丙烯及其共聚物，製得PE - LCP合金阻氧材料顆粒或者PP - LCP合金阻氧材料顆粒。
5.根據權利要求3所述的二層結構阻氧塑料管的製造方法，其特徵是所述的LCP樹脂是7710L熱致液晶樹脂、Lc-5000熱致液晶樹脂或者E4008-BK熱致液晶樹脂。
6.根據權利要求3所述的二層結構阻氧塑料管的製造方法，其特徵是所述的相容劑是接枝馬來酸酐之PO樹脂。
7.根據權利要求3所述的二層結構阻氧塑料管的製造方法，其特徵是所述的接枝馬來酸酐之PO樹脂是PE-g-MAH樹脂或者PP-g-MAH樹脂。
8.根據權利要求3所述的二層結構阻氧塑料管的製造方法，其特徵是所述的PO管材外表面經離體處理、電暈處理、火焰處理，首選等離子體處理，邊處理邊塗復PO - LCP合金，或者採用表面處理劑處理，乾燥12 25秒後擠出塗復PO - LCP合金。
全文摘要
一種二層結構阻氧塑料管，其特徵是從外層到裡層為阻氧層/塑料管材，阻氧層為PO∽LCP合金材料，塑料管材為PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO∽LCP合金阻氧層。製造方法是採用側餵料二段式擠出造粒機，LCP樹脂由一臺擠出機熔融塑化，填鴨式將其熔體擠入另一臺腰部開設有第二進料口的擠出機中，與該擠出機中正被熔融塑化擠出的PO樹脂和相容劑熔體匯合，並開始三者的熔融共混，將其擠出成型為絲條狀，拉伸取向冷卻切粒，製得PO∽LCP合金阻氧材料顆粒；PO塑料管材外表面經表面處理，PO∽LCP合金熔體在PO塑料管材外壁上沿圓周旋轉方向塗復在PO塑料管材上，製成二層結構阻氧塑料管。
文檔編號C08L23/10GK102913690SQ20121041055
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者陳立楠, 於東明 申請人:浙江曼瑞德舒適系統有限公司