本發(fā)明涉及一種輸水管，特別涉及一種水底輸水管材料及其制備方法。
背景技術：
：水底輸水管是敷設在水下或埋于海底一定深度的管道，主要用于輸送石油、天然氣、水等。海底管道作為連接海洋平臺之間安全、經(jīng)濟、快捷的運輸方式已經(jīng)被廣泛應用，管道路需要防止水動力因素或人為因素的破壞。目前，公開號為CN102888043A的中國專利公開了一種耐高壓HDPE給水管材料，由下述重量份的原料制成：HDPE80～120份，改性劑10～30份，阻燃劑5～15份，金屬氧化物2～10份，白炭黑5～15份。采用本發(fā)明的專用料制成的HDPE給水管具有良好的耐高壓性能和抗沖擊性能。但這種HDPE給水管的抗菌性能與耐疲勞性能較差，在水底長時間使用，外力的長時間施加容易造成疲勞破損。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的是提供一種抗菌、耐疲勞的水底輸水管材料。本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：一種水底輸水管材料，其特征在于：包括如下重量份物質(zhì)：HDPE80-90份硅烷偶聯(lián)劑5-15份抗菌劑0.5-1份聚酰胺酰亞胺樹脂20-25份辛基酚醛樹脂4-8份金屬鹽類成核劑1-5份增容劑2-3份抗氧劑0.2-0.5份。硅烷偶聯(lián)劑同時含有兩種不同化學性質(zhì)的有機硅化合物，可以分別于聚乙烯材料和樹脂材料連接，增強輸水管材料中的物質(zhì)的相容性，混合均勻，連接緊密?？咕鷦┑氖褂锰岣吡溯斔懿牧系目咕芰?，避免微生物在輸水管材料內(nèi)繁殖腐蝕破壞輸水管材料。聚酰胺酰亞胺樹脂具有優(yōu)良的機械性能，拉伸強度高，在水底使用時，可以更好的抵抗水壓，避免管道變形，同時可以防止管道被撞擊破損。辛基酚醛樹脂具有良好的分散性，可以增強輸水管內(nèi)部材料的粘性，從而提高輸水管材料的強度，同時內(nèi)部粘性增大，在輸水管產(chǎn)生裂紋時，裂紋的擴散更慢，提高了輸水管的使用壽命。金屬鹽成核劑，可以為聚乙烯的結晶提供晶核，從而使得聚乙烯制備時能快速完成結晶，增加了聚乙烯的結晶密度和促使聚乙烯晶粒尺寸穩(wěn)定，因此輸水管材料的結構穩(wěn)定。增容劑能增強樹脂材料與HDPE之間的相容性，進而得到穩(wěn)定的共混物?？寡鮿┠芊乐馆斔懿牧媳凰械娜芙庋跹趸苊獠牧侠匣?，提高材料的使用壽命。采用該配方制成的水底輸水管材料具有良好的抗菌性和耐疲勞性，可以適應在水底長時間使用的要求，降低維護成本，同時使用的材料毒性低，可以避免長時間使用對水質(zhì)造成污染。本發(fā)明進一步設置為：所述抗菌劑由殼聚糖、納米氯化銅、聚六亞甲基胍磷酸鹽和三氯卡班混合而成。本發(fā)明進一步設置為：所述抗菌劑中各物質(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。通過采用上述技術方案，殼聚糖分子內(nèi)具有游離氨基，氨基與負電子結合能抑制細菌的活性，同時殼聚糖無味、無臭、無毒，對水體不會造成污染；納米氯化銅具有較低的毒性，同時具有消毒效果，避免輸水管材料內(nèi)積累毒素；聚六亞甲基胍磷酸鹽具有殺菌效果，性質(zhì)穩(wěn)定，可在常溫下使用，長期抑菌，無副作用、無色、無臭，使用安全；三氯卡班使用安全，并且對酵母菌、真菌和病毒具有高效抑制殺菌作用。本發(fā)明進一步設置為：所述增容劑采用馬來酸酐接枝共聚物和丙烯酸接枝共聚物中的一種。通過采用上述技術方案，采用接枝共聚物作為增容劑，相比嵌段共聚物對HDPE具有更好的增容效果。本發(fā)明進一步設置為：所述硅烷偶聯(lián)劑采用Si-602硅烷偶聯(lián)劑。通過采用上述技術方案，Si-602硅烷偶聯(lián)劑，N-（β氨乙基）-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷，可以作為粘接促進劑，提高聚乙烯與聚酰胺酰亞胺樹脂等有機，使材料內(nèi)部各組分能更好的連接在一起，同時能對輸水管材料的力學性能提高較大，并且具有更好的化學穩(wěn)定性，在海底使用時能承受更大的水壓，同時也避免被海底的化學物質(zhì)侵蝕，使輸水管材料具有更長的使用壽命。本發(fā)明進一步設置為：所述抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用。通過采用上述技術方案，使用單一抗氧劑難以滿足材料多方面性能的要求，采用三種抗氧劑復配使用，能滿足加工、使用等多方面的要求，并且都采用常用氧化劑進行復配使用，開發(fā)周期短，效果好，三者之間協(xié)同提高抗氧劑的性能。本發(fā)明進一步設置為：所述金屬鹽類成核劑為硬脂酸鋅。通過采用上述技術方案，硬脂酸鋅為一種金屬鹽成核劑，可以為聚乙烯的結晶提供晶核，從而使得聚乙烯制備時能快速完成結晶，增加了聚乙烯的結晶密度和促使聚乙烯晶粒尺寸合適，因此本發(fā)明中輸水管材料具有良好的尺寸穩(wěn)定性，不容易熱脹冷縮變形，同時硬脂酸鋅對樹脂材料具有良好的潤滑作用，聚酰胺酰亞胺樹脂和辛基酚醛樹脂在硬脂酸鋅的作用下能更好的分散在輸水管材料內(nèi)，提高輸水管材料的均勻性。本發(fā)明進一步設置為：水底輸水管材料包括如下重量份物質(zhì)：HDPE85份硅烷偶聯(lián)劑10份抗菌劑0.8份聚酰胺酰亞胺樹脂25份辛基酚醛樹脂5份硬脂酸鋅3份增容劑3份抗氧劑0.4份。本發(fā)明的第二目的是提供水底輸水管材料的制備方法。本發(fā)明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現(xiàn)的：一種水底輸水管材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為150-160℃，熔融段溫度為160-170℃，剪切段溫度為170-180℃，擠出段溫度為130-150℃。具體實施方式實施例一：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE85硅烷偶聯(lián)劑10抗菌劑0.8聚酰胺酰亞胺樹脂25辛基酚醛樹脂5硬脂酸鋅3增容劑3抗氧劑0.4。抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用。抗菌劑中各物質(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為150℃，熔融段溫度為160℃，剪切段溫度為180℃，擠出段溫度為140℃。實施例二：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE84硅烷偶聯(lián)劑6抗菌劑1聚酰胺酰亞胺樹脂24.4辛基酚醛樹脂4硬脂酸鋅5增容劑2.4抗氧劑0.36?？寡鮿榭寡鮿?076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用?？咕鷦┲懈魑镔|(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為151℃，熔融段溫度為167℃，剪切段溫度為180℃，擠出段溫度為130℃。實施例三：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE90硅烷偶聯(lián)劑5抗菌劑0.91聚酰胺酰亞胺樹脂23辛基酚醛樹脂7硬脂酸鋅2.4增容劑2.7抗氧劑0.2?？寡鮿榭寡鮿?076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用?？咕鷦┲懈魑镔|(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為160℃，熔融段溫度為170℃，剪切段溫度為175℃，擠出段溫度為145℃。實施例四：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE89硅烷偶聯(lián)劑13抗菌劑0.5聚酰胺酰亞胺樹脂20辛基酚醛樹脂8硬脂酸鋅3.5增容劑2抗氧劑0.38。抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用。抗菌劑中各物質(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為155℃，熔融段溫度為165℃，剪切段溫度為170℃，擠出段溫度為135℃。實施例五：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE80硅烷偶聯(lián)劑15抗菌劑0.6聚酰胺酰亞胺樹脂22辛基酚醛樹脂6.3硬脂酸鋅1增容劑2.3抗氧劑0.44?？寡鮿榭寡鮿?076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用。抗菌劑中各物質(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為160℃，熔融段溫度為160℃，剪切段溫度為172℃，擠出段溫度為150℃。對比例一：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE85硅烷偶聯(lián)劑10聚酰胺酰亞胺樹脂25辛基酚醛樹脂5硬脂酸鋅3增容劑3抗氧劑0.4?？寡鮿榭寡鮿?076、抗氧劑168和抗氧劑DLTP配合使用。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒。對比例二：一種水底輸水管材料包括如下物質(zhì)：（g）HDPE85硅烷偶聯(lián)劑10抗菌劑0.8辛基酚醛樹脂5硬脂酸鋅3增容劑3?？咕鷦┲懈魑镔|(zhì)的重量比例殼聚糖：納米氯化銅：聚六亞甲基胍磷酸鹽：三氯卡班為2:5:10:1。上述水底輸水管材料的制備方法包括如下步驟：SP1、將HDPE、金屬鹽類成核劑、辛基酚醛樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、硅烷偶聯(lián)劑、增容劑、抗菌劑和抗氧劑混合；SP2、加入雙螺桿擠出機中擠出造粒，雙螺桿擠出機分為的加料段、熔融段、剪切段和擠出段，加料段溫度為150℃，熔融段溫度為160℃，剪切段溫度為170℃，擠出段溫度為130℃。對比例三：普通HDPE材料。實施例一至五、對比例一至三中的材料根據(jù)標準GB1040-92對拉伸強度和斷裂伸長率進行測試，并且將實施例一至五、對比例一和對比例二得到的材料根據(jù)標準GB/T14522-2008用紫外線照射48h后測試，測試結果見下表1。表1老化測試結果表拉伸強度（MPa）斷裂伸長率（%）48h老化后拉伸強度（MPa）48h老化后斷裂伸長率（%）實施例一4516642150實施例二4014337125實施例三4214437131實施例四3615032133實施例五3915533125對比例一3513125115對比例二3012525114對比例三2812218107由上表可以看出，本發(fā)明的實施例具有良好的力學性能，同時耐老化能力較強，聚酰胺酰亞胺樹脂對力學性能具有較大的影響，抗氧化劑對老化性能影響大。將實施例一至五、對比例一至三中的材料根據(jù)標準QB/T2591-2003用貼膜法，采用大腸桿菌、酵母菌和肺炎球菌，考察樣品24h的抗菌率，菌落總數(shù)的測定參照GB/T4789.2-2003，將材料制成50mm×50mm抗菌樣板，結果見表2?？咕实挠嬎闶饺缦拢篟（%）=(B-C)/B×100式中：R-抗菌率，%；B-空白對照樣品平均回收菌數(shù)，cfu/片；C-抗菌塑料樣品平均回收菌數(shù)，cfu/片。表2抗菌率檢測結果表大腸桿菌抗菌率（%）酵母菌抗菌率（%）肺炎球菌抗菌率（%）實施例一99.999.899.9實施例二99.599.499.7實施例三99.799.699.3實施例四99.899.499.4實施例五99.699.899.7對比例一83.182.882.4對比例二98.798.999.0對比例三80.281.281.7由上表可以看出本發(fā)明中的抗菌劑具有良好的抗菌效果，能適應海底的使用。本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。當前第1頁1 2 3