本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種新型雙層聚乙烯波紋管及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯波紋管是以聚乙烯樹脂為主要原料,采用擠出成型工藝生產(chǎn)的一種新型給水管道。連接方式有熱熔、電熔和機械連接三種。由于聚乙烯管材具有無毒、良好的耐寒、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性、較高的剛性和韌性，以及機械性能好、安裝方便等諸多優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用于建筑給水、排水、埋地排水管、輸氣管及電訊工程等領(lǐng)域。但是聚乙烯管也有不耐高溫、暴曬，高溫下管道縱向伸長率較大，故障后維修成本較高等缺點。因此就需要不斷的改善其強度、耐老化、耐化學(xué)腐蝕等性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種新型雙層聚乙烯波紋管及其制備方法，采用雙層結(jié)構(gòu)，并對于內(nèi)層和外層材料進行改進，使得雙層聚乙烯波紋管具有更強的抗老化性能和力學(xué)強度。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
一種新型雙層聚乙烯波紋管，包括內(nèi)層和外層；
所述內(nèi)層的材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：80～100份耐熱聚乙烯材料PE-RT、0.3～0.5份抗氧劑、2～4份光屏蔽劑和0.2～0.4份紫外線吸收劑；
所述外層的材料包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分：85～110份聚乙烯、1～5份改性劑、0.1～0.5份抗氧劑和4～8份發(fā)泡劑；
所述內(nèi)層材料和外層材料通過共擠機共擠成型。
優(yōu)選的，所述抗氧劑為酚類主抗氧TCA或抗氧劑1010中的一種或兩種。
優(yōu)選的，所述光屏蔽劑為炭黑和二氧化鈦的混合物。
優(yōu)選的，所述紫外線吸收劑為二苯甲酮、鄰羥基二苯甲醇、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)、苯丙三唑或2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)中的任意一種。
優(yōu)選的，所述改性劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種。
優(yōu)選的，所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺(AC)或偶氮二異丁腈(AIBN)中的一種或兩種。
優(yōu)選的，所述光屏蔽劑中炭黑與二氧化鈦的質(zhì)量份數(shù)比為3：1。
耐熱聚乙烯材料PE-RT：是由乙烯和辛烯的單體經(jīng)茂金屬催化共聚而成，耐熱性聚乙烯是其使用溫度高于80攝氏度，普通聚乙烯的使用溫度不高于50攝氏度。
抗氧劑：抗氧劑是一類化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)其在聚合物體系中僅少量存在時，就可延緩或抑制聚合物氧化過程的進行，從而阻止聚合物的老化并延長其使用壽命，又被稱為“防老劑”。
酚類主抗氧TCA：1,1,3-三(2-甲基-4羥基-5叔丁基苯基)丁烷，白色結(jié)晶粉末，熔點185～188℃，毒性低，揮發(fā)性小、不污染，耐熱性好，具有優(yōu)良的抗氧化性和抑制銅離子催化氧化的功能，適于PE、PP、PVC中銅電纜電線的絕緣層。
抗氧劑1010：四季戊四醇酯：白色粉末，熔點119-123℃,抗氧效果好，常用于PP、PA、ABS。用量為0.1-0.5，與輔助抗氧劑并用如DLTP或DSTP，主輔比例為1:3效果更好，可節(jié)省主抗氧劑用量。
光屏蔽劑：這是一類能夠遮蔽或反射紫外線的物質(zhì)，可以抑制紫外線對聚合物的破壞作用，從而抑制光老化。光屏蔽劑有炭黑、氧化鈦等無機顏料和酞菁藍、酞菁綠等有機顏料，其中碳黑屏蔽效果最好。
紫外線吸收劑：是一種光穩(wěn)定劑，能吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分，而本身又不發(fā)生變化。
改性劑：鋁酸酯偶聯(lián)劑，是用于無機顏料表面活性改造。
鋁酸酯偶聯(lián)劑：經(jīng)鋁酸酯偶聯(lián)劑活化改性處理后的無機粉體，除質(zhì)量穩(wěn)定外，還具有色淺、無毒、味小及對PVC的協(xié)同熱穩(wěn)定性和潤滑性。
偶氮二甲酰胺：又名偶氮二酰胺；二氮烯二羧酸酰胺；商品名為發(fā)泡劑AC或發(fā)泡劑ADC，是一種白色或淡黃色粉末，無毒，無嗅，不易燃燒，具有自熄性。偶氮二甲酰胺是一種在工業(yè)中常用到的發(fā)泡劑，可用于瑜伽墊、橡膠鞋底等生產(chǎn)，以增加產(chǎn)品的彈性。
偶氮二異丁腈：簡稱AIBN.溶于甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、石油醚和苯胺等有機溶劑。遇熱分解放出氮氣和含-(CH2)2-C-CN基有機氰化物。分解溫度64℃。室溫下緩慢分解，100℃急劇分解，能引起爆炸著火，易燃，有毒。放出的有機氰化物對人體危害較大。
本發(fā)明還提供了一種制備上述任意一種新型雙層聚乙烯波紋管的方法，包括如下步驟：
(1)內(nèi)層材料的制備方法：
將耐熱聚乙烯材料PE-RT、抗氧劑、光屏蔽劑和紫外線吸收劑依次放入攪拌機中進行混合，混料溫度為80℃，攪拌時間為20～30min。
(2)外層材料的制備方法：
制取a料：將聚乙烯和改性劑在170～190℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：將聚乙烯和抗氧劑在170～190℃下混合熔融，制得b料；
將a料和b料混合并加入發(fā)泡劑，然后添加到擠出機中擠出成粒。
(3)成型：
將外層材料和內(nèi)層材料分別加入到兩臺擠出機中，機筒溫度為50℃～220℃，?？跍囟葹?10℃～230℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中的機筒溫度分為五段，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50～100℃、170～180℃、190～200℃、200～210℃、210～220℃，?？跍囟确譃樗亩?，模口一段、二段、三段、四段溫度分別為210～220℃、210～220℃、210～220℃、215～225℃。
優(yōu)選的，所述機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩?，?？谝欢?、二段、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：
本發(fā)明所述的新型雙層聚乙烯波紋管及其制備方法，將波紋管制作成內(nèi)外兩層，通過各層組分之間的相互配合，使得波紋管提高了抗老化性能，延長了使用壽命，提高了波紋管的剛性。
具體實施方式
除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進行了下述定義。
所有的數(shù)字標(biāo)識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數(shù)字標(biāo)識之前都加上術(shù)語“約”。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領(lǐng)域已知的。
下面結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
對照組：
單層管：
將聚乙烯100份，填充劑20份，熱穩(wěn)定劑4份，抗氧化劑1.2份，光穩(wěn)定性1.5份，增韌劑3份，放入擠出機中，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩?，?？谝欢?、二段、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫?？估匣阅芎屠鞆姸葴y試數(shù)據(jù)見表1和表2。
實施例1：
內(nèi)層材料的制備方法：
將100份耐熱聚乙烯材料PE-RT、0.3份酚類主抗氧TCA、1.5份炭黑、0.5份二氧化鈦和0.4份2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)依次放入攪拌機中進行混合，混料溫度為80℃，攪拌時間為25min。
外層材料的制備方法：
制取a料：將80份聚乙烯和3份鈦酸酯偶聯(lián)劑在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：將5份聚乙烯和0.3份酚類主抗氧TCA在170℃下混合熔融，制得b料；
將a料和b料混合并加入5份偶氮二甲酰胺，然后添加到擠出機中擠出成粒。
(3)成型：
將外層材料和內(nèi)層材料分別加入到兩臺擠出機中，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩危？谝欢?、二段、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫?？估匣阅芎屠鞆姸葴y試數(shù)據(jù)見表1和表2。
實施例2：
內(nèi)層材料的制備方法：
將90份耐熱聚乙烯材料PE-RT、0.35份酚類主抗氧TCA、3份炭黑、1份二氧化鈦和0.3份2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)依次放入攪拌機中進行混合，混料溫度為80℃，攪拌時間為25min。
外層材料的制備方法：
制取a料：將85份聚乙烯和3份鈦酸酯偶聯(lián)劑在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：將7份聚乙烯和0.2份酚類主抗氧TCA在170℃下混合熔融，制得b料；
將a料和b料混合并加入4份偶氮二甲酰胺，然后添加到擠出機中擠出成粒。
(3)成型：
將外層材料和內(nèi)層材料分別加入到兩臺擠出機中，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩?，模口一段、二段、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫?？估匣阅芎屠鞆姸葴y試數(shù)據(jù)見表1和表2。
實施例3：
內(nèi)層材料的制備方法：
將85份耐熱聚乙烯材料PE-RT、0.3份酚類主抗氧TCA、2.4份炭黑、0.8份二氧化鈦和0.35份2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮依次放入攪拌機中進行混合，混料溫度為80℃，攪拌時間為25min。
外層材料的制備方法：
制取a料：將83份聚乙烯和2份鈦酸酯偶聯(lián)劑在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：將6份聚乙烯和0.2份酚類主抗氧TCA在180℃下混合熔融，制得b料；
將a料和b料混合并加入3份偶氮二甲酰胺，然后添加到擠出機中擠出成粒。
(3)成型：
將外層材料和內(nèi)層材料分別加入到兩臺擠出機中，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩危？谝欢巍⒍?、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫?？估匣阅芎屠鞆姸葴y試數(shù)據(jù)見表1和表2。
實施例4：
內(nèi)層材料的制備方法：
將90份耐熱聚乙烯材料PE-RT、0.3份酚類主抗氧TCA、3份炭黑、1份二氧化鈦和0.4份鄰羥基二苯甲醇依次放入攪拌機中進行混合，混料溫度為80℃，攪拌時間為23min。
外層材料的制備方法：
制取a料：將85份聚乙烯和3份鋁酸酯偶聯(lián)劑在170℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：將7份聚乙烯和0.2份酚類主抗氧TCA和0.1份抗氧劑1010在175℃下混合熔融，制得b料；
將a料和b料混合并加入4份偶氮二異丁腈，然后添加到擠出機中擠出成粒。
(3)成型：
將外層材料和內(nèi)層材料分別加入到兩臺擠出機中，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩?，模口一段、二段、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫。抗老化性能和拉伸強度測試數(shù)據(jù)見表1和表2。
實施例5
內(nèi)層材料的制備方法：
將80份耐熱聚乙烯材料PE-RT、0.3份抗氧劑1010、2.25份炭黑、0.75份二氧化鈦和0.2份二苯甲酮依次放入攪拌機中進行混合，混料溫度為80℃，攪拌時間為25min。
外層材料的制備方法：
制取a料：將80份聚乙烯和2份鋁酸酯偶聯(lián)劑劑在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：將5份聚乙烯和0.2份抗氧劑1010在175℃下混合熔融，制得b料；
將a料和b料混合并加入3份偶氮二甲酰胺(AC)和2偶氮二異丁腈(AIBN)，然后添加到擠出機中擠出成粒。
(3)成型：
將外層材料和內(nèi)層材料分別加入到兩臺擠出機中，機筒一段、二段、三段、四段、五段溫度分別為50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，?？跍囟确譃樗亩危？谝欢?、二段、三段、四段溫度分別為220℃、220℃、220℃和225℃，經(jīng)成型機將波紋管拉出后，由切割機定長切割，送入擴口機，擴口完成后包裝入庫。抗老化性能和拉伸強度測試數(shù)據(jù)見表1和表2。
表1對照組的單層波紋管與實施例1～5制得的新型雙層聚乙烯波紋管的抗老化性能的對比：
表2對照組的單層波紋管與實施例1～5制得的新型雙層聚乙烯波紋管的拉伸強度的對比：
從表1中可以看出，相同的老化時間，雙層管的拉伸強度保留值和斷裂伸長率保留值均比對照組的值大，保留值越大，意味著衰減速度慢，老化速度也慢，因此實施例1～5所制得的波紋管的抗老化性能有很大的提高；
從表2中可以看出，實施例1～5制得的新型雙層聚乙烯波紋管的拉伸強度比對照組的單層波紋管的拉伸強度大，新型雙層聚乙烯波紋管具有更高的強度和韌性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。