本發(fā)明涉及管材，具體地說，涉及一種塑料合金復(fù)合高性能管材及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、目前，隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，人居環(huán)境不斷提升，飲用水管道、熱力管道等管道需求不斷增加，傳統(tǒng)的水泥管、鋼管、球墨鑄鐵管屬于高能耗產(chǎn)品，碳排放較高，在實(shí)際使用時(shí)采用了大量的pp-r管材、pe管材、pvc-m管材、pvc-uh管材、pvc-o管材等數(shù)量管材。塑料管材由于輕質(zhì)高強(qiáng)，衛(wèi)生性能好，安裝維修方便，耐腐蝕等許多優(yōu)點(diǎn)，但強(qiáng)度低，管材壁厚，為提高管材強(qiáng)度，大多采用鋼塑復(fù)合管材，如鋼襯塑管材，pp-r或pe鋼塑復(fù)合管材、鋼絲網(wǎng)增強(qiáng)管材、鋼骨架增強(qiáng)管材，這些復(fù)合管材基本上都采用聚烯烴類材料復(fù)合，聚烯烴材料剛性差，承壓效果差，強(qiáng)度還不能滿足更高要求，如溫度、壓力使用更高的要求，同時(shí)聚烯烴類復(fù)合管材不能在常溫下進(jìn)行粘接，對更換維修和高空作業(yè)的操作存在較大阻礙。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題：
2、用以解決現(xiàn)有的復(fù)合管材存在的剛性差、承壓效果差、不能粘接、安裝不方便的問題。
3、本發(fā)明采用的技術(shù)方案：
4、針對上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種塑料合金復(fù)合高性能管材及其制備方法。具體內(nèi)容如下：
5、第一，本技術(shù)提供了一種塑料合金復(fù)合高性能管材；其管道結(jié)構(gòu)，至少包括三層，由內(nèi)至外順次為：
6、內(nèi)管，其為可熱熔焊接的抗菌層，即是pe-rt抗菌層；
7、中間管，包括靠近內(nèi)層的金屬層和遠(yuǎn)離內(nèi)層的至少一層膠膜層；每一層膠膜材料包括馬來酸肝接枝聚乙烯、聚乙烯、馬來酸肝接枝-乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一種；
8、外管，其為阻燃層；阻燃材料包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯；
9、進(jìn)一步展開而言，各管道層結(jié)構(gòu)的配方如下：
10、內(nèi)管，其中原料各組分按重量份數(shù)計(jì)，包括樹脂100份，色母粒1～5份，過氧化二乙丙苯0.02～0.2份，乙烯基三甲氧基硅烷1.5～2.5份，有機(jī)錫0.1～0.3份，抗氧劑0.3～1.0份，抗菌劑0.1～1.0份。
11、樹脂包括pe、pe-rt、pp-r、pb中的至少一種。
12、抗氧劑包括抗氧劑1010、抗氧劑176中的至少一種。
13、抗菌劑包括銀離子抗菌劑、稀土抗菌劑中的至少一種。
14、中間管采用馬來酸酐接枝共聚物和三層膠膜。
15、外管，其中原料各組分按重量份數(shù)計(jì)，包括pvc/pvc-c?70～100份，abs?70～100份，pc?5～15份，穩(wěn)定劑2～10份，潤滑劑0.1～1份，改性劑1～15份，顏料0.1～5份，增容劑1～15份，納米填充劑1～15份。
16、前述的各組分中：
17、穩(wěn)定劑包括鈣鋅穩(wěn)定劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑、稀土穩(wěn)定劑中的至少一種。
18、潤滑劑包括硬脂酸、石蠟、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟中至少一種。
19、改性劑包括氯化聚乙烯、mbs、abs、acr、丁晴橡膠、eva中的至少一種。
20、顏料包括鈦白粉、群青、炭黑、二氧化硅、綠色色粉、紅色色粉、黃色色粉、藍(lán)色色粉、紫色色粉中的至少一種。
21、增容劑包括馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物。
22、納米填充劑包括碳酸鈣、石英沙、硫酸鋇、云母、二氧化鈦、二氧化硅、玻璃纖維中的至少一種。
23、第二，本發(fā)明提供了一種前述提及的一種塑料合金復(fù)合高性能管材的制備方法，包括如下步驟：
24、工藝路線：內(nèi)管擠出(加工溫度140℃-220℃)——冷卻(20℃-36℃)——外層加熱(120℃-150℃)——馬來酸肝接枝共聚物復(fù)合在內(nèi)管外表面——金屬管道包覆在內(nèi)管外面——三層膠膜復(fù)合在金屬管道表面——加熱(100-180℃)——外層塑料擠出復(fù)合三層膠膜上面——冷卻——管材內(nèi)壁通蒸汽加熱交聯(lián)(即是管材放置在架子上面，兩端堵上，經(jīng)過輸入孔輸入60℃-100℃的蒸汽或熱水，熱交聯(lián)時(shí)間1-4h)——冷卻——檢測——成品。
25、內(nèi)管材料經(jīng)擠出得到內(nèi)管材，中間料經(jīng)加熱復(fù)合于內(nèi)管外表面，將金屬管包覆于內(nèi)管外表面，再將膠膜纏繞于金屬管道表面；而后，外層料擠出復(fù)合于膠膜表面，內(nèi)壁再經(jīng)真空交聯(lián)加熱，冷卻后得到管材。
26、前述中，內(nèi)管材的制備方法為，按比例稱取內(nèi)管材料，在攪拌機(jī)中攪拌3～15min，溫度不超過40℃，將混好的內(nèi)管料投入到擠出機(jī)中擠出。其中，擠出機(jī)的參數(shù)為：機(jī)筒溫度一區(qū)130～140℃，二區(qū)150～170℃，三區(qū)170～180℃，四區(qū)180～200℃，模具溫度185～200℃，口模溫度190～235℃；擠出速度1～3米/min。
27、前述中，膠膜的制備方法為，采用三層擠出模具，3臺(tái)擠出機(jī)，內(nèi)層膠膜為馬來酸肝接枝聚乙烯，中間膠膜為聚乙烯，外層膠膜為馬來酸肝接枝-乙烯-醋酸乙烯共聚物。膠膜的加工溫度140～190℃，擠出復(fù)合膜后，冷卻盤卷為三層膠膜。前述中，若直接采用一種常用的熱熔膠，則會(huì)造成pvc與金屬管道粘膠強(qiáng)度不夠；基于此，我們采用三層膠膜的方式來克服前述存在的問題，具體是：三層膠膜分為是外層膠膜、過渡膠膜、內(nèi)層膠膜，外層膠膜與pvc合金材料粘接，內(nèi)層膠膜與金屬粘接，中間膠膜介于前述膠膜內(nèi)外層膠膜之間。若是僅采用傳統(tǒng)的熱熔膠得到的膠膜，其粘接效果會(huì)很差，即是存在與金屬的粘接效果差，或者與pvc合金材料粘接效果差，又或者是與pvc合金材料的粘接效果好，與金屬粘接的效果差?；诖?，我們通過三層膠膜的設(shè)置，同時(shí)滿足了既能夠與pvc合金材料粘接，又能滿足于金屬鋼帶粘接的目的。本發(fā)明中，三層膠膜通過纏繞方式纏繞于內(nèi)管材表面，纏繞速度與管材擠出速度同步。
28、前述中，外管的制備工藝為，按比例稱取外層料，投入高速攪拌機(jī)中攪拌3～15min，溫度在110℃，混配料冷卻到35℃，裝袋備用，將備用料投入符合以下條件的設(shè)備模具擠出成型。外管工藝：擠出機(jī)機(jī)筒溫度一區(qū)175～225℃，二區(qū)165～215℃，三區(qū)165～180℃，四區(qū)155～175℃，模具溫度175～200℃，口模溫度175～215℃，擠出速度1～3米/min。
29、前述中，內(nèi)管交聯(lián)的工藝為，蒸汽溫度60～100℃，加熱時(shí)間1-4h。
30、除此之外，本發(fā)明還可以按照上面工藝將內(nèi)層管材料改成和外層一樣的材料，只是加工工藝需要按照外面工藝相同調(diào)整。
31、本發(fā)明達(dá)到的有益效果：
32、通過以上發(fā)明，管材耐壓強(qiáng)度比現(xiàn)有同類管材，同樣壁厚的全塑料dn25x3.1mm的管材耐壓強(qiáng)度提高60～120％，熱水管道提升30～50％。聚烯烴pe-rt和pp-r復(fù)合管材的爆破壓力為12-15mpa，本發(fā)明爆破壓力達(dá)到20-32mpa；對于dn32x3.3mm，pe-rt和pp-r復(fù)合管材的爆破壓力10-13mpa,本發(fā)明爆破壓力達(dá)到19-30mpa。同時(shí)，本發(fā)明提供的管材的安裝效率提高3倍以上。此外，本發(fā)明的內(nèi)層管材耐熱聚乙烯本身耐熱，加上交聯(lián)，提高了管材耐熱性能。本發(fā)明還可以內(nèi)層管和外層管都可以采用pvc或者pvc-c塑料合金材料與金屬鋼帶復(fù)合。
33、本發(fā)明的內(nèi)層管材采用聚烯烴主要生產(chǎn)加工方便，加上交聯(lián)提高耐熱性，同時(shí)在復(fù)合金屬鋼帶時(shí)，需要將內(nèi)層管材加熱，所以內(nèi)層管材要求是耐熱的材料，同時(shí)也是可以滿足冷熱水通用管道要求，中間復(fù)合鋼帶，主要阻氧，提高強(qiáng)度，防止彎曲變形等，外層采用pvc或者pvc-c合金，一方面提高管材強(qiáng)度，一方面可以在常溫下粘接管件，安裝快速高效，非常方便，同時(shí)pvc和pvc-c合金是非常耐老化的材料，使用壽命更長，阻燃性能好，在消防管道優(yōu)勢明顯，如果聚烯烴要達(dá)到這種阻燃性能，需要添加很多阻燃材料，管材的脆性增加，強(qiáng)度下降很大，使用壽命縮短。
34、本發(fā)明的外層塑料是pc、abs、pvc，其綜合拉伸強(qiáng)度是聚烯烴的2.5～4倍，承壓強(qiáng)度是聚烯烴的2倍；通過內(nèi)層交聯(lián)后耐熱性能提升，高溫下管材承壓性能更好，加上金屬增強(qiáng)屬性，整體復(fù)合管材性能提升突破較大，管材重量變輕，強(qiáng)度更好，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，低碳環(huán)保效果，同時(shí)也解決聚烯烴阻燃效果差問題。
35、本發(fā)明提供的管道可以使用于天然氣輸送、消防管道、冷熱水管道，100米以上高層排水等領(lǐng)域。