本發(fā)明涉及管材，具體地說，涉及一種塑料合金復合高性能管材及其制備方法。

背景技術：

1、目前，隨著城市建設快速發(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品，碳排放較高，在實際使用時采用了大量的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。塑料管材由于輕質高強，衛(wèi)生性能好，安裝維修方便，耐腐蝕等許多優(yōu)點，但強度低，管材壁厚，為提高管材強度，大多采用鋼塑復合管材，如鋼襯塑管材，pp-r或pe鋼塑復合管材、鋼絲網增強管材、鋼骨架增強管材，這些復合管材基本上都采用聚烯烴類材料復合，聚烯烴材料剛性差，承壓效果差，強度還不能滿足更高要求，如溫度、壓力使用更高的要求，同時聚烯烴類復合管材不能在常溫下進行粘接，對更換維修和高空作業(yè)的操作存在較大阻礙。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術問題：

2、用以解決現(xiàn)有的復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)明采用的技術方案：

4、針對上述的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種塑料合金復合高性能管材及其制備方法。具體內容如下：

5、第一，本技術提供了一種塑料合金復合高性能管材；其管道結構，至少包括三層，由內至外順次為：

6、內管，其為可熱熔焊接的抗菌層，即是pe-rt抗菌層；

7、中間管，包括靠近內層的金屬層和遠離內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、進一步展開而言，各管道層結構的配方如下：

10、內管，其中原料各組分按重量份數(shù)計，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，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合高性能管材的制備方法，包括如下步驟：

24、工藝路線：內管擠出(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合在內管外表面——金屬管道包覆在內管外面——三層膠膜復合在金屬管道表面——加熱(100-180℃)——外層塑料擠出復合三層膠膜上面——冷卻——管材內壁通蒸汽加熱交聯(lián)(即是管材放置在架子上面，兩端堵上，經過輸入孔輸入60℃-100℃的蒸汽或熱水，熱交聯(lián)時間1-4h)——冷卻——檢測——成品。

25、內管材料經擠出得到內管材，中間料經加熱復合于內管外表面，將金屬管包覆于內管外表面，再將膠膜纏繞于金屬管道表面；而后，外層料擠出復合于膠膜表面，內壁再經真空交聯(lián)加熱，冷卻后得到管材。

26、前述中，內管材的制備方法為，按比例稱取內管材料，在攪拌機中攪拌3～15min，溫度不超過40℃，將混好的內管料投入到擠出機中擠出。其中，擠出機的參數(shù)為：機筒溫度一區(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臺擠出機，內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，則會造成pvc與金屬管道粘膠強度不夠；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、內層膠膜，外層膠膜與pvc合金材料粘接，內層膠膜與金屬粘接，中間膠膜介于前述膠膜內外層膠膜之間。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。基于此，我們通過三層膠膜的設置，同時滿足了既能夠與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備模具擠出成型。外管工藝：擠出機機筒溫度一區(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，內管交聯(lián)的工藝為，蒸汽溫度60～100℃，加熱時間1-4h。

30、除此之外，本發(fā)明還可以按照上面工藝將內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整。

31、本發(fā)明達到的有益效果：

32、通過以上發(fā)明，管材耐壓強度比現(xiàn)有同類管材，同樣壁厚的全塑料dn25x3.1mm的管材耐壓強度提高60～120％，熱水管道提升30～50％。聚烯烴pe-rt和pp-r復合管材的爆破壓力為12-15mpa，本發(fā)明爆破壓力達到20-32mpa；對于dn32x3.3mm，pe-rt和pp-r復合管材的爆破壓力10-13mpa,本發(fā)明爆破壓力達到19-30mpa。同時，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合。

33、本發(fā)明的內層管材采用聚烯烴主要生產加工方便，加上交聯(lián)提高耐熱性，同時在復合金屬鋼帶時，需要將內層管材加熱，所以內層管材要求是耐熱的材料，同時也是可以滿足冷熱水通用管道要求，中間復合鋼帶，主要阻氧，提高強度，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，其綜合拉伸強度是聚烯烴的2.5～4倍，承壓強度是聚烯烴的2倍；通過內層交聯(lián)后耐熱性能提升，高溫下管材承壓性能更好，加上金屬增強屬性，整體復合管材性能提升突破較大，管材重量變輕，強度更好，實現(xiàn)節(jié)能減排，低碳環(huán)保效果，同時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域。