CN102913690A

CN102913690A - 一种二层结构阻氧塑料管及其制造方法

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Publication number: CN102913690A
Application number: CN2012104105573A
Authority: CN
Inventors: 陈立楠; 于东明
Original assignee: ZHEJIANG MENRED COMFORT SYSTEMS CO Ltd
Current assignee: Zhejiang MEllePE-Xa Pipeline System Co., Ltd.
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-10-16
Publication date: 2013-02-06

Abstract

一种二层结构阻氧塑料管，其特征是：从外层到里层为阻氧层/塑料管材，阻氧层为PO∽LCP合金材料，塑料管材为PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO∽LCP合金阻氧层。制造方法是：采用侧喂料二段式挤出造粒机，LCP树脂由一台挤出机熔融塑化，填鸭式将其熔体挤入另一台腰部开设有第二进料口的挤出机中，与该挤出机中正被熔融塑化挤出的PO树脂和相容剂熔体汇合，并开始三者的熔融共混，将其挤出成型为丝条状，拉伸取向冷却切粒，制得PO∽LCP合金阻氧材料颗粒；PO塑料管材外表面经表面处理，PO∽LCP合金熔体在PO塑料管材外壁上沿圆周旋转方向涂复在PO塑料管材上，制成二层结构阻氧塑料管。

Description

一种二层结构阻氧塑料管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种二层结构阻氧塑料管及其制造方法

背景技术

绝大多数塑料管的透氧率都比较高，带来的弊端是氧气会穿过管壁渗入并溶解到管中输送的介质中，介质中氧的存在会对系统中的金属管道、金属设备等加速氧化腐蚀，增加系统的安全隐患，缩短系统的使用寿命，会污染被输送介质，并且为介质中微生物提供孳生条件等。介质温度越高，这一弊端越为严重，因此对用于热水系统中的塑料管材的透氧率D1N4761、CJ/T175-2002等标准中都做出了明确规定。

为降低塑料管的透氧率，通常的做法是在塑料管材外壁包复一层对氧阻隔性能好的材料做阻氧层，金属材料是常用的阻氧材料，铝塑复合管就是一种典型的以金属铝箔做阻氧材料的阻氧塑料管。铝箔性脆，对于希望或需要弯曲施工的管道系统，其广泛应用受到限制。因此，常用阻氧塑料管主要为管壁外包复EVOH树脂阻隔层的阻氧塑料管。铝箔和EVOH与被包复的管材相容性不好，管外壁与阻氧层之间还必须靠粘胶剂粘合。因此这种阻氧塑料管的结构至少是三层结构，从外层到里层分别为EVOH(或铝箔)阻氧层/粘胶剂层/塑料管材层。

一般冷热水系统用塑料管材多为聚烯烃(PO)管材，包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及它们的共聚物，如PEXa管、PEXb管、PEXc管、PERT管、PB一1管、PBR管、PPH管、PPB管、PPR管、PPRCT管等。它们的设计使用寿命一般为50年，铝箔耐腐蚀性差，使用寿命很短，对曝露的铝箔必须加以保护，所以三层结构的铝塑复合管并不存在。EVOH的耐水性能不好，透氧率受环境湿度影响很大，并且EVOH强度不高，包复层又很薄，抗磨损能力较弱，一旦受到刮擦，破损处将完全失去阻氧能力，为此，人们发明了五层结构阻氧塑料管，其结构从外层到里层为PO树脂保护层/粘胶剂层/EVOH(或铝箔)阻氧层/粘胶剂层/塑料管材层。

目前市场上常见的阻氧塑料管，几乎全部为冷热水系统用塑料管，如复合EVOH的三层结构的PEX管、PERT管，复合EVOH的五层结构的PB-1管、PEXa管，及铝塑复合管等。三层结构阻氧塑料管之阻氧层得不到保护，五层结构阻氧塑料管结构复杂，两者制造成本均较高，普及应用受到限制，只在一些高端应用场合少量应用。因此，开发结构简单，成本低廉，阻氧性能优秀的新型阻氧塑料管势在必行，其中阻氧材料的研发首当其冲。

常用高阻隔树脂及其阻隔性能顺序为：PVAc＞EVOH＞PVDc。PVDc加工困难，用量越来越少了；PVAc为水溶性聚合物，加工和应用困难，近年改性PVAc取得突破，且价格低廉，用量越来越大；EVOH加工性能好，用量最大，但其耐水性能差，必须将其置于防水夹层中应用。LCP(液晶树脂)的阻隔性能高于PVAc，是EVOH的数倍，但因其加工温度高达300℃以上，且其密度大，价格昂贵，极少用其做阻隔材料。LCP的主要性能十分优秀：(1)高强度、高模量、优良的摩擦性、优良的磨耗性，蠕变性可忽略不计；(2)突出的耐热性，其热变形温度高达300℃以上，有的牌号LCP树脂可在-50℃～240℃下连续使用，仍有优良的冲击韧性和尺寸稳定性；(3)极佳的阻燃性，LCP对火焰具有自熄性；(4)极小的线胀系数，很高的尺寸稳定性和尺寸精度；(5)耐候性、耐辐射性好，对微波透明；(6)优良的电性能；(7)突出的耐化学腐蚀性；(8)优良的成型加工性；(9)LCP的阻氧性几乎是合成树脂中最高的，约为EVOH的2倍～10倍，在环境湿度较高时，其优势尤为突出，在相同的阻氧性能条件(相对湿度90％)下，LCP的厚度仅为EVOH的1/10左右即可，即使是相对湿度达到100％，其阻氧性仍保持不变。

由于液晶聚合物在热、电、机械、化学方面优良的综合性能越来越受到各国的重视，其产品被引入到各个高技术领域的应用中。被誉为超级工程塑料，LCP已经用于微波炉容器，可以耐高低温；LCP还可以做印刷电路板、人造卫星电子部件、喷气发动机零件；用于电子电气和汽车机械零件或部件；还可以用于医疗方面。LCP可以加入高填充剂作为集成电路封装材料，以代替环氧树脂作线圈骨架的封装材料；作光纤电缆接头护套和高强度元件；代替陶瓷作化工用分离塔中的填充材料等。LCP还可以与聚砜、PBT、聚酰胺等塑料共混制成合金，制件成型后其机械强度高，用以代替玻璃纤维增强的聚砜等塑料，既可提高机械强度性能，又可提高使用强度及化学稳定性等。目前正在研究将LCP用于宇航器外部的面板、汽车外装的制动系统等。但是LCP的加工温度与冷热水装置中常用塑料管的加工温度相差悬殊，薄型成型品存在脆性，且其与大多数PO树脂相容性欠佳，用其直接包覆在塑料管外壁上做阻氧层，其附着力较差，也须有粘胶剂层粘合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二层结构阻氧塑料管及其制造方法。

为达到上述目的，本发明采取的解决方案是：一种二层结构阻氧塑料管，从外层到里层为阻氧层/塑料管材，阻氧层为PO∽LCP合金材料，塑料管材为PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO∽LCP合金阻氧层。

PO∽LCP合金做阻氧材料。阻氧层强度高，不需防刮擦保护层；自身不吸水，不需防水层。阻氧层与PO管材间相容性好，亲合力大，因此也不需粘胶剂层。塑料管材层包括现用于热水系统中所有PO管材，如PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-1管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材和PPRCT管材等。

为达到上述目的，本发明采取的解决方案是：一种二层结构阻氧塑料管的制造方法，PO∽LCP合金由聚烯烃树脂+液晶树脂+相容剂熔融共混制得，其中PO树脂95％～15％，LCP树脂4.9％～84.3％，相容剂1％～0.7％；采用侧喂料二段式挤出造粒机，LCP树脂由一台挤出机熔融塑化，填鸭式将其熔体挤入另一台腰部开设有第二进料口的挤出机中，与该挤出机中正被熔融塑化挤出的PO树脂和相容剂熔体汇合，并开始三者的熔融共混，将其挤出成型为丝条状，拉伸取向冷却切粒，制得PO∽LCP合金阻氧材料颗粒；PO塑料管材外表面经表面处理，涂复口模围绕着PO塑料管材外壁做圆周运动，PO∽LCP合金熔体在PO塑料管材外壁上沿圆周旋转方向涂复在PO塑料管材上，LCP微纤沿PO塑料管材外壁圆周排列，制成二层结构阻氧塑料管。

所述的PO树脂是聚乙稀及其共聚物或者聚丙烯及其共聚物，制得PE∽LCP合金阻氧材料颗粒或者PP∽LCP合金阻氧材料颗粒。

所述的LCP树脂是7710L热致液晶树脂、Lc-5000热致液晶树脂或者E4008-BK热致液晶树脂。

所述的相容剂是接枝马来酸酐之PO树脂。

所述的接枝马来酸酐之PO树脂是PE-g-MAH树脂或者PP-g-MAH树脂。

为增加PO管材外表面对阻氧层PO∽LCP的亲合力，还必须对PO管材外表面进行处理，以提高其表面能。对PO管材外表面进行处理，采用等离体处理、电晕处理、火焰处理，首选等离子体处理，边处理边涂复PO∽LCP合金，或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PO∽LCP合金。

本发明利用分子复合法，将LCP均匀地分散于柔性聚合物中，原位生成纳米级的LCP微纤，其尺寸比一般纳米复合材料更小，分散程度接近分子水平，可大幅度提高柔性高分子树脂的拉伸强度、弯曲模量、耐热性、阻隔性等。当柔性聚合物与塑料管材材料相同或者相近时，可有效的提高阻氧层与塑料管间的亲和力，层间省却粘胶剂层成为可能。并且合金的加工温度低于纯LCP的加工温度，有助于提高二层结构阻氧塑料管制造工艺的可控程度。

采用本发明制造阻氧塑料管，PO阻氧管外壁直接包复着阻氧层，阻氧层为PO∽LCP合金，不怕水，抗刮擦，因此不需防水层和防刮擦保护层，其与PO管材壁间相容性好，亲合力大，因此不需粘胶剂粘接。PO∽LCP中的LCP形成微纤，并沿管材圆周排列，对管材具有增强、提高耐热、改善蠕变，提高阻氧性能等作用，二层结构阻氧塑料管结构简单，性能优秀，成本低廉，挤出涂复PO∽LCP合金阻氧层，制造容易，适用于PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-1管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材和PPRCT管材离线挤出涂复阻氧层，和大多管材在线挤出涂复阻氧层。

本发明采用的涂复方法，能有效地发挥了LCP高强度对管材圆周的增强作用，具有更好的阻氧效果。

附图说明

图1是二层结构阻氧塑料管的结构示意图。

图中：1、塑料管材，2、阻氧层。

具体实施方式

实施例1。一种二层结构阻氧塑料管，从外层到里层为阻氧层2/塑料管材1，阻氧层2为PO∽LCP合金材料，塑料管材1为PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO∽LCP合金阻氧层。

实施例2。一种二层结构阻氧塑料管的制造方法，PO∽LCP合金由聚烯烃树脂+液晶树脂+相容剂熔融共混制得，其中PO树脂95％～15％，LCP树脂4.9％～84.3％，相容剂1％～0.7％；采用侧喂料二段式挤出造粒机，LCP树脂由一台挤出机熔融塑化，填鸭式将其熔体挤入另一台腰部开设有第二进料口的挤出机中，与该挤出机中正被熔融塑化挤出的PO树脂和相容剂熔体汇合，并开始三者的熔融共混，将其挤出成型为丝条状，拉伸取向冷却切粒，制得PO∽LCP合金阻氧材料颗粒；PO塑料管材外表面经表面处理，涂复口模围绕着PO塑料管材外壁做圆周运动，PO∽LCP合金熔体在PO塑料管材外壁上沿圆周旋转方向涂复在PO塑料管材上，LCP微纤沿PO塑料管材外壁圆周排列，制成二层结构阻氧塑料管。

实施例3。PEXb阻氧管：交联后之PEXb管，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXb塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXb管。

实施例4。PEXc阻氧管：交联后之PEXc管，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXc塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXc管。

实施例5。PEXa阻氧管：后交联PEXa管，管材在线表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXa管。同步交联PEXa管或后交联PEXa管离线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXa塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PEXa管。

实施例6。PERT阻氧管：PERT管在线进行表面火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PERT塑料管。亦可在管材下线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PE∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PERT塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复P∽ELCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PERT管。

实施例7。PB-1阻氧管：PB-1管在线进行表面火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PB-1管。亦可在管材下线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PB-1塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PB-1管。

实施例8。PBR阻氧管：PBR管在线进行表面火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PBR管。亦可在管材下线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PBR管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PBR管。

实施例9。PPR阻氧管：PPR管在线进行表面火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPR管。亦可在管材下线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPR管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPR管。

实施例10。PPRCT阻氧管：PPRCT管在线进行表面火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPRCT管。亦可在管材下线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPRCT塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPRCT管。

实施例11。PPB阻氧管：PPB管在线进行表面火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPB塑料管。亦可在管材下线后，表面经火焰处理、或者电晕处理、或者等离子体处理，并立即挤出涂覆PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPB塑料管。或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PP∽LCP合金阻氧层，制成二层结构阻氧PPB管。

Claims

1.一种二层结构阻氧塑料管，其特征是：从外层到里层为阻氧层/塑料管材，阻氧层为PO∽LCP合金材料，塑料管材为PO塑料管材，PO塑料管材外壁直接包覆PO∽LCP合金阻氧层。

2.根据权利要求1所述的一种二层结构阻氧塑料管，其特征是：所述的PO塑料管材是PEXa管材、PEXb管材、PEXc管材、PB-1管材、PBR管材、PERT管材、PPB管材、PPR管材或者PPRCT管材。

3.根据权利要求1所述的二层结构阻氧塑料管的制造方法，其特征是：PO∽LCP合金由聚烯烃树脂+液晶树脂+相容剂熔融共混制得，其中PO树脂95％～15％，LCP树脂4.9％～84.3％，相容剂1％～0.7％；采用侧喂料二段式挤出造粒机，LCP树脂由一台挤出机熔融塑化，填鸭式将其熔体挤入另一台腰部开设有第二进料口的挤出机中，与该挤出机中正被熔融塑化挤出的PO树脂和相容剂熔体汇合，并开始三者的熔融共混，将其挤出成型为丝条状，拉伸取向冷却切粒，制得PO∽LCP合金阻氧材料颗粒；PO塑料管材外表面经表面处理，涂复口模围绕着PO塑料管材外壁做圆周运动，PO∽LCP合金熔体在PO塑料管材外壁上沿圆周旋转方向涂复在PO塑料管材上，LCP微纤沿PO塑料管材外壁圆周排列，制成二层结构阻氧塑料管。

4.根据权利要求3所述的二层结构阻氧塑料管的制造方法，其特征是：所述的PO树脂是聚乙稀及其共聚物或者聚丙烯及其共聚物，制得PE∽LCP合金阻氧材料颗粒或者PP∽LCP合金阻氧材料颗粒。

5.根据权利要求3所述的二层结构阻氧塑料管的制造方法，其特征是：所述的LCP树脂是7710L热致液晶树脂、Lc-5000热致液晶树脂或者E4008-BK热致液晶树脂。

6.根据权利要求3所述的二层结构阻氧塑料管的制造方法，其特征是：所述的相容剂是接枝马来酸酐之PO树脂。

7.根据权利要求3所述的二层结构阻氧塑料管的制造方法，其特征是：所述的接枝马来酸酐之PO树脂是PE-g-MAH树脂或者PP-g-MAH树脂。

8.根据权利要求3所述的二层结构阻氧塑料管的制造方法，其特征是：所述的PO管材外表面经离体处理、电晕处理、火焰处理，首选等离子体处理，边处理边涂复PO∽LCP合金，或者采用表面处理剂处理，干燥12～25秒后挤出涂复PO∽LCP合金。