CN105972331B - 高韧性铝塑复合管 - Google Patents

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Abstract

一种高韧性铝塑复合管，包括内层管、中层管和外层管，所述内层管和外层管为合金管，所述中层管由改性再生塑料挤入到内层管和外层管之间的空腔而形成，将再生塑料进行改性处理，可以显著提高其性能，制备的中层塑料管具有很好的强度和韧度，耐腐蚀性能好，并且可以大大降低成本，扩大铝塑管的使用范围。

Description

高韧性铝塑复合管
技术领域
本发明涉及铝塑复合管技术领域，具体涉及一种高韧性铝塑复合管。
背景技术
铝塑复合管是一种由中间纵焊铝管、内外层聚乙烯材料以及层与层之间热熔性共挤复合而成的新型管道。内外层聚乙烯易于成型、耐腐蚀性和耐低温性能好、低温抗冲击性能优异，管材级聚乙烯还具有高的长期耐压性能和耐环境应力开裂性能。中间层纵焊铝合金属管子具有金属的耐压强度和耐冲击能力，在铝塑管实际使用温度范围内，铝合金强度保持不变，为铝塑管的长期耐热性能提供了可靠的保障。由于铝塑复合管具有金属管坚固耐压和塑料管抗酸碱耐腐蚀的双重优点，被广泛应用于各种行业。
在生产铝塑复合管时，先制备厚度约为0.2mm的铝合金板材，然后采用氩弧对接焊得到中间铝管。铝塑复合管对铝合金板材性能要求较低，但是要求铝合金的力学性能具有很好的稳定性，在现有技术中，经常采用AA1100铝合金制备铝塑复合管。AA1100铝合金为纯铝中添加少量铜元素形成，其典型成分为：0.05wt％～0.2wt％的Cu、0.95wt％的Si+Fe、0.05wt％的Mn、0.10wt％的Zn、小于0.05wt％的杂质、余量的Al。AA1100铝合金具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好的焊接性和导电性，广泛用于需要有良好的成形性和高抗蚀性，但强度要求不高的产品，如厨具、小五金件、铝塑复合管等领域。
在现有技术中，制备铝塑复合管的一个典型工艺过程包括：制备出厚度约为0.2mm厚度的AA1100铝合金板材成品后，再将所述铝合金板材在290℃～400℃、保温17～20小时进行退火，再通过氩弧对接焊制备中间铝管，然后在中间铝管的内外层复合聚乙烯材料制备铝塑复合管。然而在现有技术中，采用AA1100铝合金制备铝合金板材时，产品力学性能波动性大，因此导致铝合金板材成品率降低，从而致使利用该铝合金板材制备的铝塑复合管合格率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单合理，实用性好的高韧性铝塑复合管。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种高韧性铝塑复合管，包括内层管、中层管和外层管，所述内层管和外层管为合金管，所述中层管由改性再生塑料挤入到内层管和外层管之间的空腔而形成，将再生塑料进行改性处理，可以显著提高其性能，制备的中层塑料管具有很好的强度和韧度，耐腐蚀性能好，并且可以大大降低成本，扩大铝塑管的使用范围。
进一步的，为了达到较佳的安装性能，将内层管和外层管的壁厚设计为2-5毫米，中层管的壁厚为3-6毫米；该厚度的设置在保证复合管基本性能的同时，降低生产成本。
进一步的，为了提高复合管的使用性能，所述合金管由以下重量百分比的成分制成：镁：0.10％～0.24％、二氧化硅：0.15％～1.40％、锰：1.20％～2.00％、钙：0.40％～1.60％、碳化钛0.2％～0.3％、锌：0.15％～0.50％、锑：≤0.30％、氧化锆：≤0.12％、钪：≤0.03％、钡：≤0.05％、硒：≤0.015％、铂：≤0.010％、其余为铝和不可避免的杂质。该合金管稳定性以及着色能力强。
上述改性再生塑料的制备工艺如下：
(1)收集废旧塑料，挑选去除大块杂物，并根据颜色进行分类，将同一类的使用裁剪机将长度超过200mm的废旧塑料进行裁剪，再将裁剪过的废旧塑料送入清洗机中清洗干净；
(2)将清洗干净的废旧塑料沥干水，加到破碎机里进行破碎，破碎后得到的粒径小于等于3mm的废旧塑料破碎料；
(3)将废旧塑料破碎料送入低温设备中进行低温处理，温度控制在零下20℃左右，低温处理50分钟；低温处理的优点在于提高再生料的耐低温性能；
(4)将低温处理后的废旧塑料破碎料加入到高速混合机中，高速混合机温度设置为100℃，按照废旧塑料破碎料500g，加入甲基乙烯基硅橡胶50g、纳米碳化硅10g、相容剂5g、活化剂2g、阻燃剂4g和润滑剂4g，加热混合搅拌10-30分钟，对废旧塑料破碎料进行改性处理，以提高其力学性能；
(5)将改性后的物料取出，送入挤出机造粒，挤出机设有7个挤出工作温区，各个温区的挤出温度分别为190-195℃、195-205℃、205-210℃、210-215℃、215-218℃、218-220℃、220-225℃，制得改性再生塑料。
所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐无规共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)；所述活化剂是由硅烷偶联剂20g、增韧剂5g、抗老化剂10g、原花青素10g、抗静电剂5g和多聚磷酸钠5g制成；所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的一种。塑料在反应挤出过程中与活化剂配合作用，每个乙烯基硅烷偶联剂上的乙烯基都可以与ABS发生化学反应，从而将两条或者多条聚合物分子链连接起来，提高基体的分子量，起到扩链的作用。因此，再生塑料的力学性能得到改善。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计合理，且采用特殊结构设计，使得复合管强度高，韧性好，耐腐蚀，同时减少用料，降低复合管的整体重量，降低生产成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种高韧性铝塑复合管，包括内层管1、中层管2和外层管3，所述内层管1和外层管3为合金管，所述中层管2由改性再生塑料挤入到内层管1和外层管3之间的空腔而形成，将再生塑料进行改性处理，可以显著提高其性能，制备的中层塑料管具有很好的强度和韧度，耐腐蚀性能好，并且可以大大降低成本，扩大铝塑管的使用范围。
进一步的，为了达到较佳的安装性能，将内层管1和外层管3的壁厚设计为2-5毫米，中层管2的厚度为3-6毫米；该厚度的设置在保证复合管基本性能的同时，降低生产成本。
进一步的，为了提高复合管的使用性能，所述合金管由以下重量百分比的成分制成：镁：0.10％～0.24％、二氧化硅：0.15％～1.40％、锰：1.20％～2.00％、钙：0.40％～1.60％、碳化钛0.2％～0.3％、锌：0.15％～0.50％、锑：≤0.30％、氧化锆：≤0.12％、钪：≤0.03％、钡：≤0.05％、硒：≤0.015％、铂：≤0.010％、其余为铝和不可避免的杂质。该合金管稳定性以及着色能力强。
上述改性再生塑料的制备工艺如下：
(1)收集废旧塑料，挑选去除大块杂物，并根据颜色进行分类，将同一类的使用裁剪机将长度超过200mm的废旧塑料进行裁剪，再将裁剪过的废旧塑料送入清洗机中清洗干净；
(2)将清洗干净的废旧塑料沥干水，加到破碎机里进行破碎，破碎后得到的粒径小于等于3mm的废旧塑料破碎料；
(3)将废旧塑料破碎料送入低温设备中进行低温处理，温度控制在零下20℃左右，低温处理50分钟；低温处理的优点在于提高再生料的耐低温性能；
(4)将低温处理后的废旧塑料破碎料加入到高速混合机中，高速混合机温度设置为100℃，按照废旧塑料破碎料500g，加入甲基乙烯基硅橡胶50g、纳米碳化硅10g、相容剂5g、活化剂2g、阻燃剂4g和润滑剂4g，加热混合搅拌10-30分钟，对废旧塑料破碎料进行改性处理，以提高其力学性能；
(5)将改性后的物料取出，送入挤出机造粒，挤出机设有7个挤出工作温区，各个温区的挤出温度分别为190-195℃、195-205℃、205-210℃、210-215℃、215-218℃、218-220℃、220-225℃，制得改性再生塑料。
所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐无规共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物。所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)；所述活化剂是由硅烷偶联剂20g、增韧剂5g、抗老化剂10g、原花青素10g、抗静电剂5g和多聚磷酸钠5g制成；所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的一种。塑料在反应挤出过程中与活化剂配合作用，每个乙烯基硅烷偶联剂上的乙烯基都可以与ABS发生化学反应，从而将两条或者多条聚合物分子链连接起来，提高基体的分子量，起到扩链的作用。因此，再生塑料的力学性能得到改善。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种高韧性铝塑复合管，包括内层管、中层管和外层管，所述内层管和外层管为合金管，所述中层管由改性再生塑料挤入到内层管和外层管之间的空腔而形成，其特征在于上述改性再生塑料的制备方法如下：
(1)收集废旧塑料，挑选去除大块杂物，并根据颜色进行分类，将同一类的使用裁剪机将长度超过200mm的废旧塑料进行裁剪，再将裁剪过的废旧塑料送入清洗机中清洗干净；
(2)将清洗干净的废旧塑料沥干水，加到破碎机里进行破碎，破碎后得到的粒径小于等于3mm的废旧塑料破碎料；
(3)将废旧塑料破碎料送入低温设备中进行低温处理，温度控制在零下20℃左右，低温处理50分钟；
(4)将低温处理后的废旧塑料破碎料加入到高速混合机中，高速混合机温度设置为100℃，按照废旧塑料破碎料500g，加入甲基乙烯基硅橡胶50g、纳米碳化硅10g、相容剂5g、活化剂2g、阻燃剂4g和润滑剂4g，加热混合搅拌10-30分钟，对废旧塑料破碎料进行改性处理；
(5)将改性后的物料取出，送入挤出机造粒，挤出机设有7个挤出工作温区，各个温区的挤出温度分别为190-195℃、195-205℃、205-210℃、210-215℃、215-218℃、218-220℃、220-225℃，制得改性再生塑料；
所述合金管由以下重量百分比的成分制成：镁：0.10％～0.24％、二氧化硅：0.15％～1.40％、锰：1.20％～2.00％、钙：0.40％～1.60％、碳化钛0.2％～0.3％、锌：0.15％～0.50％、锑：≤0.30％、氧化锆：≤0.12％、钪：≤0.03％、钡：≤0.05％、硒：≤0.015％、铂：≤0.010％、其余为铝和不可避免的杂质；
所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐无规共聚物或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物；
所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；
所述活化剂是由硅烷偶联剂20g、增韧剂5g、抗老化剂10g、原花青素10g、抗静电剂5g和多聚磷酸钠5g制成；
所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的一种。
2.根据权利要求1所述的高韧性铝塑复合管，其特征在于，所述内层管和外层管的壁厚设计为2-5毫米。
3.根据权利要求1所述的高韧性铝塑复合管，其特征在于，所述中层管的壁厚为3-6毫米。
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