CN107701817A - 一种复合塑料管材及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本案为一种复合塑料管材，包括：一主体，所述主体包括加强复合层，所述加强复合层为PVC层外围加设有一石墨烯改性塑料而成型，所述PVC层由PVC为原料制成的管状基材，所述石墨烯改性塑料由以下质量份数的原料制成：PA12为40‑60份、玻璃纤维为30‑50份、石墨烯为0.8‑3份、纳米氧化锌为0.5‑1.5份、表面活性剂为0.3‑2份、分散剂为0.1‑2份、偶联剂为0.5‑2.5份、抗氧剂为0.1‑0.6份。本案将石墨烯的优越特性应用于塑料之中，使得经改性后的塑料具有独特的综合力学性能和安全性能，结合PVC层，从而达到更佳的防穿刺效果，可以选择PVC层作为管材内层，硬性的石墨烯改性塑料在外，具有双重防护左右，且耐腐蚀、耐高温性能好，可以应用在塑料管道等领域。

Description

一种复合塑料管材及其制作方法
技术领域
本发明涉及塑料管材及其制法，特别是涉及一种复合塑料管材及其制作方法。
背景技术
随着公共安全领域对复合塑料管材的要求和环保防穿刺等技术性能的不断提高，未来高端的复合塑料管材将呈现供不应求态势，亟需加快高端复合塑料管材研发。
其中，尤其是对于环境比较特殊的场合，不仅要求复合塑料安全、耐腐蚀、耐用，还要求复合塑料具有耐高温及防穿刺、抗划伤等性能好的特点。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀、耐高温及防穿刺性能好的复合塑料管材及其制作方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种复合塑料管材，包括：一主体，所述主体包括加强复合层，所述加强复合层为PVC层外围加设有一石墨烯改性塑料而成型，所述PVC层由PVC为原料制成的管状基材，所述石墨烯改性塑料由以下质量份数的原料制成：PA12为40-60份、玻璃纤维为30-50份、石墨烯为0.8-3份、纳米氧化锌为0.5-1.5份、表面活性剂为0.3-2份、分散剂为0.1-2份、偶联剂为0.5-2.5份、抗氧剂为0.1-0.6份。
进一步的，所述PVC层的厚度范围为0.2-1毫米。
进一步的，所述复合塑料管材的防冲刺强度不小于30公斤。
进一步的，所述石墨烯改性塑料整体呈鳞片状。
进一步的，所述石墨烯改性塑料为石墨烯以三维网状结构的形式均匀地分散于所述PA12材料中。
进一步的，所述石墨烯改性塑料的制备方法包括如下步骤：
将上述原料按比例称取，将所述石墨烯与所述纳米氧化锌分散到有机溶剂-水体系中，得到混合溶液，将所述混合溶液置于球磨机中混合研磨2-5h，得混合物，备用；
在所述混合物中依次加入表面活性剂、偶联剂，在40-50℃条件下超声处理1-2h后进行真空干燥，得到改性石墨烯粉体；
将所述改性石墨烯粉体与玻璃纤维共混，然后加入所述PA12、分散剂、抗氧剂共混，并送至造粒机中，得到颗粒，将所述颗粒冷却、干燥，即得所述石墨烯改性塑料。
本案还提供了一种复合塑料管材的制作方法，该方法包括如下步骤：
准备原料：取用于制备复合塑料管材的复合塑料管材模具，将熔融的PVC原料放置于所述复合塑料管材模具的内模具中，将外模具、内模具合体；
粘接：将熔融的石墨烯改性塑料灌注到所述复合塑料管材模具中，利用所述石墨烯改性塑料的自身粘性，将所述石墨烯改性塑料填充入所述外模具，且与所述PVC层粘接；其中，所述石墨烯改性塑料由以下质量份数的原料制成：PA12为40-60份、玻璃纤维为30-50份、石墨烯为0.8-3份、纳米氧化锌为0.5-1.5份、表面活性剂为0.3-2份、分散剂为0.1-2份、偶联剂为0.5-2.5份、抗氧剂为0.1-0.6份；
老化成型：将经粘接后的复合塑料管材泄压后常温下放置3-5天，使得所述石墨烯改性塑料、PVC层与空气中水份发生反应。
有益效果：本案将石墨烯的优越特性应用于塑料之中，使得经改性后的塑料具有独特的综合力学性能和安全性能，结合PVC层，从而达到更佳的防穿刺效果，可以选择PVC层作为管材内层，硬性的石墨烯改性塑料在外，具有双重防护左右，且耐腐蚀、耐高温性能好，可以应用在塑料管道等领域。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的复合塑料管材的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例一：
一种复合塑料管材，如图1所示，包括：一主体，主体包括加强复合层100，加强复合层100为PVC层12外围加设有一石墨烯改性塑料11而成型，PVC层12由PVC为原料制成的管状基材，石墨烯改性塑料11由以下质量份数的原料制成：PA12为40份、玻璃纤维为50份、石墨烯为2份、纳米氧化锌为0.5份、表面活性剂为0.3份、分散剂为0.2份、偶联剂为0.5份、抗氧剂为0.1份。其中，PVC很坚硬，溶解性也很差，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。聚氯乙烯（PVC）溶解在丙酮-二硫化碳或丙酮－苯混合溶剂中，用于干法纺丝或湿法纺丝而成纤维，称氯纶。具有难燃、耐酸碱、抗微生物、耐磨并具有较好的保暖性和弹性。在PVC层12上加设有一石墨烯改性塑料11，加固了PVC层12的防穿刺性能，使得管材更为结实耐用。PA12的学名为聚十二内酰胺，又称尼龙12，其聚合的基本原料是丁二烯，耐化学性远胜于PA66，耐腐蚀、耐高温性能好。
石墨烯改性塑料11的制备方法包括如下步骤：
步骤一：将上述原料按比例称取，将石墨烯与纳米氧化锌分散到乙醇-水体系中，得到混合溶液，将混合溶液置于球磨机中混合研磨2h，得混合物，备用；
步骤二：在步骤一得到混合物中依次加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物、质量比1:2的乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的组合物，在40℃条件下超声处理1.5h后进行真空干燥，超声频率为15KHz；得到改性石墨烯粉体；
步骤三：将改性石墨烯粉体与玻璃纤维共混，然后加入PA12、质量比1：1的壳聚糖和β-环糊精的组合物、抗氧剂共混，并送至造粒机中，得到颗粒，将所述颗粒冷却、干燥，即得所述石墨烯改性塑料11。
本案还提供了一种复合塑料管材的制作方法，加强复合层100为PVC层12外围加设有一石墨烯改性塑料11而成型，加设的方式可以是采用注塑或者模压成型工艺，也就是说，该方法包括如下步骤：
准备原料：取用于制备复合塑料管材的复合塑料管材模具，将熔融的PVC原料放置所述复合塑料管材模具的内模具中，将外模具、内模具合体；
粘接：将熔融的石墨烯改性塑料11灌注到所述复合塑料管材模具中，利用石墨烯改性塑料11的自身粘性，将石墨烯改性塑料11填充入外模具，且与PVC层12粘接；其中，石墨烯改性塑料11由以下质量份数的原料制成：PA12为40份、玻璃纤维为50份、石墨烯为2份、纳米氧化锌为0.5份、表面活性剂为0.3份、分散剂为0.2份、偶联剂为0.5份、抗氧剂为0.1份。
老化成型：将经粘接后的复合塑料管材泄压后常温下放置3天，使得所述石墨烯改性塑料11、PVC层12与空气中水份发生反应。
实施例二：
实施例二提供了一种复合塑料管材，包括：一主体，主体包括加强复合层100，加强复合层100为PVC层12外围加设有一石墨烯改性塑料11而成型，PVC层12由PVC为原料制成的管状基材，石墨烯改性塑料11由以下质量份数的原料制成：PA12为50份、玻璃纤维为30份、石墨烯为2份、纳米氧化锌为1份、表面活性剂为2份、分散剂为0.7份、偶联剂为0.6份、抗氧剂为0.6份。
实施例二中的石墨烯改性塑料11的制备方法包括如下步骤：
将上述原料按比例称取，将石墨烯与纳米氧化锌分散到有机溶剂-水体系中，得到混合溶液，将混合溶液置于球磨机中混合研磨3h，得混合物，备用；
在混合物中依次加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物、质量比1:2的乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的组合物，在45℃条件下超声处理2h后进行真空干燥，得到改性石墨烯粉体；
将改性石墨烯粉体与玻璃纤维共混，然后加入所述PA12、质量比1：1的壳聚糖和β-环糊精的组合物、抗氧剂共混，并送至造粒机中，得到颗粒，将所述颗粒冷却、干燥，即得所述石墨烯改性塑料11。
本实施例还提供了一种复合塑料管材的制作方法，该方法包括如下步骤：
准备原料：取用于制备复合塑料管材的复合塑料管材模具，将熔融的PVC原料放置于复合塑料管材模具的内模具中，将外模具、内模具合体；
粘接：将熔融的石墨烯改性塑料11灌注到复合塑料管材模具中，利用石墨烯改性塑料11的自身粘性，将石墨烯改性塑料11填充入外模具，且与所述PVC层12粘接；其中，石墨烯改性塑料11由以下质量份数的原料制成：PA12为50份、玻璃纤维为30份、石墨烯为2份、纳米氧化锌为1份、表面活性剂为2份、分散剂为0.7份、偶联剂为0.6份、抗氧剂为0.6份；
老化成型：将经粘接后的复合塑料管材泄压后常温下放置5天，使得所述石墨烯改性塑料11、PVC层12与空气中水份发生反应。
实施例三：
实施例三提供了一种复合塑料管材，包括：一主体，主体包括加强复合层100，加强复合层100为PVC层12外围加设有一石墨烯改性塑料11而成型，PVC层12由PVC为原料制成的管状基材，石墨烯改性塑料11由以下质量份数的原料制成：PA12为60份、玻璃纤维为40份、石墨烯为3份、纳米氧化锌为1份、表面活性剂为1.5份、分散剂为2份、偶联剂为2份、抗氧剂为0.2份。
实施例三中的石墨烯改性塑料11的制备方法包括如下步骤：
将上述原料按比例称取，将石墨烯与纳米氧化锌分散到有机溶剂-水体系中，得到混合溶液，将混合溶液置于球磨机中混合研磨5h，得混合物，备用；
在混合物中依次加入质量比3:1的十二烷基苯磺酸钠和聚乙烯吡咯烷酮的组合物、质量比1:2的乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的组合物，在50℃条件下超声处理2h后进行真空干燥，得到改性石墨烯粉体；
将改性石墨烯粉体与玻璃纤维共混，然后加入所述PA12、质量比1：1的壳聚糖和β-环糊精的组合物、抗氧剂共混，并送至造粒机中，得到颗粒，将颗粒冷却、干燥，即得石墨烯改性塑料11。
本实施例还提供了一种复合塑料管材的制作方法，该方法包括如下步骤：
准备原料：取用于制备复合塑料管材的复合塑料管材模具，将熔融的PVC原料放置于复合塑料管材模具的内模具中，将外模具、内模具合体；
粘接：将熔融的石墨烯改性塑料11灌注到复合塑料管材模具中，利用石墨烯改性塑料11的自身粘性，将石墨烯改性塑料11填充入外模具，且与所述PVC层12粘接；其中，PA12为60份、玻璃纤维为40份、石墨烯为3份、纳米氧化锌为1份、表面活性剂为1.5份、分散剂为2份、偶联剂为2份、抗氧剂为0.2份。
老化成型：将经粘接后的复合塑料管材泄压后常温下放置4天，使得所述石墨烯改性塑料11、PVC层12与空气中水份发生反应。
作为优选，上述实施例一至三中的复合塑料管材中的PVC层12的厚度范围为0.2-1毫米。复合塑料管材的防冲刺强度不小于30公斤。石墨烯改性塑料11整体呈鳞片状，是由于为了保证防刺服的整体和不同冲刺角度的防刺效果，片与片之间的连接必须牢固、可靠。进一步的，石墨烯改性塑料11为石墨烯以三维网状结构的形式均匀地分散于所述PA12材料中。上述实施例中的石墨烯改性的工艺、配方，使石墨烯能均匀地分散于塑料机体材料中，形成三维网状结构分布于塑料材料中，使其具有较强的冲刺强度。本案将石墨烯的优越特性应用于塑料之中，使得经改性后的塑料具有独特的综合力学性能和安全性能，结合PVC层，从而达到更佳的防穿刺效果，耐腐蚀、耐高温性能好。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种复合塑料管材，其特征在于,包括：一主体，所述主体包括加强复合层，所述加强复合层为PVC层外围加设有一石墨烯改性塑料而成型，所述PVC层由PVC为原料制成的管状基材，所述石墨烯改性塑料由以下质量份数的原料制成：PA12为40-60份、玻璃纤维为30-50份、石墨烯为0.8-3份、纳米氧化锌为0.5-1.5份、表面活性剂为0.3-2份、分散剂为0.1-2份、偶联剂为0.5-2.5份、抗氧剂为0.1-0.6份。
2.如权利要求1所述的复合塑料管材，其特征在于，所述PVC层的厚度范围为0.2-1毫米。
3.如权利要求1所述的复合塑料管材，其特征在于，所述复合塑料管材的防冲刺强度不小于30公斤。
4.如权利要求1所述的复合塑料管材，其特征在于，所述石墨烯改性塑料整体呈鳞片状。
5.如权利要求1所述的复合塑料管材，其特征在于，所述石墨烯改性塑料为石墨烯以三维网状结构的形式均匀地分散于所述PA12材料中。
6.如权利要求1所述的复合塑料管材，其特征在于，所述石墨烯改性塑料的制备方法包括如下步骤：
将上述原料按比例称取，将所述石墨烯与所述纳米氧化锌分散到有机溶剂-水体系中，得到混合溶液，将所述混合溶液置于球磨机中混合研磨2-5h，得混合物，备用；
在所述混合物中依次加入表面活性剂、偶联剂，在40-50℃条件下超声处理1-2h后进行真空干燥，得到改性石墨烯粉体；
将所述改性石墨烯粉体与玻璃纤维共混，然后加入所述PA12、分散剂、抗氧剂共混，并送至造粒机中，得到颗粒，将所述颗粒冷却、干燥，即得所述石墨烯改性塑料。
7.一种复合塑料管材的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
准备原料：取用于制备复合塑料管材的复合塑料管材模具，将熔融的PVC原料放置于所述复合塑料管材模具的内模具中，将外模具、内模具合体；
粘接：将熔融的石墨烯改性塑料灌注到所述复合塑料管材模具中，利用所述石墨烯改性塑料的自身粘性，将所述石墨烯改性塑料填充入所述外模具，且与所述PVC层粘接；其中，所述石墨烯改性塑料由以下质量份数的原料制成：PA12为40-60份、玻璃纤维为30-50份、石墨烯为0.8-3份、纳米氧化锌为0.5-1.5份、表面活性剂为0.3-2份、分散剂为0.1-2份、偶联剂为0.5-2.5份、抗氧剂为0.1-0.6份；
老化成型：将经粘接后的复合塑料管材泄压后常温下放置3-5天，使得所述石墨烯改性塑料、PVC层与空气中水份发生反应。
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