CN107903601A - 一种抗老化塑料管材的制备方法及其应用 - Google Patents

一种抗老化塑料管材的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗老化塑料管材的制备方法及其应用，该方法采用将胍盐溶液加入反应釜中，调节pH后加入不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯份、亚磷酸三苯酯，升温反应得到改性混合物，随后将其加入双螺杆挤出机，再加入木质素磺酸钙、三硬脂酸甘油酯、聚醚多元醇经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，随后进行结晶操作，将结晶析出后得到的塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水及粘合剂，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，最后通过合流芯和模头造型，得到产品。制备而成的塑料管材，其耐腐蚀、抗老化，在建筑工程中具有良好的应用前景。

Description

一种抗老化塑料管材的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及塑料管材这一技术领域，特别涉及到一种抗老化塑料管材的制备方法及其应用。
背景技术
传统的饮用水管、工业用输气、输油管道通常都是采用镀锌钢管。几十年来镀锌钢管常常因为生锈结垢，造成饮用水的二次污染，而且液体流阻大，相对使用寿命短。所以人们寻求一种新材料替代原有的镀锌钢管。
塑料管材与传统的铸铁管、镀锌钢管、水泥管等管道相比，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、施工和维修简便、使用寿命长等优点，广泛应用于建筑给排水、城乡给排水、城市燃气、电力和光缆护套、工业流体输送、农业灌溉等建筑业、市政、工业和农业领域。近几年，随着建筑业、市政工程、水利工程、农业和工业等行业市场需求的不断加大，中国塑料管材行业呈现出了高速发展态势。同时，随着消费者对产品环保、健康、耐用等方面的品质要求不断提高，我国塑料管道在产量增加的同时，产品质量水平不断提高，行业的技术进步不断加快，品牌规模企业不断增多，新材料、新结构品种不断涌现，先进的系统设计理念层出不穷，产品的功能性更加明显、应用领域得到进一步拓宽。分析认为，中国塑料管道市场占有率目前在所有管道中的比例已经超过60％。
但是人们在使用管材的过程中发现，普通塑料管材由于本身材料的原因，导致管材在施工安装和使用过程中仍然还存在一些不足，其材料本身脆性比较大，在潮湿等恶劣环境下使用时，也容易受腐蚀等自身缺陷，往往难以满足性能的要求，在很大程度上制约了其在工业产品中的使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种抗老化塑料管材的制备方法及其应用，该方法采用将胍盐溶液加入反应釜中，调节pH后加入不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯份、亚磷酸三苯酯，升温反应得到改性混合物，随后将其加入双螺杆挤出机，再加入木质素磺酸钙、三硬脂酸甘油酯、聚醚多元醇经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，随后进行结晶操作，将结晶析出后得到的塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水及粘合剂，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，最后通过合流芯和模头造型，得到产品。制备而成的塑料管材，其耐腐蚀、抗老化，在建筑工程中具有良好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种抗老化塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂25-29份、聚碳酸酯12-14份、亚磷酸三苯酯6-8份，升温到85-95℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙12-16份、三硬脂酸甘油酯6-8份、聚醚多元醇6-8份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在180-190℃，投入结晶促进剂1-3份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及粘合剂3-5份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在180-190℃，模头的温度为230-240℃，得到产品。
优选地，所述步骤(2)中双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为60-80转/分钟。
优选地，所述步骤(5)中的结晶促进剂优选为苯甲酸钠。
优选地，所述步骤(6)中的粘合剂优选为氧化聚乙烯蜡。
优选地，所述步骤(6)中塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟。
进一步的，本发明还公开了所述制备方法得到的抗老化塑料管材在建筑排水管道工程中的应用。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的抗老化塑料管材的制备方法采用将胍盐溶液加入反应釜中，调节pH后加入不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯份、亚磷酸三苯酯，升温反应得到改性混合物，随后将其加入双螺杆挤出机，再加入木质素磺酸钙、三硬脂酸甘油酯、聚醚多元醇经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，随后进行结晶操作，将结晶析出后得到的塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水及粘合剂，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，最后通过合流芯和模头造型，得到产品。制备而成的塑料管材，其耐腐蚀、抗老化，在建筑工程中具有良好的应用前景。
(2)本发明采用了木质素磺酸钙、三硬脂酸甘油酯、聚醚多元醇这几种原料对塑料管材进行了有效的性能提高，虽然这些性能提高过程中所用材料并非首次应用于塑料管材中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的加热处理方式，给最后制备得到的塑料管材带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂25份、聚碳酸酯12份、亚磷酸三苯酯6份，升温到85℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙12份、三硬脂酸甘油酯6份、聚醚多元醇6份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为60转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在180℃，投入苯甲酸钠1份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡3份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在180℃，模头的温度为230℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂27份、聚碳酸酯13份、亚磷酸三苯酯7份，升温到90℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙14份、三硬脂酸甘油酯7份、聚醚多元醇7份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为70转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在185℃，投入苯甲酸钠2份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡4份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在185℃，模头的温度为235℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂29份、聚碳酸酯14份、亚磷酸三苯酯8份，升温到95℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙16份、三硬脂酸甘油酯8份、聚醚多元醇8份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为80转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在190℃，投入苯甲酸钠3份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡5份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在190℃，模头的温度为240℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
对比例1
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂27份、聚碳酸酯13份、亚磷酸三苯酯7份，升温到90℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入三硬脂酸甘油酯7份、聚醚多元醇7份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为70转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在185℃，投入苯甲酸钠2份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡4份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在185℃，模头的温度为235℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
制得的塑料管材的性能测试结果如表1所示。
对比例2
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂27份、聚碳酸酯13份、亚磷酸三苯酯7份，升温到90℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙14份、聚醚多元醇7份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为70转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在185℃，投入苯甲酸钠2份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡4份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在185℃，模头的温度为235℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
制得的塑料管材的性能测试结果如表1所示。
对比例3
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂27份、聚碳酸酯13份、亚磷酸三苯酯7份，升温到90℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙14份、三硬脂酸甘油酯7份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为70转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在185℃，投入苯甲酸钠2份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡4份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在185℃，模头的温度为235℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
制得的塑料管材的性能测试结果如表1所示。
对比例4
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂27份、聚碳酸酯13份、亚磷酸三苯酯7份，升温到90℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为70转/分钟；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在185℃，投入苯甲酸钠2份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及氧化聚乙烯蜡4份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在185℃，模头的温度为235℃，得到产品。
制得的抗老化塑料管材的性能测试结果如表1所示。
制得的塑料管材的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-3和对比例1-4的制得的塑料管材分别进行腐蚀率、黄变指数、高温老化这几项性能测试。
表1
腐蚀率(mm/a) 黄变指数(ΔE值) 高温老化程度
实施例1 0.08 3.7 轻微
实施例2 0.09 3.7 轻微
实施例3 0.08 3.6 轻微
对比例1 0.12 4.5 轻微
对比例2 0.13 4.4 轻微
对比例3 0.13 4.5 轻微
对比例4 0.15 4.9 一般
本发明的塑料管材的制备方法采用将胍盐溶液加入反应釜中，调节pH后加入不饱和聚酯树脂、聚碳酸酯份、亚磷酸三苯酯，升温反应得到改性混合物，随后将其加入双螺杆挤出机，再加入木质素磺酸钙、三硬脂酸甘油酯、聚醚多元醇经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物，随后进行结晶操作，将结晶析出后得到的塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水及粘合剂，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料，最后通过合流芯和模头造型，得到产品。制备而成的塑料管材，其耐腐蚀、抗老化，在建筑工程中具有良好的应用前景。并且，本发明采用了木质素磺酸钙、三硬脂酸甘油酯、聚醚多元醇这几种原料对塑料管材进行了有效的性能提高，虽然这些性能提高过程中所用材料并非首次应用于塑料管材中，但按照一定配比量组合后，辅以相应的加热处理方式，给最后制备得到的塑料管材带来了使用性能上的大幅度提高，这在以往的研究中是不曾报道过的，对于实现本发明的技术效果起到了决定性的作用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种抗老化塑料管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚六亚甲基胍丙酸盐加入蒸馏水中制成浓度为8％的胍盐溶液，将制成的胍盐溶液100份加入反应釜中，用NaHCO3调节pH至8.5，随后加入不饱和聚酯树脂25-29份、聚碳酸酯12-14份、亚磷酸三苯酯6-8份，升温到85-95℃后充分反应，得到改性混合物；
(2)将步骤(1)所得的改性混合物加入双螺杆挤出机，同时加入木质素磺酸钙12-16份、三硬脂酸甘油酯6-8份、聚醚多元醇6-8份，经双螺杆挤出机加热、剪切、挤出，得到挤出产物；
(5)对步骤(4)所得的挤出产物进行结晶操作，将温度控制在180-190℃，投入结晶促进剂1-3份，结晶析出后得到塑料半成品；
(6)将步骤(5)所得塑料半成品送入成型设备中，同时加入蒸馏水200份及粘合剂3-5份，在成型设备内经充分搅拌混合后经过塑料挤出机加工，形成熔融料；
(7)将步骤(6)得到的熔融料通过合流芯和模头造型，合流芯的温度控制在180-190℃，模头的温度为230-240℃，得到产品。
2.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中双螺杆挤出机从入口至出口依次设有六个加热区，其中一区加热温度为155℃，二区加热温度为170℃，三区加热温度为180℃，四区加热温度为175℃，五区加热温度为170℃，六区加热温度为160℃，螺杆转速为60-80转/分钟。
3.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中的结晶促进剂优选为苯甲酸钠。
4.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中的粘合剂优选为氧化聚乙烯蜡。
5.根据权利要求1所述的抗老化塑料管材的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中塑料挤出机的工作温度为180℃，螺杆转速为200转/分钟。
6.通过权利要求1-5任一项所述制备方法得到的抗老化塑料管材在建筑排水管道工程中的应用。
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