CN109627756B - 一种热水器内胆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酰胺30‑95份，LCP树脂和/或PPS树脂1‑30份，增强材料30‑80份，偶联剂0.1‑15份，稳定剂0.1‑2份，抗氧化剂0.2‑1.5份。其中所述偶联剂为稀土偶联剂。本发明所述产品机械性能好，耐水解，长期使用无异味，十分环保。

Description

一种热水器内胆材料及其制备方法

技术领域

本发明属于热水器内胆材料技术领域，特别的涉及一种热水器内胆材料及其制备方法。

背景技术

无论是太阳能热水器还是电热水器，其核心部件都有水箱，而内胆又是水箱的核心部件，内胆担任着热水器能正常运转的重要责任。

目前市场上，热水器内胆材料分类主要有：一，不锈钢材料；二，金属与搪瓷组合；三，金属与树脂组合；四，全塑料。对于第一类用不锈钢制作的内胆在一些自来水氯离子浓度含量较高时，在使用过程中，不锈钢内胆在焊接部位容易产生腐蚀，出现渗漏现象，不仅影响内胆的使用寿命，而且会破坏水质，进一步会影响人体健康。而且不锈钢内胆易结垢，高温易氧化腐蚀且制造过程复杂。对于用金属与搪瓷组合的内胆，一般是在钢板上涂覆一层无机质陶釉，加工要求高导致成本高，且在生产过程中易产生气泡或针眼，且在遇到强烈震动时陶釉易从钢板上脱落。另外，在温度高的水中，陶釉也容易溶解脱落。这些都不仅影响内胆使用寿命而且对人体健康存在一定的安全隐患。第一第三类金属与树脂组合，这种组合最大的缺点就是当水温波动太大时由于金属与树脂的热膨胀系数差别大的原因，使得树脂容易从金属上脱落下来，也影响热水器的使用。对于第四类内胆材料，则存在内胆强度不够，不耐水解，不环保，时间长有异味等缺点。

聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamide(简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。聚酰胺具有优异的力学性能，耐化学性，耐老化等优异性能，加入玻璃纤维或碳纤维增强后，机械强度和耐热性成倍提高，可广泛应用于汽车工业产品、纺织产品、泵叶轮和一级精密工程部件。目前市面上耐水解增强聚酰胺主要用于汽车发动机盖板和水室，现有技术手段主要采用添加耐水解助剂或马来酸酐接枝聚乙烯蜡等手段来提高聚酰胺材料耐水解性能。如专利CN107501928A采用炭化二亚胺作为耐水解助剂以提高聚酰胺56的耐水解性能，以满足汽车水室、餐具、厨具等汽车零部件、日常用品对材料的高刚性耐水解要求。专利CN107698970A采用BRUGGOLEN H3337/H3347作为耐水解助剂以满足聚酰胺66与聚酰胺6合金取代铜作为热水器与水管的接头。专利CN106987122A通过添加高分子量的马来酸酐接枝聚乙烯蜡，降低材料的整体极性，减少材料的吸水量，从而提高短玻纤增强聚酰胺66的耐水解性能。一方面由于添加耐水解助剂，容易导致耐水解助剂里面的可溶物质析出，从而影响应用用途。如NSF 61认证标准对各种可溶物质浓度有着严格要求，析出物含量高，则其使用的水温及水接触容器的体积越小。由于汽车水室料等使用环境不同，通过添加抗水解剂可以满足其使用要求。专利CN107698970A从法规条件来看也只能满足小容积应用，如接头，对于一般热水器很难满足要求。而专利CN106987122A通过添加高分子量的马来酸酐接枝聚乙烯蜡虽然能提升一定的耐水解性能，但对于热水器内长期保持1.0MPa的内胆压力，其强度又无法满足。

液晶聚合物简称LCP，是介于固体结晶和液体之间的中间状态聚合物，其分子排列虽然不像固体晶态的三维有序，但也不是液体那样无序，而是具有一定(一维或二维)的有序性。根据液晶聚合物形成的条件又可分为热致性LCP和溶致性LCP等，溶致性液晶聚合物的液晶态是在溶液中形成，热致性液晶聚合物的液晶态是在熔体中或玻璃化温度以上形成。溶致性液晶聚合物可用溶剂法生产纤维或薄膜，热致性液晶聚合物可注塑、挤出成型等。热致性液晶应用更加广泛，已工业化的生产的热致性液晶绝大部分是芳香族聚酯LCP。液晶芳香族聚酯在液晶态下由于其大分子链是取向的，它有异常规整的纤维状结构，性能特殊，制品强度很高，并不亚于金属和陶瓷。并拥有优异的机械性能、尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、自阻燃性、加工性良好，耐热性好，热膨胀系数教低，目前被广泛应用于电子、电气、光导纤维、汽车及宇航等领域。市面上商业化生产的LCP根据其热变形温度(HDT)由高到低可划分为三类，HDT大于250℃为I型，HDT在180～250℃为II型，HDT小于180℃为III型。

聚苯硫醚简称PPS，是一种耐热性工程塑料，纯PPS为白色粉末，密度1.34g/cm³，是一种性能优异的特种工程塑料，属结晶高聚物，具有优异的高温稳定性、阻燃性、耐化学腐蚀性及良好的机械和电学性能。可用多种方法加工成型，还适合进行精密成型，可广泛应用于汽车、电子电气、机械及化工等领域。PPS拥有优异的耐溶剂性，除了强硝酸外，PPS几乎可以耐所有的酸、碱及各种溶剂。

美国全国卫生基金会(national sanitation foundation，NSF)成立于1944年，是一个独立的、不以营利为目的的非政府组织。NSF致力于公共卫生、安全、环境保护领域的标准制订、产品测试和认证服务工作，是公共卫生与安全领域的权威机构。

ANSI/NSF Standard 61--------Drink Water System Components----HealthEffects美国ANSI/NSF61标准，由美国的NSF制定和颁布的。该此标准编制目的是为了最大程度地控制涉水的产品、配件或材料在饮用水中产生的非健康和非纯净物质间接与饮用水结触所产生的不利影响。与水接触的任何产品，如管道、配件、涂层、阀门、垫圈、水表、水泵和水龙头等等。现有技术中的热水器内胆材料往往机械强度、耐水解、环保等性能无法同时满足制作热水器内胆的材料往往流动性不够好，不利于材料的加工成型。

发明内容

目前行业上还没有能满足热水器内胆要求的热塑性材料，通过添加一些特殊助剂能够满足其强度及耐水解需求的，但没办法满足NSF61标准对涉水产品安全、环保的高的认证要求；能够满足认证要求的，无法满足机械强度、耐水解、材料加工成型等要求。

针对现有技术的不足与缺点，本发明提供了一种技术方案，制备出来的热水器内胆材料具有机械强度好，耐水解，环保，流动性佳等优点。

鉴于这种情况，本发明人进行了深入研究，结果发现通过适当地选择组合物中所含的聚酰胺树脂、LCP树脂、PPS树脂、偶联剂及增强材料等，可以得到显示出满足上述目的的性能优良的组合物，从而完成了本发明的目的。

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述偶联剂为稀土偶联剂。

优选的，所述热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

进一步优选的，一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

本发明所述聚酰胺并无特殊限制，可以是任何一个通常可用作普通模制材料的脂肪族聚酰胺，以及包含基本上为芳族二羧酸单元的二酸单元和基本上为脂肪族亚烷基二胺单元的半芳族聚酰胺。优选的是具有良好耐热性和低吸水率的半芳香族聚酰胺。

所述脂肪族聚酰胺是指聚酰胺衍生自一种或多种脂肪族二胺(如，脂族C₆-C₂₀亚烷基二胺、脂环族二胺，优选地二胺包括1，6-己二胺、2-甲基戊二胺、2-甲基辛二胺、1，8-辛二胺、1，9-壬二胺、1，10-癸二胺、1，12-十二烷二胺和间二甲苯基二胺)和一种或多种二元羧酸(如，己二酸、癸二酸、壬二酸、十二烷二酸或它们的衍生物)，和/或一种或多种脂肪族内酰胺、氨基酸(如11-氨基十二烷酸、己内酰胺和月桂内酰胺)，进一步优选地PA612、PA11、PA12、PA1010、PA1212。

所述的脂肪族聚酰胺特性粘度为0.8-1.5dl/g，优选1.0-1.2dl/g。当脂肪族聚酰胺树脂特性粘度低于0.8dl/g，则其耐水解性能不足。当脂肪族聚酰胺树脂特性粘度高于1.5dl/g，则其加工流动性较差。

所述半芳香族聚酰胺选自聚(己二酰间苯二甲胺)(聚酰胺MXD6)、聚(对苯二甲酰十二碳二胺)(PA12T)、聚(对苯二甲酰癸二胺)(PA10T)、聚(对苯二甲酰壬二胺)(PA9T)、己二酰己二胺/对苯二甲酰己二胺共聚酰胺(PA6T/66)、对苯二甲酰己二胺/对苯二甲2-甲基戊二胺共聚酰胺(PA6T/DT)、己二酰己二胺/对苯二甲酰己二胺/间苯二甲酰己二胺共聚酰胺PA66/6T/6I)、聚(己内酰胺-对苯二甲酰己二胺)(PA6/6T)中的一种或多种，进一步优选PA6T/66、PA6T/6I、PA9T、PA10T、PA12T中的一种或多种。

进一步优选所述的半芳香族聚酰胺树脂特性粘度为0.8-1.5dl/g，进一步优选为1.0-1.2dl/g。当半芳香族聚酰胺树脂特性粘度低于0.8dl/g，则其耐水解性能不足。当半芳香族聚酰胺脂特性粘度高于1.5dl/g，则其加工流动性较差。

优选地，所述LCP树脂(液晶聚合物)为芳香族共聚酯。

所述芳香族共聚酯是指分子主链中含有芳香环结构的芳香族聚酯可以由均含有苯环结构的二元酸与二元酚缩聚，也可以由同时含有羧基与羟基的苯环结构的双官能团结构自缩聚而成。

优选地，所述芳香族共聚酯聚合单元选自4-羟基苯甲酸、6-羟基-2-萘甲酸、1,4-苯二甲酸、1,3-苯二甲酸、4,4’-二羟基联苯中的一种或多种。

进一步优选地，所述芳香族共聚酯其熔点低于330℃，进一步优选低于300度，最优选低于280度。当LCP树脂熔点高于330℃，则其与聚酰胺复合后的流动性差。

所述PPS树脂(聚苯硫醚)是通过酚类化合物的氧化聚合或共聚合获得的树脂，可以用烷基、芳基、卤素等对亚苯基进行取代。优选地，所述PPS树脂通过聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-苯醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-苯醚)、聚(2-甲基-6-丙基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二丙基-1,4-苯醚)、聚(2-乙基-6-丙基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二丁基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二丙烯基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二月桂基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二苯基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二甲氧基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二乙氧基-1,4-苯醚)、聚(2-甲氧基-6-乙氧基-1,4-苯醚)、聚(2-乙基-6-硬脂氧基-1,4-苯醚)、聚(2-甲基-6-苯基-1,4-苯醚)、聚(2-甲基-1,4-苯醚)、聚(2-乙氧基-1,4-苯醚)、聚(3-甲基-6-叔丁基-1,4-苯醚)、聚(2,6-二苯甲基-1,4-苯醚)等化合物的氧化聚合或共聚合获得。也可以单独使用所述化合物中的一种或多种。

优选地，所述PPS树脂采用ISO 1133测试方法，在测试温度为316℃，砝码重量为5kg条件下，其熔指优选500g/10min-3000g/10min，进一步优选1000g/10min-2000g/10min。

当PPS熔指低于500g/10min，则其与聚酰胺复合后的流动性差。当PPS熔指高于3000g/10min，则其与聚酰胺复合后的耐水解性差。

所述热水器内胆材料中合适的LCP和或PPS的含量，则可以得到足够的流动性与耐水解，也不会产生熔接线强度降低、相容性变差等问题。

所述LCP树脂和PPS树脂，两者以任意比混合，例如按质量比LCP树脂：PPS树脂为1:0.1-5，例如1:0.5；例如，1:1；例如2:1。

LCP树脂与PPS树脂拥有优异的耐水解性能、加工流动性，与聚酰胺混合后制成合金有利于提高材料的耐热性、耐水解及成型加工性。但由于LCP、PPS与聚酰胺的相容性不佳，如果不进行特殊处理，会严重影响增强后的材料机械强度。本发明通过加入稀土偶联剂，可提高聚酰胺与LCP、PPS的相容性，提高复合材料的流动性以及与增强材料的界面结合强度，从而提高组合物的机械性能。

本发明还通过先进行聚酰胺与LCP、PPS的合金化，再进行合金与增强材料进行改性。以最大化提高材料的机械性能。

所述增强材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、硅灰石、碳纤维、芳纶纤维、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须中的一种或多种。优选玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硅灰石中的一种或多种。进一步优选玻璃纤维或硅灰石。

其中，所述玻璃纤维形状可以是圆形横截面或非圆形横截面。非圆形横截面玻璃纤维是指长轴处于与纤维纵向垂直状态、并且对应横截面中最长直线距离的玻璃纤维。所述非圆形横截面在与长轴垂直的方向上的具有对应横截面中最长的直线距离的短轴。所述纤维的非圆形横截面可具有多种形状，包括茧形(数字八)形状、矩形形状、椭圆形形状、半椭圆形形状、粗略三角形形状、多边形形状和长方形形状。本领域的技术人员均能理解，横截面可具有其他形状。所述长轴长度与所述短轴长度的比率优选介于约1.5∶1和约6∶1之间。所述比率更优选介于2∶1和5∶1之间，更优选介于3∶1至4∶1之间。所述玻璃纤维可为长玻璃纤维、短切纤维、粉碎的短性玻璃纤维的形式，或其它本领域的技术人员已知的适宜形式。

所述硅灰石是无毒性的天然矿物，自然界产出的硅灰石一般是纤维状、针状或放射状集合体，单晶体沿b轴延伸的板状或板柱状。硅灰石在中性水中的溶解度低，吸油量低，不含结晶水，吸湿性小，加热时无脱水问题，熔点高，热膨胀系数小，耐热稳定性好，耐腐蚀，耐气候老化，机械性能和电性能良好。填充树脂后，尺寸稳定性好，耐摩擦性、平滑性；与滑石粉、云母等片状填料相比，有表面划伤不显著的特点。硅灰石在树脂中的分散性好，强度下降程度小，填充材料后熔体强度低。由于吸湿性和粘度的降低，也改进了材料的成型加工性能。优选地，硅灰石粒径为800-8000目；更优选1000-5000目。本发明的硅灰石为硅烷偶联剂改性的硅灰石。所述硅灰石优选纤维状的硅灰石。

所述碳纤维为丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维或酚醛碳纤维中的一种或多种。碳纤维的原子结构类似于石墨，碳原子层以规整的六边形图案排列，层与层之间由于sp3键的存在使层间间距达到0.344nm。碳纤维的拉伸强度为2-7GPa，弹性模量为200-900GPa，密度为1.78g/cm³。碳纤维可以是东丽公司的T300、T700、T800、T1000，也可以是CytecThronel系列的P-1002K，P-100S2K，P-1202K，P-120S2K等。

偶联剂是一种具有两亲结构的功能性助剂，它可以改善填料的表面性能，使填料表面由无机属性变为有机属性，从而提高填料与树脂之间的相容性以及填料在树脂中的分散性，改善终产品的加工流动性及力学性能。现有技术常用偶联剂有硅烷类、铁酸酯类、铝酸酯类等。硅烷类偶联剂对含硅元素的填料较为有效，钛酸酯类及铝酸酯类偶联剂对多种填料均适用。前者可以提高产品的强度和刚性，而后者可赋予产品一定的挠屈性，改善加工性。

所述稀土偶联剂包括：稀土镧偶联剂、稀土铈偶联剂、稀土镨偶联剂、稀土钕偶联剂、稀土钷偶联剂、稀土钐偶联剂、稀土铕偶联剂、稀土钆偶联剂、稀土铽偶联剂、稀土镝偶联剂、稀土钬偶联剂、稀土铒偶联剂、稀土铥偶联剂、稀土镱偶联剂、稀土镥偶联剂中的一种或多种。优选的，稀土偶联剂为稀土镧偶联剂、稀土铈偶联剂。

所述稀土偶联剂主要成分是聚乙烯醇的稀土盐溶液，具体的制备过程为：将聚乙烯醇与稀土氧化物按质量比为1:0.1-10溶解在80-90℃(优选85℃)水中，配置成5％-50％质量百分数的水溶液，搅拌30-120分钟，然后将0.1-2mol/L硝酸或磷酸水溶液滴入溶液中，直到水溶液pH为5-7为止，所得溶液即为稀土偶联剂。

稀土偶联剂其能够对结晶性聚合物的分子链段起诱导效应，从而增加材料破坏时的受力点，使材料的力学性能明显提高。

优选的，所述稳定剂为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺。

所述抗氧剂为主抗氧剂与辅助抗氧剂的混合物，主抗氧剂指能消除自由基的芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物，辅助抗氧剂指能分解氢过氧化物的含有磷和硫的有机化合物。所述的主抗氧剂选自四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)中的一种或多种。所述辅助抗氧剂选自三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中的一种或两种。优选的主抗氧剂为抗氧剂1098，优选的辅助抗氧剂为抗氧剂626。主抗氧剂与辅助抗氧剂的质量比为1:0.3-2。

本发明，除了上述各成分外，还可以在不损害本发明目的的范围内，含有上述以外的耐热稳定剂、耐候稳定剂、流动性提高剂、增塑剂、增粘剂、抗静电剂、脱模剂、颜料、染料、无机或有机填料、成核剂、纤维增强剂、炭黑、滑石、粘土、云母等无机化合物等各种公知配合剂。本发明中，也可以使用通常使用的卤素捕捉剂等添加剂。作为卤素捕捉剂，例如已知有水滑石。

此外，本发明还可以在不损害本发明目的范围内，还可以含有其它聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯、乙烯·1-丁烯共聚物、丙烯·乙烯共聚物、丙烯·1-丁烯共聚物、聚烯烃弹性体等聚烯烃、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚缩醛、聚砜、聚苯醚、氟树脂、有机硅树酯、Teflon(杜邦公司使用在其一系列氟聚合物产品上的注册商标)等。除上述之外，还可以列举聚烯烃改性物等，其可以列举例如，使用羧基、酸酐基、氨基等改性的改性聚乙烯、改性SEBS(是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物)等改性芳香族乙烯化合物·共轭二烯共聚物或其氢化物、改性乙烯·丙烯共聚物等改性聚烯烃弹性体等。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将聚酰胺、LCP树脂和/或PPS树脂和所述偶联剂在滚筒拌料机(所述拌料机由张家港亿塑机械有限公司提供，型号：SHR100)中混合5-30min，投入量控制在混合机容积的50％-75％之间，加入双螺杆挤出机，在260-330℃下，熔融共混后，经水冷冷却、风干和造粒，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与稳定剂、抗氧化剂混合15-30min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机(所述双螺杆挤出机由科倍隆(南京)机械有限公司提供，型号：CTE50)的主喂料口加入，增强材料由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得本发明产品。

优选地，双螺杆挤出机的挤出温度为285-325℃，进一步优选地，所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为285-295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为295-315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为300-325℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为315-330℃；

优选地，步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为300-500转/分钟，更优选350-450转/分钟，最优选380-420转/分钟。

步骤(3)中的双螺杆挤出机可以由单螺杆挤出机(单螺杆挤出机厂家：南京广达化工装备有限公司，型号：SD-90)或多螺杆挤出机(多螺杆挤出机厂家：南京达力特挤出机械有限公司，型号：STS50)替代。

LCP树脂与PPS树脂拥有优异的耐水解性能、加工流动性，与聚酰胺混合后制成合金有利于提高材料的耐热性、耐水解及成型加工性。但由于LCP树脂、PPS树脂与聚酰胺的相容性不佳，如果不进行特殊处理，会严重影响增强后的材料机械强度。本发明发现通过加入稀土偶联剂，可提高聚酰胺与LCP树脂、PPS树脂的相容性，提高复合材料的流动性以及与增强材料的界面结合强度，从而提高组合物的机械性能。

本发明还通过先进行聚酰胺与LCP树脂和\或PPS树脂的合金化，再进行合金与增强材料进行改性。两步法进行制备，以最大化提高材料的机械性能。如果一次制备该材料，对设备要求高，而且会出现各种树脂混合不均匀的现象，导致强度降低。

所述PA6T/6I由江门市德众泰工程塑胶科技有限公司提供，型号为PANT I1000，熔点270℃，特性粘度1.0dl/g；

所述PA6T/66由江门市德众泰工程塑胶科技有限公司提供，型号为PANT D3000，熔点305℃，特性粘度1.0dl/g；

所述PA12由EMS公司提供，型号为TR90，特性粘度：1.35；

所述LCP树脂由江门市德众泰工程塑胶科技有限公司，型号为L1000，熔点285℃；

所述PPS树脂由浙江新和成股份有限公司提供，型号为1170C，熔指750g/10min；

所述稀土偶联剂由江门市德众泰工程塑胶科技有限公司提供，型号为稀土镧偶联剂；

所述玻璃纤维由重庆国际复合材料有限公司提供，型号为301HP；

所述二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺由科莱恩公司提供，商品牌号：NYLOSTAB S-EED。

抗氧剂1098由BASF(巴斯夫股份公司)生产制造；

抗氧剂168由BASF(巴斯夫股份公司)生产制造；

硅烷偶联剂KH550由南京向前化工有限公司。

本发明相对现有技术的有益效果如下：

本发明所述产品机械强度好，耐水解，环保，流动性好(流动性好利于所述热水器内胆材料的加工)，长期使用无异味，十分环保。

本发明所述产品可通过NSF61认证的认证温度为60℃和82℃。其认证比表面积(按照NSF-61进行测试，检测60℃热水材料的最大使用比表面积进行确定环保性。认证比表面积越大，材料的环保性越好，材料的使用范围越宽广)最少为330in²，优选500in²。因此本发明所述产品非常适合制作大尺寸，高耐温水接触部件，比如热水器内胆等。

具体实施方式

为进一步使本领域技术人员清楚本技术方案，以下列举一些实施例。

实施例1

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述稀土偶联剂为稀土铈偶联剂。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将PA6T/6I、LCP树脂和稀土偶联剂在滚筒拌料机中混合15min，加入双螺杆挤出机，在280℃下，熔融共混，然后经水冷冷却、风干和造粒，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、抗氧剂1098、抗氧剂168、混合15min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机的主喂料口加入，玻璃纤维由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得所述热水器内胆材料。

步骤(3)中所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为285-295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为295-315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为300-325℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为330℃；

步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为300转/分钟。

实施例2

将实施例1中LCP重量份提高到8份，将PA6T/6I的含量降低到41份，其余成分、用量、制备方法与实施例1相同。

实施例3

将实施例1中PA6T/6I替换为PA6T/66，其余成分、用量、制备方法与实施例1相同。

实施例4

将实施例1中LCP替换为PPS，用量为1份，其余成分、用量、制备方法与实施例1相同。

实施例5

将实施例4中PPS重量份提高到8份，将PA6T/6I的含量降低到41份，其余成分、用量、制备方法与实施例4相同。

实施例6

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述聚酰胺为PA1010；所述偶联剂为稀土镧偶联剂；所述抗氧化剂为抗氧剂1076、抗氧剂626，抗氧剂1076和抗氧剂626的质量比为1:0.3，所述稳定剂为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺；所述增强材料为玻璃纤维。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将PA1010、LCP树脂、PPS树脂和稀土偶联剂在滚筒拌料机中混合15min，加入双螺杆挤出机，在260℃下熔融共混后，经水冷冷却、风干和造粒，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、抗氧剂1076、抗氧剂626、混合30min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机的主喂料口加入，玻璃纤维由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得本发明产品。

步骤(3)中所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为285℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为295℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为300℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为330℃；

步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为450转/分钟。

实施例7

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述聚酰胺为PA1212；所述偶联剂为稀土镨偶联剂；所述稳定剂为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺；所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:2；所述增强材料为玻璃纤维。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将PA1212、LCP树脂和稀土偶联剂在滚筒拌料机中混合30min，加入双螺杆挤出机，在290℃下熔融共混后，经水冷冷却、风干和造粒，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、抗氧剂1010、抗氧剂168、混合15min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机的主喂料口加入，玻璃纤维由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得本发明产品。

步骤(3)中所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为325℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为330℃；

步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为350转/分钟。

实施例8

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述聚酰胺为PA10T；所述偶联剂为稀土镨偶联剂；所述增强材料为碳纤维；所述稳定剂为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺；所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:2；所述增强材料为碳纤维。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将PA10T、LCP树脂和稀土偶联剂在滚筒拌料机中混合30min，加入双螺杆挤出机，在330℃下熔融共混后，经水冷冷却、风干和造粒，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、抗氧剂1010、抗氧剂168、混合15min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机的主喂料口加入，碳纤维由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得本发明产品。

步骤(3)中所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为325℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为330℃；

步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为350转/分钟。

实施例9

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述聚酰胺为PA9T；所述偶联剂为稀土镨偶联剂；所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1:1.5，所述增强材料为硅灰石。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将PA9T、PPS树脂和稀土偶联剂在滚筒拌料机中混合30min，加入双螺杆挤出机，在280℃下熔融共混后，经水冷冷却、风干和造粒，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、抗氧剂1010、抗氧剂168、混合15min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机的主喂料口加入，硅灰石由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得本发明产品。

步骤(3)中所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为325℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为330℃；

步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为350转/分钟。

对比例1

将实施例1中PA6T/6I替换为PA66，且使用硅烷偶联剂KH550替换实施例1中的稀土偶联剂，其余成分、用量、制备方法与实施例1相同。

对比例2

将实施例1中PA6T/6I替换为PA66，其余成分、用量、制备方法与实施例1相同，所述PA66由神马实业股份有限公司提供，型号为EPR27，特性粘度：1.45。

对比例3

将实施例1中LCP树脂成分去掉，PA6T/6I的含量提高到49份，其余成分、用量、制备方法与实施例1相同。

对比例4

一种热水器内胆材料，按重量份数计，包括以下组分：

所述稀土偶联剂为稀土铈偶联剂。

一种热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，先将PA6T/6I、LCP树脂和稀土偶联剂在滚筒拌料机中混合15min，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中的混合物A与二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺、抗氧剂1098、抗氧剂168混合15min，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从双螺杆挤出机的主喂料口加入，玻璃纤维由侧喂料口加入挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得本发明产品。

步骤(3)中所述双螺杆挤出机包括九个加热段，在所述双螺杆挤出机的第一加热段的温度为295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为325℃，所述双螺杆挤出机的机头的温度为330℃；

步骤(3)中的双螺杆挤出机转速为300转/分钟。

对比例4相对于实施例1-9主要是制备过程的步骤(1)缺少了将聚酰胺、LCP树脂和/或PPS树脂和偶联剂加入双螺杆挤出机，熔融共混，然后经水冷冷却、风干和造粒的过程，即缺少了合金化的过程。

将实施例1-9制备的热水器内胆材料根据NSF组织的NSF 61标准对涉水产品的安全、卫生、环保要求，分别在60℃，pH＝5；60℃，pH＝8；60℃，pH＝10；23℃，pH＝5；四种条件的水中暴露16小时，然后对热水器内胆材料中所含的Al、As、Ba、Be、Bi、Cr、Cl、Cu、Hg、Pb等元素含量进行了检测，还对吡啶、亚硝胺、5-甲基-2-己酮、1-甲氧基-2-丙醇乙酸酯、2-庚酮、环己酮、苯胺、苯酚、二(氯乙基)醚、2-氯酚、苯甲醇、苯乙酮、甲苯、乙苯等有机物的含量也进行测定，最后都通过了NSF组织对涉水产品规定的成分含量标准。可见本发明所述热水器内胆材料是满足安全、卫生、环保要求的。另外，对实施例1-9和对比例1-4制备的热水器内胆材料进行机械性能和耐水解的测试，结果如表1所示。

测试手段：

1.拉伸强度：通过注塑成型制成150×10×4mm哑铃形样条，根据国际标准ISO527-2进行测试，拉伸速度为5mm/min。

2.弯曲强度：通过注塑成型制成80×10×4mm样条，根据国际标准ISO 178进行测试，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。

3.弯曲模量：通过注塑成型制成80×10×4mm样条，根据国际标准ISO 178进行测试，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm。

4.热变形温度：通过注塑成型制成80×10×4mm样条，根据国际标准ISO 75进行测试，升温速度2℃/min，砝码压力1.8MPa。

5.螺纹扭力：参照标准ASME A112.18.1-2005

6.饱和吸水率：参照标准ISO 62进行测试。

7.熔体流动速率(熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据，能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求，使制品在成型的可靠性和质量方面有所提高)：参照标准GB/T 3682-2000进行测试。

8.耐水解性：将ISO标准的150×10×4mm哑铃形样条浸泡在90℃自来水中2000h以后测试其拉伸强度相对于未浸泡时的保持率。

9、认证比表面积：按照NSF-61进行测试，检测60℃热水材料的最大使用比表面积进行确定环保性。认证比表面积越大，材料的环保性越好，材料的使用范围越宽广。

表1：

由表1可以看出，对比例1-4的熔体流动率低，不利于材料的加工成型。经过90℃自来水浸泡2000h老化处理后，对比例1-4的拉伸强度明显降低，即机械性能不能满足要求，饱和吸水率明显升高，这对材料的性能保持稳定也极为不利。但实施例1-9在经过老化后，机械性能依然良好。

由表1数据可以看出，本发明制备的热水器内胆材料机械性能好，耐水解，经过90℃自来水浸泡2000h老化处理后依然保持良好的机械性能，耐水解。

Claims (7)

1.一种热水器内胆材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

所述偶联剂为稀土偶联剂；

所述聚酰胺包括PA612、PA11、PA12、PA1010、PA1212、PA6T/66、PA6T/6I、PA9T、PA10T、PA12T中的一种或多种；

所述稀土偶联剂包括：稀土镧偶联剂、稀土铈偶联剂、稀土镨偶联剂、稀土钕偶联剂、稀土钷偶联剂、稀土钐偶联剂、稀土铕偶联剂、稀土钆偶联剂、稀土铽偶联剂、稀土镝偶联剂、稀土钬偶联剂、稀土铒偶联剂、稀土铥偶联剂、稀土镱偶联剂、稀土镥偶联剂中的一种或多种；

所述热水器内胆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，将聚酰胺、LCP树脂和/或PPS树脂和偶联剂混合，然后加入双螺杆挤出机，经熔融共混，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中制备的混合物A与稳定剂、抗氧化剂混合，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从挤出机的主喂料口加入，增强材料由侧喂料口加入双螺杆挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得所述热水器内胆材料；

步骤(3)熔融过程中，所述挤出机包括九个加热段，第一加热段的温度为285-295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为295-315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为300-325℃；

步骤(3)中挤出机的转速为300-500转/分钟。

2.根据权利要求1所述的一种热水器内胆材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

3.根据权利要求1所述的一种热水器内胆材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种热水器内胆材料，其特征在于，所述LCP树脂为芳香族共聚酯；所述PPS树脂是由酚类化合物的氧化聚合或共聚合获得的树脂。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种热水器内胆材料，其特征在于，所述增强材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、硅灰石、碳纤维、芳纶纤维、硫酸钙晶须、钛酸钾晶须中的一种或多种。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种热水器内胆材料，其特征在于，所述稳定剂为二(2,2,6,6-四甲基-3-哌啶胺基)-间苯二甲酰胺。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的热水器内胆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配方量称取各组分，将聚酰胺、LCP树脂和/或PPS树脂和偶联剂混合，然后加入双螺杆挤出机，经熔融共混，得到混合物A，备用；

(2)将步骤(1)中制备的混合物A与稳定剂、抗氧化剂混合，制得混合物B，备用；

(3)将步骤(2)中制备的混合物B从挤出机的主喂料口加入，增强材料由侧喂料口加入双螺杆挤出机，熔融共混后，经冷却、风干和造粒，即得所述热水器内胆材料；

步骤(3)熔融过程中，所述挤出机包括九个加热段，第一加热段的温度为285-295℃，第二加热段、第三加热段和第四加热段的温度均为295-315℃，第五加热段、第六加热段、第七加热段、第八加热段和第九加热段的温度均为300-325℃；

步骤(3)中挤出机的转速为300-500转/分钟。