CN109733036A - 一种建筑同寿命排水管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种建筑同寿命排水管，排水管的管壁包括由管外到管内依次布置的外PVC‑U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC‑U硬聚氯乙烯层；还提供了一种上述建筑同寿命排水管的制备方法，改性尼龙6中间层的原料包括尼龙6，尼龙612，增韧剂以及复配助剂；通过三层共挤挤出成型；将改性尼龙6中间层设置在管壁的中心层作为内支撑骨架，强化了排水管的综合性能，且由于内外PVC‑U层包裹着，避免了改性尼龙6中间层直接与水接触，克服了尼龙材料吸水率高的问题，实现了用聚酰胺来制备建筑用塑料排水管，且充分利用但避免了严重浪费聚酰胺的优良性能，避免了聚酰胺的成本过高的问题，使得排水管能达到与建筑物同寿命。

Description

一种建筑同寿命排水管及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种建筑同寿命排水管及其制备方法。

背景技术

根据各种塑料不同的使用特性，通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型：1.通用塑料，一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料，通用塑料有五大品种，即聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物(ABS)，这五大类塑料占据了塑料原料使用的绝大多数；2.工程塑料，一般指能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料；在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类；和通用塑料相比，工程塑料具有更高的机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等性能，而且加工更方便并可替代金属材料；工程塑料被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业，以塑代钢、以塑代木已成为国际流行趋势；通用工程塑料包括：聚酰胺(尼龙PA)、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。

聚酰胺(PA，俗名：尼龙)是最早(20世纪50年代)出现能够承受负荷的热塑性工程塑料，也是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种；最初用作制造纤维，后来由于PA具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽成为目前工业中应用广泛的一种工程塑料，PA广泛用来代替铜等有色金属制作机械、化工、电器零件，如柴油发动机燃油泵齿轮、水泵、高压密封圈、输油管等。由于独特的低比重、高抗拉强度、耐磨、自润滑性好、冲击韧性优异、具有刚柔兼备的性能而赢得人们的重视，加之其加工简便、效率高、比重轻(只有金属的1/7)、可以加工成各种制品来代替金属，广泛用于汽车及交通运输业。典型的制品有泵叶轮、风扇叶片、阀座、衬套、轴承、各种仪表板、汽车电器仪表、冷热空气调节阀等零部件，大约每辆汽车消耗尼龙制品达3.6～4千克。聚酰胺在汽车工业的消费比例最大，其次是电子电气。

塑料排水管主要用作房屋建筑的自来水供水系统配管、排水、排污卫生管、地下排水管系统、雨水管等；分为热塑性塑料管和热固性塑料管两大类，属于热塑性的有聚氯乙烯管，聚乙烯管，聚丙烯管、聚甲醛管等，属于热固性的有酚醛塑料管等；典型例子有：聚丙烯管(PPR管材)、硬聚氯乙烯管(PVC-U管材)、HDPE聚乙烯水管。

排水管，例如硬聚氯乙烯管(PVC-U管材)，通常长度都在4-6米，因此导致其成型工艺为挤出成型。

根据上述，和通用塑料相比，工程塑料具有更高的机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等性能，而且加工更方便，广泛用来代替铜等有色金属制作机械、化工、电器零件，因此，聚酰胺的各方面性能绝对足够来制备建筑用塑料排水管，但显而易见地，用聚酰胺来制备建筑用塑料排水管存在很严重的大材小用的问题，对聚酰胺的优良性能造成了严重的浪费，建筑用塑料排水管不需要这么高的性能，且聚酰胺的成本比现有通用排水管所用的通用塑料的成本高出许多，一般的建筑物承担不起，造价太高。

如何实现用聚酰胺来制备建筑用塑料排水管，且充分利用但避免严重浪费聚酰胺的优良性能，避免大材小用的问题，避免聚酰胺的成本过高的问题，使得排水管能达到与建筑物同寿命，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种建筑同寿命排水管。本发明实施例的另一目的在于提供一种上述建筑同寿命排水管的制备方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种建筑同寿命排水管，排水管的管壁包括由管外到管内依次布置的外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层；

所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层中含有尼龙6纤维；

所述外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层通过三层共挤出成型，所述外PVC-U硬聚氯乙烯层与改性尼龙6中间层之间为在三层共挤出成型过程中形成的热熔连接，所述改性尼龙6中间层与内PVC-U硬聚氯乙烯层之间为在三层共挤出成型过程中形成的热熔连接。

一种上述的建筑同寿命排水管的制备方法，包括以下步骤：

1)制备所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层的原料均包括100质量份的SG-5型PVC树脂，4～6质量份的钙锌稳定剂，10～20质量份的粒径为60-100nm的轻质碳酸钙，0.5～2质量份的尼龙6纤维，0.5～1.0质量份的润滑剂以及0.5～0.9质量份的着色剂；

首先按照配方进行称量备料，然后将备料完成的SG-5型PVC树脂、钙锌稳定剂、轻质碳酸钙、尼龙6纤维、润滑剂以及着色剂放入高速混合机中共混至100℃出料，冷混至40℃-45℃备用；

2)制备所述改性尼龙6中间层的原料包括70～80质量份的尼龙6，20～30质量份的尼龙612，5～10质量份的增韧剂以及0.5～2质量份的复配助剂；

首先将尼龙6与尼龙612分别加入到真空转鼓干燥机中，在160-180℃下进行固相增粘至熔指为1-2g/10min，然后进行防潮包装备用，然后将增粘后的尼龙6、增粘后的尼龙612、增韧剂与复配助剂按照配方依次加入到高速混合机中先低速混合30秒，然后再高速混合3-8min，然后放出物料备用；

3)设定第一双螺杆挤出机的各区段温度，待第一双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中制得的混合均匀料加入到第一双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出内PVC-U硬聚氯乙烯层；

设定第二双螺杆挤出机的各区段温度，待第二双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤2)中的混合均匀料加入到第二双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出改性尼龙6中间层；

设定第三双螺杆挤出机的各区段温度，待第三双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中的混合均匀料加入到第三双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出外PVC-U硬聚氯乙烯层；

然后第一双螺杆挤出机、第二双螺杆挤出机以及第三双螺杆挤出机同时挤出，挤出料进入同一个挤出模头，通过三层共挤挤出成型，然后依次冷却与吹干，完成后得到所述排水管。

优选的，步骤2)中，所述增韧剂为POE-G或EPDM-G。

优选的，步骤2)中，所述复配助剂为由主抗氧剂1098、辅助抗氧剂168、光稳定剂622、润滑剂EBS按质量比1:2:1:2混合复配均匀而成。

优选的，步骤3)中，所述第二双螺杆挤出机的各区温度设定为：喂料段温度为160～200℃，熔化段温度为230～250℃，机头段温度为240～260℃；所述第二双螺杆挤出机的螺杆转速为15-45r/秒。

优选的，步骤1)中，所述尼龙6纤维的直径为8-30μm，长度为3-24mm。

优选的，所述改性尼龙6中间层的厚度为排水管的整个管壁的厚度的1/5～1/3。

本申请提供了一种建筑同寿命排水管，排水管的管壁包括由管外到管内依次布置的外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层；还提供了一种上述建筑同寿命排水管的制备方法，制备所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层的原料均包括100质量份的SG-5型PVC树脂，4～6质量份的钙锌稳定剂，10～20质量份的粒径为60-100nm的轻质碳酸钙，0.5～2质量份的尼龙6纤维，0.5～1.0质量份的润滑剂以及0.5～0.9质量份的着色剂；制备所述改性尼龙6中间层的原料包括70～80质量份的尼龙6，20～30质量份的尼龙612，5～10质量份的增韧剂以及0.5～2质量份的复配助剂；第一双螺杆挤出机、第二双螺杆挤出机以及第三双螺杆挤出机同时挤出，挤出料进入同一个挤出模头，通过三层共挤挤出成型，然后依次冷却与吹干，完成后得到所述排水管；本申请将工程塑料尼龙6与尼龙612复合制成的改性尼龙6中间层设置在排水管的管壁的中心层，利用其作为工程塑料的优良性能来作为排水管管壁的内支撑骨架，强化了整个管壁的拉伸强度、弯曲强度、抗冲击性能、柔韧性、耐热性、抗开裂性能等等的综合性能，且因为由内外PVC-U硬聚氯乙烯层包裹着，也避免了改性尼龙6中间层直接与水接触，克服了尼龙材料吸水率高的问题，保护了改性尼龙6中间层，从而实现了用聚酰胺来制备建筑用塑料排水管，且充分利用但避免了严重浪费聚酰胺的优良性能，避免了大材小用的问题，避免了聚酰胺的成本过高的问题，使得排水管能达到与建筑物同寿命，提供了一种综合性能更优良的建筑用排水管。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本申请提供了一种建筑同寿命排水管，排水管的管壁包括由管外到管内依次布置的外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层；

所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层中含有尼龙6纤维；

所述外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层通过三层共挤出成型，所述外PVC-U硬聚氯乙烯层与改性尼龙6中间层之间为在三层共挤出成型过程中形成的热熔连接，所述改性尼龙6中间层与内PVC-U硬聚氯乙烯层之间为在三层共挤出成型过程中形成的热熔连接。

本申请还提供了一种上述的建筑同寿命排水管的制备方法，包括以下步骤：

1)制备所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层的原料均包括100质量份的SG-5型PVC树脂，4～6质量份的钙锌稳定剂，10～20质量份的粒径为60-100nm的轻质碳酸钙，0.5～2质量份的尼龙6纤维，0.5～1.0质量份的润滑剂以及0.5～0.9质量份的着色剂；

首先按照配方进行称量备料，然后将备料完成的SG-5型PVC树脂、钙锌稳定剂、轻质碳酸钙、尼龙6纤维、润滑剂以及着色剂放入高速混合机中共混至100℃出料，冷混至40℃-45℃备用；

2)制备所述改性尼龙6中间层的原料包括70～80质量份的尼龙6，20～30质量份的尼龙612，5～10质量份的增韧剂以及0.5～2质量份的复配助剂；

首先将尼龙6与尼龙612分别加入到真空转鼓干燥机中，在160-180℃下进行固相增粘至熔指为1-2g/10min，然后进行防潮包装备用，然后将增粘后的尼龙6、增粘后的尼龙612、增韧剂与复配助剂按照配方依次加入到高速混合机中先低速混合30秒，然后再高速混合3-8min，然后放出物料备用；

3)设定第一双螺杆挤出机的各区段温度，待第一双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中制得的混合均匀料加入到第一双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出内PVC-U硬聚氯乙烯层；

设定第二双螺杆挤出机的各区段温度，待第二双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤2)中的混合均匀料加入到第二双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出改性尼龙6中间层；

设定第三双螺杆挤出机的各区段温度，待第三双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中的混合均匀料加入到第三双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出外PVC-U硬聚氯乙烯层；

然后第一双螺杆挤出机、第二双螺杆挤出机以及第三双螺杆挤出机同时挤出，挤出料进入同一个挤出模头，通过三层共挤挤出成型，然后依次冷却与吹干，完成后得到所述排水管。

在本申请的一个实施例中，步骤2)中，所述增韧剂为POE-G或EPDM-G。

在本申请的一个实施例中，步骤2)中，所述复配助剂为由主抗氧剂1098、辅助抗氧剂168、光稳定剂622、润滑剂EBS按质量比1:2:1:2混合复配均匀而成。

在本申请的一个实施例中，步骤3)中，所述第二双螺杆挤出机的各区温度设定为：喂料段温度为160～200℃，熔化段温度为230～250℃，机头段温度为240～260℃；所述第二双螺杆挤出机的螺杆转速为15-45r/秒。

在本申请的一个实施例中，步骤1)中，所述尼龙6纤维的直径为8-30μm，长度为3-24mm。

在本申请的一个实施例中，所述改性尼龙6中间层的厚度为排水管的整个管壁的厚度的1/5～1/3。

上述步骤1)中，所述润滑剂由氯化石蜡与硬脂酸按照质量比1:1混合而成。

上述步骤1)中，所述着色剂采用金红石型钛白粉，粒径为0.5-5微米。

上述步骤3)中，第一双螺杆挤出机与第三双螺杆挤出机的螺杆6段温度从加料口到机头分别为160～163℃、170～173℃、174～176℃、174～176℃、176～178℃、176～178℃。

本申请的制备方法中，低速混合为175～225r/min，高速混合为750～850r/min。

本申请未详细描述的原料、装置以及方法均为现有技术，此处不再赘述。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种建筑同寿命排水管及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种建筑同寿命排水管的制备方法，包括以下步骤：

1)制备所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层的原料均包括100质量份的SG-5型PVC树脂，5质量份的钙锌稳定剂，15质量份的粒径为60-100nm的轻质碳酸钙，1质量份的尼龙6纤维，0.6质量份的润滑剂以及0.6质量份的着色剂；

首先按照配方进行称量备料，然后将备料完成的SG-5型PVC树脂、钙锌稳定剂、轻质碳酸钙、尼龙6纤维、润滑剂以及着色剂放入高速混合机中共混至100℃出料，冷混至40℃-45℃备用；

步骤1)中，所述尼龙6纤维的直径为10-20μm，长度为10-20mm；

2)制备所述改性尼龙6中间层的原料包括80质量份的尼龙6，20质量份的尼龙612，6质量份的增韧剂以及1质量份的复配助剂；

首先将尼龙6与尼龙612分别加入到真空转鼓干燥机中，在170℃下进行固相增粘至熔指为1.5g/10min，然后进行防潮包装备用，然后将增粘后的尼龙6、增粘后的尼龙612、增韧剂与复配助剂按照配方依次加入到高速混合机中先低速混合30秒，然后再高速混合5min，然后放出物料备用；

步骤2)中，所述增韧剂为POE-G；

步骤2)中，所述复配助剂为由主抗氧剂1098、辅助抗氧剂168、光稳定剂622、润滑剂EBS按质量比1:2:1:2混合复配均匀而成；

3)设定第一双螺杆挤出机的各区段温度，待第一双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中制得的混合均匀料加入到第一双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出内PVC-U硬聚氯乙烯层；

设定第二双螺杆挤出机的各区段温度，待第二双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤2)中的混合均匀料加入到第二双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出改性尼龙6中间层；

设定第三双螺杆挤出机的各区段温度，待第三双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中的混合均匀料加入到第三双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出外PVC-U硬聚氯乙烯层；

然后第一双螺杆挤出机、第二双螺杆挤出机以及第三双螺杆挤出机同时挤出，挤出料进入同一个挤出模头，通过三层共挤挤出成型，然后依次冷却与吹干，完成后得到所述排水管；

步骤3)中，所述第二双螺杆挤出机的各区温度设定为：喂料段温度为180℃，熔化段温度为240℃，机头段温度为250℃；所述第二双螺杆挤出机的螺杆转速为30r/秒；

所述改性尼龙6中间层的厚度为排水管的整个管壁的厚度的1/4。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种建筑同寿命排水管，其特征在于，排水管的管壁包括由管外到管内依次布置的外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层；

所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层中含有尼龙6纤维；

所述外PVC-U硬聚氯乙烯层、改性尼龙6中间层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层通过三层共挤出成型，所述外PVC-U硬聚氯乙烯层与改性尼龙6中间层之间为在三层共挤出成型过程中形成的热熔连接，所述改性尼龙6中间层与内PVC-U硬聚氯乙烯层之间为在三层共挤出成型过程中形成的热熔连接。

2.一种权利要求1所述的建筑同寿命排水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)制备所述外PVC-U硬聚氯乙烯层以及内PVC-U硬聚氯乙烯层的原料均包括100质量份的SG-5型PVC树脂，4～6质量份的钙锌稳定剂，10～20质量份的粒径为60-100nm的轻质碳酸钙，0.5～2质量份的尼龙6纤维，0.5～1.0质量份的润滑剂以及0.5～0.9质量份的着色剂；

首先按照配方进行称量备料，然后将备料完成的SG-5型PVC树脂、钙锌稳定剂、轻质碳酸钙、尼龙6纤维、润滑剂以及着色剂放入高速混合机中共混至100℃出料，冷混至40℃-45℃备用；

2)制备所述改性尼龙6中间层的原料包括70～80质量份的尼龙6，20～30质量份的尼龙612，5～10质量份的增韧剂以及0.5～2质量份的复配助剂；

首先将尼龙6与尼龙612分别加入到真空转鼓干燥机中，在160-180℃下进行固相增粘至熔指为1-2g/10min，然后进行防潮包装备用，然后将增粘后的尼龙6、增粘后的尼龙612、增韧剂与复配助剂按照配方依次加入到高速混合机中先低速混合30秒，然后再高速混合3-8min，然后放出物料备用；

3)设定第一双螺杆挤出机的各区段温度，待第一双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中制得的混合均匀料加入到第一双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出内PVC-U硬聚氯乙烯层；

设定第二双螺杆挤出机的各区段温度，待第二双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤2)中的混合均匀料加入到第二双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出改性尼龙6中间层；

设定第三双螺杆挤出机的各区段温度，待第三双螺杆挤出机的各区段温度达到设定温度后将步骤1)中的混合均匀料加入到第三双螺杆挤出机中的主喂料口中用于挤出外PVC-U硬聚氯乙烯层；

然后第一双螺杆挤出机、第二双螺杆挤出机以及第三双螺杆挤出机同时挤出，挤出料进入同一个挤出模头，通过三层共挤挤出成型，然后依次冷却与吹干，完成后得到所述排水管。

3.根据权利要求2所述的建筑同寿命排水管的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述增韧剂为POE-G或EPDM-G。

4.根据权利要求2所述的建筑同寿命排水管的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述复配助剂为由主抗氧剂1098、辅助抗氧剂168、光稳定剂622、润滑剂EBS按质量比1:2:1:2混合复配均匀而成。

5.根据权利要求2所述的建筑同寿命排水管的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第二双螺杆挤出机的各区温度设定为：喂料段温度为160～200℃，熔化段温度为230～250℃，机头段温度为240～260℃；所述第二双螺杆挤出机的螺杆转速为15-45r/秒。

6.根据权利要求2所述的建筑同寿命排水管的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述尼龙6纤维的直径为8-30μm，长度为3-24mm。

7.根据权利要求2所述的建筑同寿命排水管的制备方法，其特征在于，所述改性尼龙6中间层的厚度为排水管的整个管壁的厚度的1/5～1/3。