CN111300911B - 一种pe管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种PE管材及其制备方法。所述PE管材包括至少两个管层；任两个相邻的所述管层之间通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接；其中，任至少一个所述管层中包括抗菌材料。本发明的PE管材具有优异的性能，其尤其适用于生活供水管路的制造。

Description

一种PE管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料制品的制造领域，特别涉及一种PE管材及其制备方法。
背景技术
聚乙烯(Polyethylene，简称PE)是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态聚乙烯的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。
采用聚乙烯材料制备的管材能够广泛应用于工程给排水、能源采暖系统、燃气管道系统等诸多领域之中。
随着科技的进步和人民生活水平的提高，本领域对聚乙烯管材的性能也提出了越来越高的需求。相关技术中的其中一项不足是：聚乙烯管材采用单一配方的原料直接挤出成型，其在机械强度方面的性能不够理想。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题的至少之一。
为此，本发明的第一目的在于提供一种PE管材。
本发明的第二目的在于提供一种PE管材的制备方法。
为实现本发明的第一目的，本发明的实施例提供了一种PE管材的制备方法，所述PE管材包括至少两个管层；任两个相邻的所述管层之间通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接。
另外，本发明上述实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
上述技术方案中，所述管层包括：抗菌内管层；纤维增强层，环绕于所述抗菌内管层的外部周缘；耐火外管层，环绕于所述纤维增强层的外部周缘；其中，所述抗菌内管层与所述纤维增强层之间和所述纤维增强层与所述耐火外管层之间分别通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接。
上述任一技术方案中，所述PE管材的制备方法包括以下步骤：
步骤S100.分别配制用于制备所述抗菌内管层的第一原料、用于制备所述纤维增强层的第二原料和用于制备所述耐火外管层的第三原料；
步骤S200.将通过所述步骤S100获得的所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料分别送入挤出设备进行熔融混炼和挤出；
步骤S300.将通过所述步骤S200获得的熔融状态的所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料通过分流喂料设备引导进入多层共挤模具之中，并由所述多层共挤模具中共同压缩挤出；
步骤S400.将通过所述步骤S300获得的压缩挤出物料在真空状态下首先在-20摄氏度至-10摄氏度的温度条件下进行时间为1小时的一阶冷却，进而在5摄氏度至10摄氏度的温度条件下进行时间为2小时的二阶冷却，以获得PE管材。
上述任一技术方案中，所述步骤S100包括：
步骤S110.按聚乙烯：聚亚苯基砜树脂：二甲基二氯化锡：硫代二丙酸双十二烷酯：N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：抗菌剂＝100：(30-40)：(10-20)：(5-10)：(5-10)：(5-10)的质量比称料并混合均匀，获得所述第一原料；
步骤S120.按聚乙烯：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：玻璃纤维：氧化锆：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠＝100：(20-30)：(10-20)：(10-20)：(5-10)的质量比称料并混合均匀，获得所述第二原料；
步骤S130.按聚乙烯：乙烯-醋酸乙烯共聚物：苯氧基磷酰二氯：阻燃剂：二乙胺基甲基三乙氧基硅烷＝100：(20-30)：(10-20)：(10-20)：(5-10)的质量比称料并混合均匀，获得所述第三原料。
上述任一技术方案中，所述步骤S200包括：
步骤S210.按第一原料：第二原料：第三原料＝30:40:(30-40)的质量比分别称料；
步骤S220.将所述第一原料送入挤出设备，在160摄氏度至180摄氏度的温度条件下进行时间为1小时至2小时的熔融混炼后挤出；
步骤S230.将所述第二原料送入挤出设备，在220摄氏度至260摄氏度的温度条件下进行时间为2小时至4小时的熔融混炼后挤出；
步骤S240.将所述第三原料送入挤出设备，在180摄氏度至200摄氏度的温度条件下进行时间为1小时至2小时的熔融混炼后挤出。
上述任一技术方案中，在所述步骤S300之中，所述压缩挤出的挤出温度为180摄氏度至200摄氏，挤出压力为10兆帕至20兆帕。
上述任一技术方案中，所述抗菌剂通过以下步骤制备：
步骤S1102.按氧化锶：氧化锌：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠：水＝2:(5-10):(0.2-0.4)：100的质量比，向水中加入氧化锶、氧化锌和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，并在60摄氏度至80摄氏度的温度条件下超声分散20分钟至40分钟，获得第一浆料；
步骤S1104.向通过所述步骤S1102获得的所述第一浆料中滴加磷酸溶液调节PH值为3至4，随后向所述第一浆料中同时滴加磷酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为5至6，搅拌20分钟至40分钟，陈化1小时至2小时，进而向所述第一浆料中同时滴加醋酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为8至9，搅拌20分钟至40分钟，陈化1小时至2小时，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得抗菌粉体；
步骤S1106.按丙烯酸树脂：乙醇＝(10-20)：100的质量比，将丙烯酸树脂和乙醇混合，逐渐滴加氢氧化钠溶液并搅拌，直到丙烯酸树脂树完全溶解，获得丙烯酸树脂溶液；
步骤S1108.按抗菌粉体：丙烯酸树脂溶液：水＝(10-15)：(10-15)：100的质量比，向水中加入通过步骤S1104获得的所述抗菌粉体和通过步骤S1106获得的所述丙烯酸树脂溶液，并在40摄氏度至50摄氏度的温度条件下搅拌均匀，获得第二浆料；
步骤S1110.向通过步骤S1108获得的所述第二浆料中滴加阳离子交换树脂，调节PH值为5至6，搅拌20分钟至40分钟，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得所述抗菌剂。
上述任一技术方案中，所述玻璃纤维通过以下步骤制备：
步骤S1202.按氧化铅：氧化钠：氧化锗：氧化碲＝(10-15)：(10-15)：40：50的质量比称料，在600摄氏度至800摄氏度的温度条件下熔融2小时至4小时，获得玻璃液；
步骤S1204.将通过所述步骤S1202获得的所述玻璃液在150摄氏度至180摄氏度的温度条件下退火2小时，获得玻璃体；
步骤S1206.将通过所述步骤S1204获得的所述玻璃体在280摄氏度至340摄氏度的温度条件下采用拉丝机拉制获得所述玻璃纤维。
上述任一技术方案中，所述阻燃剂通过以下步骤制备：
步骤S1302.将二氧化硅与葡萄糖按照(30-50)∶100的质量比称料并进行混合研磨，获得硅碳混合粉体；
步骤S1304.将通过所述步骤S1302获得的所述硅碳混合粉体在氮气中加热至150摄氏度，保温2小时，冷却后获得硅碳复合材料；
步骤S1306.将通过所述步骤S1304获得的所述硅碳复合材料与氧化镁按照(20-30)∶100的质量比进行混合研磨，获得硅碳氧改性化镁；
步骤S1308.将通过所述步骤S1306获得的所述硅碳氧改性化镁在氮气中加热至600摄氏度，保温2小时，冷却后获得所述阻燃剂。
为实现本发明的第二目的，本发明的实施例提供了一种PE管材，所述PE管材采用如本发明任一实施例所述的PE管材的制备方法获得。
本发明的PE管材具有优异的性能，其尤其适用于生活供水管路的制造。其具体有益效果如下：
1.本发明通过共同挤出的成型方式制备具有多个管层的PE管材，其能够实现对PE管材性质的灵活调整和改善。本实施例的PE管材可由内到外地包括两中不同材质的管层，即：内管层和外管层。因此，本发明能够提高PE管材的机械强度，有效提高产品质量。
2.本发明通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式制备了由内之外依次包括抗菌内管层10、纤维增强层12和耐火外管层14的多层PE管材。耐火外管层14能够保证PE管材的防火阻燃安全性能，中间的纤维增强层12提高了PE管材的刚度、强度和韧性，内部的抗菌内管层10保证了PE管材的抗菌抑菌性能。共同挤出的成型方式不仅实现了PE管材各自优质属性的兼容，同时节约了PE管材的生产成本。
3.本发明的抗菌剂在聚乙烯之中的均匀分布，从而提高抗菌内管层10的抗菌抑菌性能。
4.本发明的阻燃性具有良好的阻燃性能，其可提高PE管材的防火安全性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的PE管材的横截面示意图。
附图标记说明：
抗菌内管层-10，纤维增强层-12，耐火外管层-14。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的实施例提供了一种PE管材的制备方法，所述PE管材包括至少两个管层；任两个相邻的所述管层之间通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接。
本实施例通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式制备PE管材。在高温高压下将原料熔融之后进行挤出成型是高分子聚合物材料的常见加工方式。挤出成型可由螺杆挤出机等挤出设备实施。共同挤出的成型方式是指将两种或两种以上的原料分别送入挤出设备之中，其中，挤出设备配备有多层共挤模具。两种以上原料在进入多层共挤模具之后可被加工为上下复合的层状或板状、内外复合的管状或筒状等多种形态的型坯。本实施例通过共同挤出的成型方式制备具有多个管层的PE管材，其能够实现对PE管材性质的灵活调整和改善。本实施例的PE管材可由内到外地包括两中不同材质的管层，即：内管层和外管层。此外，本实施例还可根据实际需要，在内管层和外管层之间设置中间管层。
本实施例通过共同挤出的成型方式制备具有多个管层的PE管材，以达到对PE管材的性质进行灵活调整和改善的目的，从而提供性能优异的PE管材。
如图1所示，在本发明实施例的部分实施方式中，所述管层包括：抗菌内管层10；纤维增强层12，环绕于所述抗菌内管层10的外部周缘；耐火外管层14，环绕于所述纤维增强层12的外部周缘；其中，所述抗菌内管层10与所述纤维增强层12之间和所述纤维增强层12与所述耐火外管层14之间分别通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接。
换言之，本实施例的PE管材由内至外的包括三个管层，其中，抗菌内管层10中包括抗菌剂，以保证管材内部的抗菌性能。相关技术中的PE管材经常被应用于供水管路的铺设之中。然而，聚乙烯作为高分子聚合物材料，其抗菌抑菌性能不够理想，加之PE管材长埋于地下，在潮湿腐败环境中更容易滋生细菌霉菌。有鉴于此，本实施致力于通过抗菌剂提高PE管材的抗菌抑菌性能。
对于PE管材，其首先需要具有良好的刚度、强度和韧性，优异的机械性能是对PE管材的基本要求。因此，本实施例在中间的纤维增强层12添加纤维增韧材料，以提高PE管材的刚度和强度。
此外，PE管材为高分子聚合物，其不耐高温、不耐火和易燃烧的基本属性制约了PE管材在诸多场合的应用。因此，本实施例在PE管材外部的耐火外管层14添加阻燃耐火材料，从而提高PE管材的防火阻燃安全性能。
最后，需要说明的是，相关技术中缺少能够兼顾以上诸多性能的PE管材。比如，无机物的添加能够提高PE管材的刚度，但由于无机物在高分子聚合物中的分散性能不够理想，因此过度的添加反而会影响PE管材的韧性。再比如，对于供水用PE管材来说，抗菌剂的添加是十分必要的，但仅有PE管材的内层与供应用水接触，在原料之中大量添加抗菌剂会造成生产成本的不必要升高。
因此，本实施例通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式制备了由内至外依次包括抗菌内管层10、纤维增强层12和耐火外管层14的多层PE管材。耐火外管层14能够保证PE管材的防火阻燃安全性能，中间的纤维增强层12提高了PE管材的刚度、强度和韧性，内部的抗菌内管层10保证了PE管材的抗菌抑菌性能。共同挤出的成型方式不仅实现了PE管材各自优质属性的兼容，同时节约了PE管材的生产成本。
在本发明实施例的部分实施方式中，所述的PE管材的制备方法包括以下步骤：
步骤S100.分别配制用于制备所述抗菌内管层10的第一原料、用于制备所述纤维增强层12的第二原料和用于制备所述耐火外管层14的第三原料；
步骤S200.将通过所述步骤S100获得的所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料分别送入挤出设备进行熔融混炼和挤出；
步骤S300.将通过所述步骤S200获得的熔融状态的所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料通过分流喂料设备引导进入多层共挤模具之中，并由所述多层共挤模具中共同压缩挤出；
步骤S400.将通过所述步骤S300获得的压缩挤出物料在真空状态下首先在-20摄氏度至-10摄氏度的温度条件下进行时间为1小时的一阶冷却，进而在5摄氏度至10摄氏度的温度条件下进行时间为2小时的二阶冷却，以获得PE管材。
步骤S100中，第一原料、第二原料和第三原料中的基材均为聚乙烯。其中，根据各个管层对应需要满足或具有的不同属性，本实施例在聚乙烯基材的基础上，针对各个管层添加不同的辅料和采用不同的加工工艺参数。
步骤S200中，熔融混炼和挤出的供应可由各个双螺杆技术设备分别进行。
步骤S300中，分流喂料设备可采用分流板等分流导流设备进行，其中，步骤S300采用不同的分流喂料设备对熔融状态的第一原料、第二原料和第三原料进行分别引导。
步骤S400中，相比于常温冷却的相关技术，本实施例在真空状态下对压缩挤出物料在零下-10摄氏度以下的温度条件进行急速的一阶冷却，进而在仍然低于室温(20摄氏度至25摄氏度)的温度条件进行二阶冷却，以达到提高PE管材机械强度的目的。
在本发明实施例的部分实施方式中，所述步骤S100包括：
步骤S110.按聚乙烯：聚亚苯基砜树脂：二甲基二氯化锡：硫代二丙酸双十二烷酯：N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：抗菌剂＝100：(30-40)：(10-20)：(5-10)：(5-10)：(5-10)的质量比称料并混合均匀，获得所述第一原料；
步骤S120.按聚乙烯：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：玻璃纤维：氧化锆：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠＝100：(20-30)：(10-20)：(10-20)：(5-10)的质量比称料并混合均匀，获得所述第二原料；
步骤S130.按聚乙烯：乙烯-醋酸乙烯共聚物：苯氧基磷酰二氯：阻燃剂：二乙胺基甲基三乙氧基硅烷＝100：(20-30)：(10-20)：(10-20)：(5-10)的质量比称料并混合均匀，获得所述第三原料。
本实施例中，二甲基二氯化锡能够提高聚乙烯的热稳定性，硫代二丙酸双十二烷酯能够提高聚乙烯的抗老化性。因此，本实施例可避免抗菌内管层10在高温条件下的老化，并使得本实施例的PE管材尤其适用于供热管路等热水供应管路的铺设。本实施例在第一原料中添加了抗菌剂，其中，该抗菌剂为粉末状的无机抗菌剂，N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷能够促进抗菌剂在聚乙烯之中的均匀分散，有效避免抗菌剂团聚，保证抗菌剂在聚乙烯之中的均匀分布，从而提高抗菌内管层10的抗菌抑菌性能。
本实施例中，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物具有较高的韧性，能改善纤维增强层12的机械性能。玻璃纤维和氧化锆属于无机增强材料，其能够提高维增强层12的抗压强度和抗拉强度。壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠可保证氧化锆在聚乙烯之中的均匀分布。
本实施例中，乙烯-醋酸乙烯共聚物能够改善所述耐火外管层14的耐磨性能，苯氧基磷酰二氯可起到良好的耐高温作用，本实施例的阻燃剂为无机阻燃剂，二乙胺基甲基三乙氧基硅烷的添加能够促进阻燃剂在聚乙烯之中的均匀分布。
在本发明实施例的部分实施方式中，所述步骤S200包括：
步骤S210.按第一原料：第二原料：第三原料＝30:40:(30-40)的质量比分别称料；
步骤S220.将所述第一原料送入挤出设备，在160摄氏度至180摄氏度的温度条件下进行时间为1小时至2小时的熔融混炼后挤出；
步骤S230.将所述第二原料送入挤出设备，在220摄氏度至260摄氏度的温度条件下进行时间为2小时至4小时的熔融混炼后挤出；
步骤S240.将所述第三原料送入挤出设备，在180摄氏度至200摄氏度的温度条件下进行时间为1小时至2小时的熔融混炼后挤出。
本实施例中，由于包括聚乙烯和聚亚苯基砜树脂的第一原料所需的熔融温度相对较低，因此，步骤S220采用160摄氏度至180摄氏度的温度条件即可充分保证熔融混炼的均匀程度。在步骤S230和步骤S240中，包括了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、玻璃纤维和氧化锆第二原料以及包括了乙烯-醋酸乙烯共聚物和阻燃剂的第三原料则需要相对较高的熔融混炼温度和熔融混炼时间，以保证混炼的均匀程度。
在本发明实施例的部分实施方式中，在所述步骤S300之中，所述压缩挤出的挤出温度为180摄氏度至200摄氏，挤出压力为10兆帕至20兆帕。
在本发明实施例的部分实施方式中，所述抗菌剂通过以下步骤制备：
步骤S1102.按氧化锶：氧化锌：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠：水＝2:(5-10):(0.2-0.4)：100的质量比，向水中加入氧化锶、氧化锌和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，并在60摄氏度至80摄氏度的温度条件下超声分散20分钟至40分钟，获得第一浆料；
步骤S1104.向通过所述步骤S1102获得的所述第一浆料中滴加磷酸溶液调节PH值为3至4，随后向所述第一浆料中同时滴加磷酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为5至6，搅拌20分钟至40分钟，陈化1小时至2小时，进而向所述第一浆料中同时滴加醋酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为8至9，搅拌20分钟至40分钟，陈化1小时至2小时，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得抗菌粉体；
步骤S1106.按丙烯酸树脂：乙醇＝(10-20)：100的质量比，将丙烯酸树脂和乙醇混合，逐渐滴加氢氧化钠溶液并搅拌，直到丙烯酸树脂树完全溶解，获得丙烯酸树脂溶液；
步骤S1108.按抗菌粉体：丙烯酸树脂溶液：水＝(10-15)：(10-15)：100的质量比，向水中加入通过步骤S1104获得的所述抗菌粉体和通过步骤S1106获得的所述丙烯酸树脂溶液，并在40摄氏度至50摄氏度的温度条件下搅拌均匀，获得第二浆料；
步骤S1110.向通过步骤S1108获得的所述第二浆料中滴加阳离子交换树脂，调节PH值为5至6，搅拌20分钟至40分钟，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得所述抗菌剂。
氧化锶和氧化锌作为优异的无机抗菌剂，其能够有效保证抗菌内管层10的抗菌抑菌性能。然而，氧化锶和氧化锌在作为聚乙烯材料的抗菌剂被使用时，其仍存在着以下不足。首先，氧化锶容易氧化。其次，氧化锶和氧化锌在聚乙烯材料中的分散性不够理想。
因此，为了进一步提高抗菌内管层10的抗菌抑菌性能，本实施例对包括氧化锶和氧化锌的抗菌剂进行了以上处理。首先，本实施例将特定比例的氧化锶和氧化锌在壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的分散作用下与水混合，形成第一浆料。进而，本实施例通过步骤S1104在氧化锶和氧化锌的表面同时包覆氧化铝和磷酸盐，提高氧化锶的抗氧化性能。随后，本实施例通过步骤S1106至步骤S1110，将抗菌粉体在丙烯酸树脂溶液中分散后，采用阳离子交换树脂置换第二浆料中的纳离子，随着第二浆料中的纳离子被置换，第二浆料的pH值降低，丙烯酸树脂逐渐在氧化锶和氧化锌表面析出，形成有机包覆膜层。氧化锶和氧化锌抗菌剂表面有机包覆膜层的形成提高了其们与高分子聚合物的结合能力，降低抗菌剂的表面能，提高其在聚乙烯材料中的分散性。本实施例的阳离子交换树脂为公知的已知物质，可直接在市场上购买获得，如：美国罗门哈斯公司的IRN120NA型阳离子交换树脂。
在本发明实施例的部分实施方式中，所述玻璃纤维通过以下步骤制备：
步骤S1202.按氧化铅：氧化钠：氧化锗：氧化碲＝(10-15)：(10-15)：40：50的质量比称料，在600摄氏度至800摄氏度的温度条件下熔融2小时至4小时，获得玻璃液；
步骤S1204.将通过所述步骤S1202获得的所述玻璃液在150摄氏度至180摄氏度的温度条件下退火2小时，获得玻璃体；
步骤S1206.将通过所述步骤S1204获得的所述玻璃体在280摄氏度至340摄氏度的温度条件下采用拉丝机拉制获得所述玻璃纤维。
在步骤S1202中，氧化铅、氧化钠、氧化锗、氧化碲在熔融状态下可形成锗碲酸盐玻璃，锗碲酸盐玻璃的软化温度极低，大于为220摄氏度至260摄氏度。因此，将采用以上原料获得的玻璃纤维加入第二原料，能够使得玻璃纤维在跟随第二原料中的聚乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物进行混炼的过程中被软化，软化后的玻璃纤维与聚乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物之间具有更好地结合能力，由此进一步提高纤维增强层12的韧性，避免纤维增强层12在弯折时出现折痕。
在本发明实施例的部分实施方式中，所述阻燃剂通过以下步骤制备：
步骤S1302.将二氧化硅与葡萄糖按照(30-50)∶100的质量比称料并进行混合研磨，获得硅碳混合粉体；
步骤S1304.将通过所述步骤S1302获得的所述硅碳混合粉体在氮气中加热至150摄氏度，保温2小时，冷却后获得硅碳复合材料；
步骤S1306.将通过所述步骤S1304获得的所述硅碳复合材料与氧化镁按照(20-30)∶100的质量比进行混合研磨，获得硅碳氧改性化镁；
步骤S1308.将通过所述步骤S1306获得的所述硅碳氧改性化镁在氮气中加热至600摄氏度，保温2小时，冷却后获得所述阻燃剂。
上述步骤的目的在于，首先使二氧化硅颗粒均匀分散在作为碳源的葡萄糖中，通过加热获得硅碳复合材料。进而，将硅碳复合材料与氧化镁进行高温碳化复合处理，将硅碳元素在氧化镁颗粒的表面粘结包覆，进一步提高了氧化镁的阻燃性。因此，通过本实施例获得的阻燃剂能够有效提高耐火外管层14的耐火阻燃性能，提高PE管材的防火安全性。
实施例1至实施例6
本实施例提供了一些PE管材。本实施例的PE管材的原料组成和工艺参数详见表1。本实施例的PE管材通过以下步骤制备：
步骤S110.将聚乙烯、聚亚苯基砜树脂、二甲基二氯化锡、硫代二丙酸双十二烷酯、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷和抗菌剂混合均匀，获得第一原料；
步骤S120.将聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、玻璃纤维、氧化锆和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠混合均匀，获得第二原料；
步骤S130.将聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、苯氧基磷酰二氯、阻燃剂和二乙胺基甲基三乙氧基硅烷混合均匀，获得第三原料。
步骤S210.分别称取第一原料、第二原料和第三原料；
步骤S220.将第一原料送入挤出设备，熔融混炼后挤出；
步骤S230.将所述第二原料送入挤出设备，熔融混炼后挤出；
步骤S240.将所述第三原料送入挤出设备，熔融混炼后挤出；
步骤S300.将熔融状态的第一原料、第二原料和第三原料通过分流喂料设备引导进入多层共挤模具之中，由所述多层共挤模具中共同压缩挤出；
步骤S400.将压缩挤出物料在真空状态下冷却，以获得PE管材。
表1
Figure BDA0002437894350000131
Figure BDA0002437894350000141
Figure BDA0002437894350000151
实施例7
本实施例提供用于制备实施例1至实施例6的PE管材的抗菌剂的制备方法，具体包括：
步骤S1102.按氧化锶：氧化锌：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠：水＝2:5:0.2：100的质量比，向水中加入氧化锶、氧化锌和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，并在60摄氏度的温度条件下超声分散20分钟，获得第一浆料；
步骤S1104.向通过所述步骤S1102获得的所述第一浆料中滴加磷酸溶液调节PH值为3至4，随后向所述第一浆料中同时滴加磷酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为5至6，搅拌20分钟，陈化1小时，进而向所述第一浆料中同时滴加醋酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为8至9，搅拌20分钟，陈化1小时，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得抗菌粉体；
步骤S1106.按丙烯酸树脂：乙醇＝10：100的质量比，将丙烯酸树脂和乙醇混合，逐渐滴加氢氧化钠溶液并搅拌，直到丙烯酸树脂树完全溶解，获得丙烯酸树脂溶液；
步骤S1108.按抗菌粉体：丙烯酸树脂溶液：水＝10：10：100的质量比，向水中加入通过步骤S1104获得的所述抗菌粉体和通过步骤S1106获得的所述丙烯酸树脂溶液，并在40摄氏度的温度条件下搅拌均匀，获得第二浆料；
步骤S1110.向通过步骤S1108获得的所述第二浆料中滴加阳离子交换树脂，调节PH值为5至6，搅拌20分钟，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得所述抗菌剂。
实施例8
本实施例提供用于制备实施例1至实施例6的PE管材的抗菌剂的制备方法，具体包括：
步骤S1102.按氧化锶：氧化锌：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠：水＝2:10:0.4：100的质量比，向水中加入氧化锶、氧化锌和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，并在60摄氏度的温度条件下超声分散40分钟，获得第一浆料；
步骤S1104.向通过所述步骤S1102获得的所述第一浆料中滴加磷酸溶液调节PH值为3至4，随后向所述第一浆料中同时滴加磷酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为5至6，搅拌40分钟，陈化2小时，进而向所述第一浆料中同时滴加醋酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为8至9，搅拌40分钟，陈化2小时，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得抗菌粉体；
步骤S1106.按丙烯酸树脂：乙醇＝20：100的质量比，将丙烯酸树脂和乙醇混合，逐渐滴加氢氧化钠溶液并搅拌，直到丙烯酸树脂树完全溶解，获得丙烯酸树脂溶液；
步骤S1108.按抗菌粉体：丙烯酸树脂溶液：水＝15：15：100的质量比，向水中加入通过步骤S1104获得的所述抗菌粉体和通过步骤S1106获得的所述丙烯酸树脂溶液，并在50摄氏度的温度条件下搅拌均匀，获得第二浆料；
步骤S1110.向通过步骤S1108获得的所述第二浆料中滴加阳离子交换树脂，调节PH值为5至6，搅拌40分钟，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得所述抗菌剂。
实施例9
本实施例提供用于制备实施例1至实施例6的PE管材的玻璃纤维的制备方法，具体包括：
步骤S1202.按氧化铅：氧化钠：氧化锗：氧化碲＝10：10：40：50的质量比称料，在600摄氏度的温度条件下熔融2小时，获得玻璃液；
步骤S1204.将通过所述步骤S1202获得的所述玻璃液在150摄氏度的温度条件下退火2小时，获得玻璃体；
步骤S1206.将通过所述步骤S1204获得的所述玻璃体在280摄氏度的温度条件下采用拉丝机拉制获得所述玻璃纤维。
实施例10
本实施例提供用于制备实施例1至实施例6的PE管材的玻璃纤维的制备方法，具体包括：
步骤S1202.按氧化铅：氧化钠：氧化锗：氧化碲＝15：15：40：50的质量比称料，在800摄氏度的温度条件下熔融4小时，获得玻璃液；
步骤S1204.将通过所述步骤S1202获得的所述玻璃液在180摄氏度的温度条件下退火2小时，获得玻璃体；
步骤S1206.将通过所述步骤S1204获得的所述玻璃体在340摄氏度的温度条件下采用拉丝机拉制获得所述玻璃纤维。
实施例11
本实施例提供用于制备实施例1至实施例6的PE管材的阻燃剂的制备方法，具体包括：
步骤S1302.将二氧化硅与葡萄糖按照30∶100的质量比称料并进行混合研磨，获得硅碳混合粉体；
步骤S1304.将通过所述步骤S1302获得的所述硅碳混合粉体在氮气中加热至150摄氏度，保温2小时，冷却后获得硅碳复合材料；
步骤S1306.将通过所述步骤S1304获得的所述硅碳复合材料与氧化镁按照20∶100的质量比进行混合研磨，获得硅碳氧改性化镁；
步骤S1308.将通过所述步骤S1306获得的所述硅碳氧改性化镁在氮气中加热至600摄氏度，保温2小时，冷却后获得所述阻燃剂。
实施例12
本实施例提供用于制备实施例1至实施例6的PE管材的阻燃剂的制备方法，具体包括：
步骤S1302.将二氧化硅与葡萄糖按照50∶100的质量比称料并进行混合研磨，获得硅碳混合粉体；
步骤S1304.将通过所述步骤S1302获得的所述硅碳混合粉体在氮气中加热至150摄氏度，保温2小时，冷却后获得硅碳复合材料；
步骤S1306.将通过所述步骤S1304获得的所述硅碳复合材料与氧化镁按照30∶100的质量比进行混合研磨，获得硅碳氧改性化镁；
步骤S1308.将通过所述步骤S1306获得的所述硅碳氧改性化镁在氮气中加热至600摄氏度，保温2小时，冷却后获得所述阻燃剂。
性能测试
由实施例1至实施例6制备的PE管材的机械性能列于表2。
表2
Figure BDA0002437894350000181
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种PE管材的制备方法，其特征在于，
所述PE管材包括至少两个管层；
任两个相邻的所述管层之间通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接；
所述管层包括：
抗菌内管层（10）；
纤维增强层（12），环绕于所述抗菌内管层（10）的外部周缘；
耐火外管层（14），环绕于所述纤维增强层（12）的外部周缘；
其中，所述抗菌内管层（10）与所述纤维增强层（12）之间和所述纤维增强层（12）与所述耐火外管层（14）之间分别通过在多层共挤模具之中共同挤出的成型方式相互连接；
所述PE管材的制备方法包括以下步骤：
步骤S100．分别配制用于制备所述抗菌内管层（10）的第一原料、用于制备所述纤维增强层（12）的第二原料和用于制备所述耐火外管层（14）的第三原料；
步骤S200．将通过所述步骤S100获得的所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料分别送入挤出设备进行熔融混炼和挤出；
步骤S300．将通过所述步骤S200获得的熔融状态的所述第一原料、所述第二原料和所述第三原料通过分流喂料设备引导进入多层共挤模具之中，并由所述多层共挤模具中共同压缩挤出；
步骤S400．将通过所述步骤S300获得的压缩挤出物料在真空状态下首先在-20摄氏度至-10摄氏度的温度条件下进行时间为1小时的一阶冷却，进而在5摄氏度至10摄氏度的温度条件下进行时间为2小时的二阶冷却，以获得PE管材；
所述步骤S100包括：
步骤S110．按聚乙烯：聚亚苯基砜树脂：二甲基二氯化锡：硫代二丙酸双十二烷酯：N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：抗菌剂=100：（30-40）：（10-20）：（5-10）：（5-10）：（5-10）的质量比称料并混合均匀，获得所述第一原料；
步骤S120．按聚乙烯：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物：玻璃纤维：氧化锆：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠=100：（20-30）：（10-20）：（10-20）：（5-10）的质量比称料并混合均匀，获得所述第二原料；
步骤S130．按聚乙烯：乙烯-醋酸乙烯共聚物：苯氧基磷酰二氯：阻燃剂：二乙胺基甲基三乙氧基硅烷=100：（20-30）：（10-20）：（10-20）：（5-10）的质量比称料并混合均匀，获得所述第三原料。
2.根据权利要求1所述的PE管材的制备方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
步骤S210．按第一原料：第二原料：第三原料=30:40:（30-40）的质量比分别称料；
步骤S220．将所述第一原料送入挤出设备，在160摄氏度至180摄氏度的温度条件下进行时间为1小时至2小时的熔融混炼后挤出；
步骤S230．将所述第二原料送入挤出设备，在220摄氏度至260摄氏度的温度条件下进行时间为2小时至4小时的熔融混炼后挤出；
步骤S240．将所述第三原料送入挤出设备，在180摄氏度至200摄氏度的温度条件下进行时间为1小时至2小时的熔融混炼后挤出。
3.根据权利要求1所述的PE管材的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S300之中，所述压缩挤出的挤出温度为180摄氏度至200摄氏，挤出压力为10兆帕至20兆帕。
4.根据权利要求1所述的PE管材的制备方法，其特征在于，所述抗菌剂通过以下步骤制备：
步骤S1102．按氧化锶：氧化锌：壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠：水=2:（5-10）:（0.2-0.4）：100的质量比，向水中加入氧化锶、氧化锌和壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠，并在60摄氏度至80摄氏度的温度条件下超声分散20分钟至40分钟，获得第一浆料；
步骤S1104．向通过所述步骤S1102获得的所述第一浆料中滴加磷酸溶液调节PH值为3至4，随后向所述第一浆料中同时滴加磷酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为5至6，搅拌20分钟至40分钟，陈化1小时至2小时，进而向所述第一浆料中同时滴加醋酸溶液和偏铝酸钾溶液直到PH值为8至9，搅拌20分钟至40分钟，陈化1小时至2小时，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得抗菌粉体；
步骤S1106．按丙烯酸树脂：乙醇=（10-20）：100的质量比，将丙烯酸树脂和乙醇混合，逐渐滴加氢氧化钠溶液并搅拌，直到丙烯酸树脂树完全溶解，获得丙烯酸树脂溶液；
步骤S1108．按抗菌粉体：丙烯酸树脂溶液：水=(10-15)：(10-15)：100的质量比，向水中加入通过步骤S1104获得的所述抗菌粉体和通过步骤S1106获得的所述丙烯酸树脂溶液，并在40摄氏度至50摄氏度的温度条件下搅拌均匀，获得第二浆料；
步骤S1110．向通过步骤S1108获得的所述第二浆料中滴加阳离子交换树脂，调节PH值为5至6，搅拌20分钟至40分钟，洗涤、过滤、干燥、粉碎，获得所述抗菌剂。
5.根据权利要求1所述的PE管材的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维通过以下步骤制备：
步骤S1202．按氧化铅：氧化钠：氧化锗：氧化碲=(10-15)：(10-15)：40：50的质量比称料，在600摄氏度至800摄氏度的温度条件下熔融2小时至4小时，获得玻璃液；
步骤S1204．将通过所述步骤S1202获得的所述玻璃液在150摄氏度至180摄氏度的温度条件下退火2小时，获得玻璃体；
步骤S1206．将通过所述步骤S1204获得的所述玻璃体在280摄氏度至340摄氏度的温度条件下采用拉丝机拉制获得所述玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的PE管材的制备方法，其特征在于，所述阻燃剂通过以下步骤制备：
步骤S1302．将二氧化硅与葡萄糖按照（30-50）∶100的质量比称料并进行混合研磨，获得硅碳混合粉体；
步骤S1304．将通过所述步骤S1302获得的所述硅碳混合粉体在氮气中加热至150摄氏度，保温2小时，冷却后获得硅碳复合材料；
步骤S1306．将通过所述步骤S1304获得的所述硅碳复合材料与氧化镁按照（20-30）∶100的质量比进行混合研磨，获得硅碳氧改性化镁；
步骤S1308．将通过所述步骤S1306获得的所述硅碳氧改性化镁在氮气中加热至600摄氏度，保温2小时，冷却后获得所述阻燃剂。
7.一种PE管材，其特征在于，
所述PE管材采用如权利要求1至6中任一项所述的PE管材的制备方法获得。
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