CN111706723A - 一种用于卫浴的隔热保温水管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于卫浴的隔热保温水管，属于水管技术领域，包括金属管，金属管内设有净水滤芯，金属管外套设隔热保温管，隔热保温管的材料为1‑烯丁基‑3‑甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料，制备1‑烯丁基‑3‑甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的原料，按重量份包括：15～20份1‑烯丁基‑3‑甲基咪唑、15～20份二丁基磷酸酯、50～60份农作物秸秆、10～15份硅烷偶联剂、0.05～0.15份交联剂和0.05～0.15份自由基引发剂，使用该水管，降低了热水从热水器至出水口过程中热量损失，在洗澡过程中不会被烫伤，提高了安全性，该隔热保温管阻燃防水、耐高温、耐腐蚀，在闷热潮湿环境中使用时间长，节省更换成本，使用时不会分解出有毒有害物质，不会对人体造成损害。

Description

一种用于卫浴的隔热保温水管

【技术领域】

本发明涉及水管技术领域，具体涉及一种用于卫浴的隔热保温水管。

【背景技术】

洗澡是人们生活习惯中必不可少的部分，因此卫浴是家庭装修中的必需品，目前一般是通过太阳能或电热水器将水加热后，再通过水管流至出水设备，如花洒处，但现有的水管为了保证其使用强度和寿命，一般使用金属管，导热性好，在水流动过程中造成大量热能损失，水温降低，同时，靠近花洒处的花洒开关水管，安装位置较低，水管外层又太烫，在洗澡过程中，不小心碰到时容易被烫伤，带来诸多不便，特别对于儿童和婴儿，安全隐患较大，现有技术中也有通过在水管外增设泡沫保温层来达到保温的目的，但泡沫材料保温性能弱，机械强度和抗老化性能差，容易损坏。

同时，水中含有杂质、病菌，特别使用较长时间后，热水器和水管中会沉积水垢，在洗澡过程中这些杂质、病菌和水垢都会流至使用者身体上，伤害皮肤，甚至引起肺部疾病，很多家庭为了改善水质，也会外用专业净水器，但现有净水器主要针对饮用水，检测指标要求高，结构复杂，成本高，在洗澡用水使用造成极大浪费。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，设计一种阻燃防水、耐高温、耐腐蚀的用于卫浴的隔热保温水管。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于卫浴的隔热保温水管，包括金属管，所述金属管内设有净水滤芯，所述金属管外固定套设隔热保温管，所述隔热保温管的材料为1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料，制备所述1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的原料，按重量份包括：15～20份1-烯丁基-3-甲基咪唑、15～20份二丁基磷酸酯、50～60份农作物秸秆、10～15份硅烷偶联剂、0.05～0.15份交联剂和0.05～0.15份自由基引发剂。

作为优选，所述农作物秸秆包括棉秸杆、麦秸秆、稻秸杆、玉米秸杆和豆秸秆中的一种或多种。

作为优选，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

作为优选，所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈。

作为优选，所述交联剂为二甲基甲酰胺。

作为优选，所述1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的制备，包括如下步骤：

步骤1：1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体的制备

将二丁基磷酸酯配成质量分数为25％的水溶液后加入反应釜中不断搅拌，将1-烯丁基-3-甲基咪唑配成质量分数为30％的水溶液，并慢慢滴入二丁基磷酸酯水溶液中，室温下反应12h，旋转蒸发除去水分，90℃真空干燥8h，得到亮黄色粘稠1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体；

步骤2：1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的制备：

N1：将秸秆用水洗净，放入氢氧化钠溶液和碳酸钠混合溶液，50℃蒸煮1h后取出，冷却至室温，用水洗至中性，80℃烘箱烘干，粉碎机中粉碎，磨成秸秆粉；

N2：将步骤N1所制得的秸秆粉加入乙醇和水的混合溶液中，再加入硅烷偶联剂、交联剂、自由基引发剂和1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体，60℃反应2h，80℃烘箱中干燥2h，冷却；

N3：将步骤N2中所的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒、二次成型、冷却定性，即可得离子液体改性秸秆纤维复合材料。

作为优选，所述净水滤芯为活性炭滤芯。

作为优选，所述活性炭滤芯包括过滤无纺布袋，所述活性炭填充在过滤无纺布袋中，所述过滤无纺布袋两端部设有固定环，所述金属管内壁上设有容纳固定环的限位凹槽，所述固定环和限位凹槽密封连接。

采用本方案的有益效果：

1、秸秆是保温性能非常好的材料，且为可再生资源，但因其机械性能差、易燃、太过分散，不便于使用，离子液体具有极好的热稳定性、化学稳定性、可塑性、阻燃性，绿色环保，但离子液体一般为粘稠液体，不能作为材料单独使用，在本发明中将秸秆纤维碱化处理，使其裸露出表面大量的羟基活性基团，再通过硅烷偶联剂与含有不饱和键的1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体在自由基引发剂作用下引发聚合，将离子液体接枝至秸秆纤维上，成为带有咪唑杂环支链的网状高分子聚合物结构，并在交联剂作用下形成交织较为紧密的空间网状结构，提高了复合材料的强度、抗冲击性等机械性能，且网状结构具有较好的阻燃和防水效果，且各反应物之间通过化学键结合，键能大，结合力强，稳定性高，在高温、撞击下均不易断裂，因此在离子液体和网状结构的协同作用下，改性后的秸秆复合材料具有优良的隔热保温和机械性能，热稳定性和化学稳定性高，阻燃性能好，绿色环保，以上性能，使改性秸秆复合材料适合用做隔热保温管套在内层金属管外，降低了热水从热水器至出水口过程中的热量损失，使用者在洗澡过程中也不会被烫伤，提高了使用安全性，且该隔热保温管阻燃防水、耐高温、耐腐蚀，在闷热潮湿环境中使用时间长，节省更换成本，使用时不会分解出有毒有害物质，不会对人体造成损害。

2、通过硅烷偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷实现1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体和农作物秸秆的聚合后，形成较长的直链，直链越长，则材料越柔软，同时离子液体含有咪唑杂环，杂环越多，硬度越大，在本发明中直链与杂环的结合，使材料软硬度适中，且各原料通过聚合反应形成化学键连接的网状结构，键能较大，不易断裂，具有较好的韧性和弹性，作为隔热保温管使用时，能够弯折，但又不易断裂，轻质高强，便于生产装配、存储和运输，同时，用在花洒开关附近时，避免使用者被磕伤。

3、各类离子液体中咪唑类离子液体比季铵盐型或季鏻盐型的热稳定性高，且咪唑类离子液体的热稳定性又取决于其支链的位置和长短，取代基在咪唑环3号位上的离子液体明显高于取代基在2号位上的，且取代基越多，热稳定性越强，因此在本发明中离子液体阳离子选用1-烯丁基-3-甲基咪唑阳离子；同时避免隔热保温管受热后分解出有毒有害物质污染环境，离子液体没有选用常用的含氟阴离子，而是选用性能更稳定、更环保的磷酸二丁酯阴离子。

4、通过以上制备方法将农作物秸秆制备成性能优异的复合材料后再利用，提高其经济价值，避免传统燃烧处理方法造成的环境污染，同时上述隔热保温管所采用的原料均为环保原料，绿色环保，合成的改性秸秆复合材料稳定性高，不含挥发物，适合室内使用。

5、本方案中的硅烷偶联剂选用乙烯基三乙氧基硅烷，该硅烷偶联剂一个分子中含有一个与离子液体中双键聚合的乙烯基团，含有三个与农作物秸秆纤维表面羟基基团偶联的乙氧基，因此制备中降低了离子液体和硅烷偶联剂的用量，可以对更多的农作物秸秆改性，改性秸秆复合材料中秸秆纤维含量更高，隔热保温效果好，且秸秆价格便宜，降低了整个复合材料的成本，同时，制备出的隔热保温管带有原木色，美观大方、手感好。

6、通过在金属管中设置净水滤芯，在热水到达出水口前，除去水中固体颗粒，杀灭细菌、滤除有害化学成分，避免对人体伤害，减少在内层金属管中结垢、腐蚀，延长水管使用寿命，降低更换频率，本方案中选用的活性炭滤芯，结构简单，成本较低，能够满足洗浴用水的安全要求，相较于目前外用的专业净水器，结构简单，成本低，实用性更强。活性炭滤芯通过固定环固定在金属管的限位凹槽内，使热水流动过程中，活性炭滤芯稳定在金属管中，不会被水流冲掉，从而对热水进行持续净化。

发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对发明做进一步的说明：

图1为本发明某一段隔热保温水管的半剖示意图。

图2为图1中A处放大图。

附图标记：金属管1；限位凹槽11；活性炭滤芯2；过滤料21；无纺布袋22；固定环23；隔热保温管3。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，本发明中前、后、左、右方向以附图1中所在方位为准。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

如图1～图2所示，一种用于卫浴的隔热保温水管，包括金属管1，其特征在于，金属管1内设有净水滤芯，金属管1外固定套设隔热保温管3，隔热保温管3的材料为1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料，制备1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的原料，按重量份包括：15～20份1-烯丁基-3-甲基咪唑、15～20份二丁基磷酸酯、50～60份农作物秸秆、10～15份硅烷偶联剂、0.05～0.15份交联剂和0.05～0.15份自由基引发剂。

1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的制备，包括如下步骤：

步骤1：1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体的制备

将二丁基磷酸酯配成质量分数为25％的水溶液后加入反应釜中不断搅拌，将1-烯丁基-3-甲基咪唑配成质量分数为30％的水溶液，并慢慢滴入二丁基磷酸酯水溶液中，室温下反应12h，旋转蒸发除去水分，90℃真空干燥8h，得到亮黄色粘稠1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体；

步骤2：1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的制备：

N1：将农作物秸秆用水洗净，放入氢氧化钠溶液和碳酸钠混合溶液，50℃蒸煮1h后取出，冷却至室温，用水洗至中性，80℃烘箱烘干，粉碎机中粉碎，磨成秸秆粉；

N2：将步骤N1所制得的秸秆粉加入乙醇和水的混合溶液中，再加入硅烷偶联剂、交联剂、自由基引发剂和1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体，60℃反应2h，80℃烘箱中干燥2h，冷却；

N3：将步骤N2中所的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒、二次成型、冷却定性，即可得离子液体改性秸秆纤维复合材料。

本发明中硅烷偶联剂优选乙烯基三乙氧基硅烷，自由基引发剂优选偶氮二异丁腈，交联剂优选二甲基甲酰胺。

各实施例中制备1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的原料种类及用量如下表一所示：

表一：

对各实施例中制备的1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料性能进行测试，测试结果如下表二所示：

表二：

材料热传导系数越小，保温效果越好，线膨胀系数越小，受热形变量越小，材料热稳定性越强，从上表二中可以看出，制备的1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料，导热系数较小，热传递能力差，保温隔热性能好，线膨胀系数较小，受热膨胀形较小，热稳定性强，硬度适中，抗折性能、抗拉强度和伸长率好。

耐高温性能测试结果如下表三所示，测试条件为100℃×240h。

表三：

从上表三测试结果可以看出，通过本发明制备的1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料在高温环境下，硬度和质量变化小，热稳定性高，具有很好的耐热性能。

通过在金属管1中设置净水滤芯，在热水到达出水口前，除去水中固体颗粒，杀灭细菌、滤除有害化学成分，避免对人体伤害，减少在内层金属管1中结垢、腐蚀，延长水管使用寿命，降低更换频率，本方案中的净水滤芯为活性炭滤芯2，优选压缩型活性炭滤芯，压缩型活性炭滤芯使用高吸附值的煤质活性炭和椰壳活性炭作为过滤料21，加以食品级的粘合剂烧结压缩成形，其具体结构为活性炭滤芯2包括过滤无纺布袋22，活性炭填充在过滤无纺布袋22中，过滤无纺布袋22两端部设有固定环23，金属管1内壁上设有容纳固定环23的限位凹槽11，固定环23和限位凹槽11密封连接。

结构简单，成本较低，能够满足洗浴用水的安全要求，相较于目前外用的专业净水器，结构简单，成本低，实用性更强。活性炭滤芯2通过固定环23固定在金属管1的限位凹槽11内，使热水流动过程中，活性炭滤芯2稳定在金属管1中，不会被水流冲掉，从而对热水进行持续净化。

以上所述，仅为发明的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (8)

1.一种用于卫浴的隔热保温水管，包括金属管，其特征在于，所述金属管内设有净水滤芯，所述金属管外固定套设隔热保温管，所述隔热保温管的材料为1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料，制备所述1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的原料，按重量份包括：15～20份1-烯丁基-3-甲基咪唑、15～20份二丁基磷酸酯、50～60份农作物秸秆、10～15份硅烷偶联剂、0.05～0.15份交联剂和0.05～0.15份自由基引发剂。

2.根据权利要求1所述的用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述农作物秸秆包括棉秸杆、麦秸秆、稻秸杆、玉米秸杆和豆秸秆中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

4.根据权利要求2所述的用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈。

5.根据权利要求2所述的用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述交联剂为二甲基甲酰胺。

6.根据权利要求1所述用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的制备，包括如下步骤：

步骤1：1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体的制备：

将二丁基磷酸酯配成质量分数为25％的水溶液后加入反应釜中不断搅拌，将1-烯丁基-3-甲基咪唑配成质量分数为30％的水溶液，并慢慢滴入二丁基磷酸酯水溶液中，室温下反应12h，旋转蒸发除去水分，90℃真空干燥8h，得到亮黄色粘稠1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体；

步骤2：1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体改性秸秆纤维复合材料的制备：

N1：将农作物秸秆用水洗净，放入氢氧化钠溶液和碳酸钠混合溶液，50℃蒸煮1h后取出，冷却至室温，用水洗至中性，80℃烘箱烘干，粉碎机中粉碎，磨成秸秆粉；

N2：将步骤N1所制得的秸秆粉加入乙醇和水的混合溶液中，再加入硅烷偶联剂、交联剂、自由基引发剂和1-烯丁基-3-甲基咪唑磷酸二丁酯离子液体，60℃反应2h，80℃烘箱中干燥2h，冷却；

N3：将步骤N2中所的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒、二次成型、冷却定性，即可得离子液体改性秸秆纤维复合材料。

7.根据权利要求1所述用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述净水滤芯为活性炭滤芯。

8.根据权利要求7所述用于卫浴的隔热保温水管，其特征在于，所述活性炭滤芯包括过滤无纺布袋，所述活性炭填充在过滤无纺布袋中，所述过滤无纺布袋两端部设有固定环，所述金属管内壁上设有容纳固定环的限位凹槽，所述固定环和限位凹槽密封连接。

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