CN112143075A - 一种管材及其制备方法以及空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种管材及其制备方法以及空调器，所述管材包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，其中，所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的质量分数分别为25～90％和10～75％。本发明提供的管材包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，通过使用线性低密度聚乙烯部分替代低密度聚乙烯的方式，在基本保留以低密度聚乙烯为原材料所制得管材原有的断裂拉伸强力、断裂伸长率的前提下，明显地改善了管材的耐环境应力开裂性能，增加了管材的有效使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及管材技术领域，具体涉及一种管材及其制备方法以及空调器。
背景技术
很多应用于室外的管材，例如空调用排水管等，其材质多为LDPE(低密度聚乙烯)，LDPE在耐溶剂方面具有优秀的性能，可用于常接触的液体如油、洗洁精等场景。但是当管材长期在室外使用时，受阳光、雨水等环境的影响，会加速管材的老化，尤其在受到应力作用，比如管材呈弯曲状态下，老化速度将更快，容易发生开裂、断裂等问题，导致出现空调排水管破损、漏水的情况，有效使用寿命较短。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种管材及其制备方法以及空调器，旨在改善管材的耐开裂性能，延长管材的有效使用寿命。
为实现上述目的，本发明提出一种管材，所述管材包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，其中，所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的质量分数分别为25～90％和10～75％。
可选地，所述线性低密度聚乙烯的质量分数为50～75％。
可选地，所述管材还包括抗氧剂，所述抗氧剂的质量为所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯总质量的0.1～0.5％。
可选地，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。
可选地，所述管材还包括耐候剂，所述耐候剂的质量为所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯总质量的0.05～0.3％。
可选地，所述耐候剂包括耐候剂UV-770。
可选地，所述管材为波纹管。
可选地，所述管材为空调用排水管。
可选地，所述管材的壁厚为0.95～1.05mm；和/或，所述管材的内径为 14～18mm。
进一步地，本发明还提出一种如上所述的管材的制备方法，包括以下步骤：
将低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯混合后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材，制得管材。
此外，本发明还提出一种空调器，所述空调器的排水管为如上所述的管材。
本发明提供的技术方案中，管材包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，通过使用线性低密度聚乙烯部分替代低密度聚乙烯的方式，在基本保留以低密度聚乙烯为原材料所制得管材原有的断裂拉伸强力、断裂伸长率的前提下，明显地改善了管材的耐环境应力开裂性能，增加了管材的有效使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和 B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
很多应用于室外的管材，例如空调用排水管等，其材质多为LDPE(低密度聚乙烯)，LDPE在耐溶剂方面具有优秀的性能，可用于常接触的液体如油、洗洁精等场景。但是当管材长期在室外使用时，受阳光、雨水等环境的影响，会加速管材的老化，尤其在受到应力作用，比如管材呈弯曲状态下，老化速度将更快，容易发生开裂、断裂等问题，导致出现空调排水管破损、漏水的情况，有效使用寿命较短。通常对LDPE管材进行改性以提高其耐应力开裂性能的方式为向其中加入弹性体材料，例如EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)等，但是这种方式虽然可以一定程度的改善LDPE管材的耐应力开裂性能，但是会造成力学性能(包括断裂拉伸力和断裂伸长率)下降，也会造成管材产品的重量增加，同时也会因为弹性体材料的原料价格高于LDPE而提高管材产品的成本。
鉴于此，本发明提出一种管材，所述管材包括低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)，其中，所述LDPE和LLDPE的质量分数分别为25～90％和10～75％。
本发明提供的技术方案中，管材包括LDPE和LLDPE，相比于LDPE而言，LLDPE因具有较多及有序的短支链，所以具有较好的耐环境应力开裂性，本发明通过使用LLDPE部分替代LDPE的方式，在基本保留以LDPE为原材料所制得管材原有的断裂拉伸强力、断裂伸长率的前提下，明显地改善了管材的耐环境应力开裂性能，包括改善管材在光照、高温、弯曲情况下的耐开裂性能，并且具有良好的耐化学腐蚀性，可以适用于光照长、环境温度高、管材常常处于弯曲状态的使用场景，增加了管材的有效使用寿命。另外，因原料LDPE、LLDPE历史价格基本持平，或LLDPE的价格更低，因此添加 LLDPE并不会导致成本的升高，甚至可能会降低管材的原料成本，此外，添加LLDPE也不会造成管材产品的重量增加。
当所述LLDPE的质量分数为10～75％范围内时，可以明显改善管材的耐环境应力开裂性能，可增加管材的耐环境应力开裂时间70％以上，其中，当所述LLDPE的质量分数为10％时，管材的耐应力开裂能力提高最为显著，在此基础上，随着所述LLDPE添加量的增加，因所述LLDPE加工时的黏度较大，因此加工难度也逐渐变大，当所述LLDPE的添加量高于75％时，开始出现加工困难的情况。由于本发明提供的管材具有良好的耐环境应力开裂性能，能够适用于多种使用场景，在本发明提供的管材的一实施例中，所述管材更优选作为空调用排水管使用，即使受长光照、高温、弯曲影响，也能够较长时间正常使用，降低了排水管出现破损、漏水的风险，延长了排水管的有效使用寿命，提升了用户体验。在本发明的其他实施例中，所述管材也可以是给水管等其他需要在室外环境下使用的管材。
进一步地，考虑到管材在安装及使用过程中，尤其在作为空调用排水管使用时，常常存在被拉伸的情形，因此要求排水管具备一定的力学性能，以防止出现拉伸断裂。通过对比不同LLDPE添加量下管材的拉伸性能发现，所述LLDPE的质量分数为10％时，管材的断裂拉伸力相比于纯LDPE管材的断裂拉伸力要低，但随着所述LLDPE添加量的进一步增加，拉伸断裂力逐渐提高，当添加量达到50～75％时，管材的拉伸断裂力已基本接近纯LDPE管材的拉伸断裂力，且断裂伸长率较纯LDPE更大。因此，综合考虑到管材的力学性能、耐环境应力开裂性能以及加工性能，在本发明提供的一优选实施例中，所述LLDPE的质量分数为50～75％，此时，所述管材的综合性能较佳。
更进一步地，由于空调排水管多使用波纹管，具有便于安装固定的优点，因此，本发明提供的所述管材更优选为波纹管。在本发明的其他实施例中，也可以是软管等产品形式，具体视实际使用需求而定。作为本发明提供的一优选实施方式，当所述管材为空调用排水管，且为具有环状结构的波纹管管材时，更优选为所述管材的壁厚为0.95～1.05mm；和/或，所述管材的内径为 14～18mm。在此尺寸范围内，所述管材能够满足作为空调用排水管使用的外观尺寸以及使用性能要求，且易于加工成型。
为改善所述管材的加工性能，还可以在所述管材的原材料中添加例如抗氧化剂等添加剂，改善管材在加工过程中的耐热性，以避免所述管材的高温加工过程中发生氧化而降低产品的力学性能。因此，所述管材优选为还包括抗氧剂，所述抗氧剂的质量为所述LDPE和LLDPE总质量的0.1～0.5％。如此，通过所述抗氧剂的添加，可以改善所述管材的加工性能。进一步地，所述抗氧剂可以选用聚乙烯成型加工领域内常用的抗氧剂，例如抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1330等等，在本发明提供的管材的一实施例中，所述抗氧剂优选为包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种，既可以是上述两种抗氧剂中的任意一种，也可以是其中两种的混合物。
在使用所述LLDPE替代部分LDPE改善管材耐环境应力开裂性能的基础上，为了进一步改善管材的耐候性能，所述管材更优选为还包括耐候剂，所述耐候剂的质量为所述LDPE和LLDPE总质量的0.05～0.3％。如此，通过所述耐候剂的添加，可以进一步改善管材的耐候性能，使得管材具有更佳的使用性能。进一步地，本发明所述的耐候剂是指可以提高管材耐光照性能的功能添加剂，具体可选择例如光稳定剂等，所述光稳定剂可以选用聚乙烯成型加工领域内常用的光稳定剂，例如光屏蔽剂、光猝灭剂、紫外线吸收剂等等，在本发明提供的一优选实施例中，所述耐候剂包括耐候剂UV-770。通过选用上述UV-770作为所述耐候剂，除改善所述管材耐紫外线照射的能力之外，还能与上述选用的抗氧剂起到协同作用，进一步提升管材的光稳定性能和耐热性能。此外，在本发明提供的其他实施例中，所述管材中还可以添加例如色母粒或者填料等其他的成分，以适应不同的产品需求，其具体物质的选用同样可以选用聚乙烯成型加工领域内常用的物质，在此不做赘述。
进一步地，上述提供的管材可以采用聚乙烯管材成型加工领域内常用的成型工艺进行加工，在本发明提供的管材的制备方法的一实施例中，上述管材为波纹管，所述管材的制备方法包括以下步骤：将LDPE和LLDPE混合后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材，制得管材。
将所述LDPE和LLDPE按照预设比例混合均匀后，混合方式可以采用例如高混机等设备进行，然后将混合均匀的物料投入至热熔挤出成型设备的投料口或料斗中，经过热熔挤出吹塑真空成型为中空管材，即制得波纹管管材。在本发明提供的管材的制备方法的其他实施例中，当所述管材中还添加有例如抗氧剂和/或耐候剂时，则先将所述LDPE和LLDPE与抗氧剂和/或耐候剂混合均匀，再进行热熔挤出吹塑真空成型。
此外，本发明还提出一种空调器，所述空调器包括排水管，所述排水管为如上实施例所述的管材。由于本发明空调器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)管材配方：LDPE 90份、LLDPE 10份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例2
(1)管材配方：LDPE 75份、LLDPE 25份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例3
(1)管材配方：LDPE 50份、LLDPE 50份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例4
(1)管材配方：LDPE 40份、LLDPE 60份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例5
(1)管材配方：LDPE 25份、LLDPE 75份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例6
(1)管材配方：LDPE 25份、LLDPE 75份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.3份、耐候剂UV-770 0.2份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例7
(1)管材配方：LDPE 25份、LLDPE 75份、抗氧剂1010 0.2份、抗氧剂168 0.2份、耐候剂UV-770 0.05份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
实施例8
(1)管材配方：LDPE 25份、LLDPE 75份、抗氧剂1010 0.1份、耐候剂UV-770 0.3份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
对比例1
(1)管材配方：LDPE 100份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-7700.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
对比例2
(1)管材配方：LDPE 90份、EVA 10份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
对比例3
(1)管材配方：LDPE 70份、EVA30份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂 168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
对比例4
(1)管材配方：LDPE 50份、EVA 50份、抗氧剂1010 0.1份、抗氧剂 168 0.1份、耐候剂UV-770 0.1份。
(2)管材成型：将LDPE、LLDPE、抗氧剂和耐候剂混合均匀后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材。
为对比LLDPE添加量不同的情况下，管材的力学性能和耐环境应力开裂性能，以对实施例1至5和对比例1至对比例4制备的管材进行了相关性能测试，具体测试方法和结果如下：
(1)管材的耐环境应力开裂性能
为模拟管材作为空调用排水管使用时，实际使用中排水管的弯曲情形，测试方式为裁取排水管220mm，稍用力弯曲后用扎带固定，形成弯曲样品，使用紫外老化进行耐候测试，通过每天观察管材是否裂开或断裂，来评价不同管材样品的耐环境应力开裂性能，越早裂开说明其耐环境开裂性能越差，测试结果如下表1所示。
表1管材的耐环境应力开裂性能
(2)管材的力学性能
裁取长度150mm的管材样品，在100mm/min速率的条件下测试断裂拉伸力和断裂伸长率，测试结果如下表2所示。
表2管材的力学性能
| 样品 | 断裂拉伸力/N | 断裂伸长率/％ |
| 对比例1 | 195 | 468 |
| 对比例2 | 178 | 244 |
| 对比例3 | 162 | 239 |
| 对比例4 | 147 | 291 |
| 实施例1 | 172 | 310 |
| 实施例2 | 177 | 393 |
| 实施例3 | 187 | 636 |
| 实施例4 | 188 | ＞700(未断裂) |
| 实施例5 | 191 | ＞700(未断裂) |
由表1和表2的测试结果可知，本发明实施例中，添加10～75％的LLDPE 可以明显改善LDPE管材的耐环境应力开裂性能，其中，添加10％的LLDPE 时效果最好，出现开裂时间相比于对比例1提高了100％；添加10％的LLDPE 后排水管的断裂拉伸力有所下降，但是随着LLDPE含量的提高，断裂拉伸力不断提高，当添加量为50～75％时，已基本接近对比例1中100％的LDPE管材，且断裂伸长率相比于100％的LDPE管材更大；此外，当LLDPE的添加量高于75％时，开始出现加工困难的情况。而在对比例2至4中，添加EVA 后，LDPE管材的耐环境应力开裂性能改善更为明显，但是其力学性能包括断裂拉伸力和断裂伸长率都明显下降，且由于EVA的原料成本相较于LDPE更高，添加后会造成LDPE管材的成本上升。因此综合考虑管材的耐环境应力开裂性能、力学性能、原料成本以及加工性能，优选为在LDPE中添加LLDPE 进行改性，且在LDPE中添加50～75％的LLDPE为最优配比。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，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，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种管材，其特征在于，所述管材包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯，其中，所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯的质量分数分别为25～90％和10～75％。
2.如权利要求1所述的管材，其特征在于，所述线性低密度聚乙烯的质量分数为50～75％。
3.如权利要求1所述的管材，其特征在于，所述管材还包括抗氧剂，所述抗氧剂的质量为所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯总质量的0.1～0.5％。
4.如权利要求3所述的管材，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中的至少一种。
5.如权利要求1所述的管材，其特征在于，所述管材还包括耐候剂，所述耐候剂的质量为所述低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯总质量的0.05～0.3％。
6.如权利要求5所述的管材，其特征在于，所述耐候剂包括耐候剂UV-770。
7.如权利要求1所述的管材，其特征在于，所述管材为波纹管。
8.如权利要求1所述的管材，其特征在于，所述管材为空调用排水管。
9.如权利要求1所述的管材，其特征在于，所述管材的壁厚为0.95～1.05mm；和/或，所述管材的内径为14～18mm。
10.一种如权利要求1至9任意一项所述的管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯混合后，经过热熔挤出吹塑真空成型为管材，制得管材。
11.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括如权利要求1至9任意一项所述的管材。
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|---|---|---|---|---|
| JPS61148250A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-05 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | ポリエチレン樹脂組成物 |
| EP0530782A1 (en) * | 1991-09-03 | 1993-03-10 | Rexene Products Company | Environmental stress crack resistant polyethylene blends |
| CN1569940A (zh) * | 2003-07-15 | 2005-01-26 | 中国石化齐鲁股份有限公司 | 一种微滴灌管用聚乙烯组合物 |
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