CN113429673B - 一种耐腐蚀给水管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐腐蚀给水管及其制备方法，属于管材制备技术领域，包括如下原料：PP/PE共混物、过氧化二异丙苯、马来酸酐、炭黑、聚乙烯蜡和色母料；该给水管的制备方法，包括如下步骤：第一步、制备原料混合物；第二步、将第一步制备的原料混合物通过双螺杆挤出机进行挤出成型，控制挤出温度在170‑200℃，挤出后材料复合成型，得一种耐腐蚀给水管。本发明制得的给水管结合聚乙烯和聚丙烯的优点，实现性能互补。改性剂通过离子交换的方式实现蒙脱土的有机改性，来达到蒙脱土在高分子聚合物中的均匀分散，提高给水管材的耐腐蚀性能；炭黑配合改性蒙脱土，提高了管材的耐紫外性能。

Description

一种耐腐蚀给水管及其制备方法
技术领域
本发明属于管材制备技术领域，具体涉及一种耐腐蚀给水管及其制备方法。
背景技术
给水管常被用于持续性高低温、酸碱等化学物品腐蚀、持续性高压等环境中。聚乙烯以突出的电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐低温性、焊接性能、对输送介质无污染、耐压性能、耐慢速裂纹扩展、使用寿命长等特点，愈来愈广泛地应用于燃气输送、供水、矿物用管等领域；但耐热性差、易应力开裂。聚丙烯综合性能较好，质量轻，表面光泽性好，机械性能较优异，如屈服强度、拉伸强度、表面强度、刚性及耐磨性等，耐热性能好，尤其突出的是其良好的耐环境应力开裂，且室温下不溶于一般溶剂、耐化学药品腐蚀、无毒、可回收利用、无环境污染，因此，近年来在化学建材中得到越来越多的应用。但聚丙烯极易光氧化，使其性能下降。
发明内容
本发明提供一种耐腐蚀给水管及其制备方法。
本发明要解决的技术问题：
给水管常被用于持续性高低温、酸碱等化学物品腐蚀、持续性高压等环境中。常用于给水管的材质聚乙烯，耐热性差、易应力开裂。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种耐腐蚀给水管，包括如下重量份原料：
PP/PE共混物100-105份、过氧化二异丙苯0.1-0.5份、马来酸酐5-10份、炭黑0.6-3份、聚乙烯蜡0.6-1.2份和色母料1-2份；
所述PP/PE共混物为PP、PE和改性蒙脱土按照质量比40：10：7混合而成；
其中，改性蒙脱土通过如下步骤制备：
将钠基蒙脱土和乙醇水溶液混合，在温度为60-70℃条件下搅拌6h，然后在1h内分批加入改性剂的乙醇溶液，然后保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的混合液抽滤，抽滤后得到滤饼依次用乙醇水溶液和去离子水洗涤，直至用硝酸银溶液检测无沉淀产生为止，将得到的滤饼在80℃条件下真空干燥至恒重，并研磨过200目筛，得到改性蒙脱土。
进一步地，乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比3：1混合而成，改性剂的乙醇溶液为改性剂和无水乙醇按照1g:10mL混合而成，钠基蒙脱土、乙醇水溶液和改性剂的用量比为8g：100mL：3.6-7g。
进一步地，改性剂通过如下步骤制备：
步骤S11、将端氢基甲基苯基硅油、烯丙基缩水甘油醚和甲苯混合，在氮气保护条件下，设置温度为70℃，加入催化剂，催化剂加完后，将温度升为90℃反应5h，反应结束后，进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩，除去溶剂，得到中间体1；
步骤S12、将中间体1和异丙醇混合，升温至40℃，加入三乙醇胺，然后升温至65℃，保持温度不变反应3h，反应结束后，进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩，除去溶剂，得到中间体2；
步骤S13、将3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、四氢呋喃和吡啶混合搅拌，搅拌至产生沉淀，加入中间体2，在室温条件下，搅拌反应12h，反应结束后减压浓缩除去溶剂，得到改性剂。
进一步地，步骤S11中催化剂为氯铂酸和异丙醇按照0.5g：50mL混合制得；端氢基甲基苯基硅油、烯丙基缩水甘油醚、甲苯和催化剂的用量比为15g：3g：15g：25mL；步骤S12中中间体1、异丙醇和三乙醇胺的用量比为1g：10mL：0.4g；步骤S13中3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、四氢呋喃、吡啶和中间体2的用量比为3g：100mL：1g：5g。
一种耐腐蚀给水管的制备方法，包括如下步骤：
第一步、将PP/PE共混物、过氧化二异丙苯、马来酸酐、炭黑、聚乙烯蜡、色母料高速热混合，温度为90℃，混合速度为1000r/min，得到原料混合物；
第二步、将第一步制备的原料混合物通过双螺杆挤出机进行挤出成型，控制挤出温度在170-200℃，挤出后材料复合成型，得一种耐腐蚀给水管。
本发明的有益效果：
本发明制得的耐腐蚀给水管结合聚乙烯和聚丙烯的优点，实现聚乙烯和聚丙烯的性能互补。改性剂的制备过程中端氢基甲基苯基硅油和烯丙基缩水甘油醚在催化剂的催化用下发生加成反应，生成中间体1，中间体1为含端环氧基的甲基苯基硅油，中间体1和三乙醇胺反应生成中间体2，中间体2中为含有端羟基有机硅季铵盐，然后将中间体2和3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯反应，中间体2上的羟基和3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯发生反应，在中间体2的结构上引入抗氧化基团，制得改性剂，赋予了钠基蒙脱土的抗氧化性能，通过离子交换的方式实现蒙脱土的有机改性，来达到蒙脱土在高分子聚合物中的均匀分散，各物质之间结合的更加紧密。从而提高本发明给水管材的耐腐蚀性能；炭黑作为紫外吸收剂配合改性蒙脱土，提高了管材的耐紫外性能，在加工过程中保持相对的稳定，同时赋予产品一定的抗氧化功能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
制备改性剂：
步骤S11、将端氢基甲基苯基硅油、烯丙基缩水甘油醚和甲苯混合，在氮气保护条件下，设置温度为70℃，加入催化剂，催化剂加完后，将温度升为90℃反应5h，反应结束后，进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩，除去溶剂，得到中间体1；
步骤S12、将中间体1和异丙醇混合，升温至40℃，加入三乙醇胺，然后升温至65℃，保持温度不变反应3h，反应结束后，进行后处理，后处理的过程为：将得到的反应液减压浓缩，除去溶剂，得到中间体2；
步骤S13、将3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、四氢呋喃和吡啶混合搅拌，搅拌至产生沉淀，加入中间体2，在室温条件下，搅拌反应12h，反应结束后减压浓缩除去溶剂，得到改性剂。
其中，步骤S11中催化剂为氯铂酸和异丙醇按照0.5g：50mL混合制得；端氢基甲基苯基硅油、烯丙基缩水甘油醚、甲苯和催化剂的用量比为15g：3g：15g：25mL；步骤S12中中间体1、异丙醇和三乙醇胺的用量比为1g：10mL：0.4g；步骤S13中3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、四氢呋喃、吡啶和中间体2的用量比为3g：100mL：1g：5g。
实施例2
制备PP/PE共混物：
将PP、PE和改性蒙脱土按照质量比为40：10：7混合；
其中，改性蒙脱土通过如下步骤制备：
将钠基蒙脱土和乙醇水溶液混合，在温度为60℃条件下搅拌6h，然后在1h内分批加入改性剂的乙醇溶液，然后保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的混合液抽滤，抽滤后得到滤饼依次用乙醇水溶液和去离子水洗涤，直至用硝酸银溶液检测无沉淀产生为止，将得到的滤饼在80℃条件下真空干燥至恒重，并研磨过200目筛，得到改性蒙脱土。
其中，乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比3：1混合而成，改性剂的乙醇溶液为改性剂和无水乙醇按照1g:10mL混合而成，钠基蒙脱土、乙醇水溶液和改性剂的用量比为8g：100mL：3.6g；改性剂为实施例1制得的。
实施例3
制备PP/PE共混物：
将PP、PE和改性蒙脱土按照质量比为40：10：7混合；
其中，改性蒙脱土通过如下步骤制备：
将钠基蒙脱土和乙醇水溶液混合，在温度为70℃条件下搅拌6h，然后在1h内分批加入改性剂的乙醇溶液，然后保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后进行后处理，后处理的过程为：将得到的混合液抽滤，抽滤后得到滤饼依次用乙醇水溶液和去离子水洗涤，直至用硝酸银溶液检测无沉淀产生为止，将得到的滤饼在80℃条件下真空干燥至恒重，并研磨过200目筛，得到改性蒙脱土。
其中，乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比3：1混合而成，改性剂的乙醇溶液为改性剂和无水乙醇按照1g:10mL混合而成，钠基蒙脱土、乙醇水溶液和改性剂的用量比为8g：100mL：7g，改性剂为实施例1制得的。
实施例4
一种耐腐蚀给水管的制备方法，包括如下步骤：
第一步、按重量分称取如下原料：PP/PE共混物100份、过氧化二异丙苯0.1份、马来酸酐5份、炭黑0.6份、聚乙烯蜡0.6份和色母料1份；将PP/PE共混物、过氧化二异丙苯、马来酸酐、炭黑、聚乙烯蜡、色母料高速热混合，温度为90℃，混合速度为1000r/min，得到原料混合物；
第二步、将第一步制备的原料混合物通过双螺杆挤出机进行挤出成型，控制挤出温度在170℃℃，挤出后材料复合成型，得一种耐腐蚀给水管。
其中，PP/PE共混物为实施例3制得的。
实施例5
一种耐腐蚀给水管的制备方法，包括如下步骤：
第一步、按重量分称取如下原料：PP/PE共混物100份、过氧化二异丙苯0.3份、马来酸酐8份、炭黑2份、聚乙烯蜡1份和色母料1.5份；将PP/PE共混物、过氧化二异丙苯、马来酸酐、炭黑、聚乙烯蜡、色母料高速热混合，温度为90℃，混合速度为1000r/min，得到原料混合物；
第二步、将第一步制备的原料混合物通过双螺杆挤出机进行挤出成型，控制挤出温度在180℃，挤出后材料复合成型，得一种耐腐蚀给水管。
其中，PP/PE共混物为实施例3制得的。
实施例6
一种耐腐蚀给水管的制备方法，包括如下步骤：
第一步、按重量分称取如下原料：PP/PE共混物105份、过氧化二异丙苯0.5份、马来酸酐10份、炭黑3份、聚乙烯蜡1.2份和色母料2份；将PP/PE共混物、过氧化二异丙苯、马来酸酐、炭黑、聚乙烯蜡、色母料高速热混合，温度为90℃，混合速度为1000r/min，得到原料混合物；
第二步、将第一步制备的原料混合物通过双螺杆挤出机进行挤出成型，控制挤出温度在200℃，挤出后材料复合成型，得一种耐腐蚀给水管。
其中，PP/PE共混物为实施例3制得的。
对比例1
将实施例5中的PP/PE共混物中的改性蒙脱土换成未改性的蒙脱土，其余原料及制备过程保持不变。
对实施例4-6和对比例1中制得的样品进行测试，拉伸性能接照GB/T1040.1-2006标准测试；弯曲性能按照GB/T9341-1988标准测试；
测试结果如下表1所示：
表1
项目 实施例4 实施例5 实施例6 对比例1
拉伸强度(MPa) 35 36 36 33
弯曲强度(MPa) 61 62 62 59
紫外光照700h后强度下降 小于15％ 小于15％ 小于15％ 大于15％
从上表1可知本发明制得的耐腐蚀给水管，在力学性能优异，炭黑作为紫外吸收剂配合改性蒙脱土，提高了管材的耐紫外性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种耐腐蚀给水管，其特征在于，包括如下重量份原料：
PP/PE共混物100-105份、过氧化二异丙苯0.1-0.5份、马来酸酐5-10份、炭黑0.6-3份、聚乙烯蜡0.6-1.2份和色母料1-2份；
所述PP/PE共混物为PP、PE和改性蒙脱土按照质量比40：10：7混合而成；
其中，改性蒙脱土通过如下步骤制备：
步骤S11、将端氢基甲基苯基硅油、烯丙基缩水甘油醚和甲苯混合，在氮气保护条件下，设置温度为70℃，加入催化剂，催化剂加完后，将温度升为90℃反应5h，反应结束后，进行后处理，得到中间体1；
步骤S12、将中间体1和异丙醇混合，升温至40℃，加入三乙醇胺，然后升温至65℃，保持温度不变反应3h，反应结束后，进行后处理，得到中间体2；
步骤S13、将3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、四氢呋喃和吡啶混合搅拌，搅拌至产生沉淀，加入中间体2，在室温条件下，搅拌反应12h，得到改性剂；将钠基蒙脱土和乙醇水溶液混合，在温度为60-70℃条件下搅拌6h，然后在1h内分批加入改性剂的乙醇溶液，然后保持温度不变，继续搅拌24h，反应结束后进行后处理，得到改性蒙脱土。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀给水管，其特征在于，乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比3：1混合而成，改性剂的乙醇溶液为改性剂和无水乙醇按照1g:10mL混合而成，钠基蒙脱土、乙醇水溶液和改性剂的用量比为8g：100mL：3.6-7g。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀给水管，其特征在于，步骤S11中催化剂为氯铂酸和异丙醇按照0.5g：50mL混合制得；端氢基甲基苯基硅油、烯丙基缩水甘油醚、甲苯和催化剂的用量比为15g：3g：15g：25mL；步骤S12中中间体1、异丙醇和三乙醇胺的用量比为1g：10mL：0.4g；步骤S13中3，5-双(叔丁基)-4-羟基苯丙酰氯、四氢呋喃、吡啶和中间体2的用量比为3g：100mL：1g：5g。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀给水管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步、将PP/PE共混物、过氧化二异丙苯、马来酸酐、炭黑、聚乙烯蜡、色母料高速热混合，温度为90℃，混合速度为1000r/min，得到原料混合物；
第二步、将第一步制备的原料混合物通过双螺杆挤出机进行挤出成型，控制挤出温度在170-200℃，挤出后材料复合成型，得一种耐腐蚀给水管。
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