本发明涉及高分子材料
技术领域：
，尤其涉及一种耐压pe管材及其制备方法。
背景技术：
：随着社会的发展及建筑工程行业的发展，管材使用量逐年增加，开发性能优异的管材具有较大的市场潜力。市面上常见的管材有塑料管材和钢管材两种类型，钢管材重量大，运输和安装不方便，且在潮湿环境中容易生锈，这些缺陷阻碍了钢管材的进一步发展。塑料管一般是以合成树脂为原料、加入稳定剂、润滑剂、增塑剂等，以“塑”的方法在制管机内经挤压加工而成。由于它具有质轻、耐腐蚀、外形美观、无不良气味、加工容易、施工方便等特点，在建筑工程中获得了越来越广泛的应用。主要用作房屋建筑的自来水供水系统配管、排水、排气和排污卫生管、地下排水管系统、雨水管以及电线安装配套用的穿线管等。pe管材是继传统的钢铁管材、聚氯乙烯饮用水管后的新一代管类产品。因为此管材重量轻方便安装与移动，是新型材料的首选，这种材料耐化学稳定性好，不易滋生细菌，生活能耗低，重量轻，水流阻力小，安装简便迅速，造价低，寿命长，具有保温功能，除此之外，其还具有优异的耐腐蚀性能。随着管材使用范围的扩大，对管材的性能要求也日益增强，耐压性就是其中的一个最基本的要求，因为现在许多管材需要埋在低下，需要承受较大的压力，另外其传输的液体也会对其有较高的压力，为了不使管开裂，就必须提高管材的耐压性。耐压性已经成为衡量pe管材质量的一个重要标准。除此之外，pe管材还或多或少存在着抗腐蚀性能差、隔音效果不好，耐磨性、韧性、抗老化性有待进一步提高的问题。因此，寻求更为有效的方法，制备出：耐腐蚀和耐磨损性能强，使用寿命长，抗老化，韧性高，拉伸强度高，材质轻，耐压，隔音效果好的耐压pe管材具有非常重要的意义。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种耐压pe管材，该耐压pe管材克服了传统pe管材或多或少存在的抗腐蚀性和耐候性较差，隔音效果不好，耐磨性、韧性、抗老化性、耐压性有待进一步提高，生产合格率低，使用寿命短，成本昂贵，生产效率低，易变形易出现裂缝的技术问题，具有更加优异的耐老化、耐磨、隔音性和抗腐蚀性能，更高的耐压性能，使用寿命更长，同时本发明还提供了所述耐压pe管材的制备方法。为达到以上目的，本发明提供一种耐压pe管材，由如下重量份的原材料制成：pe树脂100-120份、高密度聚乙烯纤维10-15份、超高分子量聚乙烯纤维10-15份、热塑性弹性体sbs10-20份、表面改性碳基复合材料3-7份、纳米硼纤维2-5份、偶联剂1-3份、增韧剂1-3份、润滑剂1-3份、引发剂1-3份、1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷2-5份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺3-7份。进一步地，所述增韧剂选自为acr(丙烯酸酯类共聚物)、mbs(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)、eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、cpe(氯化聚乙烯)、um300(日本钟渊化学生产)、m-ht(台塑集团生产)中的至少一种。进一步地，所述润滑剂为pa20(日本钟渊化学生产)、p551a(日本钟渊化学生产)、ac-316a(美国霍尼韦尔生产)、ac-629a(美国霍尼韦尔生产)中至少的一种。进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。进一步地，所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化环己酮、过氧化苯甲酸叔丁酯中的至少一种。进一步地，所述表面改性碳基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳基复合材料碾磨成粉，过100-300目目筛后，放入真空干燥箱中80-90℃下活化1-2小时，后将其加入到有机溶剂中，接着再加入双(三乙氧基硅基)乙烯，在40-50℃下搅拌反应3-5小时，后过滤，用异丙醇洗涤3-5次，后旋蒸除去异丙醇，得到表面改性碳基复合材料。优选地，所述碳基复合材料、有机溶剂、双(三乙氧基硅基)乙烯的质量比为(3-5):(12-20):1。优选地，所述有机溶剂选自异丙醇、丙酮、二氯甲烷中的至少一种。进一步地，所述耐压pe管材的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取原材料，混合均匀后得到混合料，再将混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到耐压pe管材。优选地，所述挤出成型的温度控制参数为：供料段160-170℃，压缩段175-190℃，机头温度195-200℃，口模温度210-220℃。由于上述技术方案的运用，本发明具有以下有益效果：(1)本发明公开的耐压pe管材，制备方法简单易行，对设备依赖性不高，原料易得，价格低廉，适合规模化生产。(2)本发明公开的耐压pe管材，克服了传统pe管材或多或少存在的抗腐蚀性和耐候性较差，隔音效果不好，耐磨性、韧性、抗老化性、耐压性有待进一步提高，生产合格率低，使用寿命短，成本昂贵，生产效率低，易变形易出现裂缝的技术问题，具有更加优异的耐老化、耐磨、隔音性和抗腐蚀性能，更高的耐压性能，使用寿命更长。(3)本发明公开的耐压pe管材，在pe树脂中添加高密度聚乙烯纤维、超高分子量聚乙烯纤维，不仅能起到增强的作用，而且能结合各自的优点，使得管材综合性能更佳，加工流动性能更好；添加热塑性弹性体sbs能增强材料的韧性，提高其耐冲击强度；添加表面改性碳基复合材料作为增强成分，能有效提高管材的抗压能力，通过表面改性能提高其与基材的相容性，表面改性后引入双键，与1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷2-5份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺一起，在引发剂的作用下，在成型时与聚合物主链发生接枝反应，引入氟苯结构，吡嗪结构，提高材料的力学性能和抗老化性能。具体实施方式以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。本发明实施例中所述碳基复合材料为预先制备，制备方法参考：碳基复合材料制备及性能研究，李冬杰，天津大学，2009；所述其他原料购于摩贝(上海)生物科技有限公司。实施例1一种耐压pe管材，由如下重量份的原材料制成：pe树脂100份、高密度聚乙烯纤维10份、超高分子量聚乙烯纤维10份、热塑性弹性体sbs10份、表面改性碳基复合材料3份、纳米硼纤维2份、硅烷偶联剂kh5501份、增韧剂acr1份、润滑剂pa201份、异丙苯过氧化氢1份、1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷2份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺3份。所述表面改性碳基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳基复合材料3kg碾磨成粉，过100目目筛后，放入真空干燥箱中80℃下活化1小时，后将其加入到异丙醇12kg中，接着再加入双(三乙氧基硅基)乙烯1kg，在40℃下搅拌反应3小时，后过滤，用异丙醇洗涤3次，后旋蒸除去异丙醇，得到表面改性碳基复合材料。所述耐压pe管材的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取原材料，混合均匀后得到混合料，再将混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到耐压pe管材；所述挤出成型的温度控制参数为：供料段160℃，压缩段175℃，机头温度195℃，口模温度210℃。实施例2一种耐压pe管材，由如下重量份的原材料制成：pe树脂105份、高密度聚乙烯纤维12份、超高分子量聚乙烯纤维12份、热塑性弹性体sbs12份、表面改性碳基复合材料4份、纳米硼纤维3份、硅烷偶联剂kh5601.5份、增韧剂mbs1.5份、润滑剂p551a1.5份、过氧化二异丙苯1.5份、1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷3份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺4份。所述表面改性碳基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳基复合材料3.5kg碾磨成粉，过150目目筛后，放入真空干燥箱中83℃下活化1.2小时，后将其加入到丙酮14kg中，接着再加入双(三乙氧基硅基)乙烯1kg，在43℃下搅拌反应3.5小时，后过滤，用异丙醇洗涤4次，后旋蒸除去异丙醇，得到表面改性碳基复合材料。所述耐压pe管材的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取原材料，混合均匀后得到混合料，再将混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到耐压pe管材；所述挤出成型的温度控制参数为：供料段162℃，压缩段180℃，机头温度197℃，口模温度213℃。实施例3一种耐压pe管材，由如下重量份的原材料制成：pe树脂110份、高密度聚乙烯纤维13份、超高分子量聚乙烯纤维13份、热塑性弹性体sbs15份、表面改性碳基复合材料5份、纳米硼纤维3.5份、硅烷偶联剂kh5702份、增韧剂eva2份、润滑剂ac-629a2份、过氧化环己酮2份、1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷3.5份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺6份。所述表面改性碳基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳基复合材料4kg碾磨成粉，过200目目筛后，放入真空干燥箱中85℃下活化1.5小时，后将其加入到二氯甲烷16kg中，接着再加入双(三乙氧基硅基)乙烯1kg，在45℃下搅拌反应4小时，后过滤，用异丙醇洗涤4次，后旋蒸除去异丙醇，得到表面改性碳基复合材料。所述耐压pe管材的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取原材料，混合均匀后得到混合料，再将混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到耐压pe管材；所述挤出成型的温度控制参数为：供料段165℃，压缩段184℃，机头温度198℃，口模温度215℃。实施例4一种耐压pe管材，由如下重量份的原材料制成：pe树脂115份、高密度聚乙烯纤维14份、超高分子量聚乙烯纤维14份、热塑性弹性体sbs19份、表面改性碳基复合材料6份、纳米硼纤维4份、偶联剂2.5份、增韧剂2.5份、润滑剂2.5份、引发剂2.5份、1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷4份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺6份。所述增韧剂为acr(丙烯酸酯类共聚物)、mbs(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)、eva(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、cpe(氯化聚乙烯)、um300(日本钟渊化学生产)、m-ht(台塑集团生产)按质量比1:1:2:3:1:2混合而成。所述润滑剂为pa20(日本钟渊化学生产)、p551a(日本钟渊化学生产)、ac-316a(美国霍尼韦尔生产)、ac-629a(美国霍尼韦尔生产)按质量比1:2:1:3混合而成。所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570按质量比2:3:5混合而成。所述引发剂为异丙苯过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化环己酮、过氧化苯甲酸叔丁酯按质量比1:2:4:5混合而成。所述表面改性碳基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳基复合材料4.5kg碾磨成粉，过250目目筛后，放入真空干燥箱中88℃下活化1.8小时，后将其加入到有机溶剂19kg中，接着再加入双(三乙氧基硅基)乙烯1kg，在48℃下搅拌反应4.5小时，后过滤，用异丙醇洗涤5次，后旋蒸除去异丙醇，得到表面改性碳基复合材料。所述有机溶剂是异丙醇、丙酮、二氯甲烷按质量比1:3:5混合而成。所述耐压pe管材的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取原材料，混合均匀后得到混合料，再将混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到耐压pe管材；所述挤出成型的温度控制参数为：供料段168℃，压缩段188℃，机头温度199℃，口模温度218℃。实施例5一种耐压pe管材，由如下重量份的原材料制成：pe树脂120份、高密度聚乙烯纤维15份、超高分子量聚乙烯纤维15份、热塑性弹性体sbs20份、表面改性碳基复合材料7份、纳米硼纤维5份、硅烷偶联剂kh5503份、增韧剂m-ht3份、润滑剂ac-629a3份、过氧化苯甲酸叔丁酯3份、1,1,1-三s(4-三氟乙烯基氧基苯基)乙烷5份、(2z)-4-氧代-4-[3-(三氟甲基)-5,6-二氢-[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡嗪-7(8h)-基]-1-(2,4,5-三氟苯基)丁-2-烯-2-胺7份。所述表面改性碳基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳基复合材料5kg碾磨成粉，过300目目筛后，放入真空干燥箱中90℃下活化2小时，后将其加入到异丙醇20kg中，接着再加入双(三乙氧基硅基)乙烯1kg，在50℃下搅拌反应5小时，后过滤，用异丙醇洗涤5次，后旋蒸除去异丙醇，得到表面改性碳基复合材料。所述耐压pe管材的制备方法，包括如下步骤：按重量份称取原材料，混合均匀后得到混合料，再将混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出成型，得到耐压pe管材；所述挤出成型的温度控制参数为：供料段170℃，压缩段190℃，机头温度200℃，口模温度220℃。对比例1本发明提供一种耐压pe管材，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加高密度聚乙烯纤维。对比例2本发明提供一种耐压pe管材，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加超高分子量聚乙烯纤维。对比例3本发明提供一种耐压pe管材，其配方及制备方法与实施例1基本相同，不同的是没有添加表面改性碳基复合材料。对比例4市售pe管材。将以上实施例1-5及对比例1-4制备的耐压pe管材进行性能测试，测试结果见表1，测试方法如下：(1)拉伸强度：按照gb/t1040.3-2006测试；(2)热老化测试：将制得的管材在热老化箱内进行老化，条件为80℃下老化80小时，对其老化后的拉伸强度进行测试；(3)冲击强度：按照gb/t1043-1993测试；(4)耐磨测试：将制得的管材分别压成3mm薄片，于耐磨测试仪上，在相同条件下进行刮磨(500次)，刮磨前后的磨损量变化。(5)耐压测试：将制得的管材取10m，在相同条件下进行耐压测试。表1耐压pe管材的性能测试结果项目拉伸强度热老化拉伸强度磨损量冲击强度耐压强度单位mpampagj/mmpa实施例174700.54259实施例277680.44361实施例379700.44562实施例482730.34665实施例585740.24866对比例166580.93652对比例264551.23550对比例353501.04049对比例440301.43845从表1可见，本发明实施例公开的耐压pe管材，与现有技术中的pe管材相比，具有更加优异的力学性能，耐摩性能和耐压性。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。当前第1页12