本发明涉及聚碳酸酯材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管及其制备方法。
背景技术：
塑料管道是指用塑料材质制成的管子的通称。塑料管与传统金属管相比，具有自重轻、耐腐蚀、耐压强度高、卫生安全、水流阻力小、节约能源、节约金属、改善生活环境、使用寿命长、安装方便等特点。
伴随着我国城市化进程的加快，城市建设快速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧膨胀，许多城市不同程度上出现了用地紧张、生存空间拥挤、交通堵塞和环境恶化等问题，开发和利用地下空间能够有效地缓解城市发展与我国土地资源的紧张矛盾。地下空间的建设极大地促进了地下工程塑料管的应用，地下工程塑料管广泛应用于埋地给水管、排水管、燃气管、工业用排污废水管和输送化学流体管等领域；同时极大的促进了地下工程塑料管的技术进步。据相关数据显示，我国塑料管材市场的年增长率已达15％，位居世界第一，国内塑料管材市场有着巨大的成长空间。现有技术中，我国的地下工程塑料管以聚氯乙烯(pvc)管、聚乙烯(pe)管和聚丙烯(pp)管为主，上述管道综合性能较佳，但仍存在耐腐蚀、抗老化性不够，易破裂，使用寿命不长，需要定时更换，极大地浪费人力和物力等缺陷。基于上述陈述，本发明提出了一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管及其制备方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中地下工程中用塑料管道综合性能较佳，但仍存在耐腐蚀、抗老化性不够，易破裂，使用寿命不长，需要定时更换，极大地浪费人力和物力等的问题，而提出的一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管及其制备方法。
一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯泡沫塑料30～50份、乙交酯15～25份、乳酸20～30份、柠檬酸三丁酯1～3份、微晶蜡3～8份、硅酸铝2～5份、2,6-二叔丁基对甲酚1～2份、葡萄糖酸钠2～10份。
优选的，所述耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯泡沫塑料35～45份、乙交酯18～22份、乳酸22～28份、柠檬酸三丁酯1.5～2.5份、微晶蜡4～7份、硅酸铝3～4份、2,6-二叔丁基对甲酚1.2～1.8份、葡萄糖酸钠2.4～9份。
优选的，所述2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的质量比为1:2～5。
优选的，所述耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯泡沫塑料40份、乙交酯20份、乳酸25份、柠檬酸三丁酯2份、微晶蜡5.5份、硅酸铝3.5份、2,6-二叔丁基对甲酚1.5份、葡萄糖酸钠6份。
优选的，所述聚丙烯泡沫塑料由以下方法制备：首先，按质量比5～7:1～2:4～8，将碳纤维粉、氧化镝和松节油依次加入到球磨机中，混合均匀并进行球磨，形成混合物料；其次，按质量比15～20:3～8:1，将混合物料、聚丙烯树脂和二烷基二硫代磷酸锌共同加入到反应釜中，加入水稀释至固含量为45～65％，以800～1000r/min的转速，搅拌混合均匀后，设置反应温度为60～80℃，通入二氧化碳气体，保持反应压强为5～20mpa，进行发泡反应；发泡反应完成后，采用分段水冷的方式进行冷却，即得丙烯酸泡沫材料。
优选的，所述分段水冷的方式具体包括两级水冷段，一级为盐水冷却，冷却温度为15～25℃，另一级为冰水冷却，冷却温度为0～5℃。
本发明还提出了一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管的制备方法，包括以下步骤：
s1、按所述比重，将乙交酯、乳酸和柠檬酸三丁酯共同加入到反应釜中，在真空条件下，110～130℃的温度下，开环聚合生成高分子量聚合物；
s2、按所述比重，保温将聚丙烯泡沫塑料、微晶蜡和硅酸铝加入到步骤s1中的高分子量聚合物中，搅拌混合1～3h得混合物料；
s3、按所述比重，将2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠在180～220℃氩气保护下，处理1～2h，然后加入到步骤s2中的混合物中，混合均匀后，温度控制在140～160℃进行密炼，密炼时间为4～10min，密炼完成后经捏合、挤出造粒，得到预料；
s4、将预料经柱塞式螺杆施压，使预料在0.1～0.5mpa的压力下快速注入40～50℃的模具内，控制料筒温度为130～150℃，喷嘴温度为125～155℃，挤出物料经保压处理8～15min，最后冷却至室温即得耐腐蚀的高强度地下工程塑料管。
本发明提出的一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，具有以下有益效果：
1、本发明采用无毒环保的聚丙烯泡沫材料和乳酸为主要原料，将乙交酯、乳酸和柠檬酸三丁酯共聚后与聚丙烯泡沫材料、微晶蜡和硅酸铝共混，最后加2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠进行改性增效，本发明配方科学、配比严谨，所得地下工程塑料管抗老化性、耐腐蚀性好，抗冲击强度、耐压强度高，推算使用寿命最长达75年，解决了现有技术中地下工程中用塑料管道综合性能较佳，但仍存在耐腐蚀、抗老化性不够，易破裂，使用寿命不长，需要定时更换，极大地浪费人力和物力等的问题。
2、本发明将聚丙烯树脂、碳纤维粉、氧化镝、松节油和二烷基二硫代磷酸锌混合后，通二氧化碳进行发泡制得聚丙烯泡沫塑料，本发明制备的聚丙烯泡沫塑料泡孔密度均匀，其具有优异的热稳定性、耐环境应力开裂性、耐化学品腐蚀性、抗冲击性能和良好的降解性能。
3、本发明通过设置合理的比例，将2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠协效复配后对混合物料进行改性增效，所得复配剂填充于混合物料空隙中，可提高粒子间结合强度，进而提高制得塑料管的抗冲击强度和抗腐蚀性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯泡沫塑料30份、乙交酯15份、乳酸20份、柠檬酸三丁酯1份、微晶蜡3份、硅酸铝2份、2,6-二叔丁基对甲酚1份、葡萄糖酸钠2份；
其中，聚丙烯泡沫塑料由以下方法制备：首先，按质量比5:1:4，将碳纤维粉、氧化镝和松节油依次加入到球磨机中，混合均匀并进行球磨，形成混合物料；其次，按质量比15:3:1，将混合物料、聚丙烯树脂和二烷基二硫代磷酸锌共同加入到反应釜中，加入水稀释至固含量为45％，以800r/min的转速，搅拌混合均匀后，设置反应温度为60℃，通入二氧化碳气体，保持反应压强为5mpa，进行发泡反应；发泡反应完成后，采用两级水冷段进行冷却，一级为盐水冷却，冷却温度为15℃，另一级为冰水冷却，冷却温度为0℃，冷却完全即得丙烯酸泡沫材料。
本发明还提出了一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管的制备方法，包括以下步骤：
s1、按所述比重，将乙交酯、乳酸和柠檬酸三丁酯共同加入到反应釜中，在真空条件下，110℃的温度下，开环聚合生成高分子量聚合物；
s2、按所述比重，保温将聚丙烯泡沫塑料、微晶蜡和硅酸铝加入到步骤s1中的高分子量聚合物中，搅拌混合1h得混合物料；
s3、按所述比重，将2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠在180℃氩气保护下，处理1h，然后加入到步骤s2中的混合物中，混合均匀后，温度控制在140℃进行密炼，密炼时间为4min，密炼完成后经捏合、挤出造粒，得到预料；
s4、将预料经柱塞式螺杆施压，使预料在0.1mpa的压力下快速注入40℃的模具内，控制料筒温度为130℃，喷嘴温度为125℃，挤出物料经保压处理8min，最后冷却至室温即得耐腐蚀的高强度地下工程塑料管。
实施例二
本发明提出的一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯泡沫塑料40份、乙交酯20份、乳酸25份、柠檬酸三丁酯2份、微晶蜡5.5份、硅酸铝3.5份、2,6-二叔丁基对甲酚1.5份、葡萄糖酸钠6份；
其中，聚丙烯泡沫塑料由以下方法制备：首先，按质量比4:1:4，将碳纤维粉、氧化镝和松节油依次加入到球磨机中，混合均匀并进行球磨，形成混合物料；其次，按质量比18:5:1，将混合物料、聚丙烯树脂和二烷基二硫代磷酸锌共同加入到反应釜中，加入水稀释至固含量为55％，以900r/min的转速，搅拌混合均匀后，设置反应温度为70℃，通入二氧化碳气体，保持反应压强为12mpa，进行发泡反应；发泡反应完成后，采用两级水冷段进行冷却，一级为盐水冷却，冷却温度为20℃，另一级为冰水冷却，冷却温度为3℃，冷却完全即得丙烯酸泡沫材料。
本发明还提出了一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管的制备方法，包括以下步骤：
s1、按所述比重，将乙交酯、乳酸和柠檬酸三丁酯共同加入到反应釜中，在真空条件下，120℃的温度下，开环聚合生成高分子量聚合物；
s2、按所述比重，保温将聚丙烯泡沫塑料、微晶蜡和硅酸铝加入到步骤s1中的高分子量聚合物中，搅拌混合2h得混合物料；
s3、按所述比重，将2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠在200℃氩气保护下，处理1.5h，然后加入到步骤s2中的混合物中，混合均匀后，温度控制在150℃进行密炼，密炼时间为7min，密炼完成后经捏合、挤出造粒，得到预料；
s4、将预料经柱塞式螺杆施压，使预料在0.3mpa的压力下快速注入45℃的模具内，控制料筒温度为140℃，喷嘴温度为140℃，挤出物料经保压处理12min，最后冷却至室温即得耐腐蚀的高强度地下工程塑料管。
实施例三
本发明提出的一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯泡沫塑料50份、乙交酯25份、乳酸30份、柠檬酸三丁酯3份、微晶蜡8份、硅酸铝5份、2,6-二叔丁基对甲酚2份、葡萄糖酸钠10份；
其中，聚丙烯泡沫塑料由以下方法制备：首先，按质量比7:2:8，将碳纤维粉、氧化镝和松节油依次加入到球磨机中，混合均匀并进行球磨，形成混合物料；其次，按质量比20:8:1，将混合物料、聚丙烯树脂和二烷基二硫代磷酸锌共同加入到反应釜中，加入水稀释至固含量为65％，以1000r/min的转速，搅拌混合均匀后，设置反应温度为80℃，通入二氧化碳气体，保持反应压强为20mpa，进行发泡反应；发泡反应完成后，采用两级水冷段进行冷却，一级为盐水冷却，冷却温度为25℃，另一级为冰水冷却，冷却温度为5℃，冷却完全即得丙烯酸泡沫材料。
本发明还提出了一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管的制备方法，包括以下步骤：
s1、按所述比重，将乙交酯、乳酸和柠檬酸三丁酯共同加入到反应釜中，在真空条件下，130℃的温度下，开环聚合生成高分子量聚合物；
s2、按所述比重，保温将聚丙烯泡沫塑料、微晶蜡和硅酸铝加入到步骤s1中的高分子量聚合物中，搅拌混合3h得混合物料；
s3、按所述比重，将2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠在220℃氩气保护下，处理2h，然后加入到步骤s2中的混合物中，混合均匀后，温度控制在160℃进行密炼，密炼时间为10min，密炼完成后经捏合、挤出造粒，得到预料；
s4、将预料经柱塞式螺杆施压，使预料在0.5mpa的压力下快速注入50℃的模具内，控制料筒温度为150℃，喷嘴温度为155℃，挤出物料经保压处理15min，最后冷却至室温即得耐腐蚀的高强度地下工程塑料管。
对比例一
本发明提出的一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管，包括以下重量份的原料：聚丙烯树脂30份、乙交酯15份、乳酸20份、柠檬酸三丁酯1份、微晶蜡3份、硅酸铝2份、2,6-二叔丁基对甲酚1份、葡萄糖酸钠2份；
本发明还提出了一种耐腐蚀的高强度地下工程塑料管的制备方法，包括以下步骤：
s1、按所述比重，将乙交酯、乳酸和柠檬酸三丁酯共同加入到反应釜中，在真空条件下，110℃的温度下，开环聚合生成高分子量聚合物；
s2、按所述比重，保温将聚丙烯树脂、微晶蜡和硅酸铝加入到步骤s1中的高分子量聚合物中，搅拌混合1h得混合物料；
s3、按所述比重，将2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠在180℃氩气保护下，处理1h，然后加入到步骤s2中的混合物中，混合均匀后，温度控制在140℃进行密炼，密炼时间为4min，密炼完成后经捏合、挤出造粒，得到预料；
s4、将预料经柱塞式螺杆施压，使预料在0.1mpa的压力下快速注入40℃的模具内，控制料筒温度为130℃，喷嘴温度为125℃，挤出物料经保压处理8min，最后冷却至室温即得耐腐蚀的高强度地下工程塑料管。
依照astm国际标准，分别测试实施例一～三以及对比例一制备的地下工程塑料管的综合性能，并将实施例一～三和对比例一中制备的地下工程塑料管进行酸腐蚀(98％的硫酸浸泡30min)和碱腐蚀(30％的氢氧化钠浸泡30min)破坏实验，然后对腐蚀后的地下工程塑料管进行性能检测，计算腐蚀后的缺口抗冲击强度降低率，得出如下结果：
表1：
注：地下工程塑料管的使用寿命按gb/t18252—2000《塑料管道系统用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定》方法测定。
由表1显示数据可知：本发明实施例一～三中制备的地下工程塑料管的氙灯抗老化时间长，缺口冲击强度高，耐酸碱腐蚀性强，推算使用寿命最长可达75年。对比实施例一和对比例一可知，两者区别仅在于对比例一中用聚丙烯树脂替换了实施例一中的聚丙烯泡沫塑料；但实施例一制备的地下工程塑料管的综合性能远优于对比例一。
按上述实施例一所述步骤，在原料总重量份不变及其他各原料用量不变的情况下，设置单独添加2,6-二叔丁基对甲酚，不添加葡萄糖酸钠的地下工程塑料管做对比例二；设置单独添加葡萄糖酸钠，不添加2,6-二叔丁基对甲酚的地下工程塑料管做对比例三；设置共同添加2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠，2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的比例分别为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:8、1:10的地下工程塑料管做对比例四～十一(对比例五即实施例一)；然后分别测试上述地下工程塑料管缺口冲击强度和抗腐蚀性，得出如下结果：
表2：
由表2数据可知：原料2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠共用能达到协效复配的效果，2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的质量比在1:1～10之间时，制得的地下工程塑料管的抗冲击性能和抗腐蚀性呈先上升后下降的趋势，在2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的质量比为1:4时，其综合性能最佳。
当2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的质量比为1:2～5时，制得的地下工程塑料管其抗冲击性能和抗腐蚀效果较2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的质量比大于1:2或小于1:5时制得的地下工程塑料管的性能有明显提高，因此本发明中2,6-二叔丁基对甲酚和葡萄糖酸钠的质量比优选1:2～5，最佳质量比为1:4。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。