本发明涉及管材，具体地说，涉及一种塑料合金复合高性能管材及其制备方法。
背景技术：
1、目前，随着城市建设快速发展，人居环境不断提升，饮用水管道、热力管道等管道需求不断增加，传统的水泥管、钢管、球墨铸铁管属于高能耗产品，碳排放较高，在实际使用时采用了大量的pp-r管材、pe管材、pvc-m管材、pvc-uh管材、pvc-o管材等数量管材。塑料管材由于轻质高强，卫生性能好，安装维修方便，耐腐蚀等许多优点，但强度低，管材壁厚，为提高管材强度，大多采用钢塑复合管材，如钢衬塑管材，pp-r或pe钢塑复合管材、钢丝网增强管材、钢骨架增强管材，这些复合管材基本上都采用聚烯烃类材料复合，聚烯烃材料刚性差，承压效果差，强度还不能满足更高要求，如温度、压力使用更高的要求，同时聚烯烃类复合管材不能在常温下进行粘接，对更换维修和高空作业的操作存在较大阻碍。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题：
2、用以解决现有的复合管材存在的刚性差、承压效果差、不能粘接、安装不方便的问题。
3、本发明采用的技术方案：
4、针对上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种塑料合金复合高性能管材及其制备方法。具体内容如下：
5、第一，本技术提供了一种塑料合金复合高性能管材；其管道结构，至少包括三层，由内至外顺次为：
6、内管，其为可热熔焊接的抗菌层，即是pe-rt抗菌层；
7、中间管，包括靠近内层的金属层和远离内层的至少一层胶膜层；每一层胶膜材料包括马来酸肝接枝聚乙烯、聚乙烯、马来酸肝接枝-乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种；
8、外管，其为阻燃层；阻燃材料包括聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯；
9、进一步展开而言，各管道层结构的配方如下：
10、内管，其中原料各组分按重量份数计，包括树脂100份，色母粒1～5份，过氧化二乙丙苯0.02～0.2份，乙烯基三甲氧基硅烷1.5～2.5份，有机锡0.1～0.3份，抗氧剂0.3～1.0份，抗菌剂0.1～1.0份。
11、树脂包括pe、pe-rt、pp-r、pb中的至少一种。
12、抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂176中的至少一种。
13、抗菌剂包括银离子抗菌剂、稀土抗菌剂中的至少一种。
14、中间管采用马来酸酐接枝共聚物和三层胶膜。
15、外管，其中原料各组分按重量份数计，包括pvc/pvc-c 70～100份，abs 70～100份，pc 5～15份，稳定剂2～10份，润滑剂0.1～1份，改性剂1～15份，颜料0.1～5份，增容剂1～15份，纳米填充剂1～15份。
16、前述的各组分中：
17、稳定剂包括钙锌稳定剂、有机锡稳定剂、稀土稳定剂中的至少一种。
18、润滑剂包括硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中至少一种。
19、改性剂包括氯化聚乙烯、mbs、abs、acr、丁晴橡胶、eva中的至少一种。
20、颜料包括钛白粉、群青、炭黑、二氧化硅、绿色色粉、红色色粉、黄色色粉、蓝色色粉、紫色色粉中的至少一种。
21、增容剂包括马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物。
22、纳米填充剂包括碳酸钙、石英沙、硫酸钡、云母、二氧化钛、二氧化硅、玻璃纤维中的至少一种。
23、第二，本发明提供了一种前述提及的一种塑料合金复合高性能管材的制备方法，包括如下步骤：
24、工艺路线：内管挤出(加工温度140℃-220℃)——冷却(20℃-36℃)——外层加热(120℃-150℃)——马来酸肝接枝共聚物复合在内管外表面——金属管道包覆在内管外面——三层胶膜复合在金属管道表面——加热(100-180℃)——外层塑料挤出复合三层胶膜上面——冷却——管材内壁通蒸汽加热交联(即是管材放置在架子上面，两端堵上，经过输入孔输入60℃-100℃的蒸汽或热水，热交联时间1-4h)——冷却——检测——成品。
25、内管材料经挤出得到内管材，中间料经加热复合于内管外表面，将金属管包覆于内管外表面，再将胶膜缠绕于金属管道表面；而后，外层料挤出复合于胶膜表面，内壁再经真空交联加热，冷却后得到管材。
26、前述中，内管材的制备方法为，按比例称取内管材料，在搅拌机中搅拌3～15min，温度不超过40℃，将混好的内管料投入到挤出机中挤出。其中，挤出机的参数为：机筒温度一区130～140℃，二区150～170℃，三区170～180℃，四区180～200℃，模具温度185～200℃，口模温度190～235℃；挤出速度1～3米/min。
27、前述中，胶膜的制备方法为，采用三层挤出模具，3台挤出机，内层胶膜为马来酸肝接枝聚乙烯，中间胶膜为聚乙烯，外层胶膜为马来酸肝接枝-乙烯-醋酸乙烯共聚物。胶膜的加工温度140～190℃，挤出复合膜后，冷却盘卷为三层胶膜。前述中，若直接采用一种常用的热熔胶，则会造成pvc与金属管道粘胶强度不够；基于此，我们采用三层胶膜的方式来克服前述存在的问题，具体是：三层胶膜分为是外层胶膜、过渡胶膜、内层胶膜，外层胶膜与pvc合金材料粘接，内层胶膜与金属粘接，中间胶膜介于前述胶膜内外层胶膜之间。若是仅采用传统的热熔胶得到的胶膜，其粘接效果会很差，即是存在与金属的粘接效果差，或者与pvc合金材料粘接效果差，又或者是与pvc合金材料的粘接效果好，与金属粘接的效果差。基于此，我们通过三层胶膜的设置，同时满足了既能够与pvc合金材料粘接，又能满足于金属钢带粘接的目的。本发明中，三层胶膜通过缠绕方式缠绕于内管材表面，缠绕速度与管材挤出速度同步。
28、前述中，外管的制备工艺为，按比例称取外层料，投入高速搅拌机中搅拌3～15min，温度在110℃，混配料冷却到35℃，装袋备用，将备用料投入符合以下条件的设备模具挤出成型。外管工艺：挤出机机筒温度一区175～225℃，二区165～215℃，三区165～180℃，四区155～175℃，模具温度175～200℃，口模温度175～215℃，挤出速度1～3米/min。
29、前述中，内管交联的工艺为，蒸汽温度60～100℃，加热时间1-4h。
30、除此之外，本发明还可以按照上面工艺将内层管材料改成和外层一样的材料，只是加工工艺需要按照外面工艺相同调整。
31、本发明达到的有益效果：
32、通过以上发明，管材耐压强度比现有同类管材，同样壁厚的全塑料dn25x3.1mm的管材耐压强度提高60～120％，热水管道提升30～50％。聚烯烃pe-rt和pp-r复合管材的爆破压力为12-15mpa，本发明爆破压力达到20-32mpa；对于dn32x3.3mm，pe-rt和pp-r复合管材的爆破压力10-13mpa,本发明爆破压力达到19-30mpa。同时，本发明提供的管材的安装效率提高3倍以上。此外，本发明的内层管材耐热聚乙烯本身耐热，加上交联，提高了管材耐热性能。本发明还可以内层管和外层管都可以采用pvc或者pvc-c塑料合金材料与金属钢带复合。
33、本发明的内层管材采用聚烯烃主要生产加工方便，加上交联提高耐热性，同时在复合金属钢带时，需要将内层管材加热，所以内层管材要求是耐热的材料，同时也是可以满足冷热水通用管道要求，中间复合钢带，主要阻氧，提高强度，防止弯曲变形等，外层采用pvc或者pvc-c合金，一方面提高管材强度，一方面可以在常温下粘接管件，安装快速高效，非常方便，同时pvc和pvc-c合金是非常耐老化的材料，使用寿命更长，阻燃性能好，在消防管道优势明显，如果聚烯烃要达到这种阻燃性能，需要添加很多阻燃材料，管材的脆性增加，强度下降很大，使用寿命缩短。
34、本发明的外层塑料是pc、abs、pvc，其综合拉伸强度是聚烯烃的2.5～4倍，承压强度是聚烯烃的2倍；通过内层交联后耐热性能提升，高温下管材承压性能更好，加上金属增强属性，整体复合管材性能提升突破较大，管材重量变轻，强度更好，实现节能减排，低碳环保效果，同时也解决聚烯烃阻燃效果差问题。
35、本发明提供的管道可以使用于天然气输送、消防管道、冷热水管道，100米以上高层排水等领域。