一种耐热老化抗冲击给水管及其制备方法与流程

本技术涉及管材领域，尤其是涉及一种耐热老化抗冲击给水管及其制备方法。

背景技术：

1、给水管是供水工程中向用户输水和配水的管道，常用的给水管有铸铁管、钢管、预应力混凝土管、白铁管、塑料管等，塑料管因具有重量轻，施工方便等优点而广泛应用。

2、pe给水管也叫聚乙烯给水管，是塑料管的一种。其中，pe给水管是以线性低密度聚乙烯树脂、填料、抗氧化剂为原料，经挤出成型工艺加工而成，具有耐腐蚀，不易结垢等特点。此外，为了提高pe给水管的韧性，人们通常会往高密度聚乙烯专用树脂中加入乙烯-醋酸乙烯酯弹性体，但是，乙烯-醋酸乙烯酯弹性体的耐热老化性能差，导致pe给水管的耐热老化性能也有所降低，难以获得兼具耐热老化性能好，同时抗冲击韧性也好的给水管。

技术实现思路

1、为改善相关技术中pe给水管耐热老化性能与抗冲击韧性难以兼具的问题，本技术提供了一种耐热老化抗冲击给水管及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的一种耐热老化抗冲击给水管采用如下的技术方案：

3、一种耐热老化抗冲击给水管，按原料计，包括100重量份线性低密度聚乙烯树脂、4-8重量份聚苯硫醚、3-8重量份乙烯基封端聚硅氧烷、8-15重量份甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷、1-4重量份季戊四醇三丙烯酸酯、8-12重量份填料以及1-2重量份抗氧化剂。

4、本技术中，pe给水管以线性低密度聚乙烯树脂为基体树脂材料，通过加入带有芳环结构的有机化合物聚苯硫醚，能够改善pe给水管的热老化稳定性，其次，通过乙烯基封端聚硅氧烷、甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷以及季戊四醇三丙烯酸酯三者对线性低密度聚乙烯树脂进行交联改性后再制备pe给水管，能够在改善pe给水管热稳定性的同时改善给水管的抗冲击韧性，从而获得兼具热老化稳定性与抗冲击韧性的pe给水管。填料的加入能够提高pe给水管的强度，降低成本。抗氧化剂的加入能够减少线性低密度聚乙烯树脂的热降解，也有利于改善pe给水管的热老化稳定性。

5、优选的，所述线性低密度聚乙烯树脂为100重量份，所述聚苯硫醚为4-8重量份，所述乙烯基封端聚硅氧烷为3-5重量份，所述甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷为13-15重量份，所述季戊四醇三丙烯酸酯为2重量份，所述填料为8-12重量份，所述抗氧化剂为1-2重量份。

6、本技术中，线性低密度聚乙烯树脂、聚苯硫醚、乙烯基封端聚硅氧烷、甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷、季戊四醇三丙烯酸酯、填料以及抗氧化剂的重量比在上述范围内时，可提高熔体的流动性，有利于进一步改善pe给水管的表面光滑性，可获得抗垢性能更好的pe给水管。

7、优选的，所述乙烯基封端聚硅氧烷采用乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷、乙烯基封端聚苯基硅氧烷中的至少一种。

8、与乙烯基封端聚二甲基硅氧烷相比，乙烯基封端聚硅氧烷采用乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷、乙烯基封端聚苯基硅氧烷或两者的组合物时，有利于进一步提高pe给水管的耐热老化性能，原因是乙烯基封端甲基苯基聚硅氧烷、乙烯基封端聚苯基硅氧烷均带有苯环结构，能够进一步提高pe给水管的耐热老化性能。

9、优选的，所述填料采用改性硫酸钙晶须，按原料计，所述改性硫酸钙晶须包括3-6重量份硫酸钙晶须、1-2重量份聚磷酸钠、3-5重量份聚丙烯酰胺、4-8重量份硅烷偶联剂以及100重量份水。

10、硫酸钙晶须的针状结构可以在受到外力冲击时有效地吸收和分散能量，减少裂纹的扩展和传播，从而增强pe给水管的抗冲击性。但是，硫酸钙晶须与线性低密度聚乙烯树脂之间的结合稳定性差，pe给水管低温环境中长时间存放后，硫酸钙晶须与线性低密度聚乙烯树脂之间会产生微小的缝隙，导致硫酸钙晶须无法有效减少裂纹的扩展和传播，从而造成pe给水管的低温抗冲击性差。为此，发明人采用聚磷酸钠、聚丙烯酰胺以及硅烷偶联剂对硫酸钙晶须进行改性，其中，聚磷酸钠能够降低硫酸钙晶须的表面能，提高硫酸钙晶须的表面润湿性，有利于改性硫酸钙晶须的均匀分散；聚丙烯酰胺以及硅烷偶联剂能够协同提高硫酸钙晶须与线性低密度聚乙烯树脂之间的结合稳定性，有利于提高pe给水管的低温抗冲击稳定性。

11、优选的，所述聚磷酸钠采用焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六聚磷酸钠中的至少一种。

12、优选的，所述聚丙烯酰胺的分子量为30-50万。

13、本技术中，聚丙烯酰胺的分子量控制在30-50万，既有利于促进硫酸钙晶须在改性液中的均匀分散，也能够提高改性硫酸钙晶须与线性低密度聚乙烯树脂之间的结合稳定性。

14、优选的，所述硅烷偶联剂采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷的组合物。

15、优选的，所述γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与乙烯基三甲氧基硅烷的重量比为(3-4):1。

16、优选的，所述改性硫酸钙晶须的制备方法包括以下步骤：

17、步骤(1)、将聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、硅烷偶联剂加入水中，搅拌至

18、溶解均匀后，得到改性液；

19、步骤(2)、将硫酸钙晶须加入改性液中，搅拌均匀后，超声处理2-3h，

20、然后固液分离，对固体进行干燥，得到改性硫酸钙晶须。

21、本技术中，采用上述方法对硫酸钙晶须进行改性可以获得与线性低密度聚乙烯树脂结合稳定性好的改性硫酸钙晶须，且具有步骤简单，操作方便的优点。

22、优选的，所述抗氧化剂采用抗氧化剂1010、抗氧化剂168中的至少一种。

23、本技术中，加入抗氧化剂1010、抗氧化剂168等能够提高线性低密度聚乙烯树脂在加工过程中的稳定性，有利于提高pe给水管的耐热老化性能。

24、第二方面，本技术提供的一种耐热老化抗冲击给水管的制备方法采用如下的技术方案：

25、一种耐热老化抗冲击给水管的制备方法，包括以下步骤：

26、将线性低密度聚乙烯树脂、聚苯硫醚、乙烯基封端聚硅氧烷、甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷、季戊四醇三丙烯酸酯、填料以及抗氧化剂均匀混合，得到预混料；

27、将预混料熔融挤出、辐射交联、冷却，得到耐热老化抗冲击给水管。

28、可选的，所述预混料熔融温度为180-190℃，挤出温度控制在195-200℃，辐射剂量控制为60-80kgy。

29、本技术中，采用上述方法进行制备得到的pe给水管兼具耐热稳定性与抗冲击韧性，且具有步骤简单，操作方便的优点。

30、综上所述，本技术至少包括以下有益效果：

31、1.本技术中，pe给水管以线性低密度聚乙烯树脂为基体树脂材料，通过加入带有芳环结构的有机化合物聚苯硫醚，能够改善pe给水管的热老化稳定性，其次，通过乙烯基封端聚硅氧烷、甲基丙烯酰氧基聚硅氧烷以及季戊四醇三丙烯酸酯三者对线性低密度聚乙烯树脂进行交联改性后再制备pe给水管，能够在改善pe给水管热稳定性的同时改善给水管的抗冲击韧性，从而获得兼具热老化稳定性与抗冲击韧性的pe给水管。

32、2.本技术发明人采用聚磷酸钠、聚丙烯酰胺以及硅烷偶联剂对硫酸钙晶须进行改性，其中，聚磷酸钠能够降低硫酸钙晶须的表面能，提高硫酸钙晶须的表面润湿性，有利于改性硫酸钙晶须的均匀分散；聚丙烯酰胺以及硅烷偶联剂能够协同提高硫酸钙晶须与线性低密度聚乙烯树脂之间的结合稳定性，有利于提高pe给水管的低温抗冲击稳定性。