本发明属于高分子材料技术领域，尤其是涉及一种新型双层聚乙烯波纹管及其制备方法。
背景技术：
聚乙烯波纹管是以聚乙烯树脂为主要原料,采用挤出成型工艺生产的一种新型给水管道。连接方式有热熔、电熔和机械连接三种。由于聚乙烯管材具有无毒、良好的耐寒、耐热性和化学稳定性、较高的刚性和韧性，以及机械性能好、安装方便等诸多优点，被广泛的应用于建筑给水、排水、埋地排水管、输气管及电讯工程等领域。但是聚乙烯管也有不耐高温、暴晒，高温下管道纵向伸长率较大，故障后维修成本较高等缺点。因此就需要不断的改善其强度、耐老化、耐化学腐蚀等性能。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种新型双层聚乙烯波纹管及其制备方法，采用双层结构，并对于内层和外层材料进行改进，使得双层聚乙烯波纹管具有更强的抗老化性能和力学强度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种新型双层聚乙烯波纹管，包括内层和外层；
所述内层的材料包括如下质量份数的组分：80～100份耐热聚乙烯材料PE-RT、0.3～0.5份抗氧剂、2～4份光屏蔽剂和0.2～0.4份紫外线吸收剂；
所述外层的材料包括如下质量份数的组分：85～110份聚乙烯、1～5份改性剂、0.1～0.5份抗氧剂和4～8份发泡剂；
所述内层材料和外层材料通过共挤机共挤成型。
优选的，所述抗氧剂为酚类主抗氧TCA或抗氧剂1010中的一种或两种。
优选的，所述光屏蔽剂为炭黑和二氧化钛的混合物。
优选的，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮、邻羟基二苯甲醇、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)、苯丙三唑或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)中的任意一种。
优选的，所述改性剂为钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC)或偶氮二异丁腈(AIBN)中的一种或两种。
优选的，所述光屏蔽剂中炭黑与二氧化钛的质量份数比为3：1。
耐热聚乙烯材料PE-RT：是由乙烯和辛烯的单体经茂金属催化共聚而成，耐热性聚乙烯是其使用温度高于80摄氏度，普通聚乙烯的使用温度不高于50摄氏度。
抗氧剂：抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。
酚类主抗氧TCA：1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5叔丁基苯基)丁烷，白色结晶粉末，熔点185～188℃，毒性低，挥发性小、不污染，耐热性好，具有优良的抗氧化性和抑制铜离子催化氧化的功能，适于PE、PP、PVC中铜电缆电线的绝缘层。
抗氧剂1010：四季戊四醇酯：白色粉末，熔点119-123℃,抗氧效果好，常用于PP、PA、ABS。用量为0.1-0.5，与辅助抗氧剂并用如DLTP或DSTP，主辅比例为1:3效果更好，可节省主抗氧剂用量。
光屏蔽剂：这是一类能够遮蔽或反射紫外线的物质，可以抑制紫外线对聚合物的破坏作用，从而抑制光老化。光屏蔽剂有炭黑、氧化钛等无机颜料和酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料，其中碳黑屏蔽效果最好。
紫外线吸收剂：是一种光稳定剂，能吸收阳光及荧光光源中的紫外线部分，而本身又不发生变化。
改性剂：铝酸酯偶联剂，是用于无机颜料表面活性改造。
铝酸酯偶联剂：经铝酸酯偶联剂活化改性处理后的无机粉体，除质量稳定外，还具有色浅、无毒、味小及对PVC的协同热稳定性和润滑性。
偶氮二甲酰胺：又名偶氮二酰胺；二氮烯二羧酸酰胺；商品名为发泡剂AC或发泡剂ADC，是一种白色或淡黄色粉末，无毒，无嗅，不易燃烧，具有自熄性。偶氮二甲酰胺是一种在工业中常用到的发泡剂，可用于瑜伽垫、橡胶鞋底等生产，以增加产品的弹性。
偶氮二异丁腈：简称AIBN.溶于甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、石油醚和苯胺等有机溶剂。遇热分解放出氮气和含-(CH2)2-C-CN基有机氰化物。分解温度64℃。室温下缓慢分解，100℃急剧分解，能引起爆炸着火，易燃，有毒。放出的有机氰化物对人体危害较大。
本发明还提供了一种制备上述任意一种新型双层聚乙烯波纹管的方法，包括如下步骤：
(1)内层材料的制备方法：
将耐热聚乙烯材料PE-RT、抗氧剂、光屏蔽剂和紫外线吸收剂依次放入搅拌机中进行混合，混料温度为80℃，搅拌时间为20～30min。
(2)外层材料的制备方法：
制取a料：将聚乙烯和改性剂在170～190℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：将聚乙烯和抗氧剂在170～190℃下混合熔融，制得b料；
将a料和b料混合并加入发泡剂，然后添加到挤出机中挤出成粒。
(3)成型：
将外层材料和内层材料分别加入到两台挤出机中，机筒温度为50℃～220℃，模口温度为210℃～230℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。
优选的，所述步骤(3)中的机筒温度分为五段，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50～100℃、170～180℃、190～200℃、200～210℃、210～220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为210～220℃、210～220℃、210～220℃、215～225℃。
优选的，所述机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的新型双层聚乙烯波纹管及其制备方法，将波纹管制作成内外两层，通过各层组分之间的相互配合，使得波纹管提高了抗老化性能，延长了使用寿命，提高了波纹管的刚性。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
下面结合实施例来详细说明本发明。
对照组：
单层管：
将聚乙烯100份，填充剂20份，热稳定剂4份，抗氧化剂1.2份，光稳定性1.5份，增韧剂3份，放入挤出机中，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。抗老化性能和拉伸强度测试数据见表1和表2。
实施例1：
内层材料的制备方法：
将100份耐热聚乙烯材料PE-RT、0.3份酚类主抗氧TCA、1.5份炭黑、0.5份二氧化钛和0.4份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)依次放入搅拌机中进行混合，混料温度为80℃，搅拌时间为25min。
外层材料的制备方法：
制取a料：将80份聚乙烯和3份钛酸酯偶联剂在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：将5份聚乙烯和0.3份酚类主抗氧TCA在170℃下混合熔融，制得b料；
将a料和b料混合并加入5份偶氮二甲酰胺，然后添加到挤出机中挤出成粒。
(3)成型：
将外层材料和内层材料分别加入到两台挤出机中，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。抗老化性能和拉伸强度测试数据见表1和表2。
实施例2：
内层材料的制备方法：
将90份耐热聚乙烯材料PE-RT、0.35份酚类主抗氧TCA、3份炭黑、1份二氧化钛和0.3份2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)依次放入搅拌机中进行混合，混料温度为80℃，搅拌时间为25min。
外层材料的制备方法：
制取a料：将85份聚乙烯和3份钛酸酯偶联剂在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：将7份聚乙烯和0.2份酚类主抗氧TCA在170℃下混合熔融，制得b料；
将a料和b料混合并加入4份偶氮二甲酰胺，然后添加到挤出机中挤出成粒。
(3)成型：
将外层材料和内层材料分别加入到两台挤出机中，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。抗老化性能和拉伸强度测试数据见表1和表2。
实施例3：
内层材料的制备方法：
将85份耐热聚乙烯材料PE-RT、0.3份酚类主抗氧TCA、2.4份炭黑、0.8份二氧化钛和0.35份2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮依次放入搅拌机中进行混合，混料温度为80℃，搅拌时间为25min。
外层材料的制备方法：
制取a料：将83份聚乙烯和2份钛酸酯偶联剂在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：将6份聚乙烯和0.2份酚类主抗氧TCA在180℃下混合熔融，制得b料；
将a料和b料混合并加入3份偶氮二甲酰胺，然后添加到挤出机中挤出成粒。
(3)成型：
将外层材料和内层材料分别加入到两台挤出机中，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。抗老化性能和拉伸强度测试数据见表1和表2。
实施例4：
内层材料的制备方法：
将90份耐热聚乙烯材料PE-RT、0.3份酚类主抗氧TCA、3份炭黑、1份二氧化钛和0.4份邻羟基二苯甲醇依次放入搅拌机中进行混合，混料温度为80℃，搅拌时间为23min。
外层材料的制备方法：
制取a料：将85份聚乙烯和3份铝酸酯偶联剂在170℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：将7份聚乙烯和0.2份酚类主抗氧TCA和0.1份抗氧剂1010在175℃下混合熔融，制得b料；
将a料和b料混合并加入4份偶氮二异丁腈，然后添加到挤出机中挤出成粒。
(3)成型：
将外层材料和内层材料分别加入到两台挤出机中，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。抗老化性能和拉伸强度测试数据见表1和表2。
实施例5
内层材料的制备方法：
将80份耐热聚乙烯材料PE-RT、0.3份抗氧剂1010、2.25份炭黑、0.75份二氧化钛和0.2份二苯甲酮依次放入搅拌机中进行混合，混料温度为80℃，搅拌时间为25min。
外层材料的制备方法：
制取a料：将80份聚乙烯和2份铝酸酯偶联剂剂在180℃下混合熔融，制得a料；
制取b料：将5份聚乙烯和0.2份抗氧剂1010在175℃下混合熔融，制得b料；
将a料和b料混合并加入3份偶氮二甲酰胺(AC)和2偶氮二异丁腈(AIBN)，然后添加到挤出机中挤出成粒。
(3)成型：
将外层材料和内层材料分别加入到两台挤出机中，机筒一段、二段、三段、四段、五段温度分别为50℃、180℃、200℃、210℃和220℃，模口温度分为四段，模口一段、二段、三段、四段温度分别为220℃、220℃、220℃和225℃，经成型机将波纹管拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后包装入库。抗老化性能和拉伸强度测试数据见表1和表2。
表1对照组的单层波纹管与实施例1～5制得的新型双层聚乙烯波纹管的抗老化性能的对比：
表2对照组的单层波纹管与实施例1～5制得的新型双层聚乙烯波纹管的拉伸强度的对比：
从表1中可以看出，相同的老化时间，双层管的拉伸强度保留值和断裂伸长率保留值均比对照组的值大，保留值越大，意味着衰减速度慢，老化速度也慢，因此实施例1～5所制得的波纹管的抗老化性能有很大的提高；
从表2中可以看出，实施例1～5制得的新型双层聚乙烯波纹管的拉伸强度比对照组的单层波纹管的拉伸强度大，新型双层聚乙烯波纹管具有更高的强度和韧性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。