本发明涉及领域塑料管材制备领域，尤其涉及一种自分层防污易清洁塑料管材及制备方法。
背景技术：
pp-r管材即无规共聚聚丙烯管，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、施工和维修简便、使用寿命长等优点，广泛应用于建筑给排水、城乡给排水、工业流体输送、农业灌溉等领域，是目前市场的主流产品。但该管道没有自洁和防污功能，在特点环境下，管壁容易附着大量的污染物，从而造成细菌滋生，成为水质二次污染的聚集地。
目前行业内主要是采用抗菌和防污涂层解决这一痛点。抗菌材料主要是在pp-r管材挤出过程中添加银系或氧化锌等抗菌剂，达到管道抗菌的目的，但抗菌剂的加入只对管道表面起作用，一旦管道表面被生活垃圾及油脂覆盖，抗菌剂的效果就大打折扣，无法起到合适的抗菌作用。防污易清洁涂层技术主要采用低表面能的含氟和含硅涂料，涂布在管道内层，使污垢和管道内层粘附力降低，达到防污易清洁的目的，但该方式加工困难，成本较高，难以大规模的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种自分层防污易清洁塑料管材及制备方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种自分层防污易清洁塑料管材，按照重量份数计算，其原料包括自分层防污母粒1～5份和无规共聚聚丙烯颗粒100份；
按照重量份数计算，所述自分层防污母粒的原料包括硅氟低表面能聚合物1～5份、相容剂0.1～2份和聚丙烯颗粒100份。
硅氟低表面能聚合物具有防污疏水疏油特性，本发明通过硅氟低表面能聚合物制备塑料管材具有较高的水接触角及油接触角，且静态摩擦系数较小，使得污垢、油脂及细菌不易在管道中富集，可对污迹具有低粘附特性，在流水冲刷过程中具有自洁特性，可适用于给排水、城乡给排水、工业流体输送等各种领域；利用材料的自分层特性，采用常规的pp-r管材生产工艺，即可制备出具有防污易清洁塑料管材，工艺简单，无需采用多层共挤或涂层技术，因此克服了通过多层共挤技术将疏水材料引入内层，导致内外层材料收缩率不一致造成产品加工困难及使用寿命短的问题。
优选的，所述硅氟低表面能聚合物为聚四氟乙烯粉末、含氟丙烯酸树脂、含氟硅树脂、疏水有机硅树脂中的任意一种。
硅氟低表面能聚合物，用于提供防污疏水疏油特性，所用硅氟低表面能聚合物采用聚四氟乙烯粉末和含氟丙烯酸树脂，全氟烃基官能团聚烯烃，氟系聚合物具有更好的疏水疏油特性，可以带来更优异的抗污性能。
优选的，所述相容剂为马来酸酐节枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯中的一种或多种。
相容剂用于提高聚丙烯和硅氟低表面能聚合物的相容性。
优选的，所述聚丙烯颗粒采用无规共聚聚丙烯。
无规共聚聚丙烯的抗冲击性能、挠性较好，降低了熔化温度，从而也降低了热熔接温度；同时在化学稳定性、水蒸汽隔离性能和器官感觉性能方面与均聚物基本相同。
优选的，所述无规共聚聚丙烯的熔融指数大于10g/min。
自分层防污母粒采用高流动性的树脂会在熔融挤出过程和常规颗粒发生自分层现象，从而优选富集在表面，而母粒中的硅氟低表面能物质因为其低表面能特性又也会优先富集到表面，导致使用非常小量的低表面能聚合物就可以达到很好的疏水疏油低表面能特性。
优选的，按照重量份数计算，所述自分层防污清洁塑料管材的原料还包括色母粒2～3份。
管材的原料中加入色母料，用于对管材着色，采用色母粒，保证了管材颜色的稳定。
优选的，自分层防污清洁塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.将硅氟低表面能聚合物、相容剂、聚丙烯颗粒在双螺杆挤出机中进行熔融共混，并造粒，制备出自分层防污母粒，熔融共混温度为180℃～220℃；
步骤b.将步骤a制备出的分层防污易母粒与色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器，并在70～100℃干燥6～10h，确保水分含量＜2％；
步骤c.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过170～200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
本发明的有益效果为：硅氟低表面能聚合物具有防污疏水疏油特性，本发明通过硅氟低表面能聚合物制备塑料管材具有较高的水接触角及油接触角，且静态摩擦系数较小，使得污垢、油脂及细菌不易在管道中富集，可对污迹具有低粘附特性，在流水冲刷过程中具有自洁特性，可适用于给排水、城乡给排水、工业流体输送等各种领域；利用材料的自分层特性，采用常规的pp-r管材生产工艺，即可制备出具有防污易清洁塑料管材，工艺简单，无需采用多层共挤或涂层技术，因此克服了通过多层共挤技术将疏水材料引入内层，导致内外层材料收缩率不一致造成产品加工困难及使用寿命短的问题。
具体实施方式
实施例1
自分层防污清洁塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.自分层防污母粒的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)硅氟低表面能聚合物5份
(2)相容剂1份
(3)聚丙烯颗粒100份
原料均为市售，硅氟低表面能聚合物选用大金氟化工的ptfef-205聚四氟乙烯微粉，相容剂选用南京华都实业有限公司hd900p的马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用燕山石化的k1206，熔融指数13.5g/min。无规共聚聚丙烯(pp-r)颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将聚四氟乙烯微粉、马来酸酐接枝聚丙烯及聚丙烯颗粒r200p在双螺杆挤出机中进行熔融共混，并造粒，制备出自分层防污母粒，熔融共混温度为200℃；
步骤b.防污易清洁管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)自分层防污母粒2份
(2)色母粒41012份
(3)无规共聚聚丙烯颗粒r200p100份
将步骤a制备出的分层防污易母粒与色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在90℃干燥10h，确保水分含量＜2％；
步骤c.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
实施例2
自分层防污清洁塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.自分层防污母粒的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)硅氟低表面能聚合物3份
(2)相容剂2份
(3)聚丙烯颗粒100份
原料均为市售，硅氟低表面能聚合物选用大金氟化工的tg001全氟烃基官能团聚烯烃tg001，相容剂选用美国杜邦的p613，的马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用上海石化的f30s，熔融指数13.5g/min。pp-r无规共聚聚丙烯颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将硅氟低表面能聚合物、相容剂、聚丙烯颗粒在双螺杆挤出机中进行熔融共混，并造粒，制备出自分层防污母粒，熔融共混温度为200℃；
步骤b.防污易清洁管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)自分层防污母粒2份
(2)色母粒41012份
(3)无规共聚聚丙烯颗粒r200p100份
将步骤a制备出的分层防污易母粒与色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在90℃干燥10h，确保水分含量＜2％；
步骤c.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
实施例3
自分层防污清洁塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.自分层防污母粒的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)硅氟低表面能聚合物5份
(2)相容剂1份
(3)聚丙烯颗粒100份
原料均为市售，硅氟低表面能聚合物选用大金氟化工的tg001全氟烃基官能团聚烯烃tg001，相容剂选用美国杜邦的p613，的马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用扬子石化的j740，熔融指数13.5g/min，pp-r无规共聚聚丙烯颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将硅氟低表面能聚合物、相容剂、聚丙烯颗粒在双螺杆挤出机中进行熔融共混，并造粒，制备出自分层防污母粒，熔融共混温度区间为200℃；
步骤b.防污易清洁管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)自分层防污母粒5份
(2)色母粒41013份
(3)无规共聚聚丙烯颗粒r200p100份
将步骤a制备出的分层防污易母粒与色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在90℃干燥10h，确保水分含量＜2％；
步骤c.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
实施例4
自分层防污清洁塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.自分层防污母粒的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)硅氟低表面能聚合物1份
(2)相容剂1份
(3)聚丙烯颗粒100份
原料均为市售，硅氟低表面能聚合物选用大金氟化工的tg001全氟烃基官能团聚烯烃tg001，相容剂选用美国杜邦的p613，的马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用扬子石化的j740，熔融指数13.5g/min，pp-r无规共聚聚丙烯颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将硅氟低表面能聚合物、相容剂、聚丙烯颗粒在双螺杆挤出机中进行熔融共混，并造粒，制备出自分层防污母粒，熔融共混温度区间控制在220℃；
步骤b.防污易清洁管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)自分层防污母粒3份
(2)色母粒41012份
(3)无规共聚聚丙烯颗粒r200p100份
将步骤a制备出的分层防污易母粒与色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在90℃干燥10h，确保水分含量＜2％；
步骤c.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
实施例5
自分层防污清洁塑料管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.自分层防污母粒的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)硅氟低表面能聚合物5份
(2)相容剂1份
(3)聚丙烯颗粒100份
原料均为市售，硅氟低表面能聚合物选用大金氟化工的tg001全氟烃基官能团聚烯烃tg001，相容剂选用美国杜邦的p613，的马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用扬子石化的j740，熔融指数13.5g/min，pp-r无规共聚聚丙烯颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将硅氟低表面能聚合物、相容剂、聚丙烯颗粒在双螺杆挤出机中进行熔融共混，并造粒，制备出自分层防污母粒，熔融共混温度控制在200℃；
步骤b.防污易清洁管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)自分层防污母粒3份
(2)色母粒41012份
(3)无规共聚聚丙烯颗粒r200p100份
将步骤a制备出的分层防污易母粒与色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在90℃干燥10h，确保水分含量＜2％；
步骤c.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
将实施例1～5制成的管材采用gb/t1874.2-2017《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：管材》标准进行测试，并对其疏水疏油特性和摩擦系数等特性进行测试，考察其防污易清洁特性，结果如表1；
表1
由表1可知，通过实施例1～5制成的管材，水接触角及油接触角较高、静态摩擦较小，管材的力学性能合格。
采用本发明制备管材具有高水油接触角，且具有较低的摩擦系数，可以明显减少细菌和污染物的附着，达到易清洁性能，而且含氟聚合物加入量较少，基本不影响管材的基本性能，而且不改变现有管材加工工艺可以获得低成本可大规模应用的制备方法。
对比实施例1
无规共聚聚丙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
步骤a.无规共聚聚丙烯管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
(1)色母粒41012份
(2)无规共聚聚丙烯颗粒r200p100份
原材料均为市售，pp-r无规共聚聚丙烯颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将色母粒和无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在70～100℃干燥6～10h，确保水分含量＜2％；
步骤b.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过170～200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
对比实施例2
防污易清洁管材的制备，包括以下步骤：
步骤a.防污易清洁管材的制备，原料以重量份数如下的各组分组成：
硅氟低表面能聚合物选用聚四氟乙烯微粉，相容剂选用马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用熔融指数为13.5g/min的粒料；
原料均为市售，硅氟低表面能聚合物选用大金氟化工的ptfef-205聚四氟乙烯微粉，相容剂选用南京华都实业有限公司hd900p的马来酸酐接枝聚丙烯，聚丙烯母粒采用燕山石化的k1206，熔融指数13.5g/min，无规共聚聚丙烯(pp-r)颗粒采用韩国晓星株式会社的r200p，色母粒采用浙江七色鹿色母粒有限公司的4101；
将聚四氟乙烯微粉、马来酸酐接枝聚丙烯、色母粒及无规共聚聚丙烯颗粒充分混合，搅拌均匀，通过自动吸料装置输入干燥器在90℃干燥10h，确保水分含量＜2％；
步骤b.通过送料装置将上述混合物送入双螺杆挤出机中经过200℃的高温塑化，再经过口模挤出，冷却定型，制成管材。
将对比实施例1～2制成的管材采用gb/t1874.2-2017《冷热水用聚丙烯管道系统第2部分：管材》标准进行测试，并对其疏水疏油特性和摩擦系数等特性进行测试，考察其防污易清洁特性，结果如表2；
表2
由表2可知，对比实施例1及对比实施例2的制备得的管材油接触角较小、静态摩擦系数较大。
因此采用本发明制备管材具有高水油接触角，且具有较低的摩擦系数，可以明显减少细菌和污染物的附着，达到易清洁性能，而且含氟聚合物加入量较少，对管材的基本性能影响较微，而且不改变现有管材加工工艺可以获得低成本可大规模应用的制备方法。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。