本发明涉及管道材料技术领域，具体而言，涉及一种冷热水用交联pp-r管材及其制备方法。
背景技术：
pp-r管材优于重量轻，安装连接方便，内壁光滑流水阻力小，耐腐蚀，使用寿命长，生产容易，目前民建市场大批量使用，但由于分子结构原因，在0℃时脆性非常明显，冬季施工稍有不慎，容易损害形成暗伤，通水时出现爆管概率很高，特别是暗敷的管材维修非常麻烦，如果加入嵌段聚丙烯，虽然韧性提升，但冷热水液压性能下降不能满足长期静液压性能要求，开发一种耐低温脆性，又具有很好耐冷热水液压性能的管材势在必行。
技术实现要素：
本发明提供了一种冷热水用交联pp-r管材及其制备方法，能够有效解决上述问题。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
本发明一方面提供了一种冷热水用交联pp-r管材，包括内层管和外层管；
所述内层管的原料组分包括：pp-r树脂、交联剂、抗氧剂、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、辅助交联助剂和第一母料。
本发明另一方面提供了上述冷热水用交联pp-r管材的制备方法，包括如下步骤：
s1、混料，分别得到外层管物料和内层管物料；
s2、喂料，分别将外层管物料和内层管物料装入至双螺杆挤出机中；
s3、成型，外层管物料和内层管物料经共挤出模具挤出成型；
s4、后处理，包括牵引和冷却。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明的技术方案通过对配方以及对应的工艺进行改进，所制得的冷热水用交联pp-r管材不仅可以提高管材低温脆性，同时高温耐压性能也提高，使用寿命延长，同时还可以满足热熔连接需要。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本具体实施方式一方面提供了一种冷热水用交联pp-r管材，包括内层管和外层管；
所述内层管的原料组分包括：pp-r树脂、交联剂、抗氧剂、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、辅助交联助剂和第一母料。
其中，pp-r树脂为三型聚丙烯树脂，通过先进的气相共聚工艺，即将pe在pp的分子链中随机、均匀地进行聚合而制成。pp-r料是目前综合性能最好的管材材料之一。
其中，氯化聚乙烯(cpe)为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能。韧性良好(在-30℃仍有柔韧性)，与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高，分解产生hcl，hcl能催化cpe的脱氯反应。
其中，氯化聚丙烯cpp树脂，其成品呈白色或微黄色。耐水、耐酸、耐碱、无毒无味，高透明度，成膜性好，且不易燃。密度：0.93g/mlat25℃含氯量(％):32±1粘度(mpa)·s:200-400透光试验：≤0.06细度(22±1℃)，：<30μm。
进一步地，按重量份计，所述pp-r树脂为100重量份，所述交联剂为0.05重量份-1.5重量份，所述抗氧剂为0.05重量份-0.5重量份，所述氯化聚乙烯为0.1重量份-10重量份，所述氯化聚丙烯为0.1重量份-5重量份，所述辅助交联助剂为0.1重量份-30重量份，所述第一母料为1重量份-5重量份。
进一步地，所述交联剂包括：过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、三羟甲基丙烷三和硅烷偶联剂zq-172(乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷)中的一种或多种。
进一步地，所述抗氧剂包括：抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂168中的一种或多种。
其中，抗氧剂1010的分子式为：c73h108o12；
抗氧剂1010的cbnumber为：cb8489584；
抗氧剂1010的cas号为：6683-19-8。
其中，抗氧剂1076的分子式为：c35h62o3；
抗氧剂1076的cbnumber为：cb5110719；
抗氧剂1076的cas号为：2082-79-3。
其中，抗氧剂168的分子式为：c42h63o3p；
抗氧剂168的cbnumber为：cb5311800；
抗氧剂168的cas号为：31570-04-4。
进一步地，所述辅助交联助剂包括：乙烯-丙烯共聚物、乙烯丁烯的聚合物和乙烯-辛烯共聚物中的一种或几种。
其中，乙烯-丙烯共聚物的分子式为：c15h30x2；
乙烯-丙烯共聚物的cbnumber为：cb4228497；
乙烯-丙烯共聚物的cas号为：9010-79-1。
其中，乙烯丁烯的聚合物的分子式为：c6h12；
乙烯丁烯的聚合物的cbnumber为：cb21212372；
乙烯丁烯的聚合物的cas号为：9019-29-8。
其中，乙烯-辛烯共聚物的分子式为c10h20；
乙烯-辛烯共聚物的cbnumber为：cb9441088；
乙烯-辛烯共聚物的cas号为：26221-73-8。
进一步地，所述第一母料为：白色母料、灰色母料、金色母料、蓝色母料和绿色母料中的任意一种。
进一步地，所述外层管的原料组分包括：pp-r树脂、紫外线吸收剂和第二母料；
其中，按重量份计，pp-r树脂为100重量份，紫外线吸收剂为0.01重量份-2重量份，第二母料为1重量份-5重量份。
其中，所述紫外线吸收剂包括：紫外线吸收剂uv-531、紫外线吸收剂uv-320、紫外线吸收剂uv-327和紫外线吸收剂uv-328中一种或者多种；
其中，紫外线吸收剂uv-531的分子式为：c21h26o3；
紫外线吸收剂uv-531的cbnumber为：cb0441308；
紫外线吸收剂uv-531的cas号为：1843-05-6。
其中，紫外线吸收剂uv-320的分子式为：c20h25n3o；
紫外线吸收剂uv-320的cbnumber为：cb4154994；
紫外线吸收剂uv-320的cas号为：3846-71-7。
其中，紫外线吸收剂uv-327的分子式为：c20h24cln3o；
紫外线吸收剂uv-327的cbnumber为：cb5142606；
紫外线吸收剂uv-327的cas号为：3864-99-1。
其中，紫外线吸收剂uv-328的分子式为：c22h29n3o；
紫外线吸收剂uv-328的cbnumber为：cb4460527；
紫外线吸收剂uv-328的cas号为：21615-49-6。
其中，所述第二母料为：白色母料、灰色母料、金色母料、蓝色母料和绿色母料中的任意一种。
本具体实施方式另一方面提供了上述冷热水用交联pp-r管材的制备方法，包括如下步骤：
s1、混料，分别得到外层管物料和内层管物料；
s2、喂料，分别将外层管物料和内层管物料装入至双螺杆挤出机中；
s3、成型，外层管物料和内层管物料经共挤出模具挤出成型；
s4、后处理，包括牵引和冷却。
进一步地，在步骤s1中，在混外层管物料时，按照配方称料后，在低速搅拌机中搅拌4-15分钟，搅拌温度控制在80℃以下，然后冷却后装袋备用。
进一步地，在步骤s1中，在混内层管物料时，按照配方称料后，在低速搅拌机中搅拌4-15分钟，搅拌温度控制在80℃以下，然后冷却后装袋备用。
进一步地，在步骤s2中，在双螺杆挤出机中，内层主机螺杆转速10-30转/分钟，外层主机螺杆转速8-28转/分钟。
进一步地，在步骤s2中，所述双螺杆挤出机包括6段机筒和一段连接体，机筒1段的温度为120℃-165℃，机筒2段的温度为170℃-195℃，机筒3段的温度为185℃-195℃，机筒4段的温度为190℃-200℃，机筒5段为200℃-210℃，机筒6段的温度为200℃-215℃，连接体的温度为180℃-190℃。
进一步地，在步骤s3中，共挤出模具包括3段模具和一段口模，模具1段的温度为180℃-205℃，模具2段的温度为190℃-215℃，模具3段的温度为195℃-220℃，口模的温度为200℃-260℃。
进一步地，在步骤s4中，牵引速度为1-30米/分钟，冷却用的水箱的真空度为0.02-0.08mpa。
如果管材与管件连接，全部采用非焊接快装管件或卡压式管件连接，管材外层也可以全部采用内层配方加工。
实施例1
s1、混料，分别得到外层管物料和内层管物料
针对内层管物料：
配方为100重量份的pp-r树脂，0.1重量份的过氧化二异丙苯，0.3重量份的抗氧剂168，5重量份的氯化聚乙烯，3重量份的氯化聚丙烯，10重量份的乙烯-丙烯共聚物，2.5重量份的灰色母料；
按照上述配方称量混合后在搅拌机中搅拌时间8分钟，温度70℃，均匀后冷却到38℃装袋得到内层管物料。
针对外层管物料：
配方为100重量份的pp-r树脂，0.3重量份的紫外线吸收剂uv-531，2重量份的白色母料；
按照上述配方称量混合后在搅拌机中搅拌时间8分钟，温度70℃，均匀后冷却到38℃装袋得到外层管物料。
s2、喂料，分别将外层管物料和内层管物料装入至双螺杆挤出机中
在双螺杆挤出机中，内层主机螺杆的转速为20转/分钟，外层主机螺杆的转速为20转/分钟。
该双螺杆挤出机包括6段机筒和一段连接体，机筒1段的温度为130℃，机筒2段的温度为180℃，机筒3段的温度为190℃，机筒4段的温度为195℃，机筒5段为205℃，机筒6段的温度为210℃，连接体的温度为185℃。
s3、成型，外层管物料和内层管物料经共挤出模具挤出成型
共挤出模具包括3段模具和一段口模，模具1段的温度为190℃，模具2段的温度为200℃，模具3段的温度为205℃，口模的温度为230℃。
s4、后处理，包括牵引和冷却
牵引速度为10米/分钟，冷却用的水箱的真空度为0.05mpa。
制得管材规格dn20x2.8mm，外层厚度1.2mm，内层厚度1.6mm的冷热水用交联pp-r管材a1。
实施例2
s1、混料，分别得到外层管物料和内层管物料
针对内层管物料：
配方为100重量份的pp-r树脂，0.05重量份的过氧化二异丙苯，0.05重量份的抗氧剂168，0.1重量份的氯化聚乙烯，0.1重量份的氯化聚丙烯，0.1重量份的乙烯-丙烯共聚物，1重量份的灰色母料；
按照上述配方称量混合后在搅拌机中搅拌时间8分钟，温度70℃，均匀后冷却到38℃装袋得到内层管物料。
针对外层管物料：
配方为100重量份的pp-r树脂，0.01重量份的紫外线吸收剂uv-531，1重量份的白色母料；
按照上述配方称量混合后在搅拌机中搅拌时间4分钟，温度70℃，均匀后冷却到38℃装袋得到外层管物料。
s2、喂料，分别将外层管物料和内层管物料装入至双螺杆挤出机中
在双螺杆挤出机中，内层主机螺杆的转速为10转/分钟，外层主机螺杆的转速为8转/分钟。
该双螺杆挤出机包括6段机筒和一段连接体，机筒1段的温度为120℃，机筒2段的温度为170℃，机筒3段的温度为185℃，机筒4段的温度为190℃，机筒5段为200℃，机筒6段的温度为200℃，连接体的温度为180℃。
s3、成型，外层管物料和内层管物料经共挤出模具挤出成型
共挤出模具包括3段模具和一段口模，模具1段的温度为180℃，模具2段的温度为190℃，模具3段的温度为195℃，口模的温度为200℃。
s4、后处理，包括牵引和冷却
牵引速度为1米/分钟，冷却用的水箱的真空度为0.02mpa。
制得管材规格dn20x2.8mm，外层厚度1.2mm，内层厚度1.6mm的冷热水用交联pp-r管材a2。
实施例3
s1、混料，分别得到外层管物料和内层管物料
针对内层管物料：
配方为100重量份的pp-r树脂，1.5重量份的过氧化二异丙苯，0.5重量份的抗氧剂168，10重量份的氯化聚乙烯，5重量份的氯化聚丙烯，30重量份的乙烯-丙烯共聚物，5重量份的灰色母料；
按照上述配方称量混合后在搅拌机中搅拌时间15分钟，温度70℃，均匀后冷却到38℃装袋得到内层管物料。
针对外层管物料：
配方为100重量份的pp-r树脂，2重量份的紫外线吸收剂uv-531，5重量份的白色母料；
按照上述配方称量混合后在搅拌机中搅拌时间15分钟，温度70℃，均匀后冷却到38℃装袋得到外层管物料。
s2、喂料，分别将外层管物料和内层管物料装入至双螺杆挤出机中
在双螺杆挤出机中，内层主机螺杆的转速为30转/分钟，外层主机螺杆的转速为28转/分钟。
该双螺杆挤出机包括6段机筒和一段连接体，机筒1段的温度为165℃，机筒2段的温度为195℃，机筒3段的温度为195℃，机筒4段的温度为200℃，机筒5段为210℃，机筒6段的温度为215℃，连接体的温度为190℃。
s3、成型，外层管物料和内层管物料经共挤出模具挤出成型
共挤出模具包括3段模具和一段口模，模具1段的温度为205℃，模具2段的温度为215℃，模具3段的温度为220℃，口模的温度为260℃。
s4、后处理，包括牵引和冷却
牵引速度为30米/分钟，冷却用的水箱的真空度为0.08mpa。
制得管材规格dn20x2.8mm，外层厚度1.2mm，内层厚度1.6mm的冷热水用交联pp-r管材a3。
对比例1
采购自四川联顺管业有限公司的pp-r管，作为市售对照组管材d1。
对比例2
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，未添加乙烯-丙烯共聚物，最后制得管材d2。
对比例3
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，未添加氯化聚乙烯和氯化聚丙烯，最后制得管材d3。
对比例4
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，乙烯-丙烯共聚物的加量为50重量份，最后制得管材d4。
对比例5
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，氯化聚乙烯的加量为15重量份，氯化聚丙烯的加量为10重量份，最后制得管材d5。
对比例6
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，挤出机的机筒未分段，机筒的温度为190℃，最后制得管材d6。
对比例7
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，共挤出模具未分段，共挤出模具的温度为190℃，最后制得管材d7。
实验例
对上述冷热水用交联pp-r管材a1-a3以及管材d1-d7分别进行简支梁冲击试验、落锤冲击试验和静液压试验，试验结果见表1。
其中，简支梁冲击试验的方法为：按gb/t18743《流体输送用热塑性塑料管材简支梁冲击试验方法》的规定试验。
落锤冲击试验的方法为：按gb/t14153《硬质塑料落锤冲击试验方法通则》的规定试验。
静液压试验的方法为：按gb/t6111《长期恒定内压下热塑性塑料管材耐破坏时间的测定方法》的规定试验。
表1管材的试验结果
由表1可以看出，按本技术方案所制得的冷热水用交联pp-r管材a1-a3，在简支梁冲击试验、落锤冲击试验和静液压试验中表现良好，说明其具备优异的低温脆性，同时也具备良好的高温耐压性能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。