本发明属于塑料管材技术领域，具体涉及一种给水管及其制备方法。
背景技术：
pe材料由于其强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒等特点，被广泛应用于给水管制造领域。因为它不会生锈，所以，是替代普通铁给水管的理想管材。随着城市建设的逐渐扩大，给水管也将被用于更加恶劣的环境，持续性高低温、酸碱等化学物品腐蚀、持续性高压等。此外，现有的给水管阻燃性能较差，严重影响供水系统的安全使用。
因此，需要对给水管的机械强度、阻燃性、韧性和抗老化性作出进一步改善，以提高给水管的质量，使其能够满足中国现代化建设的要求。
技术实现要素：
为了解决现有的给水管在机械强度、阻燃性、韧性和抗老化性上存在着不足的问题，本发明的目的是提供一种给水管及其制备方法，制得的给水管具有机械强度高、阻燃性好、韧性好和抗老化性好的优点。
本发明提供了如下的技术方案：
一种给水管，包括以下重量份数的原料：茂金属线性低密度聚乙烯90-100份、碳酸铬2-3份、气相白炭黑4-5份、纳米活性碳酸钙2-3份、茂金属线性低密度聚乙烯蜡1-2份、邻苯二甲酸酯1-2份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2-0.4份、玫瑰精油0.1-0.3份、二月桂酸二丁基锡0.3-0.5份、改性助剂2-3份、二硬脂酸羟基铝1-2份、空心玻璃微珠20-40份、氢氧化铝6-12份、纳米碳化锆2-4份、硅酸铝1-3份、玻璃纤维1-5份、热稳定剂0.2-0.4份、光稳定剂0.1-0.3份、抗氧剂0.2-0.6份、相容剂0.3-0.9份和增塑剂0.2-0.8份；
所述改性助剂是由下述重量份的原料组成的：茂金属线性低密度聚乙烯30-40份、聚邻苯二甲酰胺15-20份、氮化铝3-4份、膨润土润滑脂1-2份、硅烷偶联剂kh-5601-2份、聚丙烯酸甲酯1-2份、过氧化钙0.1-0.2份；将聚邻苯二甲酰胺加热到120-130℃，加入氮化铝，保温搅拌10-15min，冷却至常温，得预混料；将茂金属线性低密度聚乙烯与过氧化钙、硅烷偶联剂kh-560混合，在50-60℃下恒温搅拌20-30min，冷却至常温后与上述预混料混合，400-500r/min搅拌分散3-5min，加入剩余各原料，搅拌均匀后烘干，造粒，粒径为2-4mm,即得改性助剂。
原料中添加了二硬脂酸羟基铝，二硬脂酸羟基铝具有润滑作用。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
原料中添加了氢氧化铝，具有良好的助燃性能。
原料中添加了纳米碳化锆，纳米碳化锆具有硬度大、耐高温和耐火性好的优点。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和耐火性好的优点。
原料中添加了玻璃纤维，玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性好、抗腐蚀性好和机械强度高的优点。
优选地，包括以下重量份数的原料：茂金属线性低密度聚乙烯95份、碳酸铬2.5份、气相白炭黑4.5份、纳米活性碳酸钙2.5份、茂金属线性低密度聚乙烯蜡1.5份、邻苯二甲酸酯1.5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份、玫瑰精油0.2份、二月桂酸二丁基锡0.4份、改性助剂2.5份、二硬脂酸羟基铝1.5份、空心玻璃微珠30份、氢氧化铝9份、纳米碳化锆3份、硅酸铝2份、玻璃纤维3份、热稳定剂0.3份、光稳定剂0.2份、抗氧剂0.4份、相容剂0.6份和增塑剂0.5份；
所述改性助剂是由下述重量份的原料组成的：茂金属线性低密度聚乙烯35份、聚邻苯二甲酰胺17.5份、氮化铝3.5份、膨润土润滑脂1.5份、硅烷偶联剂kh-5601.5份、聚丙烯酸甲酯1.5份、过氧化钙0.15份；将聚邻苯二甲酰胺加热到120-130℃，加入氮化铝，保温搅拌10-15min，冷却至常温，得预混料；将茂金属线性低密度聚乙烯与过氧化钙、硅烷偶联剂kh-560混合，在50-60℃下恒温搅拌20-30min，冷却至常温后与上述预混料混合，400-500r/min搅拌分散3-5min，加入剩余各原料，搅拌均匀后烘干，造粒，粒径为2-4mm,即得改性助剂。
优选地，所述热稳定剂为硬脂酸铝或硬脂酸钡，有助于提高给水管的热稳定性。
优选地，所述光稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯和双-1-癸烷氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯中的一种或两种以上混合物，该光稳定剂能够使高分子聚合物在光的辐射下，能阻止或减缓光化学反应，延迟光老化的进程，从而达到延长给水管使用寿命的目的。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂或丙烯酸型相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
优选地，所述抗氧剂为二苯胺、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上混合物，可以延缓或者抑制给水管的氧化进程，提高了给水管的寿命。
优选地，所述给水管还包括重量份数为5-13份的硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有机械强度高和耐热性好的优点。
优选地，所述给水管还包括重量份数为7-11份的氮化硅，氮化硅具有润滑性好、耐磨损和耐火性好的优点。
一种给水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照给水管原料的重量份数称取原料；
(2)将碳酸铬、气相白炭黑、纳米活性碳酸钙混合，搅拌均匀后加热到105-110℃，加入茂金属线性低密度聚乙烯蜡，保温搅拌3-5min，冷却至常温，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，200-300r/min搅拌分散2-3min，与剩余各原料混合，送入捏合机，在75-80℃下进行捏合，出料冷却至常温，加入到平行同向旋转双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型，即得给水管。
本发明的有益效果是：
1、本发明解决了现有的给水管在机械强度、阻燃性、韧性和抗老化性上存在着不足的问题。
2、本发明的原料中添加了二硬脂酸羟基铝，二硬脂酸羟基铝具有润滑作用。
3、本发明的原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
4、本发明的原料中添加了氢氧化铝，具有良好的助燃性能。
5、本发明的原料中添加了纳米碳化锆，纳米碳化锆具有硬度大、耐高温和耐火性好的优点。
6、本发明的原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和耐火性好的优点。
7、本发明的原料中添加了玻璃纤维，玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性好、抗腐蚀性好和机械强度高的优点。
8、本发明中所述热稳定剂为硬脂酸铝或硬脂酸钡，有助于提高给水管的热稳定性。
9、本发明中所述光稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯和双-1-癸烷氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯中的一种或两种以上混合物，该光稳定剂能够使高分子聚合物在光的辐射下，能阻止或减缓光化学反应，延迟光老化的进程，从而达到延长给水管使用寿命的目的。
10、本发明中所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂或丙烯酸型相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
11、本发明中所述抗氧剂为二苯胺、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种或两种以上混合物，可以延缓或者抑制给水管的氧化进程，提高了给水管的寿命。
12、本发明中所述给水管还包括重量份数为5-13份的硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有机械强度高和耐热性好的优点。
13、本发明中所述给水管还包括重量份数为7-11份的氮化硅，氮化硅具有润滑性好、耐磨损和耐火性好的优点。
具体实施方式
实施例1
一种给水管，包括以下重量份数的原料：茂金属线性低密度聚乙烯95份、碳酸铬2.5份、气相白炭黑4.5份、纳米活性碳酸钙2.5份、茂金属线性低密度聚乙烯蜡1.5份、邻苯二甲酸酯1.5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份、玫瑰精油0.2份、二月桂酸二丁基锡0.4份、改性助剂2.5份、二硬脂酸羟基铝1.5份、空心玻璃微珠30份、氢氧化铝9份、纳米碳化锆3份、硅酸铝2份、玻璃纤维3份、热稳定剂0.3份、光稳定剂0.2份、抗氧剂0.4份、相容剂0.6份和增塑剂0.5份；
改性助剂是由下述重量份的原料组成的：茂金属线性低密度聚乙烯35份、聚邻苯二甲酰胺17.5份、氮化铝3.5份、膨润土润滑脂1.5份、硅烷偶联剂kh-5601.5份、聚丙烯酸甲酯1.5份、过氧化钙0.15份；将聚邻苯二甲酰胺加热到120-130℃，加入氮化铝，保温搅拌10-15min，冷却至常温，得预混料；将茂金属线性低密度聚乙烯与过氧化钙、硅烷偶联剂kh-560混合，在50-60℃下恒温搅拌20-30min，冷却至常温后与上述预混料混合，400-500r/min搅拌分散3-5min，加入剩余各原料，搅拌均匀后烘干，造粒，粒径为2-4mm,即得改性助剂。
原料中添加了二硬脂酸羟基铝，二硬脂酸羟基铝具有润滑作用。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
原料中添加了氢氧化铝，具有良好的助燃性能。
原料中添加了纳米碳化锆，纳米碳化锆具有硬度大、耐高温和耐火性好的优点。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和耐火性好的优点。
原料中添加了玻璃纤维，玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性好、抗腐蚀性好和机械强度高的优点。
热稳定剂为硬脂酸铝，有助于提高给水管的热稳定性。
光稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯，该光稳定剂能够使高分子聚合物在光的辐射下，能阻止或减缓光化学反应，延迟光老化的进程，从而达到延长给水管使用寿命的目的。
相容剂为马来酸酐接枝相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
抗氧剂为二苯胺，可以延缓或者抑制给水管的氧化进程，提高了给水管的寿命。
给水管还包括重量份数为9份的硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有机械强度高和耐热性好的优点。
给水管还包括重量份数为9份的氮化硅，氮化硅具有润滑性好、耐磨损和耐火性好的优点。
一种给水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照给水管原料的重量份数称取原料；
(2)将碳酸铬、气相白炭黑、纳米活性碳酸钙混合，搅拌均匀后加热到105-110℃，加入茂金属线性低密度聚乙烯蜡，保温搅拌3-5min，冷却至常温，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，200-300r/min搅拌分散2-3min，与剩余各原料混合，送入捏合机，在75-80℃下进行捏合，出料冷却至常温，加入到平行同向旋转双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型，即得给水管。
实施例2
一种给水管，包括以下重量份数的原料：茂金属线性低密度聚乙烯90份、碳酸铬2份、气相白炭黑4份、纳米活性碳酸钙2份、茂金属线性低密度聚乙烯蜡1份、邻苯二甲酸酯1份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.2份、玫瑰精油0.1份、二月桂酸二丁基锡0.3份、改性助剂2份、二硬脂酸羟基铝1份、空心玻璃微珠20份、氢氧化铝6份、纳米碳化锆2份、硅酸铝1份、玻璃纤维1份、热稳定剂0.2份、光稳定剂0.1份、抗氧剂0.2份、相容剂0.3份和增塑剂0.2份；
改性助剂是由下述重量份的原料组成的：茂金属线性低密度聚乙烯30份、聚邻苯二甲酰胺15份、氮化铝3份、膨润土润滑脂1份、硅烷偶联剂kh-5601份、聚丙烯酸甲酯1份、过氧化钙0.1份；将聚邻苯二甲酰胺加热到120-130℃，加入氮化铝，保温搅拌10-15min，冷却至常温，得预混料；将茂金属线性低密度聚乙烯与过氧化钙、硅烷偶联剂kh-560混合，在50-60℃下恒温搅拌20-30min，冷却至常温后与上述预混料混合，400-500r/min搅拌分散3-5min，加入剩余各原料，搅拌均匀后烘干，造粒，粒径为2-4mm,即得改性助剂。
原料中添加了二硬脂酸羟基铝，二硬脂酸羟基铝具有润滑作用。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
原料中添加了氢氧化铝，具有良好的助燃性能。
原料中添加了纳米碳化锆，纳米碳化锆具有硬度大、耐高温和耐火性好的优点。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和耐火性好的优点。
原料中添加了玻璃纤维，玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性好、抗腐蚀性好和机械强度高的优点。
热稳定剂为硬脂酸钡，有助于提高给水管的热稳定性。
光稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯和双-1-癸烷氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯的混合物，该光稳定剂能够使高分子聚合物在光的辐射下，能阻止或减缓光化学反应，延迟光老化的进程，从而达到延长给水管使用寿命的目的。
相容剂为丙烯酸型相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
抗氧剂为二苯胺、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的混合物，可以延缓或者抑制给水管的氧化进程，提高了给水管的寿命。
给水管还包括重量份数为5份的硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有机械强度高和耐热性好的优点。
给水管还包括重量份数为7份的氮化硅，氮化硅具有润滑性好、耐磨损和耐火性好的优点。
一种给水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照给水管原料的重量份数称取原料；
(2)将碳酸铬、气相白炭黑、纳米活性碳酸钙混合，搅拌均匀后加热到105-110℃，加入茂金属线性低密度聚乙烯蜡，保温搅拌3-5min，冷却至常温，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，200-300r/min搅拌分散2-3min，与剩余各原料混合，送入捏合机，在75-80℃下进行捏合，出料冷却至常温，加入到平行同向旋转双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型，即得给水管。
实施例3
一种给水管，包括以下重量份数的原料：茂金属线性低密度聚乙烯100份、碳酸铬3份、气相白炭黑5份、纳米活性碳酸钙3份、茂金属线性低密度聚乙烯蜡2份、邻苯二甲酸酯2份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.4份、玫瑰精油0.3份、二月桂酸二丁基锡0.5份、改性助剂3份、二硬脂酸羟基铝2份、空心玻璃微珠40份、氢氧化铝12份、纳米碳化锆4份、硅酸铝3份、玻璃纤维5份、热稳定剂0.4份、光稳定剂0.3份、抗氧剂0.6份、相容剂0.9份和增塑剂0.8份；
改性助剂是由下述重量份的原料组成的：茂金属线性低密度聚乙烯40份、聚邻苯二甲酰胺20份、氮化铝4份、膨润土润滑脂2份、硅烷偶联剂kh-5602份、聚丙烯酸甲酯2份、过氧化钙0.2份；将聚邻苯二甲酰胺加热到120-130℃，加入氮化铝，保温搅拌10-15min，冷却至常温，得预混料；将茂金属线性低密度聚乙烯与过氧化钙、硅烷偶联剂kh-560混合，在50-60℃下恒温搅拌20-30min，冷却至常温后与上述预混料混合，400-500r/min搅拌分散3-5min，加入剩余各原料，搅拌均匀后烘干，造粒，粒径为2-4mm,即得改性助剂。
原料中添加了二硬脂酸羟基铝，二硬脂酸羟基铝具有润滑作用。
原料中添加了空心玻璃微珠，空心玻璃微珠具有抗压强度高、耐火性好、耐腐蚀性好和防腐蚀的优点。
原料中添加了氢氧化铝，具有良好的助燃性能。
原料中添加了纳米碳化锆，纳米碳化锆具有硬度大、耐高温和耐火性好的优点。
原料中添加了硅酸铝，硅酸铝具有热稳定性好和耐火性好的优点。
原料中添加了玻璃纤维，玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性好、抗腐蚀性好和机械强度高的优点。
热稳定剂为硬脂酸钡，有助于提高给水管的热稳定性。
光稳定剂为3，5-二叔丁基-4-羟基-苯甲酸十六烷基酯、三(1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基)亚磷酸酯、癸二酸双-2，2，6，6-四甲基哌啶醇酯和双-1-癸烷氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-醇癸二酸酯的混合物，该光稳定剂能够使高分子聚合物在光的辐射下，能阻止或减缓光化学反应，延迟光老化的进程，从而达到延长给水管使用寿命的目的。
相容剂为丙烯酸型相容剂，借助分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一起，进而达到稳定共混物的目的。
抗氧剂为二苯胺、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和二(2，4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯的混合物，可以延缓或者抑制给水管的氧化进程，提高了给水管的寿命。
给水管还包括重量份数为13份的硼酸铝晶须，硼酸铝晶须具有机械强度高和耐热性好的优点。
给水管还包括重量份数为11份的氮化硅，氮化硅具有润滑性好、耐磨损和耐火性好的优点。
一种给水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照给水管原料的重量份数称取原料；
(2)将碳酸铬、气相白炭黑、纳米活性碳酸钙混合，搅拌均匀后加热到105-110℃，加入茂金属线性低密度聚乙烯蜡，保温搅拌3-5min，冷却至常温，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，200-300r/min搅拌分散2-3min，与剩余各原料混合，送入捏合机，在75-80℃下进行捏合，出料冷却至常温，加入到平行同向旋转双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型，即得给水管。
对比例1
一种给水管，包括以下重量份数的原料：茂金属线性低密度聚乙烯95份、碳酸铬2.5份、气相白炭黑4.5份、纳米活性碳酸钙2.5份、茂金属线性低密度聚乙烯蜡1.5份、邻苯二甲酸酯1.5份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.3份、玫瑰精油0.2份、二月桂酸二丁基锡0.4份和改性助剂2.5份；
改性助剂是由下述重量份的原料组成的：茂金属线性低密度聚乙烯35份、聚邻苯二甲酰胺17.5份、氮化铝3.5份、膨润土润滑脂1.5份、硅烷偶联剂kh-5601.5份、聚丙烯酸甲酯1.5份、过氧化钙0.15份；将聚邻苯二甲酰胺加热到120-130℃，加入氮化铝，保温搅拌10-15min，冷却至常温，得预混料；将茂金属线性低密度聚乙烯与过氧化钙、硅烷偶联剂kh-560混合，在50-60℃下恒温搅拌20-30min，冷却至常温后与上述预混料混合，400-500r/min搅拌分散3-5min，加入剩余各原料，搅拌均匀后烘干，造粒，粒径为2-4mm,即得改性助剂。
一种给水管的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照给水管原料的重量份数称取原料；
(2)将碳酸铬、气相白炭黑、纳米活性碳酸钙混合，搅拌均匀后加热到105-110℃，加入茂金属线性低密度聚乙烯蜡，保温搅拌3-5min，冷却至常温，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，200-300r/min搅拌分散2-3min，与剩余各原料混合，送入捏合机，在75-80℃下进行捏合，出料冷却至常温，加入到平行同向旋转双螺杆挤出机进行挤出，在模具中成型，即得给水管。
将实施例1、实施例2和实施例3制得的给水管与对比例1制得的给水管进行性能测试，测试结果如表1所示：
从表1数据比较可以看出，本发明的优点是：
1、一种给水管及其制备方法，从测得的液压试验(80℃、5.5mpa)可以看出，实施例1-3的液压试验(80℃、5.5mpa)效果均优于对比例1，说明本发明给水管的机械强度高。
2、一种给水管及其制备方法，从测得的断裂伸长率可以看出，实施例1-3的断裂伸长率均高于对比例1，说明本发明给水管的韧性好。
3、一种给水管及其制备方法，从测得的弯曲强度可以看出，实施例1-3的弯曲强度均高于对比例1，说明本发明给水管的弯曲强度。
4、一种给水管及其制备方法，从测得的拉伸屈服强度可以看出，实施例1-3的拉伸屈服强度均高于对比例1，说明本发明给水管的拉伸屈服强度。
5、一种给水管及其制备方法，从测得的老化系数可以看出，实施例1-3的老化系数均高于对比例1，说明本发明给水管的抗老化性好。
6、一种给水管及其制备方法，从测得的氧指数可以看出，实施例1-3的氧指数均高于对比例1，说明本发明给水管的阻燃性好。
7、一种给水管及其制备方法，从测得的各个指标的数据可以看出，实施例1均优于实施例2、实施例3和对比例1，说明本发明给水管的原料配方和制备方法的合理性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。