本发明属于塑料管
技术领域：
，具体涉及一种管道工程用高强度水管及其制备方法。
背景技术：
：随着城市化进程的加剧，管道工程的建设也在紧锣密鼓的进行，水管作为管道工程中的重要组成部分，承担着运输水体的作用。现有的水管普遍采用pvc材料，但是，pvc水管阻燃性能不够高，在燃烧时会放出大量的黑烟和有毒气体，如一氧化碳、苯、萘等芳香族化合物，严重危害人们身体健康，甚至威胁人们的生命安全。此外，市场上的pvc水管材耐压性能差，容易出现漏水、渗水、破裂等问题，大大降低了pvc管的使用寿命，限制了其应用范围。技术实现要素：针对现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种管道工程用高强度水管及其制备方法，本发明水管性质稳定，耐候性、耐热性和耐酸碱性能优异，强度高，具有良好的抗压性，使用寿命长，原料来源广泛，易生产。本发明提供了如下的技术方案：一种管道工程用高强度水管，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯40-50份、聚氨酯20-30份、蛭石粉10-16份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵0.8-1.2份、十二烷基苯磺酸钠0.3-0.5份、玻璃纤维15-20份、1,2-聚丁二烯5-10份、纳米氮化硅4-9份、碳黑4-9份、石墨粉4-9份、钛酸脂偶联剂2-4份、阻燃剂2-4份、增塑剂2-4份和热稳定剂2-4份。优选地，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯44-46份、聚氨酯24-26份、蛭石粉13-15份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵0.9-1.1份、十二烷基苯磺酸钠0.35-0.45份、玻璃纤维16-18份、1,2-聚丁二烯6-9份、纳米氮化硅6-7份、碳黑6-7份、石墨粉6-7份、钛酸脂偶联剂2.5-3.5份、阻燃剂2.5-3.5份、增塑剂2.5-3.5份和热稳定剂2.5-3.5份。优选地，包括以下重量份计的原料：聚对苯二甲酸乙二酯45份、聚氨酯25份、蛭石粉14份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵1份、十二烷基苯磺酸钠0.4份、玻璃纤维17份、1,2-聚丁二烯8份、纳米氮化硅6.5份、碳黑6.5份、石墨粉6.5份、钛酸脂偶联剂3份、阻燃剂3份、增塑剂3份和热稳定剂3份。优选地，所述阻燃剂为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵、聚磷酸铵、磷酸胍、磷酸眯基脲、磷酸酯、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐中的一种或几种。优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种结合。优选地，所述热稳定剂为2-乙基己酸盐、丁辛基zddp和n-苯基-α-萘胺按照质量比2:1:1混合组成。本发明中还公开了一种上述管道工程用高强度水管的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照管道工程用高强度水管原料的重量份数称取原料；(2)向十二烷基苯磺酸钠中加入适量的去离子水搅拌混合均匀后，将蛭石粉加入其中搅拌混合10-15分钟后，向其中加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵，升温至50-60摄氏度，搅拌反应6-7小时后，过滤，用去离子水反复冲洗3遍后，放入90-100摄氏度得干燥箱中干燥至粉末水分含量小于1％；(3)将步骤(2)制得的产物和聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、玻璃纤维、1,2-聚丁二烯、纳米氮化硅、碳黑、石墨粉、钛酸脂偶联剂、阻燃剂、增塑剂、热稳定剂加入高速混合机中，升温至60-70摄氏度，混合5-10分钟后，将混合物加入密炼机中，混炼5-10分钟，混炼温度160-170摄氏度；(4)将步骤(3)得到的混炼料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得管道工程用高强度水管。优选地，所述步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠和去离子水按照质量比1:200-300的比例混合组成。本发明的有益效果是：(1)本发明水管性质稳定，耐候性、耐热性和耐酸碱性能优异，强度高，具有良好的抗压性，使用寿命长，原料来源广泛，易生产。(2)本发明材料为聚对苯二甲酸乙二酯和聚氨酯共融挤出制备而得，聚对苯二甲酸乙二酯有良好的力学性能，具有优良的耐高、低温性能，但存在弹性低，易脆碎的缺点，聚氨酯具有具有较高的柔曲性和回弹性，较高的机械强度和氧化稳定性，可以弥补聚对苯二甲酸乙二酯的缺点，同时添加蛭石粉、玻璃纤维、碳黑等物质可以增强材料的韧性和强度和抗压性。(3)本发明原料中添加有1,2-聚丁二烯，1,2-聚丁二烯具有优异的抗湿滑性，突出的低生热性和优良的耐热耐老化性，可以增强水管的综合性能。(4)蛭石粉是一种水合物，质轻，具有良好的吸附性能和耐腐蚀性能，化学性质稳定、耐磨性能高。(5)本发明制备方法中首先使用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对蛭石粉表面进行改性后，加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵与蛭石粉进行结合，十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵中有机铵离子可以与蛭石粉表面的羟基进行结合，增强蛭石粉的分散性和附着力，防止蛭石粉产生团聚现象，在材料中分散不均匀，造成材料结构不稳定。具体实施方式实施例1一种管道工程用高强度水管，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯40份、聚氨酯20份、蛭石粉10份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵0.8份、十二烷基苯磺酸钠0.3份、玻璃纤维15份、1,2-聚丁二烯5份、纳米氮化硅4份、碳黑4份、石墨粉4份、钛酸脂偶联剂2份、阻燃剂2份、增塑剂2份和热稳定剂2份。阻燃剂为磷酸二氢铵。增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。热稳定剂为2-乙基己酸盐、丁辛基zddp和n-苯基-α-萘胺按照质量比2:1:1混合组成。本实施例中还公开了一种上述管道工程用高强度水管的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照管道工程用高强度水管原料的重量份数称取原料；(2)向十二烷基苯磺酸钠中加入适量的去离子水搅拌混合均匀后，将蛭石粉加入其中搅拌混合10分钟后，向其中加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵，升温至50摄氏度，搅拌反应6小时后，过滤，用去离子水反复冲洗3遍后，放入90摄氏度得干燥箱中干燥至粉末水分含量小于1％；(3)将步骤(2)制得的产物和聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、玻璃纤维、1,2-聚丁二烯、纳米氮化硅、碳黑、石墨粉、钛酸脂偶联剂、阻燃剂、增塑剂、热稳定剂加入高速混合机中，升温至60摄氏度，混合5分钟后，将混合物加入密炼机中，混炼5分钟，混炼温度160摄氏度；(4)将步骤(3)得到的混炼料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得管道工程用高强度水管。步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠和去离子水按照质量比1:200的比例混合组成。实施例2一种管道工程用高强度水管，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯50份、聚氨酯30份、蛭石粉16份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵1.2份、十二烷基苯磺酸钠0.5份、玻璃纤维20份、1,2-聚丁二烯10份、纳米氮化硅9份、碳黑9份、石墨粉9份、钛酸脂偶联剂4份、阻燃剂4份、增塑剂4份和热稳定剂4份。阻燃剂为磷酸氢二铵和磷酸三铵按照质量比1:1混合组成。增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。热稳定剂为2-乙基己酸盐、丁辛基zddp和n-苯基-α-萘胺按照质量比2:1:1混合组成。本实施例中还公开了一种上述管道工程用高强度水管的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照管道工程用高强度水管原料的重量份数称取原料；(2)向十二烷基苯磺酸钠中加入适量的去离子水搅拌混合均匀后，将蛭石粉加入其中搅拌混合15分钟后，向其中加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵，升温至60摄氏度，搅拌反应7小时后，过滤，用去离子水反复冲洗3遍后，放入100摄氏度得干燥箱中干燥至粉末水分含量小于1％；(3)将步骤(2)制得的产物和聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、玻璃纤维、1,2-聚丁二烯、纳米氮化硅、碳黑、石墨粉、钛酸脂偶联剂、阻燃剂、增塑剂、热稳定剂加入高速混合机中，升温至70摄氏度，混合10分钟后，将混合物加入密炼机中，混炼10分钟，混炼温度170摄氏度；(4)将步骤(3)得到的混炼料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得管道工程用高强度水管。步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠和去离子水按照质量比1:300的比例混合组成。实施例3一种管道工程用高强度水管，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯44份、聚氨酯24份、蛭石粉13份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵0.9份、十二烷基苯磺酸钠0.35份、玻璃纤维16份、1,2-聚丁二烯6份、纳米氮化硅6份、碳黑6份、石墨粉6份、钛酸脂偶联剂2.5份、阻燃剂2.5份、增塑剂2.5份和热稳定剂2.5份。阻燃剂为聚磷酸铵、磷酸胍和磷酸眯基脲按照质量比1:1:1混合组成。增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。热稳定剂为2-乙基己酸盐、丁辛基zddp和n-苯基-α-萘胺按照质量比2:1:1混合组成。本实施例中还公开了一种上述管道工程用高强度水管的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照管道工程用高强度水管原料的重量份数称取原料；(2)向十二烷基苯磺酸钠中加入适量的去离子水搅拌混合均匀后，将蛭石粉加入其中搅拌混合12分钟后，向其中加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵，升温至54摄氏度，搅拌反应6.5小时后，过滤，用去离子水反复冲洗3遍后，放入95摄氏度得干燥箱中干燥至粉末水分含量小于1％；(3)将步骤(2)制得的产物和聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、玻璃纤维、1,2-聚丁二烯、纳米氮化硅、碳黑、石墨粉、钛酸脂偶联剂、阻燃剂、增塑剂、热稳定剂加入高速混合机中，升温至67摄氏度，混合8分钟后，将混合物加入密炼机中，混炼8分钟，混炼温度165摄氏度；(4)将步骤(3)得到的混炼料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得管道工程用高强度水管。步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠和去离子水按照质量比1:240的比例混合组成。实施例4一种管道工程用高强度水管，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯46份、聚氨酯26份、蛭石粉15份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵1.1份、十二烷基苯磺酸钠0.45份、玻璃纤维18份、1,2-聚丁二烯9份、纳米氮化硅7份、碳黑7份、石墨粉7份、钛酸脂偶联剂3.5份、阻燃剂3.5份、增塑剂3.5份和热稳定剂3.5份。阻燃剂为磷酸酯。增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。热稳定剂为2-乙基己酸盐、丁辛基zddp和n-苯基-α-萘胺按照质量比2:1:1混合组成。本实施例中还公开了一种上述管道工程用高强度水管的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照管道工程用高强度水管原料的重量份数称取原料；(2)向十二烷基苯磺酸钠中加入适量的去离子水搅拌混合均匀后，将蛭石粉加入其中搅拌混合14分钟后，向其中加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵，升温至56摄氏度，搅拌反应6.6小时后，过滤，用去离子水反复冲洗3遍后，放入98摄氏度得干燥箱中干燥至粉末水分含量小于1％；(3)将步骤(2)制得的产物和聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、玻璃纤维、1,2-聚丁二烯、纳米氮化硅、碳黑、石墨粉、钛酸脂偶联剂、阻燃剂、增塑剂、热稳定剂加入高速混合机中，升温至68摄氏度，混合8分钟后，将混合物加入密炼机中，混炼7分钟，混炼温度168摄氏度；(4)将步骤(3)得到的混炼料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得管道工程用高强度水管。步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠和去离子水按照质量比1:280的比例混合组成。实施例5一种管道工程用高强度水管，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸乙二酯45份、聚氨酯25份、蛭石粉14份、十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵1份、十二烷基苯磺酸钠0.4份、玻璃纤维17份、1,2-聚丁二烯8份、纳米氮化硅6.5份、碳黑6.5份、石墨粉6.5份、钛酸脂偶联剂3份、阻燃剂3份、增塑剂3份和热稳定剂3份。阻燃剂为三聚氰胺磷酸钠和三聚氰胺焦磷酸钠中按照质量比1:1混合组成。增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯。热稳定剂为2-乙基己酸盐、丁辛基zddp和n-苯基-α-萘胺按照质量比2:1:1混合组成。本实施例中还公开了一种上述管道工程用高强度水管的制备方法，具体地，包括以下步骤：(1)按照管道工程用高强度水管原料的重量份数称取原料；(2)向十二烷基苯磺酸钠中加入适量的去离子水搅拌混合均匀后，将蛭石粉加入其中搅拌混合13分钟后，向其中加入十八烷基二(2-羟基乙基)甲基氯化铵，升温至58摄氏度，搅拌反应7小时后，过滤，用去离子水反复冲洗3遍后，放入100摄氏度得干燥箱中干燥至粉末水分含量小于1％；(3)将步骤(2)制得的产物和聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯、玻璃纤维、1,2-聚丁二烯、纳米氮化硅、碳黑、石墨粉、钛酸脂偶联剂、阻燃剂、增塑剂、热稳定剂加入高速混合机中，升温至70摄氏度，混合10分钟后，将混合物加入密炼机中，混炼8分钟，混炼温度170摄氏度；(4)将步骤(3)得到的混炼料加入双螺杆挤出机中挤出成型，即得管道工程用高强度水管。步骤(2)中十二烷基苯磺酸钠和去离子水按照质量比1:300的比例混合组成。将实施例1-5制得的管道工程用高强度水管进行性能测试，拉伸强度、弯曲强度、巴士硬度、氧指数分别参照gb/t1458，gb/t1449，gb/t3854，gb/t8924，测试结果如表1所示：指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5拉伸强度(mpa)7775787782拉拉强度(mpa)8076788181抗压强度(mpa)145142146144148氧指数(％)3637403739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。当前第1页12