本发明属于管道材料领域，涉及高分子复合材料领域，具体涉及一种耐腐蚀复合管道材料。
背景技术
管道是指用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。现在的下水管道多使用pvc下水管道，在制备时，虽然具有一定的耐腐蚀性，但是，为了提升材料的耐腐蚀性，往往在使用前还需要在管道内壁或者外部涂覆防腐蚀层，造成了成本较高，而且对涂层的稳定性和涂层与管道材料的附着性有很高的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种耐腐蚀复合管道，通过对管道原料进行改进，提升了管道的耐腐蚀性，而且加入原料为成本低、易得的原料，也能有效降低生产的成本。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耐腐蚀复合管道材料，按重量计使用以下原料制备：pvc树脂70-82%、pp树脂5-10%、玄武岩纤维2-5%、凹凸棒土7-10%。
所述凹凸棒土经过改性处理，改性步骤如下：
（1）、称取凹凸棒土，使用1.5mol/l的硫酸处理20-25min，然后水洗至中性；（2）、将步骤（1）处理好的凹凸棒土使用体积分数10%的丙酮溶液浸泡处理10-12min，浸泡过程中使用超声波震荡处理，超声波频率为25khz，然后在65-70℃下烘干至恒重；
（3）、将步骤（2）处理好的凹凸棒土投入处理液中进行处理，处理过程中，先使用超声波处理20min，然后使用磁力搅拌处理2h，磁力搅拌过程中，在-4-75℃范围内进行变温处理，然后过滤，所述处理液按重量计由以下成分制成：六偏磷酸钠2.4份、酯基季铵盐1.25份、硬脂酸镁2.2份、纳米氧化锌1.5份、邻苯二甲酸二辛酯1份、体积分数65%的乙醇20份；
（4）、将步骤（3）处理好的凹凸棒土与硅烷偶联剂kh560按重量比100:2.2的比例混合后，先使用高速搅拌机在2000r/min转速下搅拌20min，然后使用微波处理1-2min，在38-42℃下处理15-20min，得到改性凹凸棒土。
使用微波处理能够使凹凸棒土与硅烷偶联剂更好的接触，而且经过微波处理，步骤（3）中与凹凸棒土结合的纳米氧化锌也可以与硅烷偶联剂产生接触，使纳米氧化锌可以分散在凹凸棒土表面，有利于与其他原料接触、分散，提升化学键的稳定的，也能提升材料的耐腐蚀性能。
通过对凹凸棒土表面进行酸洗、有机溶剂处理及烘干，能够改善凹凸棒土表面微孔的活性，然后使用处理液进行处理，使得凹凸棒土表面的活性更强，能够提升与树脂材料和玄武岩纤维分散的效果，而且经过偶联剂处理，复合后能增加凹凸棒土与树脂等受力的连接点，提升连接的强度。
在凹凸棒土改性处理时，在磁力搅拌过程中变温处理方式如下：先在-4℃下处理10min，然后升温至20℃处理10min，升温至45℃处理5min，升温至60℃处理10min，升温至75℃处理15min，然后降温至4℃处理15min，再升温至25℃至变温处理结束。在凹凸棒土改性过程中，经过变温处理，使得凹凸棒土表面的孔能够有一定的收缩或者舒张，处理液更好地分散在凹凸棒土表面的微孔中，提升改性的效果，而且添加后，使材料在接触酸碱等溶剂时，分子链间有一定的滑移空间，不会造成分子链断裂，影响制品的性能。
所述微波处理功率为400w。
所述玄武岩纤维使用以下方法进行处理，a、按重量取体积分数75%的乙醇30份、水20份、冰醋酸2份、硅烷偶联剂0.8份混合搅拌20min，制成溶液；b、将玄武岩纤维使用质量分数18%的硫酸溶液浸泡处理5-6min，然后水洗，洗去表面的酸液，烘干；c、将步骤b处理好的玄武岩纤维使用步骤a制备的溶液浸泡处理2-3h，然后洗净，在50-60℃下烘干，得到玄武岩纤维。将玄武岩纤维使用酸溶液处理，一方面可以去除表面的杂质等成分，另一方面，可以在玄武岩纤维表面形成轻微的刻蚀痕迹，提升玄武岩纤维的表面积，由于仅仅在玄武岩纤维表面形成较为轻微的刻蚀痕迹，并不会对其力学性能产生明显的负面影响，同时，能增加处理液在玄武岩纤维表面的附着点，能显著提升偶联剂在玄武岩纤维表面的分散接触性，在玄武岩纤维与树脂复合时，增加应力连接点，使应力能够得到分散，能提升复合后材料的强度，也能提升耐磨性。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
该复合管道使用以下方法制备，包括以下步骤：
（1）、按重量份取pvc树脂粒料、pp树脂粒料在85℃下烘干处理2-3h；
（2）、向步骤（1）处理好的原料中加入玄武岩纤维、凹凸棒土，使用双螺杆挤出机挤出成型。
所述挤出机第一段温度为110-120℃，第二段温度为140-150℃，第三段温度为155-167℃，机头温度为175-185℃。
挤出机的长径比为20:1。
本申请中pvc数均分子量为85000-87000，pp数均分子量为42000-45000。
本发明的有益效果：本申请提供的耐磨性复合管道材料使用pvc树脂与pp树脂复合作为树脂基体，pp能改善pvc树脂的结晶性能，加入玄武岩纤维和改性凹凸棒土，利用玄武岩纤维和凹凸棒土作为骨架及交联点的作用，提升对树脂的增强作用，能显著提升管道成品的力学性能和耐磨性能，在凹凸棒土改性过程中加入硬脂酸镁、邻苯二甲酸二辛酯，具有能够提升材料的抗老化性能和耐腐蚀性能，凹凸棒土又能够显著降低助剂在使用过程中流失，提升材料使用过程中的安全性，减少对环境的污染。而且，本申请中使用的材料来源广泛，成本相对低廉，处理过程中不会对环境产生很大的污染，效果明显。
由于凹凸棒土的多孔吸附作用，在成型后的材料受到外力时，凹凸棒土与树脂由于较强的界面连接作用，减小连接面断裂的概率，而且，由于在制备过程中加入了玄武岩纤维，玄武岩纤维与凹凸棒土可以形成插孔的结构，可以在受力时分散应力，并且使分子链有一定的伸缩空间，进而使复合体系的耐磨、耐腐蚀性和力学性能有显著的提升。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀复合管道材料，按重量计使用以下原料制备：pvc树脂79%、pp树脂8%、玄武岩纤维4%、凹凸棒土9%。
所述凹凸棒土经过改性处理，改性步骤如下：
（1）、称取凹凸棒土，使用1.5mol/l的硫酸处理20-25min，然后水洗至中性；（2）、将步骤（1）处理好的凹凸棒土使用体积分数10%的丙酮溶液浸泡处理10-12min，浸泡过程中使用超声波震荡处理，超声波频率为25khz，然后在65-70℃下烘干至恒重；
（3）、将步骤（2）处理好的凹凸棒土投入处理液中进行处理，处理过程中，先使用超声波处理20min，然后使用磁力搅拌处理2h，磁力搅拌过程中，在-4-75℃范围内进行变温处理，然后过滤，所述处理液按重量计由以下成分制成：六偏磷酸钠2.4份、酯基季铵盐1.25份、硬脂酸镁2.2份、纳米氧化锌1.5份、邻苯二甲酸二辛酯1份、体积分数65%的乙醇20份；
（4）、将步骤（3）处理好的凹凸棒土与硅烷偶联剂kh560按重量比100:2.2的比例混合后，先使用高速搅拌机在2000r/min转速下搅拌20min，然后使用微波处理80s，在40℃下处理15min，得到改性凹凸棒土。
在凹凸棒土改性处理时，在磁力搅拌过程中变温处理方式如下：先在-4℃下处理10min，然后升温至20℃处理10min，升温至45℃处理5min，升温至60℃处理10min，升温至75℃处理15min，然后降温至4℃处理15min，再升温至25℃至变温处理结束。
所述微波处理功率为400w。
所述玄武岩纤维使用以下方法进行处理，a、按重量取体积分数75%的乙醇30份、水20份、冰醋酸2份、硅烷偶联剂0.8份混合搅拌20min，制成溶液；b、将玄武岩纤维使用质量分数18%的硫酸溶液浸泡处理5-6min，然后水洗，洗去表面的酸液，烘干；c、将步骤b处理好的玄武岩纤维使用步骤a制备的溶液浸泡处理2-3h，然后洗净，在50-60℃下烘干，得到玄武岩纤维。
所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
实施例2
一种耐腐蚀复合管道材料，按重量计使用以下原料制备：pvc树脂70-82%、pp树脂5-10%、玄武岩纤维2-5%、凹凸棒土7-10%。其他处理方式同实施例1。
实施例3
与实施例1相比，该实施例中的玄武岩纤维不经过改性处理。
实验1
为了验证本申请方法制备的复合管道材料的性能，对本申请方法制备的复合管道材料性能进行验证，结果如表1；
对比例1
与实施例1相比，凹凸棒土不经改性处理。
对比例2
与实施例1相比，在步骤（3）中不进行变温处理。
对比例3
与实施例1相比，不使用凹凸棒土。
对比例4
与实施例1相比，不使用玄武岩纤维。
对比例5
与实施例1相比，在凹凸棒土处理过程中的处理液中不使用纳米氧化锌。
对比例6
与实施例1相比，在凹凸棒土处理步骤（4）中，不使用硅烷偶联剂处理。
对比例7
与实施例1相比，在凹凸棒土处理过程，与偶联剂混合后不使用微波处理。
对比例8
与实施例1相比，在凹凸棒土处理过程的处理液中不使用硬脂酸镁。
对比例9
与实施例1相比，在凹凸棒土处理过程的处理液中不使用邻苯二甲酸二辛酯。
表1
注：表1中耐酸性为将大小为20mm*20mm*3mm的试样放入质量分数为15%的硫酸溶液中，在室温下处理720h，测量质量损失率。
耐碱性为将大小为20mm*20mm*3mm的试样放入质量分数为15%的氢氧化钠溶液中，在室温下处理720h，测量质量损失率。
拉伸强度采用gb1040-2006方法测试。
由表1可知，本申请中实施例制备的复合管道的性能优于对比例中方式制备的复合管道，说明本申请中经过处理的凹凸棒土、玄武岩纤维、pp对于pp材料具有很好的增强作用，而且，对于成品的耐酸碱性具有明显的提升作用。
实验2
为了验证本发明复合管道材料的抗老化性能，将各组试样在28-32℃的室外环境自然老化200天，然后测试各组试样拉伸强度、弯曲强度保持率，结果如表2；
表2
由表2可知，使用本申请制备的复合管道材料的抗老化性能明显优于对比例中的抗老化强能，说明本申请材料具有更好的耐老化性能。
实验3
为了验证本发明复合管道材料的耐腐蚀性能，将各组试样在质量分数为5%的盐酸溶液和质量分数5%的氢氧化钠溶液中浸泡处理50天，溶液的温度保持在25-26℃，然后测试各组试样拉伸强度、弯曲强度保持率，结果如表3；
表3
由表3可知，本申请实施例1、2、3制备的材料在酸碱溶液中拉伸强度和弯曲强度保持率相对于对比例有着明显的提升，说明本申请的材料具有更好的耐酸碱腐蚀性能。