本发明属于新型建筑建材制备
技术领域：
，具体涉及一种高强度耐用地暖管的制备方法。
背景技术：
：寒冷的冬季到来时，“保暖防寒”日渐成为人们谈论的热点话题。地暖全称为地板辐射采暖，是一种基于地面的蓄热、传热技术。地暖管主要由塑料加工而成，地暖管埋于地下，对管道的稳定性、承压性能、刚度、强度有很高要求。同时，有的塑料管道外表面耐划、耐磨性差，很容易就出现裂痕。地暖管埋于建筑水泥中，更换维修非常困难，当出现产品质量问题，将造成严重的财产安全事故。因此，国家标准对地暖管的性能要求很高，以保障其安全使用。pert地暖管的原料就是一种力学性能十分稳定的中密度聚乙烯，由乙烯和辛烯的单体经催化共聚而成。它在生产加工过程中无需交联，生产工艺简单、容易控制，管材质量稳定可靠等特性：pert地暖管材是目前唯一一种不需交联，且能在水温60度以下长期静液压性能的塑料管材。在工作温度为>60℃压力为0.8mpa条件下，其使用寿命可安全使用50年左右。聚乙烯为典型的热塑性塑料，由于pe管材具有无毒、无味、无臭、良好的耐寒、耐热性和化学稳定性、较高的刚性和韧性，以及机械性能好、安装方便等诸多优点，被广泛的应用于建筑给、排水，埋地排水管、输气管及电讯工程等领域。普通的聚乙烯管材作为地暖管使用时，耐划、耐磨性差，很容易就出现裂痕，因此需要对地暖管进行改进。pert地暖专用管：pert管敷设于地板下，以温度不高于60℃的热水为热媒，在加热管内循环流动加热地板，从而实现大面积的辐射传热，造就一种符合人体舒适要求的室内环境，是现代新型的采暖管路系统。从地暖诞生到现在为止共有以下几种管材作为地暖管的使用。分别是pe-x：交联聚乙烯1、pap：铝塑复合管2、pp-b：耐冲击共聚聚丙烯（韩国曾经称之为pp-c）、pp-r:无规共聚聚丙烯、pb：聚丁烯耐高温、pe-rt:聚乙烯。pe-rt管材因柔韧性好，强度高，抗冲击性强和耐热性能好，目前已成为地面采暖的首选材料。pe-rt的热传导系数为0.4w/m.k，但与金属管比较，其导热效率还是非常低；管壁结垢更加降低热效率，每结垢一毫米，相当于水温降低6度，严重降低热效率，影响室温，舒适度极差。pe-rt管作为地面采暖的方式首选，提高导热系数，降低结垢程度是个很重要的课题，与国家关于节能减排，低碳环保的发展政策大方向密切相关。耐热聚乙烯（pe-rt）地暖管材由于安装方便，耐化学腐蚀性强，柔韧性好等优点，在城镇建筑供暖工程、农村供暖系统改造等领域有广泛的应用，它安装在楼层地面水泥下，在整个空间内不可见，既节省了空间，又比较美观，深受广大使用者的欢迎，但是目前此种塑料管道存在很大的缺点，那就是聚乙烯作为高分子材料，它的热导率较之金属较低，散热较慢。目前地暖管存在：导热效率低、耐热耐久性能差、管壁易结垢等问题。因此，发明一种优良的地暖管材对新型建筑建材制备
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前地暖管导热效率低，耐热耐久性能差，管壁易结垢的缺陷，提供了一种高强度耐用地暖管的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强度耐用地暖管的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：将热处理产物、聚乙烯、偶氮二甲酰胺、钛酸酯偶联剂投入共混机中，在温度为80～85℃的条件下搅拌混合30～40min得到共混料，将共混料投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为220～230℃的条件下挤出成型即得高强度耐用地暖管；所述的热处理产物的具体制备步骤为：（1）将混合物料、淀粉、沼气液、柠檬酸钠和水投入发酵罐中，将发酵罐置于室内温度为32～36℃的温室中，恒温静置3～5天，静置后过滤得到滤饼，用无水乙醇清洗滤饼3～5次制得发酵产物；（2）将发酵产物投入管式炉中，将管式炉内充入氮气，以40～50ml/min的速率通入氮气，将管式炉内温度升高至110～120℃，恒温预热50～60min，将管式炉内温度再次升高，恒温煅烧2～3h制得热处理产物，将热处理产物；所述的混合物料的具体制备步骤为：（1）将鳞片状石墨与质量分数为15～20%的硫酸溶液投入烧杯中，用搅拌装置以300～350r/min的转速混合搅拌20～30min，制得混合浆液，向烧杯中加入高锰酸钾粉末，将烧杯置于水浴温度为30～35℃的水浴锅中，恒温静置50～60℃制得氧化浆液；（2）将氧化浆液与质量分数为12～15%的双氧水投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500～550r/min的转速搅拌40～50min制得分散液，向三口烧瓶中加入质量分数为12～15%的次氯酸钠溶液，继续用搅拌器以500～550r/min的转速搅拌30～40min制得反应乳液；（3）将反应乳液倒入抽滤机中抽滤得到滤饼，用质量分数为30～40%的乙醇溶液清洗滤饼3～5次，即得改性反应固体，将改性反应固体与农作物秸秆按质量比为1:5投入粉碎机中粉碎，粉碎后投入烘箱中，在温度为70～80℃的条件下干燥2～3h制得混合物料。优选的按重量份数计，所述的热处理产物为10～12份、聚乙烯为82～86份、偶氮二甲酰胺为1.5～2.0份、钛酸酯偶联剂为0.6～1.0份。热处理产物的具体制备步骤（1）中优选的按重量份数计，所述的混合物料为8～10份、淀粉为1～2份、沼气液为3～4份、柠檬酸钠为0.6～1.0份、水为7～9份。热处理产物的具体制备步骤（2）中所述的管式炉内恒温煅烧时的温度为350～400℃。混合物料的具体制备步骤（1）中所述的鳞片状石墨与质量分数为15～20%的硫酸溶液的质量比为1:10。混合物料的具体制备步骤（1）中所述的向烧杯中加入的高锰酸钾粉末的质量为混合浆液质量的5～7%。混合物料的具体制备步骤（2）中所述的氧化浆液与质量分数为12～15%的双氧水的质量比为10:1。混合物料的具体制备步骤（2）中所述的向三口烧瓶中加入的质量分数为12～15%的次氯酸钠溶液的质量为分散液质量的20～25%。混合物料的具体制备步骤（3）中所述的改性反应固体与农作物秸秆的质量比为1:5。本发明的有益技术效果是：（1）本发明首先将石墨投入硫酸中混合搅拌，搅拌后加入高锰酸钾反应制得氧化浆液，再向氧化浆液中先后加入双氧水和次氯酸钠溶液反应制得反应乳液，然后将反应乳液抽滤得到滤饼，清洗后与农作物秸秆混合粉碎，进行微生物发酵制得发酵产物，随后将发酵产物进行高温处理制得热处理产物，最后将热处理产物与聚乙烯、偶氮二甲酰胺以及其它助剂混合，高温挤出制得高强度耐用地暖管，本发明将石墨在硫酸的条件下与高锰酸钾反应，使石墨被氧化生成氧化石墨烯材料，再加入双氧水和次氯酸钠反应生成石墨烯分子，利用石墨烯分子分散于地暖管中，石墨烯分子的分子结构稳固，化学性质稳定，有利于提高地暖管的本身结构强度和化学稳定性，从而加强地暖管的化学稳定性，使地暖管的耐久性能得到加强，同时石墨烯本身具有良好的导热性能，分散于地暖管中有利于加强地暖管的导热性能，再结合本身石墨烯的化学稳定性，再次提高地暖管的耐热性能；（2）本发明将农作物秸秆进行微生物发酵，使秸秆中的植物纤维等成分分离，并在发酵过程中使农作物纤维分解，有机纤维链断裂生成分子链较短的纤维分子，植物纤维粘结石墨烯分子，使植物纤维的力学强度提高，利用植物纤维粘结吸附地暖管中各成分提高地暖管中各成分的结合程度，从而使地暖管的分子结构强度增强，使地暖管表面的致密性增强，从而提高地暖管管壁的光滑度，使地暖管中难以结垢，同时结构强度的提高使石墨烯分子之间的间距变短，更有利于热传导，从而增强地暖管的导热效率，具有广阔的应用前景。具体实施方式将鳞片状石墨与质量分数为15～20%的硫酸溶液按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以300～350r/min的转速混合搅拌20～30min，制得混合浆液，向烧杯中加入混合浆液质量5～7%的高锰酸钾粉末，将烧杯置于水浴温度为30～35℃的水浴锅中，恒温静置50～60℃制得氧化浆液；将上述氧化浆液与质量分数为12～15%的双氧水按质量比为10:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500～550r/min的转速搅拌40～50min制得分散液，向三口烧瓶中加入分散液质量20～25%的质量分数为12～15%的次氯酸钠溶液，继续用搅拌器以500～550r/min的转速搅拌30～40min制得反应乳液；将上述反应乳液倒入抽滤机中抽滤得到滤饼，用质量分数为30～40%的乙醇溶液清洗滤饼3～5次，即得改性反应固体，将改性反应固体与农作物秸秆按质量比为1:5投入粉碎机中粉碎，粉碎后投入烘箱中，在温度为70～80℃的条件下干燥2～3h制得混合物料；按重量份数计，将8～10份混合物料、1～2份淀粉、3～4份沼气液、0.6～1.0份柠檬酸钠和7～9份水投入发酵罐中，将发酵罐置于室内温度为32～36℃的温室中，恒温静置3～5天，静置后过滤得到滤饼，用无水乙醇清洗滤饼3～5次制得发酵产物；将上述发酵产物投入管式炉中，将管式炉内充入氮气，以40～50ml/min的速率通入氮气，将管式炉内温度升高至110～120℃，恒温预热50～60min，将管式炉内温度再次升高至350～400℃，恒温煅烧2～3h制得热处理产物，将热处理产物；按重量份数计，将10～12份上述热处理产物、82～86份聚乙烯、1.5～2.0份偶氮二甲酰胺、0.6～1.0份钛酸酯偶联剂投入共混机中，在温度为80～85℃的条件下搅拌混合30～40min得到共混料，将共混料投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为220～230℃的条件下挤出成型即得高强度耐用地暖管。氧化浆液的制备：将鳞片状石墨与质量分数为15%的硫酸溶液按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以300r/min的转速混合搅拌20min，制得混合浆液，向烧杯中加入混合浆液质量5%的高锰酸钾粉末，将烧杯置于水浴温度为30℃的水浴锅中，恒温静置50℃制得氧化浆液；反应乳液的制备：将上述氧化浆液与质量分数为12%的双氧水按质量比为10:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500r/min的转速搅拌40min制得分散液，向三口烧瓶中加入分散液质量20%的质量分数为12%的次氯酸钠溶液，继续用搅拌器以500r/min的转速搅拌30min制得反应乳液；混合物料的制备：将上述反应乳液倒入抽滤机中抽滤得到滤饼，用质量分数为30%的乙醇溶液清洗滤饼3次，即得改性反应固体，将改性反应固体与农作物秸秆按质量比为1:5投入粉碎机中粉碎，粉碎后投入烘箱中，在温度为70℃的条件下干燥2h制得混合物料；发酵产物的制备：按重量份数计，将8份混合物料、1份淀粉、3份沼气液、0.6份柠檬酸钠和7份水投入发酵罐中，将发酵罐置于室内温度为32℃的温室中，恒温静置3天，静置后过滤得到滤饼，用无水乙醇清洗滤饼3次制得发酵产物；热处理产物的制备：将上述发酵产物投入管式炉中，将管式炉内充入氮气，以40ml/min的速率通入氮气，将管式炉内温度升高至110℃，恒温预热50min，将管式炉内温度再次升高至350℃，恒温煅烧2h制得热处理产物，将热处理产物；高强度耐用地暖管的制备：按重量份数计，将10份上述热处理产物、82份聚乙烯、1.5份偶氮二甲酰胺、0.6份钛酸酯偶联剂投入共混机中，在温度为80℃的条件下搅拌混合30min得到共混料，将共混料投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为220℃的条件下挤出成型即得高强度耐用地暖管。氧化浆液的制备：将鳞片状石墨与质量分数为17.5%的硫酸溶液按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以325r/min的转速混合搅拌25min，制得混合浆液，向烧杯中加入混合浆液质量6%的高锰酸钾粉末，将烧杯置于水浴温度为32.5℃的水浴锅中，恒温静置55℃制得氧化浆液；反应乳液的制备：将上述氧化浆液与质量分数为13.5%的双氧水按质量比为10:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以525r/min的转速搅拌45min制得分散液，向三口烧瓶中加入分散液质量22.5%的质量分数为13.5%的次氯酸钠溶液，继续用搅拌器以525r/min的转速搅拌35min制得反应乳液；混合物料的制备：将上述反应乳液倒入抽滤机中抽滤得到滤饼，用质量分数为35%的乙醇溶液清洗滤饼4次，即得改性反应固体，将改性反应固体与农作物秸秆按质量比为1:5投入粉碎机中粉碎，粉碎后投入烘箱中，在温度为75℃的条件下干燥2.5h制得混合物料；发酵产物的制备：按重量份数计，将9份混合物料、1.5份淀粉、3.5份沼气液、0.8份柠檬酸钠和8份水投入发酵罐中，将发酵罐置于室内温度为34℃的温室中，恒温静置4天，静置后过滤得到滤饼，用无水乙醇清洗滤饼4次制得发酵产物；热处理产物的制备：将上述发酵产物投入管式炉中，将管式炉内充入氮气，以45ml/min的速率通入氮气，将管式炉内温度升高至115℃，恒温预热55min，将管式炉内温度再次升高至375℃，恒温煅烧2.5h制得热处理产物，将热处理产物；高强度耐用地暖管的制备：按重量份数计，将11份上述热处理产物、84份聚乙烯、1.75份偶氮二甲酰胺、0.8份钛酸酯偶联剂投入共混机中，在温度为82.5℃的条件下搅拌混合35min得到共混料，将共混料投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为225℃的条件下挤出成型即得高强度耐用地暖管。氧化浆液的制备：将鳞片状石墨与质量分数为20%的硫酸溶液按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以350r/min的转速混合搅拌30min，制得混合浆液，向烧杯中加入混合浆液质量7%的高锰酸钾粉末，将烧杯置于水浴温度为35℃的水浴锅中，恒温静置60℃制得氧化浆液；反应乳液的制备：将上述氧化浆液与质量分数为15%的双氧水按质量比为10:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以550r/min的转速搅拌50min制得分散液，向三口烧瓶中加入分散液质量25%的质量分数为15%的次氯酸钠溶液，继续用搅拌器以550r/min的转速搅拌40min制得反应乳液；混合物料的制备：将上述反应乳液倒入抽滤机中抽滤得到滤饼，用质量分数为40%的乙醇溶液清洗滤饼5次，即得改性反应固体，将改性反应固体与农作物秸秆按质量比为1:5投入粉碎机中粉碎，粉碎后投入烘箱中，在温度为80℃的条件下干燥3h制得混合物料；发酵产物的制备：按重量份数计，将10份混合物料、2份淀粉、4份沼气液、1.0份柠檬酸钠和9份水投入发酵罐中，将发酵罐置于室内温度为36℃的温室中，恒温静置5天，静置后过滤得到滤饼，用无水乙醇清洗滤饼5次制得发酵产物；热处理产物的制备：将上述发酵产物投入管式炉中，将管式炉内充入氮气，以50ml/min的速率通入氮气，将管式炉内温度升高至120℃，恒温预热60min，将管式炉内温度再次升高至400℃，恒温煅烧3h制得热处理产物，将热处理产物；高强度耐用地暖管的制备：按重量份数计，将12份上述热处理产物、86份聚乙烯、2.0份偶氮二甲酰胺、1.0份钛酸酯偶联剂投入共混机中，在温度为85℃的条件下搅拌混合40min得到共混料，将共混料投入双螺杆挤出机中，在挤出温度为230℃的条件下挤出成型即得高强度耐用地暖管。对比例1与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少混合物料。对比例2与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少热处理产物。对比例3广州市某公司生产的地暖管。分别对本发明和对比例中的地暖管进行性能检测，检测结果如表1所示：检测方法：导热系数参照gb/t10303-2001进行检测。管壁易结垢，地暖管管材按照gb/t1031-2009在空气温度为20.0℃，相对湿度为48％的环境条件下，进行内表面粗糙度检测。拉伸强度参照gbt8804.1-2003进行检测。熔体指数测试标准参照gb/t9643进行检测。维卡软化点参照gb1633进行检测。表1地暖管性能测定结果测试项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3导热系数w/（m.k）0.920.950.980.730.70.86管内表面粗糙度ra（μm）0.0790.0820.0880.510.450.65拉伸强度（mpa）56.857.258.248.645.850.3熔体指数（230，5kg）0.610.640.690.450.420.51维卡软化点（℃）128132135103100110通过表1能够看出，本发明制备的地暖管导热效率高，耐热耐久性能好，管壁不易结垢，拉伸强度优良，是一种高强度耐用地暖管，有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，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