一种耐温型PPR给水管材及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高性能塑料及树脂制造，更具体地，涉及一种耐温型ppr给水管材及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们对ppr给水管材在耐静压性和耐热性方面的要求不断提高，特别行业需要ppr给水管材具有更高的耐静压性和耐高温型。因而，ppr给水管材生产需要深入研究不同新型材料和生产工艺共同解决现有ppr给水管在耐静压性和耐热性方面的性能短板问题。

2、现有技术公开了一种耐高低温的具有铝金属效果的ppr管材，包含如下重量份的组分：ppr 100份，铝粉10-25份，分散剂8-18份，软核硬壳型核壳共聚物3-8份，丁苯橡胶5-10份，碳纤维5-10份，针状硅灰石纤维3-8份，偶联剂1-3份，抗氧剂1.5-3份，其通过.软核硬壳型核壳共聚物的加入有效提高ppr管材的耐低温性能，通过碳纤维的加入改善了ppr管材的热稳定性，但是该ppr管材并不具体耐温条件下的耐静压性。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有ppr管材不具有良好的耐温耐静压性的缺陷和不足，提供一种耐温型ppr给水管材，通过各组分的协同作用有效改善了ppr管材的耐温耐静压性。

2、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

3、一种耐温型ppr给水管材，以重量份数计，包括如下组分：

4、聚丙烯100份、量子点二氧化钛15～29份、多孔硫酸钙18～31份、碳纤维改性聚丙烯25～36份、纳米碳酸钙13～20份、其他助剂15～32份。

5、其中，需要说明的是：

6、本发明的碳纤维改性聚丙烯通过碳纤维对聚丙烯的改性可以达到增强聚丙烯的作用，通过碳纤维改性聚丙烯还可以改善耐温型ppr给水管材的耐静压性能和耐热性。

7、本发明的量子点二氧化钛具有高分散性，量子点二氧化钛能明显改善耐温型ppr给水管的耐静压性能。

8、本发明的多孔硫酸钙因具有优异的孔隙结构，能改善耐温型ppr给水管的耐静压性和耐热性。

9、在具体实施方式中，为了实现更好的耐温耐静压性能，优选地，以重量份数计，包括如下组分：

10、聚丙烯100份，量子点二氧化钛18.5份，多孔硫酸钙21份、碳纤维改性聚丙烯28.6份、纳米碳酸钙15.3份、其他助剂23份。

11、在具体实施方式中，其他助剂以重量份数计，包括硬脂酸钙3～7份、硬脂酸锌3～9份和聚磷酸铵9～16份。

12、在具体实施方式中，本发明还具体提供一种量子点二氧化钛的制备方法，具体如下：

13、s1.将乙醇、乙酸乙酯、乙基纤维素和乙酸纤维素混合，在65～75℃反应充分，降温至45℃，加入钛酸四丁酯，维持上述反应条件下继续反应充分，添加柠檬酸的水溶液，维持上述反应条件下继续反应3～8h，得到产物；

14、s2.产物真空干燥，粉碎，经100℃热处理1h，200℃热处理2h，300℃热处理2h，400℃热处理1h，500℃热处理3h，550℃热处理3h，粉碎，纯化干燥即得到量子点二氧化钛，

15、其中钛酸四丁酯、乙醇、乙酸乙酯、乙基纤维素、乙酸纤维素、水和柠檬酸的质量份数比为35:160～210:93～135:9～20:10～22:9～18:8～17。

16、其中，需要说明的是：

17、本发明的s2中所述真空干燥处理为经60℃、-0.1mpa真空干燥5h，s2中所述纯化为3％乙酸水溶液洗涤3次，水洗涤3次，乙醇洗涤3次。

18、在本发明的量子点二氧化钛的制备方法中，乙基纤维素和乙酸纤维素的目的为改善二氧化钛前驱体的分散均匀性。乙基纤维素和乙酸纤维素具有优异的增稠性，能明显改善体系的粘稠度，提高物料在体系中的分散均匀性，同时采用有机酸柠檬酸和有机溶剂钛酸四丁酯、乙醇、乙酸乙酯，进一步降低了二氧化钛前驱体的水解速率，该工艺明显提高的二氧化钛前驱体的分散性和降低了水解效率，从而制备出高分散性量子点二氧化钛，制备的量子点二氧化钛能明显改善耐温型ppr给水管的耐静压性能。

19、在具体实施方式中，本发明还优选地，所述碳纤维改性聚丙烯通过如下方法制备得到：

20、s3.将碳纤维、乳化剂、光引发剂、马来酸酐和过氧化苯甲酰混合均匀，在30～40℃条件下反应完全，产物经紫外照射5～35s，粉碎得到产物，

21、s4.将产物和聚丙烯混合均匀，在30～40℃条件下反应完全，物料经195～230℃热处理9～17min，粉碎，得到碳纤维改性聚丙烯，

22、其中，聚丙烯、碳纤维、乳化剂、光引发剂、马来酸酐和过氧化苯甲酰的质量份数比为：90:17～25:5～11:0.02～0.1:5～11:0.03～0.2。

23、其中，需要说明的是：

24、本发明的乳化剂可以为本领域常规乳化剂，例如se-10乳化剂。

25、本发明的光引发剂可以为本领域常规光引发剂，例如814光引发剂。

26、se-10乳化剂、814光引发剂、马来酸酐和过氧化苯甲酰的目的是为改善碳纤维的表面活性和分散相容性。

27、乳化剂se-10具有优异的改善材料表面活性的作用，且具有光化学活性，能在碳纤维表面形成一层表面改性界面层，从而改善碳纤维在物料中的分散性和相容性；而马来酸酐为优异的相容改性剂，能进一步改善碳纤维在聚丙烯中的分散性和相容性，进一步提升碳纤维对聚丙烯的增强作用，明显改善耐温型ppr给水管材的耐静压性能和耐热性。

28、在具体实施方式中，本发明还优选地，所述多孔硫酸钙通过如下方法制备得到：

29、s5.将氢氧化钙、水、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、乙醇、甘油、甲叉双丙烯酰胺和过硫酸铵混合均匀，在31～45℃条件下反应0.5～5h，产物经粉碎后在4℃条件下反应完全，添加硫酸铁的水溶液维持上述反应条件下继续反应3～6h，将反应釜温度升温至10℃反应5h，产物经真空干燥粉碎，

30、s6.经100℃热处理1h，200℃热处理2h，300℃热处理2h，400℃热处理1h，500℃热处理3h，550℃热处理3h，粉碎，洗涤，干燥，得到多孔硫酸钙。

31、其中，s6的洗涤操作可以参考如下：

32、3％硫酸水溶液洗涤3次，水洗涤3次，乙醇洗涤3次，干燥，得到多孔硫酸钙。

33、其中，需要说明的是：

34、本发明的多孔硫酸钙的制备方法中加入氢氧化钙的目的为进一步改善硫酸钙的孔隙率。

35、在本发明的多孔硫酸钙的制备方法中丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和甲叉双丙烯酰胺聚合形成三维网络结构，经由乙醇和甘油协助，将氢氧化钙分散在聚丙烯酰胺三维网络结构中，聚丙烯酰胺具有较强的吸水性能，能将硫酸铁水溶液吸收并转移分散至聚丙烯酰胺材料中，氢氧化钙和硫酸铁在水溶液中，由于水解和溶度积常数的差异，在聚丙烯酰胺中逐步同步产生硫酸钙和造孔剂氢氧化铁共沉淀，经热处理和酸处理后，形成多孔硫酸钙，制备的多孔硫酸钙因具有优异的孔隙结构，能改善耐温型ppr给水管的耐静压性和耐热性。

36、另一方面，本发明还具体保护一种耐温型ppr给水管材的制备方法，包括如下步骤：

37、将聚丙烯、量子点二氧化钛、多孔硫酸钙、碳纤维改性聚丙烯、纳米碳酸钙、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚磷酸铵混合均匀，在温度199～207℃混合反应1～5min，用挤出机在温度217～236℃挤出成型，即得到耐温型ppr给水管材。

38、另一方面，本发明还具体保护一种耐温型ppr给水管材在制备ppr管中的应用。

39、本发明还具体保护一种ppr管，所述ppr管由本发明的耐温型ppr给水管材制备得到。

40、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

41、本发明的耐温型ppr给水管材中含有组分量子点二氧化钛、多孔硫酸钙和碳纤维改性聚丙烯，量子点二氧化钛具有高分散性，碳纤维改性聚丙烯中碳纤维在聚丙烯中具有良好的分散性和相容性，进一步提升碳纤维对聚丙烯的增强作用，多孔硫酸钙因具有优异的孔隙结构，各组分协同作用可有效改善耐温型ppr给水管的耐静压性和耐热性。

42、本发明的耐温型ppr给水管材在125℃，3.5mpa静压力可保持1863h无破裂无渗漏，在20℃、16.0mpa、1h静液压试验、5℃、16.0mpa、1h静液压试验和-5℃、16.0mpa、1h静液压试验均可保持无破裂无渗漏，具有良好的耐温耐静压性能。