一种耐有机溶剂的PE管材及其制备方法与流程

本发明涉及塑料管材的，尤其是涉及一种耐有机溶剂的pe管材及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国塑料管材的快速发展，管材的质量也在不断提高，其中pe管由于其自身具有抗开裂、耐低温、耐多种化学药品腐蚀、柔韧性好等优点，已经被广泛应用于建筑给排水、建筑采暖、输气管、电工与电讯保护管套、工业或农业用管等，是目前应用最多的塑料管材之一。

2、目前，市面上常见的pe管材多数以高密度聚乙烯为基体材料，并通过挤出成型制备，结构单一。虽然聚乙烯是一种惰性材料，具有一定的耐化学药品腐蚀，但是由于高密度聚乙烯特殊的分子结构，导致了pe管材在与脂肪烃、芳香烃和卤代烃等有机溶剂长时间接触后，管材中的聚乙烯会发生溶胀，若当温度超过70℃时，聚乙烯甚至会少量溶解于甲苯、乙酸戊酯等有机溶剂中，这种溶胀或溶解现象进一步加速pe管材的结构老化，导致pe管材的机械性能下降。如果pe管材的抗压能力下降至低于内部或外部压强时，甚至会出现爆管、开裂等现象发生。

技术实现思路

1、为了进一步改善pe管材的耐有机溶剂性能，减少pe管材在有机溶剂中溶胀或溶解的现象，本技术提供一种耐有机溶剂的pe管材及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的一种耐有机溶剂的pe管材采用如下的技术方案：

3、一种耐有机溶剂的pe管材，包括管材主体以及设置于所述管材主体内、外两侧表面的保护涂层，其中所述保护涂层由含氟有机硅涂料涂覆并固化于所述管材主体表面而成，所述管材主体包括由以下重量份原料制成：

4、高密度聚乙烯：100份；

5、聚四氟乙烯：4-8份；

6、聚酰亚胺短切纤维：2-4份；

7、增容剂：2-3份；

8、色母料：3-5份；

9、补强填料：4-5份；

10、抗氧化剂：1.5-1.8份；

11、其中，所述聚酰亚胺短切纤维的长度范围为6-10mm。

12、通过采用上述技术方案，通过添加聚四氟乙烯和聚酰亚胺短切纤维，再配合一层由含氟有机硅涂料固化形成的保护涂层，能有效提高pe管材的有机溶剂耐受性和低溶胀性，同时聚酰亚胺短切纤维也能作为补强纤维对管材主体进一步补强，既能提高管材主体的刚性和抗冲击强度，改善pe管材的综合力学性能，也能减少pe管材在长期负载下的蠕变，改善管材主体的抗渗效果，提高pe管材的静液压强度。

13、其次，保护涂层不仅能阻隔有机溶剂渗入管材主体中，减少管材主体溶胀，提高pe管材的耐有机溶剂性，而且保护涂层能对管材主体进行整体包覆保护，既能预防管材主体受到外界影响而出现被腐蚀、老化、破裂等问题，有利于提高pe管材的使用寿命，也能预防管材主体中聚酰亚胺短切纤维因管材老化、破损等外界因素而外露，有利于长时间保持pe管材的外观性。

14、可选的，所述含氟有机硅涂料包括以下重量份原料混合而成：

15、端乙烯基氟硅油：30-35份；

16、端含氢硅油：1-1.5份；

17、氯铂酸：0.12-0.15份；

18、金红石钛白粉：0.3-0.45份。

19、通过采用上述技术方案，端乙烯氟硅油和端含氢硅油能在氯铂酸的催化下发生硅氢化反应，反应过程中端含氢硅油的氢原子会与端乙烯基氟硅油的乙烯基发生加成反应，从而管材主体的内、外侧表面形成一层含氟的硅橡胶的保护涂层，能有效阻隔有机溶剂渗入管材主体中，从而有利于减少管材主体溶胀，提高pe管材的耐有机溶剂性。而且含氟硅橡胶也具有优异的耐有机溶剂性能，也能减少有机溶剂对保护涂层的侵蚀和溶胀，有利于保护涂层长时间对管材主体进行保护。

20、可选的，其中，所述端乙烯基氟硅油的乙烯基质量分数为1.2％-1.5％，且所述端乙烯基氟硅油的粘度为300-500mm2/s，所述端含氢硅油中的活泼氢质量分数为0.4％-0.6％。

21、通过采用上述技术方案，当端乙烯基氟硅油的乙烯基质量分数为1.2％-1.5％、端含氢硅油中的活泼氢质量分数为0.4％-0.6％时，端含氢硅油能与端乙烯基氟硅油充分交联固化，并形成具有一定强度与硬度的氟硅橡胶层，不仅能有效阻隔有机溶剂渗入管材主体中，有利于改善pe管材的耐有机溶剂性，而且能保护管材主体，预防pe管材受到外界影响而出现被腐蚀、老化、破裂等问题，有利于提高pe管材的使用寿命。其次，当端乙烯基氟硅油的粘度为300-500mm2/s范围内时，含氟有机硅涂料能具有良好的粘性和流动性能，既能粘附在管材主体的内、外侧表面上，也能在完全固化前充分自流平，并形成平整的保护涂层。

22、可选的，所述聚酰亚胺短切纤维在混合前经过硅烷改性处理，所述硅烷改性处理包括以下步骤：

23、将kh550硅烷偶联剂和kh570硅烷偶联剂按照1:(0.4-0.6)的比例混合，并加入至无水乙醇中并配制成浓度为4％的硅烷-乙醇溶液，然后加入聚酰亚胺短切纤维，加热搅拌，过滤并利用去离子水对滤渣进行多次浸泡清洗，烘干，得到经过硅烷改性处理的聚酰亚胺短切纤维。

24、通过采用上述技术方案，利用kh550硅烷偶联剂和kh570硅烷偶联剂按比例混合并对聚酰亚胺短切纤维进行改性处理，有利于进一步改善聚酰亚胺短切纤维与高密度聚乙烯的相容性和结合强度，配合增容剂能进一步使聚酰亚胺短切纤维能充分分散于高密度聚乙烯中，并使聚酰亚胺短切纤维能充分发挥补强以及抗渗作用。

25、可选的，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。

26、通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝聚乙烯能有效改善聚四氟乙烯和聚酰亚胺短切纤维与高密度聚乙烯的相容性，使聚四氟乙烯和聚酰亚胺短切纤维能充分且均匀地混合在高密度聚乙烯中，从而有利于提高pe管材的耐有机溶剂性和力学强度。

27、可选的，所述色母料选用以高密度聚乙烯为载体、无机颜料为染料的色母料。

28、通过采用上述技术方案，由于无机颜料多数有无机物或金属氧化物组成，不易与有机溶剂发生化学反应，有利于减少有机溶剂对管材主体颜色的影响，从而即使pe管材在长时间接触有机溶剂后，仍能保持较为鲜艳明亮的色彩。

29、可选的，所述补强填料选用纳米二氧化硅或活性碳酸钙中的任意一种或多种复配混合。

30、通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅和活性碳酸钙均能对管材主体起到一定的补强增韧作用，从而有利于改善pe管材的静液压强度以及其他机械性能。

31、可选的，所述补强填料为所述纳米二氧化硅和所述活性碳酸混合复配，且所述纳米二氧化硅与所述活性碳酸钙的混合重量比为1：(3-9)。

32、通过采用上述技术方案，当管材主体中的补强填料为纳米二氧化硅与活性碳酸钙的混合重量比为1：(3-9)时，pe管材不仅具有良好的耐有机溶剂性和力学强度，而且其制备成本也能进一步控制并降低。

33、可选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂168两种复配，且所述抗氧化剂1010与所述抗氧化剂168的重量比为1：(2-3)。

34、通过采用上述技术方案，当管材主体中的抗氧化剂为抗氧化剂1010与抗氧化剂168按照1：(2-3)的重量比混合时，抗氧化剂1010与抗氧化剂168之间能产生一定的协同作用，有利于提高管材主体的抗氧化性，从而能改善pe管材的耐老化性能。

35、第二方面，本技术提供的一种耐有机溶剂的pe管材的制备方法采用如下的技术方案：一种耐有机溶剂的pe管材的制备方法，包括以下步骤：

36、s1、先将高密度聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺短切纤维、增容剂、补强填料以及抗氧化剂分别加热烘干，然后将高密度聚乙烯添加至挤出机中，待高密度聚乙烯在挤出机中充分熔融后，再按顺序依次加入聚四氟乙烯、聚酰亚胺短切纤维、增容剂、补强填料以及抗氧化剂，通过挤出机螺杆使各原料充分混合，最后通过熔融挤出，并通过相应的管材模具进行真空冷却定型，得到管材主体，

37、s2、将所述步骤s1制得的管材主体浸没在含氟有机硅涂料中，使含氟有机硅涂料均匀涂覆在所述管材主体的内、外两侧，取出所述管材主体后，使所述管材主体绕中心轴转动，并保持转动在82-86℃下固化3-5min，直至表面形成平整的保护涂层，则得到一种耐有机溶剂的pe管材。

38、通过采用上述技术方案，先通过分步添加各原料助剂，有利于各原料助剂充分混合，并制得性能均匀的管材主体，然后通过浸没、转动等操作使含氟有机硅涂料充分且均匀得涂覆在管材主体表面，而且在固化的同时保持转动，能使含氟有机硅涂料在管材主体的内、外侧表面充分流平并形成平整的保护层，从而有利于使保护涂层充分包覆并发挥对管材主体的保护作用，有利于提高pe管材的耐有机溶剂性能。其次，生产工艺简单，所需的设备投资较少、成本低，有利于后续大批量生产。

39、综上所述，本技术技术方案至少包括以下任意一项的有益效果：

40、1、通过添加聚四氟乙烯和聚酰亚胺短切纤维，再配合一层由含氟有机硅涂料固化形成的保护涂层，能有效提高pe管材的有机溶剂耐受性和低溶胀性。

41、2、通过将乙烯基含量为1.2％-1.5％的端乙烯基氟硅油、活泼氢含量为0.4％-0.6％的端含氢硅油、氯铂酸以及二氧化钛混合配制成含氟有机硅涂料，其在管材主体内、外侧表面形成的保护涂层，不仅能阻隔有机溶剂渗入管材主体中，提高pe管材的耐有机溶剂性，而且保护涂层能对管材主体进行整体包覆保护，提高pe管材的使用寿命以及外观保持性。