一种具有超疏水功能的阻氧管材的制作方法

一种具有超疏水功能的阻氧管材
【技术领域】
1.本实用新型涉及管材技术领域，具体的说，是一种具有超疏水功能的阻氧管材。


背景技术：

2.随着社会的进步与发展，越来越多的塑料输水管道代替了笨重的金属管道。但是在民用或者工业输水管道中，长时间的使用会导致管道内表面产生水垢，大气中的氧气通过管壁渗入管道系统内部，容易诱导与塑料管相连的金属嵌件及其它部件发生氧化腐蚀而产生铁锈，且氧气的渗入还会导致微生物的滋生而产生细菌污垢。这些都会对输送的水质造成不良影响，影响人体身体健康，且表面污垢随着管道使用时间的增加会使管内流通面积减小，甚至阻塞管路，不仅影响系统的输水能力，还大大增加了管道输水能耗。
3.传统的埋地铺管在发生管道漏水时，不易发现且维修难度极大，还容易造成邻里纷争。因此，近年来，管道走顶已经越来越普及化。另外，中央空调、辐射吊顶等新型制冷采暖系统的开发，也会在天花板顶部使用管道产品。但是当管道走顶后，当室内湿度较高，输水管与外界存在较大温差时，管道表面容易结露甚至出现漏水，严重时会破坏吊顶结构，造成大的损失。管材表面进行超疏水处理后，表面能明显降低，可以在一定程度上减缓结露时间和结露量。普通超疏水表面出现冷凝后，接触角会明显减小，导致超疏水失效，因此，长时间处于高温高湿的环境中，仍然会出现结露的现象。但若通过适当的表面粗糙度处理以及纳米微结构的构造，可以进一步减缓结露问题。因为纳米微结构足够狭小，冷凝液滴无法侵入到微结构间隙里，从而能保持表面超疏水的持久性。
4.因此，如果能对管材内壁与外层进行纳米微结构和适当的表面粗糙度处理，可实现长效超疏水目的，并通过阻氧层抑制氧气渗入，可以从根本上解决管材内壁结垢与外层结露的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有超疏水功能的阻氧管材。
6.本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
7.一种具有超疏水功能的阻氧管材，其特征在于，其具有五层结构，从内到外依次是防垢内层，过渡层，热熔胶层，阻氧层以及超疏水外层；在防垢内层与阻氧层之间设置过渡层与热熔胶层；在阻氧层上设置超疏水外层；
8.防垢内层，过渡层，热熔胶层，阻氧层以及超疏水外层的厚度比为1：4：1：2：1。
9.采用单螺杆挤出机四层共挤挤出四层复合管，再涂敷超疏水外层。
10.所述的防垢内层和过渡层的材料均包括聚烯烃树脂，超疏水剂以及加工助剂；此外，所述的过渡层的材料还包括着色剂。
11.所述防垢内层与过渡层的材料中，聚烯烃树脂为pp-r、pe-rt、pe与pb的一种或几种混合；超疏水剂为含氟或含硅基团的聚烯烃改性材料、含氟有机硅改性纳米sio2粒子、聚
硅氧烷的一种或几种混合；加工助剂为抗氧剂、润滑剂、相容剂的一种或几种混合；
12.其中，防垢内层可以提供输水管道超疏水防垢功能；过渡层可有效解决防垢内层与热熔胶层分层的危害。
13.热熔胶层，热熔胶层的材料为常规聚烯烃用热熔胶；
14.第四层为阻氧层，阻氧层的材料为evoh，evoh是聚乙烯醇和乙烯的共聚物，evoh中聚乙烯醇的质量分数在60％～85％；
15.第五层为超疏水外层。
16.其中，evoh有两方面的作用，一是抑制氧气的渗入，保证管材的卫生监控；二是提供丰富的羟基，这些羟基可与超疏水外层材料发生化学健结合，保证超疏水外层的结合强度。
17.第五层超疏水外层通过pva/气相纳米sio2杂化溶液涂敷增加表面粗糙度后，再经过含氟有机硅偶联剂降低表面能，形成纳米超疏水表面。该超疏水外层不仅能改善evoh因吸湿导致阻氧性能下降的问题，更多地是，还能够减少管材表面结露的可能。
18.所述管材第五层超疏水外层的制备方法：首先，将管材通过pva/气相纳米sio2杂化溶液的涂敷设备，经过干燥箱干燥后，通过含氟有机硅偶联剂-乙醇-水混合溶液浸泡装置，最后干燥而成。
19.与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：
20.1.通过防垢内层以及过渡层的引入，提高输水管道内壁超疏水防垢功能，且过渡层的引入可有效解决防垢内层与热熔胶层分层的危害。
21.2.引入evoh阻氧层，一方面可以抑制氧气渗入，抑制管道系统内部细菌滋生，具有一定卫生效果，阻氧后还可以防止与塑料管相连的金属嵌件及其它部件发生氧化锈蚀。
22.3.超疏水外层结合表面粗糙度处理和低表面能修饰，不仅能改善富含羟基的evoh阻氧层因吸湿导致阻氧性能下降的问题，还能最大程度上解决管道外表面结露问题。
23.4.该产品结构合理，制备工艺操作简单，可实现工业化生产。
【附图说明】
24.图1为本技术的一种具有超疏水功能的阻氧管材的结构示意图：
25.附图中的标记为：1防垢内层，2过渡层，3热熔胶层，4阻氧层，5超疏水外层。
【具体实施方式】
26.以下提供本实用新型一种具有超疏水功能的阻氧管材的具体实施方式。
27.实施例1
28.一种具有超疏水功能的阻氧管材，如图1所示，管道内层1为防垢内层、第二层2为过渡层、第三层3为热熔胶层、第四层4为evoh阻氧层，第五层5为超疏水外层。
29.所述管材防垢内层与过渡层的基体树脂为pp-r；
30.所述管材防垢内层与过渡层的超疏水剂为含氟有机硅改性纳米sio2粒子，具体地，为接触角在135
°
的十三氟辛基三乙氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2粒子，粒径为45nm；
31.所述管材防垢内层与过渡层的加工助剂为抗氧剂与润滑剂，抗氧剂与润滑剂的质量比为1：1，其中，抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物，润滑剂为ppa助剂。
32.所述管材第三层热熔胶层的材料为马来酸酐接枝聚丙烯。
33.所述管材第四层阻氧层的材料为evoh，evoh是聚乙烯醇和乙烯的共聚物，evoh中聚乙烯醇的质量分数在76％；
34.所述管材第五层超疏水外层采用两步工艺制备，具体地，采用溶胶-凝胶法制备具有粗糙微纳结构的表面，采用表面修饰法使表面具有低表面能和超疏水特性。
35.所述管材的具体制备方法：
36.(1)采用双螺杆挤出机分别制备防垢内层、过渡层材料，按重量计每层组分如下：所述防垢内层包括90份pp-r树脂，8份超疏水剂，2份加工助剂；所述过渡层包括94.5份pp-r树脂，3份着色剂，2份的超疏水剂与0.5份的加工助剂。
37.(2)采用单螺杆挤出机四层共挤挤出四层复合管。
38.(3)管材通过在线冷却后，通过pva/气相纳米sio2杂化溶液的涂敷设备，涂敷厚度0.2～0.6μm，然后经过干燥箱干燥。其中，pva/气相纳米sio2杂化溶液的质量比为：
39.pva：气相纳米sio2：水＝6：2.5：100。
40.(3)管材通过含氟有机硅偶联剂-乙醇-水混合溶液浸泡装置，其中含氟有机硅偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷，并且十三氟辛基三乙氧基硅烷/乙醇/水的质量比为1：94：5，通过干燥形成最后的超疏水保护膜。
41.实施例2
42.一种具有超疏水功能的阻氧管材，如图1所示，管道内层为防垢内层、第二层为过渡层、第三层为热熔胶层、第四层为evoh阻氧层，第五层为超疏水外层。
43.所述管材防垢内层与过渡层的基体树脂为pe-rt；
44.所述管材防垢内层与过渡层的超疏水剂为含氟有机硅改性纳米sio2粒子，具体地，为接触角在137
°
的十七氟癸基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2粒子，粒径为40nm；
45.所述管材防垢内层与过渡层的加工助剂为抗氧剂与润滑剂，抗氧剂与润滑剂的质量比为1：1，其中，抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168的混合物，润滑剂为ppa助剂。
46.所述管材第三层热熔胶层的材料为马来酸酐接枝高密度聚乙烯。
47.所述管材第四层阻氧层的材料为evoh，evoh是聚乙烯醇和乙烯的共聚物，evoh中聚乙烯醇的质量分数在76％；
48.所述管材第五层超疏水外层采用两步工艺制备，具体地，采用溶胶-凝胶法制备具有粗糙微纳结构的表面，采用表面修饰法使表面具有低表面能和超疏水特性。
49.所述管材的具体制备方法：
50.(1)采用双螺杆挤出机分别制备防垢内层、过渡层材料，按重量计每层组分如下：所述防垢内层包括90份pe-rt树脂，8份超疏水剂，2份加工助剂；所述过渡层包括94.5份pe-rt树脂，3份着色剂，2份的超疏水剂与0.5份的加工助剂。
51.(2)采用单螺杆挤出机四层共挤挤出四层复合管。
52.(3)管材通过在线冷却后，通过pva/气相纳米sio2杂化溶液的涂敷设备，涂敷厚度0.2～0.6μm，然后经过干燥箱干燥。其中，pva/气相纳米sio2杂化溶液的质量比为：
53.pva：气相纳米sio2：水＝6：2.5：100。
54.(3)管材通过含氟有机硅偶联剂-乙醇-水混合溶液浸泡装置，其中含氟有机硅偶联剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷，并且十七氟癸基三甲氧基硅烷/乙醇/水的质量比为1：
94：5，通过干燥形成最后的超疏水保护膜。
55.实施例3
56.一种具有超疏水功能的阻氧管材，如图1所示，管道内层为防垢内层、第二层为过渡层、第三层为热熔胶层、第四层为evoh阻氧层，第五层为超疏水外层。
57.所述管材防垢内层与过渡层的基体树脂为pb；
58.所述管材防垢内层的超疏水剂为十七氟癸基三甲氧基硅烷偶联剂改性纳米sio2粒子以及含硅基团的pb改性材料，加工助剂为润滑剂，润滑剂为ppa助剂。其中，改性纳米sio2的粒径为40nm；含硅基团的pb改性材料的制备方法为，将高分子量聚硅氧烷与pb在挤出机中熔融共混与造粒，其中，聚硅氧烷的质量分数为30％。
59.所述管材第二层过渡层的超疏水剂为含硅基团的pb改性材料，加工助剂为润滑剂，润滑剂为ppa助剂。
60.所述管材第四层阻氧层的材料为evoh，evoh是聚乙烯醇和乙烯的共聚物，evoh中聚乙烯醇的质量分数在76％；
61.所述管材第五层超疏水外层采用两步工艺制备，具体地，采用溶胶-凝胶法制备具有粗糙微纳结构的表面，采用表面修饰法使表面具有低表面能和超疏水特性。
62.所述管材的具体制备方法：
63.(1)采用双螺杆挤出机分别制备防垢内层、过渡层材料，按重量计每层组分如下：所述防垢内层包括94份pb树脂，5份超疏水剂，1份加工助剂；所述过渡层包括95份pb树脂，3份着色剂，1.5份的超疏水剂与0.5份的加工助剂。
64.(2)采用单螺杆挤出机四层共挤挤出四层复合管。
65.(3)管材通过在线冷却后，通过pva/气相纳米sio2杂化溶液的涂敷设备，涂敷厚度0.2～0.6μm，然后经过干燥箱干燥。其中，pva/气相纳米sio2杂化溶液的质量比为：
66.pva：气相纳米sio2：水＝6：2.5：100。
67.(3)管材通过含氟有机硅偶联剂-乙醇-水混合溶液浸泡装置，其中含氟有机硅偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷，并且十六烷基三甲氧基硅烷/乙醇/水的质量比为1：94：5，通过干燥形成最后的超疏水保护膜。
68.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。