[发明专利]一种多层复合管材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层复合管材及其制备方法。管材分为内、中、外三层，内层材料为氟烯烃聚合物，中间层材料为包含梳形相容剂的高分子合金，外层材料为无规聚烯烃。管材使用三层共挤一次成型技术，所得管材具有低析出，层间结合紧密，生产工艺简便等优点，在此基础上还具有纯聚偏氟乙烯管材环保、析出性小、化学稳定性好；抗冲击强度高、耐磨耗，耐蠕变、机械强度及韧性好；耐热性佳、长期使用温度‑20‑100℃；表面光滑，流体阻力小，阻氧性能突出等优秀品质。

技术领域

本发明属于管材技术领域，具体涉及一种多层复合管材及其制备方法。

背景技术

聚偏氟乙烯是一种性能优良的材料，具有环保、析出性小、化学稳定性好；抗冲击强度高、耐磨耗，耐蠕变、机械强度及韧性好；耐热性佳、不燃性、长期使用温度-40-150℃；表面光滑，流体阻力小，阻氧性能突出等优秀品质，特别适用于纯水输送等领域，然而聚偏氟乙烯高昂的价格使该材料难以进入民用领域，也因此并未在管材领域得到广泛应用。为了开拓聚偏氟乙烯在医用、工业及高端生活场所高纯水输送领域中的应用范围，使其得到更广泛的应用，研制一种与聚偏氟乙烯纯管性能相近，而成本较低的管材作为代替是非常有必要的。

通常而言，为了降低管材成本，使用价格稍低的材料制作性能相近的复合管材是行之有效的办法，常见的管材材料有聚氯乙烯、聚乙烯和无规聚丙烯等，其中聚氯乙烯耐热性能较差，聚乙烯不易加工，并且不易使用热熔连接，在铺设管道系统的过程中存在困难。从性能和用途上看，无规聚丙烯是最适用于与聚偏氟乙烯进行复合的材料之一，而从相容性角度看，聚偏氟乙烯与无规聚丙烯是两种热力学不相容的材料，无规聚丙烯/聚偏氟乙烯复合管材的界面结合力极差，即使制备无规聚丙烯/聚偏氟乙烯合金也常常需要对无规聚丙烯和聚偏氟乙烯分别作出改性，制备过程复杂，并且无规聚丙烯和聚偏氟乙烯的性能都有不同程度的下降，因此高品质的无规聚丙烯/聚偏氟乙烯复合管材制作难度很大，目前在市面上尚无品质优秀的商业化产品。

现阶段，国内外公司都做了一些相关产品研究开发工作。如专利CN201866421U，公开了一种防腐隔氧自洁无规聚丙烯复合管，该复合管为内中外三层结构，通过三层共挤方法制备，内层由改性聚偏氟乙烯/聚酯合金构成，外层由无规聚丙烯材料构成，中间层由隔氧胶层即具有隔氧功能的高分子复合胶层构成，隔氧胶层采用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)或丙烯酸酯及其衍生物等。尽管该复合管材具有良好自洁功能，但是内层的聚偏氟乙烯/聚烯烃合金材料容易析出小分子化合物，从而对水质造成二次污染。另外由于中间隔氧胶采用的聚合物胶对聚偏氟乙烯与聚烯烃之间的层间粘结力较弱，且易吸水，容易造成复合管材的层间脱落，降低管材整体强度。

国外专利US20080185065A1、US20060275572和US20150252918A1报道了类似三层结构的复合管材，内层材料采用聚偏氟乙烯共混合金，中间粘结层材料采用马来酸酐接枝聚偏氟乙烯、硅烷基粘合剂、环氧化物、EVOH、丙烯酸酯聚合物、聚氨酯或以上的混合物等或者通过辐射交联的方式对内外层材料进行粘结。

尽管这些复合管材具有一定的自洁性能和阻隔性能，但是普遍存在下列缺点：

1、内层必须使用改性或者复合聚偏氟乙烯材料，易析出小分子，难以通过卫生性能等测试；

2、内外层材料粘结力不强，内外层易脱离，难以通过冷水内压、热水内压和热循环等验证管材强度和寿命的静液压测试；

3、无法做到一次共挤出成型，生产工艺复杂。

因此需要研制一种新型复合管材，具有低析出，层间结合紧密，生产工艺简便等优点，在此基础上还具有纯聚偏氟乙烯管材环保、析出性小、化学稳定性好；抗冲击强度高、耐磨耗，耐蠕变、机械强度及韧性好；耐热性佳、长期使用温度-20-100℃；表面光滑，流体阻力小，阻氧性能突出等优秀品质。

发明内容