技术领域
本发明涉及管材领域，特别涉及一种复合给水管及其制备工艺。
背景技术
在建筑材料中，塑料管作为镀锌钢管替代品的新一代给水管，在给水质量上发生了一次巨大的飞跃。
现有的市售的塑料给水管种类繁多，塑料给水管材主要有：聚丁烯管(PB)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯管(ABS)、氯化聚氯乙烯管(CPVC)、硬聚氯乙烯管(UPVC)、高密度聚乙烯管(HDPE)、交联聚乙烯管(PEX)、聚内烯管(PP-R，PP-C)等。这些新型材料的各种优点，在施工和使用中的优越性远远超过镀锌钢管，为工程建设的给水管材的使用提供了更多的选择。设计施工单位在选择给水管材的时候，可以根据建筑物的功能、性质及规格档次等方面来考虑，最终选择一种可利用的合适管材。
然而随着人们生活水平的提高，单纯的用于给水的管道已经不能满足人们的生活需求，而需要一种功能性更加丰富的给水管。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合给水管，该复合给水管使用时功能性丰富。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种复合给水管，包括本体，所述本体由内至外依次包括有抗菌层、静音层、耐冲击层和抗紫外层；
所述抗菌层、静音层、耐冲击层、抗紫外层均包括如下重量份数的组分，50～90份均聚聚丙烯，20～40份嵌段共聚聚丙烯，1～5份茂金属，1～5份稳定剂，1～5份润滑剂，40～50份填料，3～4份改性助剂，1～2份稀土铝酸酯偶联剂；
所述抗菌层中还包括有5～10份抗菌剂，5～10份沸石；
所述静音层还包括有1～5份碳黑，1～5份硫酸钡母料，1～2份浅色母；
所述耐冲击层还包括有1～5份碳纤维，1～5份碳黑，10～15份增韧剂，1～2份深色母，1～3份硼酸铝晶须；
所述抗紫外层还包括有1～2份紫外线稳定剂，1～2份浅色母，1～5份抗氧剂，1～5份炭黑。
通过上述技术方案，设置的复合给水管的由内至外的抗菌层、静音层、耐冲击层、抗紫外层能够分别起到抗菌、静音、耐冲击、抗紫外、抗氧化的作用效果，与一层的水管起到同样作用效果比较，设置的复合的水管能够使得抗菌、静音、耐冲击和抗氧化的作用效果更加优良；设置的抗菌层、静音层、耐冲击层和抗紫外层中的均聚聚丙烯有单一的丙烯单体聚合而成，分子链中不含乙烯单体，因此分子链的规整度很高，因此材料的结晶度高、轻度比较好，但是冲击性能较差，所以在材料中加入嵌段共聚聚丙烯，嵌段共聚聚丙烯(PPB)大多采用丙烯和少量乙烯共聚而成，分子链上有一定长度的乙烯链段，这种结构使PPB的韧性大幅度提高，但是材料的力学强度和耐热性有所下降，将均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯混合后共混体系的结晶温度和结晶度都有所下降，球晶尺寸明显减小，界面模糊，两相结合力更好，冲击强度大幅度提高，断裂伸长率和耐冲击强度也有明显的增加；加入的茂金属能够增强材料的成型性，使得加工更加方便；加入的稳定剂能够使得材料的加工稳定性更加优良；然后加入的润滑剂能够使得各组分间混合均匀，则利用材料生成的给水管材质就会比较均匀；加入的填料能够减小主要成分的加入量，降低经济成本；加入的改性助剂能够使得组分间的交联性更加优良；加入的偶联剂也能够使得各组分间的交联性优良，粘结性较强，则利用该组分生成的给水管质量优质；在抗菌层中加入的抗菌剂还能够起到抑菌和杀死微生物的作用效果，减少水管中细菌的滋生，则通过该给水管输送的水质就会比较优良；加入的沸石其表面具有较多的空腔，则能够在空腔中吸附大量的抗菌剂和聚丙烯的混合物，一方面材料的稳定性高，另一方面抗菌剂吸附的牢固，不易被水冲走，则抗菌性能持久且优良；然后静音层中加入的炭黑能够增强材料的耐老化性，然后加入的硫酸钡母料具有优良的降噪效果，其与炭黑共同作用能够使得降噪的效果更加优良；然后加入的浅色母就能够将抗菌层与静音层区别开；然后耐冲击层中加入的碳纤维能够增强材料的结构强度，然后加入的炭黑能够增强抗老化性，还能使得材料分散更均匀，加入的增韧剂能增强材料的韧性，韧性优良，则抗冲击性能也就比较优良，然后加入的深色母能够将静音层与耐冲击层区别开；然后加入的硼酸铝晶须性能稳定、机械性能优越、可适用性强，能增强给水管的拉伸强度；最后在抗紫外层中加入的紫外线稳定剂能够使得材料的抗紫外线能力增强，然后加入的浅色母一方面浅色母抗紫外线的能力更强则抗氧化效果更加优良；然后加入的抗氧剂能够增加抗氧化性能；加入的炭黑同样能够增强抗老化性，而且使得材料分散更均匀。
本发明进一步设置为：所述稳定剂选择硬脂酸与水溶性稀土无机盐经过混合加工而成的稀土复合稳定剂。
通过上述技术方案，稀土热稳定剂具有无毒、无味、加工性能好的优点，混合的硬脂酸酯和水溶性稀土无机盐组成的稀土复合稳定剂较之单独的稀土稳定剂复合稳定剂的热稳定性更加优良。
本发明进一步设置为：所述润滑剂选择脂肪酸钙，微晶蜡和聚乙烯蜡中的至少一种。
通过上述技术方案，脂肪酸钙具有良好的抗水性，通水不易乳化变质，而且能够起到增稠的作用效果；微晶蜡是从石油蒸馏后留下的渣油中分离出来的，具有光泽好，熔点高，色泽浅的特点，结构紧密，坚而滑润，用作润滑剂不仅能使得各组分间分布均匀，而且能够使得材料比较光滑，亮度好；聚乙烯蜡具有优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性，粘度低，软化点高，硬度好，对色母的分散性而具有优良的作用效果，而且耐光和化学型能好。
本发明进一步设置为：所述填料选择滑石粉、纳米二氧化钛、纳米氧化铝和硫酸钡中的至少一种。
通过上述技术方案，加入的滑石粉能够增强材料的刚性、硬度、耐热性和尺寸稳定性；加入的纳米二氧化钛屏蔽紫外线的作用效果强，有良好的分散性和耐候性，还具有抗菌、自洁净、抗老化性能；纳米氧化铝可增加材料的耐磨性、韧性，而且还能提高材料的光洁度，冷热疲劳性；加入的硫酸钡不溶于水，化学惰性强，稳定性好，耐酸碱，比重高，白度高，能吸收有害射线。
本发明进一步设置为：所述改性助剂为甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物。
通过上述技术方案，甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物的加入能够使得聚聚聚丙烯材质的给水管的结构强度，耐化学腐蚀性，易老化性能均得到有效的改善，形成的给水管的综合性能明显增强。
本发明进一步设置为：所述抗菌剂选择纳米二氧化钛光催化性抗菌剂。
通过上述技术方案，纳米二氧化钛光催化性抗菌剂抗菌能力强，具有优良的抗菌效果，其本身不会向其他抗菌剂那样随着抗菌剂的使用逐渐消耗而降低抗菌效果，具有持久的抗菌性能。
本发明进一步设置为：所述增韧剂选择MBS增韧剂。
通过上述技术方案，MBS增韧剂常温增韧效果和低温增韧效果均很优异，既使在-40-50℃下，也能使被增韧材料保持韧性；且对其它力学性能影响很小，综合性能优异，增韧的给水管着色能力极佳，可减少色粉的加入量，利用MBS增韧剂增韧的材料耐应力开裂性好。
本发明进一步设置为：所述紫外线稳定剂为光稳定剂LQ-292、光稳定剂765两者任意比例的组合。
通过上述技术方案，光稳定剂LQ-2922是一种受阻胺光稳定剂，添加了该组分的抗紫外层能够使得材料在暴晒的条件下，较难产生龟裂、斑点、爆裂和表面剥离，融合性好；光稳定剂765能够有效的避免材料变色，光稳定剂LQ-292和光稳定剂765配合使用能够对热氧降解及紫外线光照提供有效保护。
本发明进一步设置为：所述抗氧剂为2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、硫代二丙酸双十八醇酯中的至少一种。
通过上述技术方案，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚能够用作抗氧剂和稳定剂，用于浅色的抗紫外层其抗氧化效果更加优良；硫代二丙酸双十八醇酯用作抗氧剂使用时能保护材料的不易发生变色，不污染，而且硫代二丙酸双十八醇酯与2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚具有协同的作用效果，使得抗氧化性能更加优良。
本发明又一发明目的，一种复合给水管的制备工艺，其特征是：包括如下的制备步骤，步骤1：按照重量份称取抗菌层、静音层、耐冲击层和抗紫外层物料；
步骤2：将抗菌层、静音层、耐冲击层和抗紫外层物料分别加入至四个高低速混合机组的高混锅中，高速热混10～15分钟，热混到100℃～125℃时取出；
步骤3：将抗菌层物料、静音层物料、耐冲击层物料、抗紫外层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到45～55℃时出料，分别得抗菌层混配料、静音层混配料、耐冲击层混配料、抗紫外层混配料；
步骤4：步骤4：挤出管材：分别将抗菌层混配料、静音层混配料、耐冲击层混配料、抗紫外层混配料加入至四复合挤出机的四个加料斗中，同时挤出抗菌层、静音层、耐冲击层、抗紫外层，其中挤出机各区温度设置为160～220℃；
步骤5：将将挤出的包含抗菌层、静音层、耐冲击层、抗紫外层四层的复合给水管送入真空定型机中定型；
步骤6：将定型后的复合给水管放在冷却水中冷却至25℃以下；
步骤7：将复合给水管放入牵引机中牵引。
通过上述技术方案，步骤2中的物料经过高温混合能够使得个组分间混合均匀，再经过步骤3中的冷混能够使得材料的韧性增强，然后利用四复合挤出机挤出形成符合给水管，各层之间交联性能优良，之后经过冷却水冷却的复合给水管冷却速度快，则定型也就比较快，不易发生变形，最后经过牵引机牵引能够使得材料的韧性更加优良。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
1、设置的四层的复合给水管较之一层的给水管在使用性能上更加优良，组分间的配合效果比较优良，能够避免多种材料同时混合形成拮抗的作用给水管使用性能受到影响；
2、沸石与抗菌剂共同作用，抗菌性能持久；
3、抗紫外层中加入的浅色母、炭黑共同作用，使得抗氧化效果更强。
附图说明
图1为实施例的整体结构图。
附图标记：1、抗菌层；2、静音层；3、耐冲击层；4、抗紫外层。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种复合给水管，包括本体，本体由内至外依次包括有抗菌层1、静音层2、耐冲击层3和抗紫外层4；
抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4均包括如下重量份数的组分，50份均聚聚丙烯，20份嵌段共聚聚丙烯，1份茂金属，1份稀土复合稳定剂，1份脂肪酸钙，40份滑石粉，3份甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，1份稀土铝酸酯偶联剂；
抗菌层1中还包括有5份纳米二氧化钛光催化性抗菌剂，5份沸石；
静音层2还包括有1份碳黑，30份硫酸钡母料，1份浅色母；
耐冲击层3还包括1份碳纤维，1份碳黑，10份MBS增韧剂，1份深色母，1份硼酸铝晶须；
抗紫外层4还包括有0.2份光稳定剂LQ-292，0.8份光稳定剂765，1份浅色母，1份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，1份炭黑。
实施例2
一种复合给水管，实施例2与实施例1的区别在于各组分的重量份数及组分的不同，
抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4均包括如下重量份数的组分，60份均聚聚丙烯，25份嵌段共聚聚丙烯，2份茂金属，2份稀土复合稳定剂，2份微晶蜡，42份纳米二氧化钛，4份甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，2份稀土铝酸酯偶联剂；
抗菌层1中还包括有6份纳米二氧化钛光催化性抗菌剂，6份沸石；
静音层2还包括有2份碳黑，32份硫酸钡母料，2份浅色母；
耐冲击层3还包括2份碳纤维，2份碳黑，11份MBS增韧剂，2份深色母，2份硼酸铝晶须；
抗紫外层4还包括有1份光稳定剂LQ-292，1份光稳定剂765，2份浅色母，2份硫代二丙酸双十八醇酯，2份炭黑。
实施例3
一种复合给水管，实施例3与实施例1的区别在于各组分的重量份数及组分的不同，
抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4均包括如下重量份数的组分，65份均聚聚丙烯，30份嵌段共聚聚丙烯，3份茂金属，3份稀土复合稳定剂，3份聚乙烯蜡，44份纳米氧化铝，3份甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，1份稀土铝酸酯偶联剂；
抗菌层1中还包括有7份纳米二氧化钛光催化性抗菌剂，7份沸石；
静音层2还包括有3份碳黑，34份硫酸钡母料，1份浅色母；
耐冲击层3还包括3份碳纤维，3份碳黑，12份MBS增韧剂，1份深色母，3份硼酸铝晶须；
抗紫外层4还包括有0.3份光稳定剂LQ-292，0.7份光稳定剂765，1份浅色母，3份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，3份炭黑。
实施例4
一种复合给水管，实施例4与实施例1的区别在于各组分的重量份数及组分的不同，
抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4均包括如下重量份数的组分，70份均聚聚丙烯，33份嵌段共聚聚丙烯，4份茂金属，4份稀土复合稳定剂，2份聚乙烯蜡，2份微晶蜡，46份硫酸钡，4份甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，2份稀土铝酸酯偶联剂；
抗菌层1中还包括有8份纳米二氧化钛光催化性抗菌剂，8份沸石；
静音层2还包括有4份碳黑，36份硫酸钡母料，2份浅色母；
耐冲击层3还包括4份碳纤维，4份碳黑，13份MBS增韧剂，2份深色母，1份硼酸铝晶须；
抗紫外层4还包括有0.5份光稳定剂LQ-292，1.5份光稳定剂765，2份浅色母，4份硫代二丙酸双十八醇酯，4份炭黑。
实施例5
一种复合给水管，实施例5与实施例1的区别在于各组分的重量份数及组分的不同，
抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4均包括如下重量份数的组分，80份均聚聚丙烯，35份嵌段共聚聚丙烯，5份茂金属，5份稀土复合稳定剂，3份脂肪酸钙，2份微晶蜡，25份硫酸钡，23份纳米二氧化钛，3份甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，1份稀土铝酸酯偶联剂；
抗菌层1中还包括有9份纳米二氧化钛光催化性抗菌剂，9份沸石；
静音层2还包括有5份碳黑，38份硫酸钡母料，1份浅色母；
耐冲击层3还包括5份碳纤维，5份碳黑，14份MBS增韧剂，1份深色母，2份硼酸铝晶须；
抗紫外层4还包括有0.5份光稳定剂LQ-292，0.5份光稳定剂765，1份浅色母，2份硫代二丙酸双十八醇酯，3份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，5份炭黑。
实施例6
一种复合给水管，实施例6与实施例1的区别在于各组分的重量份数及组分的不同，
抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4均包括如下重量份数的组分，90份均聚聚丙烯，40份嵌段共聚聚丙烯，5份茂金属，5份稀土复合稳定剂，3份脂肪酸钙，2份聚乙烯蜡，25份纳米氧化铝，25份纳米二氧化钛，4份甲基丙烯酸甲酯与2-甲基丙烯酸甲酯的共聚物，2份稀土铝酸酯偶联剂；
抗菌层1中还包括有10份纳米二氧化钛光催化性抗菌剂，10份沸石；
静音层2还包括有5份碳黑，40份硫酸钡母料，2份浅色母；
耐冲击层3还包括5份碳纤维，5份碳黑，15份MBS增韧剂，2份深色母，3份硼酸铝晶须；
抗紫外层4还包括有1.2份光稳定剂LQ-292，0.8份光稳定剂765，2份浅色母，3份硫代二丙酸双十八醇酯，4份2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，5份炭黑。
实施例7
一种复合给水管的制备工艺
步骤1：按照重量份称取实施例1～6中的抗菌层1、静音层2、耐冲击层3和抗紫外层4物料；
步骤2：将抗菌层1、静音层2、耐冲击层3和抗紫外层4物料分别加入至四个高低速混合机组的高混锅中，高速热混12分钟，热混到110℃时取出；
步骤3：将抗菌层物料、静音层物料、耐冲击层物料、抗紫外层物料混合后的原料分别放入冷拌锅中，冷混到50℃时出料，分别得抗菌层混配料、静音层混配料、耐冲击层混配料、抗紫外层混配料；
步骤4：挤出管材：分别将抗菌层混配料、静音层混配料、耐冲击层混配料、抗紫外层混配料加入至四复合挤出机中将抗菌层1、静音层2、耐冲击层、抗紫外层4共同挤出成型，其中挤出机各区温度设置为210℃；
步骤5：将将挤出的包含抗菌层1、静音层2、耐冲击层3、抗紫外层4四层的复合给水管送入真空定型机中定型；
步骤6：将定型后的复合给水管放在冷却水中冷却至25℃以下；
步骤7：将复合给水管放入牵引机中牵引。
实验检测
外观：光滑、颜色均匀一致、没有凹陷、气孔、水纹、杂质的缺陷；
静置绿苔检测：在自来水管中装满自来水，自然光照15天，然后降水倒出，观察水管内壁是否有绿苔产生；
降噪效果：参照标准CJ/T 312-2009《建筑排水管道系统噪声测试方法》进行测试，噪声≤50/dB。
液压测试：20℃、环应力38Mpa、1h无破裂，无渗漏；
高速冲击测试：23℃，不发生脆性破坏；
耐候性能：紫外老化测试，在高强紫外线下暴晒168h，无漏水。
表1实施例1～6的实验检测结果
通过比较实施例1～6的实验检测结果，从各项性能来看，实施例1～6的复合给水管均复合要求。其中选择实施例3作为参考实施例。
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于抗菌层中不含有沸石，其他均与实施例3保持一致。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于将抗菌层、静音层、耐冲击层和抗紫外层的组分集中混合，然后挤出形成1层的给水管。
根据实施例1～6的检测方式对对比例1和对比例2的给水管进行检测
表2对比例1和对比例2的实验结果
检测项目 对比例1 对比例2 外观 合格 合格 静置绿苔检测 出现少量青苔 出现少量青苔 降噪效果 45 49 液压测试 合格 合格 高速冲击测试 合格 有微小裂纹 耐候性能 合格 有微小裂纹
通过对比对比例1与实施例3的实验检测结果，发现在对比例1的组分中不含有沸石时抗菌性能发生了明显的降低，则说明沸石和抗菌剂共同作用时能增强抗菌性能，其中沸石上的孔隙能够与抗菌剂交联，则抗菌剂的粘连效果好，则抗菌剂就不易在长时间的使用后随水流走，则抗菌效果就会比较持久；而对比对比例2与实施例3，发现将组分完全混合后形成的一种具有抗菌、静音、耐冲击和抗紫外功能的单层水管的各项性能较之四层的复合给水管都要弱，则说明分开的四层的水管材料间相互配合，而申请人推测单层的组分间可能个材料间存在拮抗的作用效果，影响到材料的使用性能。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。