CN111961272A - 一种耐腐蚀阻燃硅芯管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及硅芯管技术领域，特别是关于一种耐腐蚀阻燃硅芯管材，所述耐腐蚀阻燃硅芯管材包括外层和内层，所述外层除传统树脂基体外还含有纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊；所述内层除传统硅芯母料和树脂基体外还含有聚脲材料包覆石墨烯和聚磷酸铵；且所述耐腐蚀阻燃硅芯管材不含有萘酸锌、聚丙烯酸或氯化石蜡。本发明的耐腐蚀阻燃硅芯管材可对土壤常见微生物具有优异的抑制作用，防止管材被微生物侵蚀降解，该抑制作用还可以持续地发挥出来，本申请硅芯管材的爽滑性优异，其内壁摩擦系数可低至0.1以下，还具有较好的阻燃性能，发生燃烧也不会逸出有毒气体，对环境友好。
Description
【技术领域】
本发明涉及硅芯管技术领域，特别是关于一种耐腐蚀阻燃硅芯管材及其制备方法。
【背景技术】
长途光电缆由于敷设距离长，影响因素多，各方均想方设法改善其敷设方式，提高传输性能的稳定性，在应用初期一般是采用架空或直埋这两种方式。架空易受外界的影响，传输的稳定性和漂移性差。直埋局部迁移增容及改道都困难。因此随着科技进步，管道保护成为主要敷设方式。光电缆工程采用管道保护是一种长远的、经济的方式。预先埋管道，再在管道中布光电缆。这种方式虽较前两种方式投资大，但其更换光电缆方便、增容容易，光电缆安全，不易被盗。早在80年代，福建省建设第一条南平至家安的长途电缆，采用塑料管保护，效果很好。光电缆保护管又称为护套管，有水泥管、PVC塑料管、PE管及波纹管等几种。水泥管易碎，VPC管接头多，PE管摩擦阻力大，波纹管虽减少了穿缆时对光电缆的损伤，但采用牵引式穿缆法也很费工费时。因此在90年代末，施工简单、穿缆方便的HDPE硅芯管面世了。HDPE硅芯管又称为硅芯管，是一种内壁带有硅胶质固体润滑剂的新型复合管道，密封性能好，工程造价低，广泛运用于高速公路，铁路等的光电缆通信网络***。硅芯管属于一种内壁带有硅胶质固体润滑剂的新型复合管道，由三台塑料挤出机同步挤压复合而成，主要原材料为高密度聚乙烯，芯层为摩擦系数最低的固体润滑剂硅胶质。其因密封性能好，耐化学腐蚀，工程造价低，广泛运用于高速公路，铁路等的光电缆通信网络***。
随着电力、电子通讯、交通及信息化行业的迅猛发展，硅芯管用量激增，然而近年来人们对环保、安全的要求越来越高，现有部分的硅芯管材其安全性往往有短板，现有技术有公开号为CN109134992A的中国发明专利，公开了一种耐腐蚀高阻燃硅芯管的制作方法，由如下原料成分及重量配方比：正烃烷230～320份、高密度聚乙烯195～225份、十二碳烯35～45份、甲基含氢硅油135～145份、羟基硬脂酸25～30份、聚烯烃树脂75～85份、色母粒10～12份、石墨烯6～8份、纳基膨润土3～5份、聚乙烯醇2～4份、萘酸锌1～2份、纳米硼化物2～4份、聚酯氨3～4份、聚丙烯酸1～2份、磷酸三乙酯3～5份、氯化石蜡2～3份、抗氧化剂1～2份、甘油5～7份、去离子水7～9份。采用上述配方后，使产品具有高耐磨性和高阻燃性，提高了整体的一致性，牢靠度高，不会产生脱层问题，另外特别是添加了多种不同功用的反应剂，不但使得反应充分，而且使得产品各种成分效应得到最大发挥，最终使得产品整体性能非常高。然而其组分中含有萘酸锌、聚丙烯酸和氯化石蜡三种组分，前述三种组分具备润滑、表面处理和增强阻燃剂分散性能的作用，但其受热容易分解成卤化气体、萘气等易致窒息气体和强致癌物质，会对机体产生巨大的伤害，不能满足人们对安全性的要求。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的旨在提供一种耐腐蚀阻燃硅芯管材，其可对土壤常见微生物具有优异的抑制作用，防止管材被微生物侵蚀降解，该抑制作用还可以持续地发挥出来，本申请硅芯管材的爽滑性优异，其内壁摩擦系数可低至0.1以下，还具有较好的阻燃性能，发生燃烧也不会逸出有毒气体，对环境友好。
本发明是按照以下技术方案实现的。
{1}一种耐腐蚀阻燃硅芯管材，所述耐腐蚀阻燃硅芯管材包括外层和内层，其特征在于：
所述外层除传统树脂基体外还含有重量比2.5～3.5:1的纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊；
所述内层除传统硅芯母料和树脂基体外还含有聚脲材料包覆石墨烯和聚磷酸铵；且
所述耐腐蚀阻燃硅芯管材不含有萘酸锌、聚丙烯酸或氯化石蜡。
申请人发现，制备复合型硅芯管材的外层管时，在传统树脂基体(如高密度聚乙烯)外添加特定重量比的纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊并发生协同作用后，可在不损害原有硅芯管材强度的基础上大大提升管材的耐腐蚀性能，其对霉菌、金葡菌、大肠杆菌等具有较强的抑制作用，防止管材被土壤中的微生物侵蚀，此外，缺损后释放出的二甲酸钾还能防止小动物的啃食。而在硅芯管内层材料中添加聚脲材料包覆石墨烯和聚磷酸铵除了可赋予内层材料以优异的防腐、防水、耐磨损等特性外，还可对内层管材进行阻燃改性，显著提升硅芯管材的极限氧指数(LOI)和垂直燃烧等级(UL-94)，从而可有效保护硅芯管及置于其内的线缆，即便燃烧，亦不会因含有萘酸锌、聚丙烯酸和氯化石蜡等而释放出卤化气体、萘气等有害气体，避免了对机体和环境产生危害，满足人们对功能性和安全性的双重要求。
一种优选方案中，所述外层的纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊的重量比优选2.8～3.2:1，更优选2.8～3.0:1，最优选3.0:1。通过调整外层中纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊的重量比，可以得出硅芯管材外层对土壤中的微生物的最高抑制作用，从而可以较大程度地延长硅芯管材的使用期限。
一种优选方案中，所述外层包括：高密度聚乙烯(HDPE)89.0～95.5wt％、纳米SiO20.5～3.0wt％、二甲酸钾缓释微胶囊0.3～1.0％、分散剂1.0～2.0wt％、色母料1.5～5.0wt％。
另一种优选方案中，所述纳米SiO2的粒径为20～80nm。
另一种优选方案中，所述二甲酸钾缓释微胶囊经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)5A沸石分子筛置于足量的3.0～5.0％的二甲酸钾水溶液中，40～50℃温度下搅拌至少4h后离心，过滤取滤渣干燥后得芯材；
2)步骤1)芯材按照料液比1:100～150加入至质量分数1.0～1.5％的壳聚糖溶液中，40～50℃温度下搅拌至混合均匀得到混合溶液；
3)步骤2)混合溶液按照体积比1:2～3缓慢滴加至3.0～4.0％的CaCl2溶液中，固化至少30min形成微胶囊，以蒸馏水洗涤至无氯离子，真空干燥即得。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤1)中，搅拌速率不低于300r/min。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤1)中，干燥意指在40～45℃温度下干燥至少12h。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤2)中，壳聚糖的重均分子量是120000～150000，脱乙酰度不低于90％。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤2)中，壳聚糖溶液具体是将壳聚糖溶解在2vol％的醋酸溶液中形成的溶液。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤2)中，搅拌速率不低于300r/min。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤3)中，缓慢滴加是以3～10mL/min的速率滴加。
另一种优选方案中，所述制备二甲酸钾缓释微胶囊的步骤3)中，真空干燥意指在50～55℃温度下干燥至恒重。
本发明方法中仅以壳聚糖包覆沸石/二甲酸钾制备得到二甲酸钾缓释微胶囊，其制备过程温和易控，可得到粒径均匀的释微胶囊，将其与纳米SiO2以特定重量比掺入复合型硅芯管材的外层管中可发挥对土壤中常见微生物如霉菌、金葡菌、大肠杆菌等的强效抑制作用，从而有效防止管材被微生物侵蚀降解，而且缓释微胶囊在外界环境作用下可缓慢释放出二甲酸钾，不仅能使得对微生物的抑制作用得以持续发生，延长耐腐蚀期限和管材应用期限，而且还能防止小动物的啃食，提升管材长时间使用下的强度，保护内部线缆。
一种优选方案中，所述内层包括：HDPE86.0～93.5％、硅芯母料4.0～7.0％、聚脲材料包覆石墨烯0.5～3.0％、聚磷酸铵1.0～2.0％、分散剂1.0～2.0％。
另一种优选方案中，所述聚脲材料包覆石墨烯经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)2～5重量份聚乙烯醇加入至100重量份去离子水中，于90～95℃温度下搅拌至少30min，然后加入2.5～3.0重量份的石墨烯，继续搅拌至均匀，冷却至室温后剧烈搅拌至少30min，加入0.1～0.2重量份正辛醇且剧烈搅拌至少10min；
2)2.5～3.0重量份甲苯二异氰酸酯和1.0～1.2重量份氧化锌加入至120～150重量份甲苯中，室温下搅拌至少1h，然后将步骤1)混合溶液滴入甲苯溶液，升温至65～70℃；
3)步骤2)混合溶液中再滴加0.4～0.5重量份二乙烯三胺和0.4～0.5重量份二月桂酸二正丁基锡，继续搅拌至少5h，取出后以丙酮洗涤过滤，然后以去离子水真空抽滤至少3次，真空干燥即得。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤1)中，搅拌速率不低于300r/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤1)中，剧烈搅拌速率不低于6000r/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤2)中，搅拌速率不低于300r/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤2)中，滴入速率是5～10mL/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤2)中，升温速率是3～5℃/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤3)中，滴加速率是3～5mL/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤3)中，搅拌速率不低于300r/min。
另一种优选方案中，所述制备聚脲材料包覆石墨烯的步骤3)中，真空干燥是在50～60℃温度下真空干燥至恒重。
本申请以掺杂氧化锌的聚脲材料包覆石墨烯，将其掺入硅芯管内层材料后了不仅可赋予内层材料以优异的防腐、防水、耐磨损等特性，还能显著提升硅芯管内壁的爽滑性即降低内壁摩擦系数，平板法测量下的内壁摩擦系数可低至0.1以下，硅芯管材内壁润滑性优异，极大地保护内部线缆的可滑移性，降低了施工难度；此外，前述掺杂氧化锌的聚脲材料包覆石墨烯还能提升硅芯管材的极限氧指数(LOI)和垂直燃烧等级(UL-94)，硅芯管材若从外部燃烧则可有效保护置于其内的线缆，若其内部因线路短路而发生燃烧，亦可保护硅芯管材不受明显损坏，降低成本，而且即便燃烧，亦不会因硅芯管材含有萘酸锌、聚丙烯酸和氯化石蜡等而释放出卤化气体、萘气等有害气体，避免了对机体和环境产生危害，满足人们对功能性和安全性的双重要求。
另一种优选方案中，所述聚磷酸铵的聚合度是50～100。
另一种优选方案中，所述分散剂是油酸酰胺。
另一种优选方案中，所述内层的厚度占据耐腐蚀阻燃硅芯管材总厚度的8～15％。
{2}制备项{1}所述耐腐蚀阻燃硅芯管材的方法，其特征在于包括以下步骤：按配方量将原材料配料成内层混合料及外层混合料，并提供双层共挤挤出机，由内而外直接层叠挤出内层和外层，冷却定型以使各层结合为一体。
{3}项{1}、{2}所述耐腐蚀阻燃硅芯管材在敷设线缆中的应用，其特征在于将所述硅芯管材铺设于所需环境中，并将线缆敷设于所述硅芯管材中。
本发明获得了如下有益效果:
1)仅以壳聚糖包覆沸石/二甲酸钾制备得到二甲酸钾缓释微胶囊，其制备过程温和易控，可得到粒径均匀的释微胶囊，将其与纳米SiO2以特定重量比掺入复合型硅芯管材的外层管中可发挥对土壤中常见微生物如霉菌、金葡菌、大肠杆菌等的强效抑制作用，从而有效防止管材被微生物侵蚀降解；
2)缓释微胶囊在外界环境作用下可缓慢释放出二甲酸钾，不仅能使得对微生物的抑制作用得以持续发生，延长耐腐蚀期限和管材应用期限，而且还能防止小动物的啃食，提升管材长时间使用下的强度，保护内部线缆；
3)以掺杂氧化锌的聚脲材料包覆石墨烯，将其掺入硅芯管内层材料后了不仅可赋予内层材料以优异的防腐、防水、耐磨损等特性，还能显著提升硅芯管内壁的爽滑性即降低内壁摩擦系数，平板法测量下的内壁摩擦系数可低至0.1以下，硅芯管材内壁润滑性优异，极大地保护内部线缆的可滑移性，降低了施工难度；
4)掺杂氧化锌的聚脲材料包覆石墨烯还能提升硅芯管材的极限氧指数(LOI)和垂直燃烧等级(UL-94)，硅芯管材若从外部燃烧则可有效保护置于其内的线缆，若其内部因线路短路而发生燃烧，亦可保护硅芯管材不受明显损坏，降低成本；
5)即便本申请所述硅芯管材料发生燃烧，其不会因硅芯管材含有萘酸锌、聚丙烯酸和氯化石蜡等而释放出卤化气体、萘气等有害气体，避免了对机体和环境产生危害，满足人们对功能性和安全性的双重要求。
本发明为实现上述目的而采用了上述技术方案，弥补了现有技术的不足，设计合理，操作方便。
【附图说明】
为让本发明的上述和/或其他目的、特征、优点与实例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1为本发明的耐腐蚀阻燃硅芯管材结构示意图；
图2为本发明各实施例硅芯管的内壁摩擦系数统计示意图。
【具体实施方式】
本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当替换和/或改动工艺参数实现，然而特别需要指出的是，所有类似的替换和/或改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述产品和制备方法已经通过较佳实例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的产品和制备方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
除非另外定义，本文所用的所有技术和科学术语具有本领域技术人员通常理解的相同含义。在冲突的情况下，以包括定义在内的本文件为准。下面描述优选的方法和材料，但是与本文所述那些类似或等同的方法和材料可用于实施或测试本发明。本文公开的材料、方法和实例仅是说明性的，而非旨在限制。
除非另外说明，所有的百分数、份数、比例等都以重量计；另有说明包括但不限于“wt％”意指重量百分比、“mol％”意指摩尔百分比、“vol％”意指体积百分比。
除非具体说明，本文所描述的材料、方法和实例仅是示例性的，而非限制性的。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等同的方法和材料可用于本发明的实施或测试，但本文仍描述了合适的方法和材料。
以下详细描述本发明。
实施例1：一种硅芯管：
本实施例提供一种硅芯管，其具体经由下述步骤制备得到。
1)制备二甲酸钾缓释微胶囊：
1.1)5A沸石分子筛置于足量的3％的二甲酸钾水溶液中，45℃、450r/min条件下搅拌4h后离心，过滤取滤渣，45℃温度下干燥12h后得芯材；
1.2)取重均分子量120000、脱乙酰度92％的壳聚糖溶解于2vol％的醋酸溶液中配制质量分数1.0％的壳聚糖溶液，然后将步骤1.1)芯材按照料液比1:120加入至壳聚糖溶液，50℃、450r/min条件下搅拌至混合均匀得到混合溶液；
1.3)步骤1.2)混合溶液按照体积比1:2、滴加速率5mL/min缓慢滴加至3.0％的CaCl2溶液中，固化30min形成微胶囊，以蒸馏水洗涤至无氯离子，真空干燥即得。
2)制备聚脲材料包覆石墨烯：
2.1)2g聚乙烯醇加入至100g去离子水中，于90℃、600r/min条件下搅拌30min，然后加入3g石墨烯，继续搅拌至均匀，冷却至室温后在6000r/min速率下剧烈搅拌30min，加入0.15g正辛醇且剧烈搅拌15min；
2.2)2.5g甲苯二异氰酸酯和1g氧化锌加入至150g甲苯中，室温下以450r/min搅拌1h，然后将步骤2.1)混合溶液以10mL/min滴入甲苯溶液，5℃/min升温至70℃；
2.3)步骤2.2)混合溶液中再以1mL/min滴加0.5g二乙烯三胺和0.5g二月桂酸二正丁基锡，继续以450r/min搅拌5h，取出后以丙酮洗涤过滤，然后以去离子水真空抽滤3次，60℃温度下真空干燥至恒重即得。
3)制备硅芯管：
3.1)制备硅芯管采用两台挤出机，SJ-90单螺杆挤出机用于硅芯管外层的挤出，SI-45挤出机用于硅芯管内层的挤出，采用双机共挤机头，且将其与真空冷却定型装置复合；
3.2)硅芯管配方如表1所示；
表1、硅芯管配方
3.3)详细工艺参数(Φ40/33)如表2所示；
表2、工艺参数
实施例2：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备二甲酸钾缓释微胶囊时，以重均分子量120000的海藻酸钠代替壳聚糖。
实施例3：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备二甲酸钾缓释微胶囊时，壳聚糖的重均分子量是180000、脱乙酰度是85％。
实施例4：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备二甲酸钾缓释微胶囊时，壳聚糖的重均分子量是180000、脱乙酰度是92％。
实施例5：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备二甲酸钾缓释微胶囊时，壳聚糖的重均分子量是120000、脱乙酰度是85％。
实施例6：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备二甲酸钾缓释微胶囊时，壳聚糖的重均分子量是80000、脱乙酰度是92％。
实施例7：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备聚脲材料包覆石墨烯时，以石墨代替石墨烯。
实施例8：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备聚脲材料包覆石墨烯时，以氧化铜代替氧化锌。
实施例9：另一种硅芯管：
本实施例提供另一种硅芯管，其组分、配方、制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于本实施例中，制备聚脲材料包覆石墨烯时，未添加氧化锌。
实施例10～15：另数种硅芯管：
实施例10～15分别提供一种硅芯管，它们的制备方法均与实施例1基本相同，不同之处仅仅在于组分配方与实施例1不同，具体配方如表3所示。
表3、实施例10～15硅芯管配方
为验证前述实施例1～15中各硅芯管材的理化性质，先以下述实验例1～4对其进行表征。
实验例1：力学强度检测：
分别对实施例1～15中制得的各硅芯管材做如下力学强度测试：按照JTT 496-2018《公路地下通信管道高密度聚乙烯硅芯塑料管》进行相关测试，统计结果如表4和图1所示。
表4、力学强度检测结果
注：“/”表示无单位。
由表4可知，本申请的优选实施例1及其他实施例2～15中的各硅芯管材均具有较高的力学强度，其拉伸强度、断裂伸长率、环刚度、外壁硬度、耐水压密封性能、抗裂强度和耐热应力开裂等均可达到使用标准，满足应用需求；此外，从图1可以看出，本申请的优选实施例1中的硅芯管具有优异的内壁摩擦系数，相应数值均显著低于标准值，特别地，从图1还可看出，硅芯管内层配方中掺入掺杂氧化锌的聚脲材料包覆石墨烯及聚磷酸铵相对于未完全掺入上述两组分(实施例14未添加聚脲材料包覆石墨烯，实施例15中未添加聚磷酸铵)、聚脲材料包覆石墨烯组分配方更改(实施例7以石墨代替石墨烯、实施例8以氧化铜代替氧化锌以及实施例9未掺杂氧化锌)，具有显著的更低内壁摩擦系数，硅芯管材内壁爽滑性优异，可极大地保护内部线缆的可滑移性，降低施工难度。
实验例2：阻燃性检测：
使用JF-3极限氧指数仪测试极限氧指数(LOI)，依据GB/T2408-2008《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法和垂直燃烧》测试垂直燃烧等级，分别测试实施例1～15中各硅芯管材的阻燃性能，以市售HDPE硅芯管(购自河南省雄起塑业有限公司)作为对照组一并测试，统计结果如表5所示。
表5、阻燃性能结果
由上述表5可知，本申请的优选实施例1中的硅芯管材具有优异的阻燃特性，其极限氧指数超过28.5，属于难燃材料，且其垂直燃烧等级达到V-0级，与之相应的实施例7、8和实施例14、15中的硅芯管材，因其内层配方发生变化，导致其阻燃特性发生显著下降，具体包括聚脲材料包覆石墨烯组分更改、未添加聚脲材料包覆石墨烯或聚磷酸铵，从实施例14和15也可得出聚脲材料包覆石墨烯与聚磷酸铵联合发挥协同作用提升硅芯管阻燃作用，市售硅芯管阻燃作用较差，亦可说明本申请的技术方案得出的硅芯管材具有优异的阻燃性能，硅芯管材若从外部燃烧则可有效保护置于其内的线缆，若其内部因线路短路而发生燃烧，亦可保护硅芯管材不受明显损坏，降低成本，而且本申请硅芯管材未含有萘酸锌、聚丙烯酸和氯化石蜡等，若其发生燃烧也不会释放出卤化气体、萘气等有害气体，避免了对机体和环境产生危害，满足人们对功能性和安全性的双重要求。
实验例3：耐腐蚀作用检测：
分别对实施例1～15中各硅芯管材及市售HDPE硅芯管(购自河南省雄起塑业有限公司)进行耐酸腐蚀性检测(40％硫酸，24h)和耐碱腐蚀性检测(40％氢氧化钠溶液，24h)，观察各硅芯管表面均无明显腐蚀现象，表明本申请的硅芯管材具有优异的耐酸碱腐蚀作用，满足使用要求。
实验例4：抑菌作用检测：
分别在同一土壤环境下将实施例1～15中各硅芯管材及市售HDPE硅芯管(购自河南省雄起塑业有限公司)作为对照组一并埋入土壤中50cm，分别于30d、60d、90d时取出，剔除黏附泥土后以无菌水冲洗，采用稀释法测定各硅芯管表面的微生物含量，统计实施例1～15中各硅芯管材表面的微生物含量相对于对照组的相对含量，结果如表6所示。
表6、微生物相对含量
从上表6中可以看出，相比于传统市售硅芯管，本申请技术方案得出的硅芯管材具有优异的抑制微生物的作用，随着时间的推移，传统市售硅芯管表面必然累积更多的微生物，然而本申请优选实施例1中的硅芯管依然具有优异的抑菌表现，而且相对抑制率持续位于高位，表明硅芯管外层具有持续的抑制微生物的功能。结合实施例10和11可知发挥抑菌作用的主要是二甲酸钾缓释微胶囊，然而，对比实施例12和13可知纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊的特定重量比对硅芯管的抑菌作用的发挥具有重要的影响，此外，将壳聚糖替换为海藻酸钠(实施例2)、更改壳聚糖的分子量和脱乙酰度(实施例3～6)均会对硅芯管的抑菌作用及其缓释作用产生显著的影响，进而影响其持续的保持耐侵蚀。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
Claims (10)
1.一种耐腐蚀阻燃硅芯管材，所述耐腐蚀阻燃硅芯管材包括外层和内层，其特征在于：
所述外层除传统树脂基体外还含有重量比2.5～3.5:1的纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊；
所述内层除传统硅芯母料和树脂基体外还含有聚脲材料包覆石墨烯和聚磷酸铵；且
所述耐腐蚀阻燃硅芯管材不含有萘酸锌、聚丙烯酸或氯化石蜡。
2.根据权利要求1所述的硅芯管材，其特征在于：所述外层的纳米SiO2和二甲酸钾缓释微胶囊的重量比优选2.8～3.2:1，更优选2.8～3.0:1，最优选3.0:1。
3.根据权利要求1或2所述的硅芯管材，其特征在于：所述外层包括：高密度聚乙烯(HDPE)89.0～95.5wt％、纳米SiO20.5～3.0wt％、二甲酸钾缓释微胶囊0.3～1.0％、分散剂1.0～2.0wt％、色母料1.5～5.0wt％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的硅芯管材，其特征在于：所述纳米SiO2的粒径为20～80nm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的硅芯管材，其特征在于：所述二甲酸钾缓释微胶囊经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)5A沸石分子筛置于足量的3.0～5.0％的二甲酸钾水溶液中，40～50℃温度下搅拌至少4h后离心，过滤取滤渣干燥后得芯材；
2)步骤1)芯材按照料液比1:100～150加入至质量分数1.0～1.5％的壳聚糖溶液中，40～50℃温度下搅拌至混合均匀得到混合溶液；
3)步骤2)混合溶液按照体积比1:2～3缓慢滴加至3.0～4.0％的CaCl2溶液中，固化至少30min形成微胶囊，以蒸馏水洗涤至无氯离子，真空干燥即得。
6.根据权利要求1～5任一项所述的硅芯管材，其特征在于：所述内层包括：HDPE86.0～93.5％、硅芯母料4.0～7.0％、聚脲材料包覆石墨烯0.5～3.0％、聚磷酸铵1.0～2.0％、分散剂1.0～2.0％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的硅芯管材，其特征在于：所述聚脲材料包覆石墨烯经由包括下述步骤的方法制备得到：
1)2～5重量份聚乙烯醇加入至100重量份去离子水中，于90～95℃温度下搅拌至少30min，然后加入2.5～3.0重量份的石墨烯，继续搅拌至均匀，冷却至室温后剧烈搅拌至少30min，加入0.1～0.2重量份正辛醇且剧烈搅拌至少10min；
2)2.5～3.0重量份异氰酸酯和1.0～1.2重量份氧化锌加入至120～150重量份甲苯中，室温下搅拌至少1h，然后将步骤1)混合溶液滴入甲苯溶液，升温至65～70℃；
3)步骤2)混合溶液中再滴加0.4～0.5重量份二乙烯三胺和0.4～0.5重量份二月桂酸二正丁基锡，继续搅拌至少5h，取出后以丙酮洗涤过滤，然后以去离子水真空抽滤至少3次，真空干燥即得。
8.根据权利要求1～7任一项所述的硅芯管材，其特征在于：所述内层的厚度占据耐腐蚀阻燃硅芯管材总厚度的8～15％。
9.制备权利要求1～8任一项所述耐腐蚀阻燃硅芯管材的方法，其特征在于包括以下步骤：按配方量将原材料配料成内层混合料及外层混合料，并提供双层共挤挤出机，由内而外直接层叠挤出内层和外层，冷却定型以使各层结合为一体。
10.权利要求1～9任一项所述耐腐蚀阻燃硅芯管材在敷设线缆中的应用，其特征在于将所述硅芯管材铺设于所需环境中，并将线缆敷设于所述硅芯管材中。
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