CN101532591B - Upvc管材或管件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UPVC管材、件及其制备方法，本发明的UPVC管材、件，按重量份计，含有聚氯乙烯树脂50～100份；硬铅0.75～1.4份；硬质碳酸钙0.85～1.7份；氯化聚乙烯4～9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂2～5份；石蜡0.28～0.6份；硬脂酸0.23～0.6份；轻质碳酸钙4.5～10份；稀土复合稳定剂0.15～0.5份，该管材、件相比现有产品，其力学性能提高了20％，耐压性提高15％，可减轻管材壁厚15％，耐热性和耐腐蚀性得到提高，同时，本发明还公开了一种UPVC管材和一种UPVC管件的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及塑料加工技术领域，特别涉及一种UPVC管材或管件，同时还涉及其制备方法。
背景技术
UPVC又称硬PVC，它是氯乙烯单体经聚合反应而制成的无定形热塑性树脂加一定的添加剂组成。除了用添加剂外，还采用了与其它树脂进行共混改性的办法，使其具有明显的实用价值。这些树脂有CPVC、PE、ABS、EVA、MBS等。UPVC管具有以下特点：
1.物化性能优良。用PVC生产的管材及管件，耐腐蚀，抗冲强度高，流体阻力小(较同口径铸铁管流量提高30％)。耐老化，使用寿命长(据国家建设部测试资料说明，使用年限为40-50)，是建筑排水、化工排污的理想材料。
2.质轻实用，安装方便。重量只有同口径铸铁管的1/7，可大大加快工程进度和降低施工费用。
3.内壁光滑，排水流畅，管道不易阻塞。检查口设计独特，检查操作方便，不需任何工具。
4.节约建筑费用。使用UPV管比使用同样规格的铸铁管的综合造价低，维修费用更低。
由于UPVC塑料管具有耐酸碱、耐腐蚀、不生锈、不结垢、保护水质、避免水质受到二次污染的优点，在大力提倡生产环保产品的今天，作为一种保护人类健康的理想“绿色建材”，已被全国乃至全球广泛推广应用；
除此之外，UPVC喷滴灌溉系统的使用与普通灌溉相比，可节水50％-70％，同时可节约肥料和农药用量，农作物产量可提高30％-80％。在我国水资源缺乏、农业生产灌溉方式落后的今天，这对促进我国节水农业生产发展有着极大的社 会效益；UPVC塑料管具有优异的绝缘能力，还广泛用作邮电通讯电缆导管；UPVC塑料管耐酸碱、耐腐蚀，许多化工厂用作输液配管。其他还用于凿井工程、医药配管工程、矿物盐水输送配管工程、电气配管工程等。
目前的UPVC管材、管件的配方中还大都采用铅盐体系，不仅力学性能较差，且对人体有害；在现有的少数采用稀土稳定剂参与制备UPVC管材、管件的方法中，由于配方不够合理，制得的管材或管件力学性能不佳，管材壁厚较厚，用料较多，耐热耐腐蚀性都需要提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种UPVC管材、件，采用创新配方，特别是加入了稀土复合稳定剂，其外观良好、塑化均匀、耐热性好、耐腐蚀性能佳，用料节省。
本发明的UPVC管材、件，按重量份计，所述UPVC管材、件含有聚氯乙烯树脂50～100份；硬铅0.75～1.4份；硬质碳酸钙0.85～1.7份；氯化聚乙烯4～9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂2～5份；石蜡0.28～0.6份；硬脂酸0.23～0.6份；轻质碳酸钙4.5～10份；稀土复合稳定剂0.15～0.5份。
进一步，所述稀土复合稳定剂为RE-2型复合稳定剂。
该UPVC管材、件的原料中，所述硬质碳酸钙和轻质碳酸钙作为填充剂；所述聚氯乙烯树脂加工改性剂(ACR)是在应力作用下，能够提高聚氯乙烯破裂总能量的一种高分子聚合物，ACR的分子结构中不含双键，耐候性能好，在PVC/ACR共混体系中，ACR可显著提高共混体系的抗冲击性能，在PVC基体中，PVC是连续相，ACR是分散相，分散在PVC连续相中与PVC相互作用，起到加工助剂的作用，促进PVC的塑化和凝胶化，塑化时间短，具有很好的加工性能。成形温度和塑化时间对缺口冲击强度影响较小，弯曲弹性模量下降也小，经ACR改性的硬PVC制品有优良的室温冲击强度或低温冲击强度；所述石蜡和硬脂酸作为润滑剂使用；所述氯化聚乙烯(CPE)为饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐侯性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化 性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能；
稀土元素有着相似且异常活泼的化学性质，有着众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子，同时稀土金属离子有较大的离子半径，与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键，稀土离子为典型的硬阳离子，即不易极化变形的离子，它们与金属硬碱的配位原子，如氧的络合能力很强。稀土化合物对CaCO3的偶联作用，由于稀土离子和PVC链的氯离子之间存在强配位相互作用，有利于剪切力的传递，从而使稀土化合物能有效地加速PVC的凝胶化，即可促进PVC塑化，又可起到加工助剂ACR的作用，同时，稀土金属离子与CPE中的C1配位，可使CPE更加发挥其增韧改性的作用。性能优良的稀土稳定剂应具有以下功能：
1.优异的热稳定性能
静态动态热稳定性，均与京锡8831相当，好于铅盐及金属皂类，是铅盐的三倍及Ba/Zn复合稳定剂的4倍。
2.偶联作用
具有优良的偶联作用，与铅盐相比，与PVC有很好的相容作用。
3.增韧作用
与PVC树脂和增韧剂CPE的良好的相容性以及与CaCO3的偶联作用，使PVC树脂在加工中塑化均匀，塑化温度低，型材的耐冲击性能较好。
稀土稳定剂无润滑作用，应与润滑剂一起加入。
本发明的目的之二是提供一种UPVC管材的制备方法，该方法生产效率高，节能环保，能够有效降低生产成本。
本发明的UPVC管材的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)将经步骤2充分混合过的原料在45℃～115℃的温度下捏合；
3)在真空环境下，通过自动上料机自动上料；
5)将上述混合物置入双螺杆挤出机中挤出，在模具中成型，具体参数为：
模头压缩比：S1∶S2＝1∶5～6；
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L＝1∶1～2
机筒温度：150℃～180℃；合流芯温度：150℃～165℃；机头温度：165℃～185℃；口模温度：185℃～200℃；
6)将制得的坯件在8℃～30℃的温度下冷却定型；
7)冷却牵引；
8)根据需要对成型坯件计量切割得到成品；
进一步，本方法还包括步骤9，即通过扩口机对切割后的坯件扩口。
本发明的目的之三是提供一种UPVC管件的制备方法，用于UPVC管件的制作，其生产效率高，节能环保，制得的成品光泽度高，成品率高。
本发明的UPVC管件的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)挤出造粒；
3)注射成型；
4)在8℃～30℃的温度下冷却并脱模，冷却时间为30秒至2分钟，经修整得到成品。
本发明的UPVC管材、件具有以下有益效果：
1.相比现有产品，其力学性能提高了20％，耐压性提高15％，可减轻管材壁厚15％；
2.耐热性好，耐热温度提高10摄氏度，扩大了应用范围；
3.稀土复合稳定剂的加入，使得体系中的物料间的作用加强，产品结构缺陷明显减少，制品表面光泽度高，耐腐蚀性提高。
4.本发明的UPVC管材、件在达到最佳塑化温度时，可以比铅盐稳定剂，减低5℃，降低了成型的温度。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的UPVC管材制备流程示意图；
图2为本发明的UPVC管件制备流程示意图；
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
UPVC管材，按重量份计，含有聚氯乙烯树脂50份；硬铅0.75份；硬质碳酸钙0.85份；氯化聚乙烯4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂2份；石蜡0.28份；硬脂酸0.23份；轻质碳酸钙4.5份；稀土复合稳定剂0.15份。
该管材的制备方法如下：
1)将聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)将经步骤2充分混合过的原料在8℃的温度下捏合；
3)在真空环境下，通过自动上料机自动上料；
4)将上述混合物置入双螺杆挤出机中挤出，在模具中成型，具体参数为：
模头压缩比：S1∶S2＝1∶5；
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L＝1；
机筒温度：150℃；合流芯温度：150℃；机头温度：165℃；口模温度：185 ℃；
6)将制得的坯件在8℃的温度下冷却成型；
7)冷却牵引；
8)根据需要对成型坯件计量切割；
9)通过扩口机对切割后的坯件扩口，得到成品。
实施例二
UPVC管材，按重量份计，含有聚氯乙烯树脂80份；硬铅1份；硬质碳酸钙1.2份；氯化聚乙烯5份；聚氯乙烯树脂加工改性剂3份；石蜡0.4份；硬脂酸0.4份；轻质碳酸钙7份；稀土复合稳定剂0.25份。
该管材的制备方法如下：
1)将按配方配得的聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)将经步骤2充分混合过的原料在60℃的温度下捏合；
3)在真空环境下上料；
4)将上述混合物置入双螺杆挤出机中挤出，在模具中成型，具体参数为：
模头压缩比：S1∶S2＝1∶5.5；
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L＝1∶1.5
机筒温度：160℃；合流芯温度：155℃；机头温度：170℃；口模温度：190℃；
6)将制得的坯件在20℃的温度下冷却成型；
7)冷却牵引；
8)根据需要对成型坯件计量切割；
9)通过扩口机对切割后的坯件扩口，得到成品。
实施例三
该UPVC管材，按重量份计含有聚氯乙烯树脂100份；硬铅1.4份；硬质碳 酸钙1.7份；氯化聚乙烯9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂5份；石蜡0.6份；硬脂酸0.6份；轻质碳酸钙10份；稀土复合稳定剂0.5份。
该管材的制备方法如下：
1)原料处理；
2)将按配方配得的聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
3)将经步骤2充分混合过的原料在115℃的温度下捏合；
4)在真空环境下上料；
5)将上述混合物置入双螺杆挤出机中挤出，在模具中成型，具体参数为：
模头压缩比：S1∶S2＝1∶6；
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L＝1∶2；
机筒温度：180℃；合流芯温度：165℃；机头温度：180℃；口模温度：200℃；
6)将制得的坯件在30℃的温度下冷却成型；
7)冷却牵引；
8)根据需要对成型坯件计量切割；
9)通过扩口机对切割后的坯件扩口，得到成品。
实施例四
UPVC管件，按重量份计，含有聚氯乙烯树脂50份；硬铅0.75份；硬质碳酸钙0.85份；氯化聚乙烯4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂2份；石蜡0.28份；硬脂酸0.23份；轻质碳酸钙4.5份；稀土复合稳定剂0.15份。
该种管件的制备方法如下：
1)将配好的聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)挤出造粒；
3)注射成型；
4)在8℃的温度下冷却30秒并脱模，经修整得到成品。
实施例五
UPVC管件，按重量份计，含有聚氯乙烯树脂70份；硬铅1.2份；硬质碳酸钙1.5份；氯化聚乙烯6份；聚氯乙烯树脂加工改性剂3份；石蜡0.4份；硬脂酸0.4份；轻质碳酸钙7份；稀土复合稳定剂0.25份。
该种管件的制备方法如下：
1)将配好的聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)挤出造粒；
3)注射成型；
4)在20℃的温度下冷却10分钟并脱模，经修整得到成品。
实施例六
该UPVC管件，按重量份计，含有聚氯乙烯树脂100份；硬铅1.4份；硬质碳酸钙1.7份；氯化聚乙烯9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂5份；石蜡0.6份；硬脂酸0.6份；轻质碳酸钙10份；稀土复合稳定剂0.5份。
该种管件的制备方法如下：
1)将配好的聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；
2)挤出造粒；
3)注射成型；
4)在30℃的温度下冷却30分钟并脱模，经修整得到成品。
制得的UPVC管材的性能参数如下表所示：
表1
| 指标名称 | 单位 | UPVC管材制品 |
| 拉伸强度(纵横向) | Mpa | ＜80 |
| 弯曲强度(纵横向) | Mpa | ＞120 |
| 冲击强度(缺口) | KJ/m2 | ＞4.5 |
| 马丁耐热 | ℃ | ＞80 |
与现有产品的主要性能指标对比如表2所示：
表2
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.稀土UPVC管材或管件，其特征在于：按重量份计，所述UPVC管材或管件含有聚氯乙烯树脂50～100份；硬铅0.75～1.4份；硬质碳酸钙0.85～1.7份；氯化聚乙烯4～9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂2～5份；石蜡0.28～0.6份；硬脂酸0.23～0.6份；轻质碳酸钙4.5～10份；稀土复合稳定剂0.15～0.5份。
2.稀土UPVC管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；按重量份计，所述稀土UPVC管材含有聚氯乙烯树脂为50～100份；硬铅为0.75～1.4份；硬质碳酸钙为0.85～1.7份；氯化聚乙烯为4～9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂为2～5份；石蜡为0.28～0.6份；硬脂酸为0.23～0.6份；轻质碳酸钙为4.5～10份；稀土复合稳定剂为0.15～0.5份；
2)将经步骤2充分混合过的原料在8℃～115℃的温度下捏合；
3)在真空环境下，通过自动上料机自动上料；
4)将上述混合物置入双螺杆挤出机中挤出，在模具中成型，具体参数为：
模头压缩比：S1∶S2＝1∶5～6；
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L＝1∶1～2；
机筒温度：150℃～180℃；合流芯温度：150℃～165℃；机头温度：165℃～180℃；口模温度：185℃～200℃；
5)将制得的坯件在8℃～30℃的温度下冷却定型；
6)冷却牵引；
7)根据需要对成型坯件计量切割得到成品。
3.根据权利要求2所述的稀土UPVC管材的制备方法，其特征在于：还包括步骤8)，即通过扩口机对切割后的坯件扩口。
4.稀土UPVC管件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将聚氯乙烯树脂、硬铅、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、聚氯乙烯树脂加工改性剂、石蜡、硬脂酸、轻质碳酸钙和稀土复合稳定剂搅拌均匀，充分混合；按重量份计，所述稀土UPVC管件含有聚氯乙烯树脂为50～100份；硬铅为0.75～1.4份；硬质碳酸钙为0.85～1.7份；氯化聚乙烯为4～9.4份；聚氯乙烯树脂加工改性剂为2～5份；石蜡为0.28～0.6份；硬脂酸为0.23～0.6份；轻质碳酸钙为4.5～10份；稀土复合稳定剂为0.15～0.5份；
2)挤出造粒；
3)注射成型；
4)在8℃～30℃的温度下冷却并脱模，冷却时间为30秒至30分钟，经修整得到成品。
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