CN102212237B - 一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法，其特点是该管材由100份聚氯乙烯树脂；2～10份丙烯酸树脂；3～10份双马来酰亚胺；1～1.5份活性剂；0.3～1份偶联剂；1～2份分散剂；5～15份纳米材料；2～6份稳定剂；1～5份增容剂；6～13份工程塑料；2～10份填充剂；5～10份抗冲改性剂；1～2份润滑剂按重量份配比后经混合搅拌由模具挤出成型。本发明与现有技术相比具有抗冲击强度高，耐低温韧性，环刚度高，抗压性能好，使用寿命长的优点。

Description

一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法
技术领域
本发明涉及非金属建筑材料技术领域，具体地说是一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法。
背景技术
随着城市规划建设的发展以及市容的整洁和美观，要求架空敷设的各种电缆、电线一律都要埋入地下，同时也明确了新修马路5年之内也不许破坏开挖，原有的铁路、桥梁、机场、大型建筑也不能随便开挖明沟或破坏，所以人们不得不采用开挖或者非开挖技术，将电力、通讯、移动所有的电缆电线转移到地底下。尽管开挖技术相对比较简单，施工比较方便，费用也比较低，但是许许多多的环境不允许开挖，虽然非开挖技术就相对复杂，施工难度大，技术要求和费用都比较高，但是对社会来说不影响其它单位的正常工作与环境设施而效益大，大量采用非开挖已经是大势所趋，发展之必然。
由于，现有技术生产的聚氯乙烯（PVC）管材强度低不耐低温和冲击，一般很少使用在给、排水的开挖或非开挖工程中，尤其使用在寒冷地区，PVC管材容易被冻裂或受到强烈冲击和发生地震时容易破裂，严重制约了PVC管材广泛应用。最近几年PVC管材的增长速度远远落后于MPP和PE管材，而使用在非开挖等许多苛刻的环境领域的PVC管材就更少。MPP、PE管材的抗冲柔韧性及其耐低温性能良好，但生产MPP 和PE管材所用的原料都需要石油来提炼，而我国大部分化石油需要进口，石油价格的波动变化很大，使得生产MPP 和PE管材的原材料成本很高，然而，生产聚氯乙烯树脂所用的电石材料在我国储量丰富，加工容易，材料成本低，开发一种具有抗冲柔韧性及其耐低温性能的聚氯乙烯（PVC）管材，替代钢管、MPP和PE管材广泛使用在给、排水的开挖或非开挖工程中的不同领域。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法，操作方便，耐低温韧性好，常温抗冲强度、拉伸强度、环刚度和维长软化点高，而且，耐老化、阻燃绝缘和抗压性能好，使用寿命长。
实现本发明目的的具体技术方案是：一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法，其特点是该管材由100份聚氯乙烯树脂；2～10份丙烯酸树脂；3～10份双马来酰亚胺；1～1.5份活性剂；0.3～1份偶联剂；1～2份分散剂；5～15份纳米材料；2～6份稳定剂；1～5份增容剂；6～13份工程塑料；2～10份填充剂；5～10份抗冲改性剂； 1～2份润滑剂；所述组分按重量份配比后经混合搅拌由模具挤出成型，其具体制备包括以下步骤： 
a、初混
Figure 114330DEST_PATH_IMAGE001
、将纳米材料与偶联剂、分散剂和活性剂按重量份配比混合，加热搅拌30～60分钟，当温度达到100～160℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃送下道工序共混；
所述纳米材料为纳米级二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、云母、陶土和石英粉中的一种或二种以上的混合；
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂和烷偶联剂中的一种或二种以上的混合；
所述分散剂为白油、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和丙酮中的一种或二种以上的混合；
所述活性剂为硬脂酸、脂肪酸、硬脂酸酰胺和十八醇中的一种或二种以上的混合；
Figure 31471DEST_PATH_IMAGE002
、将工程塑料与增容剂按重量份配比混合，加热搅拌15～20分钟，当温度达到120～140℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃送下道工序共混；
所述工程塑料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛和丙烯晴-丁烯-苯乙烯共聚物中的一种或二种以上的混合；
所述增容剂为氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和马来酸酐接枝共聚物中的一种或二种以上的混合； 
、将聚氯乙烯树脂与丙烯酸树脂和双马来酰亚胺按照组份配比混合，加热搅拌5～10分钟，当温度达到80～125℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃送下道工序共混；
所述聚氯乙烯树脂为聚合度900～1200的五型、四型或三型树脂中的一种或二种的混合； 
b、共混
将上述初混的原料混合后加热搅拌2～8分钟，当温度达到90℃时加入按重量份配比的填充剂、稳定剂、抗冲改性剂和润滑剂，继续搅拌2～5分钟，当搅拌温度达到110～125℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃供挤出使用； 
所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、石英粉、云母粉和陶土中的一种或二种以上的混合；
所述稳定剂为有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、稀土稳定剂和铅盐复合稳定剂中的一种或二种以上的混合；
所述抗冲改性剂为丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、丙烯酸共混物、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物、丁晴橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物中的一种或二种以上的混合；
所述润滑剂为硬脂酸、石蜡、单甘脂、十八醇、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸酰胺和包膜高分子复合酯中的一种或二种以上的混合； 
c、挤出
将上述共混后的原料经双螺杆挤出机及模具挤出成型，挤出机筒温度一区为：175～200℃；二区为：170～195℃；三区为：165～190℃；四区为：160～180℃；五区为：160～170℃；过渡段温度为：160～170℃；模体温度一区为：165～180℃；二区为：160～190℃；三区为：170～190℃；口模温度为：175～215℃；挤出机转速为：10～20r/min；喂料器转速为：10～15r/min；电流为：40～80A；机头压力为：8～15Mpa；水箱真空度为：0.02～0.06Mpa；牵引速度为：2～8m/min。 
本发明与现有技术相比具有抗冲击强度高，耐低温韧性，环刚度高，抗压性能好，使用寿命长的优点，在-15℃低温时抗冲击强度提高15-20倍，耐低温韧性提高100～200%，常温抗冲强度提高100～150%，拉伸强度提高30～60%，维长软化点提高5～15℃，使用寿命延长10～20年。
具体实施方式
本发明将100份聚氯乙烯树脂；2～10份丙烯酸树脂；3～10份双马来酰亚胺；1～1.5份活性剂；0.3～1份偶联剂；1～2份分散剂；5～15份纳米材料；2～6份稳定剂；1～5份增容剂；6～13份工程塑料；2～10份填充剂；5～10份抗冲改性剂； 1～2份润滑剂；所述组分按重量份配比后经混合搅拌由模具挤出成型，下面以具体实施例，对本发明做进一步的阐述： 
实施例1
a、初混
Figure 144100DEST_PATH_IMAGE001
、将纳米级钛白粉在80～150℃温度下干燥2～4小时，然后称量10公斤与0.3公斤铝钛复合偶联剂、1.2公斤白油和1.1公斤十八醇加热搅拌30分钟，当温度达到145℃时停止搅拌，将料温冷却到45℃送下道工序共混；
Figure 896156DEST_PATH_IMAGE002
、将聚甲醛和聚碳酸酯在100～120℃的温度下干燥2～4小时，然后各称量5公斤与苯乙烯-马来酸酐共聚物1公斤和乙烯-醋酸乙烯共聚物1.5公斤加热搅拌20分钟，当共混温度达到125℃时停止搅拌，将料温冷却到48℃送下道工序使用；
Figure 718618DEST_PATH_IMAGE003
、将丙烯酸树脂1公斤与双马来酰亚胺5公斤加热搅拌5分钟，当共混温度达到80℃时，加入聚合度为1200的五型聚氯乙烯树脂100公斤，继续共混到90℃，然后将料温冷却到40℃送下道工序共混。
b、共混
将上述初混的原料混合后加热搅拌5分钟，当温度达到90℃时加入钙锌稳定剂4公斤、陶土6公斤和氯化聚乙烯8公斤继续搅拌5分钟，当搅拌温度达到120℃时加入硬脂酸0.8公斤和聚乙烯蜡0.5公斤继续搅拌，当温度达到125℃时停止搅拌，然后自动排入冷却搅拌机中，将料温冷却至46℃供挤出使用。
c、挤出
将上述共混后的原料经双螺杆挤出机及模具挤出成型，挤出机筒温度一区为：190℃，二区为：185℃；三区为：180℃；四区为：175℃；五区为：170℃；过渡段温度为：170℃；模体温度一区为：180℃；二区为：178℃；三区为：175℃；口模温度为：185℃；模具加热时间为2小时，恒温30分钟；主机转速为18r/min，喂料器转速为14r/min,主机电流为50A，机头压力8.8Mpa，牵引速度2.5m/min，水箱真空度为0.05Mpa。
实施例2
a、初混
Figure 923335DEST_PATH_IMAGE001
、将纳米级滑石粉在100℃温度下干燥2.5小时，然后称量8公斤与0.4公斤硅烷偶联剂、1公斤石蜡和1公斤硬脂酸酰胺加热搅拌40分钟，当温度达到150℃时停止搅拌，然后将料温冷却到40℃送下道工序共混； 
Figure 122235DEST_PATH_IMAGE002
、将聚酰胺和丙烯晴-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物分别在100℃的温度下干燥3小时，然后各称量5公斤与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物1.5公斤和苯乙烯-马来酸酐接枝共聚物1.0公斤，加热搅拌13分钟共混到125℃时停止搅拌，然后将料温冷却到43℃送下道工序使用； 
Figure 728797DEST_PATH_IMAGE003
、将聚合度为1000的四型聚氯乙烯树脂100公斤与丙烯酸树脂3公斤和双马来酰亚胺8公斤加热搅拌7分钟，当温度达到95℃时停止搅拌，然后将料温冷却到48℃送下道工序共混。
b、共混
将上述初混的原料混合后加热搅拌5分钟，当温度达到90℃时加入稀土稳定剂4.5公斤、云母粉5公斤、氧化聚乙烯蜡0.8公斤、单甘脂0.8公斤和三元乙丙橡胶6公斤，当温度达到120℃时停止搅拌，然后自动排入冷却搅拌机中，将料温冷却至40℃供挤出使用。
c、挤出
将上述共混后的原料经双螺杆挤出机及模具挤出成型，挤出机筒温度一区为：195℃，二区为：190℃；三区为：185℃；四区为：175℃；五区为：170℃；过渡段温度为：165℃；模体温度一区为：175℃；二区为：170℃；三区为：170℃；口模温度为：200℃；模具加热时间为2.5小时，恒温30分钟，主机转速为20r/min，喂料器转速为15r/min,主机电流为70A，机头压力10.0Mpa，牵引速度4.0m/min，水箱真空度为0.035Mpa。

Claims (1)

1.一种超强抗震聚氯乙烯管材的制备方法，其特征在于该管材由100份聚氯乙烯树脂；2～10份丙烯酸树脂；3～10份双马来酰亚胺；1～1.5份活性剂；0.3～1份偶联剂；1～2份分散剂；5～15份纳米材料；2～6份稳定剂；1～5份增容剂；6～13份工程塑料；2～10份填充剂；5～10份抗冲改性剂； 1～2份润滑剂；所述组分按重量份配比后经混合搅拌由模具挤出成型，其具体制备包括以下步骤： 
a、初混
Figure 821942DEST_PATH_IMAGE001
、将纳米材料与偶联剂、分散剂和活性剂按重量份配比混合，加热搅拌30～60分钟，当温度达到100～160℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃送下道工序共混；
所述纳米材料为纳米级二氧化硅、钛白粉、碳酸钙、滑石粉、云母、陶土和石英粉中的一种或二种以上的混合；
所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂和硅烷偶联剂中的一种或二种以上的混合；
所述分散剂为白油、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和丙酮中的一种或二种以上的混合；
所述活性剂为硬脂酸、硬脂酸酰胺和十八醇中的一种或二种以上的混合；
Figure 739082DEST_PATH_IMAGE002
、将工程塑料与增容剂按重量份配比混合，加热搅拌15～20分钟，当温度达到120～140℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃送下道工序共混；
所述工程塑料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛和丙烯腈-丁烯-苯乙烯共聚物中的一种或二种以上的混合；
所述增容剂为氯化聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物、苯乙烯-马来酸酐共聚物和马来酸酐接枝共聚物中的一种或二种以上的混合； 
Figure 456502DEST_PATH_IMAGE003
、将聚氯乙烯树脂与丙烯酸树脂和双马来酰亚胺按重量份配比混合，加热搅拌5～10分钟，当温度达到80～125℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃送下道工序共混；
所述聚氯乙烯树脂为聚合度900～1200的五型、四型或三型树脂中的一种或二种的混合； 
b、共混
将上述初混的原料混合后加热搅拌2～8分钟，当温度达到90℃时加入按重量份配比的填充剂、稳定剂、抗冲改性剂和润滑剂，继续搅拌2～5分钟，当搅拌温度达到110～125℃时停止搅拌，然后将料温冷却至40～50℃供挤出使用； 
所述填充剂为碳酸钙、滑石粉、石英粉、云母粉和陶土中的一种或二种以上的混合；
所述稳定剂为有机锡稳定剂、钙锌稳定剂、稀土稳定剂和铅盐复合稳定剂中的一种或二种以上的混合；
所述抗冲改性剂为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物、氯化聚乙烯、乙烯—醋酸乙烯共聚物、丙烯酸共混物、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物、丁腈橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶和苯乙烯—丁二烯—苯乙烯共聚物中的一种或二种以上的混合；
所述润滑剂为硬脂酸、石蜡、单干酯、十八醇、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和硬脂酸酰胺中的一种或二种以上的混合； 
c、挤出
将上述共混后的原料经双螺杆挤出机及模具挤出成型，挤出机筒温度一区为：175～200℃；二区为：170～195℃；三区为：165～190℃；四区为：160～180℃；五区为：160～170℃；过渡段温度为：160～170℃；模体温度一区为：165～180℃；二区为：160～190℃；三区为：170～190℃；口模温度为：175～215℃；挤出机转速为：10～20r/min；喂料器转速为：10～15r/min；电流为：40～80A；机头压力为：8～15Mpa；水箱真空度为：0.02～0.06Mpa；牵引速度为：2～8m/min。
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