CN102532762A - 一种氯化聚氯乙烯管材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氯化聚氯乙烯管材及其制备工艺，管材是以氯化聚氯乙烯树脂、稳定剂、增韧剂、填充剂、润滑剂、光屏蔽剂和紫外光吸收剂为原料，增韧剂为MBS、抗冲ACR、CPE中的一种或几种；将上述各原料在高速混合机中混合均匀，放入冷混料机中混合冷却，再经双螺杆挤出机挤出，冷却定型而成。与现有技术相比本发明管材增韧增强体系新颖，即多种有机增韧剂协同使用，并将有机复合增韧剂与无机刚性粒子协同使用增韧增强；性能优异，具有更高的抗冲击强度、拉伸屈服强度、维卡软化温度和耐候性；使用范围更广泛，更安全，不但适合埋地暗铺，还可以长期存储及户外使用。

Description

一种氯化聚氯乙烯管材及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种氯化聚氯乙烯管材，特别涉及耐老化抗冲击氯化聚氯乙烯管材及其制备工艺，属于高分子材料技术领域。
背景技术
近几年来，一种新的塑料材料问世了，这就是氯化聚氯乙烯CPVC。美国和日本相继推出了这一产品，我国一些大专院校机构对这种材料已进行了多年的研制，但无论从CPVC树脂的制备还是CPVC产品的生产均不成熟。氯化聚氯乙烯管材不但承袭了UPVC管材的优点，且大幅度提高了PVC材料的耐热性能，耐化学腐蚀性能及耐候性能。它是综合性能非常优越的塑料管材，其难燃、消烟等独有的特性又赋予它更广泛的使用领域。CPVC塑料管的生产与应用在我国尚属起步阶段，它有着十分广阔的发展前景。
氯化聚氯乙烯树脂较高的氯含量64％-75％，使其脆性比PVC材料更大，如不采用抗冲改性剂，则其脆性将使制品无法使用。
常用于PVC管材的抗冲击改性剂都可以用于CPVC管材，如氯化聚乙烯(CPE)、MBS、抗冲ACR。但单独使用其中任何一种都具有不同的弊端，顾此失彼，很难同时提升CPVC制品的多项性能指标。CPE添加量达到5-15份时，可使制品获得良好的增韧抗冲效果，但会明显降低CPVC管材的维卡软化温度6-10℃；MBS抗冲击改性效果好且对CPVC制品的维卡软化温度影响较小，但MBS分子链中含有不饱和双键，在紫外线照射下会产生双键断裂现象，强度反而下降，耐候性较差，不能够长期在户外存储及明铺；抗冲ACR可以使制品的冲击强度增大几十倍，但加入过多的ACR反而会使CPVC树脂的凝胶速率难以控制，严重时在混料时就会塑化结块成团，使混料工作无法进行下去；因此，使用复合增韧剂体系并合理控制各成分的添加量，对于同时提升CPVC制品的多项性能指标是非常必要的。
CPVC制品在较长时间存储或明铺使用时，如果配方体系中使用了含有双键的原料，产品在存储期间性能易受损。
发明内容
本发明的目的是提供一种氯化聚氯乙烯管材及其制备工艺，该发明管材的特点在于多种有机增韧剂协同使用，并将有机复合增韧剂与无机刚性粒子协同使用增韧增强，与普通的CPVC管材相比，该发明管材具有更高的抗冲击强度、拉伸屈服强度、维卡软化温度和耐候性，不但适合埋地暗铺，还可以长期存储及户外使用。
实现本发明目的采取的技术方案是：
一种氯化聚氯乙烯管材，它的原料重量份比组成为：
氯化聚氯乙烯树脂            100份，
稳定剂                      0.1-12份，
增韧剂                      0.1-20份，
填充剂                      0.1-20份，
润滑剂                      0.1-10份，
光屏蔽剂                    0.1-10份，
紫外光吸收剂                0.1-5份；
所述增韧剂为MBS、抗冲ACR、CPE中的一种或几种。
所述的增韧剂为CPE：1-10重量份、MBS：0-10重量份与ACR：1-10重量份的混合物。
所述的增韧剂优选CPE：5-7重量份；MBS：2-5重量份与ACR：6-9重量份的混合物。
所述的稳定剂为有机锡稳定剂、铅类复合稳定剂、钙锌稳定剂中的一种或几种(可任意比例)。
所述的填充剂为超细碳酸钙、纳米级碳酸钙中的一种或两种(可任意比例)。
所述的润滑剂为微晶蜡、聚乙烯蜡(PE蜡)、氧化聚乙烯蜡(OPE蜡)、单甘脂、硬脂酸、石蜡中的一种或几种(可任意比例)。
所述光屏蔽剂为金红石型钛白粉、炭黑中的一种或两种。
所述紫外光吸收剂为三嗪-5、UV-531、UV-327、UV-P中的一种或几种。
上述氯化聚氯乙烯管材的制备工艺，包括如下步骤：
a)按配方量称取各原料，将氯化聚氯乙烯树脂、稳定剂、增韧剂、填充剂、润滑剂、光屏蔽剂、紫外光吸收剂在高速混料机中于105±5℃混合均匀，并在该温度范围内保持10-15分钟；
b)将上述混合物放入40±5℃冷混料机混合10-15分钟，放料入干燥料仓；
c)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，工艺参数选择如下：料筒温度220-160℃，合流芯温度：150-180℃，模具温度：160℃-230℃；主机转速：10-90转/分，喂料转速：10-90转/分；
d)挤出管材经真空定径、冷却成型；
e)定长切割、扩口、包装。
工艺流程可表示为：
按重量份配制原料→高速混合→低速搅拌→双螺杆挤出机挤出→机头模具成型→真空冷却定型→喷淋冷却→牵引机牵引→定长切割→扩口→检验→包装入库。
与现有技术和国家标准相比，本发明管材具有更高的性能指标，体现如下：
1.维卡软化温度：110-120℃(目前CPVC管材90-105℃)
2.拉伸屈服强度：≥60MPa  (国家标准中要求≥50MPa)
3.耐老化性能             显著提高；
4.冲击强度：与国家标准相比，落锤重量和冲击高度均有不同程度提高。
本发明使用有机复合增韧剂体系与无机刚性粒子协同增韧CPVC管材，实现了管材的刚韧平衡，提高了管材的抗冲击强度、拉伸屈服强度的同时还具有较高的维卡软化温度；同时采用光屏蔽剂及紫外光吸收剂提高管材的耐老化性能。采用该发明生产的管材在各类工业中能够得到广泛的使用。例如，石油工业中的石油集输所用的管道，化学、医药工业中的高温腐蚀性介质输送的管道及设备，电力工业中的高压、超高压电力输送电缆护管，还可以应用于严格消防要求场合用的管道系统。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1
一种氯化聚氯乙烯管材，配方见表1；
制备方法包括如下步骤：
(1)按配方量称取各原料，将氯化聚氯乙烯树脂、稳定剂、增韧剂、填充剂、润滑剂、光屏蔽剂、紫外光吸收剂在高速混料机中于105±5℃混合均匀，并在该温度范围内保持10分钟；
(2)将上述混合物放入40±5℃冷混料机混合10分钟，放料入干燥料仓；
(3)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，工艺参数选择如下：
①双螺杆挤出机料筒：
(I)区                   175-210℃
(II)区                  175-200℃
(III)区                 170-200℃
(IV)区                  170-190℃
(V)区                   160-180℃
合流芯                  150-180℃
②双螺杆挤出机螺杆油温  80-140℃
③机头模具
(I)区                   160-180℃
(II)区                  170-195℃
(III)区            175-200℃
(IV)区             180-200℃
(V)区              190-215℃；
主机转速：10-90转/分，喂料转速：10-90转/分；
(4)挤出管材经真空定径、冷却成型；
(5)定长切割、扩口、包装。
实施例2
配方见表1，制备方法同实施例1。
实施例3
配方见表1，制备方法同实施例1。
实施例4
配方见表1，制备方法同实施例1。
表1
Figure BDA0000108751730000041
实施例5
性能测试：
1.维卡软化温度：按GB/T8802-2001测定管材维卡软化温度为110-120℃。
2.落锤冲击试验：按GB/T14152--2001规定，0℃条件下试验，落锤冲击试验的冲击锤头半径为25mm，锤质量和冲击高度见下表。
表2
Figure BDA0000108751730000051
3.耐老化性能
依据国家标准GB/T16422.2-1999《塑料实验室光源暴露试验方法第二部分：氙弧灯》进行老化试验1000h后，进行下列指标检测(试验参数参照GB/T 18993.2-2003、GB/T 18998.2-2003相关规定)：
表3
Figure BDA0000108751730000052
测试结果：
各实施例得到的管材效果：(以Φ110管材为例)
表4
Figure BDA0000108751730000061
依据国家标准GB/T16422.2-1999《塑料实验室光源暴露试验方法第二部分：氙弧灯》进行老化试验1000h后，检测下列指标：
表5
Figure BDA0000108751730000062
最后应当指出的是，具体实施方式是本发明比较有代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域技术人员以本发明中所公开提到的或是其联想到的技术方案，均应认为是本发明专利所要保护的范围。

Claims (9)

1.一种氯化聚氯乙烯管材，其特征是，它的原料重量份比组成为：
氯化聚氯乙烯树脂        100份，
稳定剂                  0.1-12份，
增韧剂                  0.1-20份，
填充剂                  0.1-20份，
润滑剂                  0.1-10份，
光屏蔽剂                0.1-10份，
紫外光吸收剂            0.1-5份；
所述的增韧剂为MBS、抗冲ACR、CPE中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述的增韧剂为CPE：1-10重量份、MBS：0-10重量份和ACR：1-10重量份的混合物。
3.根据权利要求2所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述的增韧剂为CPE：5-7重量份；MBS：2-5重量份与ACR：6-9重量份的混合物。
4.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述的稳定剂为有机锡稳定剂、铅类复合稳定剂、钙锌稳定剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述的填充剂为超细碳酸钙、纳米级碳酸钙中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述的润滑剂为微晶蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、单甘脂、硬脂酸、石蜡中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述光屏蔽剂为金红石型钛白粉、炭黑中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的氯化聚氯乙烯管材，其特征是，所述紫外光吸收剂为三嗪-5、UV-531、UV-327、UV-P中的一种或几种。
9.权利要求1-8任一项所述的氯化聚氯乙烯管材的制备工艺，其特征是，包括如下步骤：
a)按配方量称取各原料，将氯化聚氯乙烯树脂、稳定剂、增韧剂、填充剂、润滑剂、光屏蔽剂、紫外光吸收剂在高速混料机中于105±5℃混合均匀，并在该温度范围内保持10-15分钟；
b)将上述混合物放入40±5℃冷混料机混合10-15分钟，放料入干燥料仓；
c)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，工艺参数选择如下：料筒温度160-220℃，合流芯温度：150-180℃，模具温度：160℃-230℃；主机转速：10-90转/分，喂料转速：10-90转/分；
d)挤出管材经真空定径、冷却成型；
e)定长切割、扩口、包装。
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