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
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
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
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
测试结果:
各实施例得到的管材效果:(以Φ110管材为例)
表4
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
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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