CN102863711A - 一种耐热型pvc高抗冲管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐热型PVC高抗冲管材及其制备方法，属于高分子材料领域，该管材包括下列以重量份数计的组份：PVC树脂70～90份，氯化聚氯乙烯(CPVC)10～30份，稳定剂1～3份，抗冲改性剂8～20份，润滑剂1.5～4.0份，抗氧剂0.2～0.8份，着色剂0.01～0.10份，填料1～5份。本发明采用耐热改性树脂CPVC和耐热抗冲改性剂，保证管材有较高的抗冲性能同时具有较高的维卡软化温度，其次采用先造粒再挤出成型的二步法工艺可大大提高管材挤出速度，有利于提高生产效率，且生产成本低。

Description

一种耐热型PVC高抗冲管材及其制备方法
技术领域
一种耐热性PVC高抗冲管材及其制备方法，属于高分子材料领域，具体涉及一种耐热型的，且具有良好抗冲性能的PVC管材及其制备方法。
背景技术
冲改性聚氯乙烯(Modified PVC，简称PVC-M)管材是在硬质聚氯乙烯(PVC-U)管材的基础上发展起来的，其特点是具有优异的韧性和抗冲击性能，能更好地抵抗管材安装和运输过程中产生的轻微划伤、点载荷和地基的不均匀下降；还可以有效的抵抗水锤，减少管线在运营过程中的破坏，在国内外广泛用作给水管网。
由于抗冲改性剂的耐热性能较差，在改善PVC管材抗冲性能的同时，其耐热性能大大降低。开发具有耐热性能的PVC高抗冲管材是当前的研究热点。中国专利《树枝状聚醚酮及其与PVC的耐热性共混物》(专利申请号：00104981.X)涉及一种树枝状聚醚酮，其玻璃转化温度(Tg)高于160℃，并研究了树枝状聚醚酮与PVC耐热改性共混物，但原料不易购置，生产成本高。日本专利(申请号JP20010289372)涉及可回收的耐热及工作稳定性较好的聚氯乙烯管材，其实施例中管材的维卡软化温度虽然大于等于80℃，达到城镇建设行业标准CJ/T272-2008《给水用抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管材及管件》的指标，但是管材抗冲击性能不尽如人意，耐热性能仍然不显优异，且原料价格高，管材制作成本相对较高。众所周知，耐热改性和抗冲击改性是PVC改性中的一对矛盾，纯PVC的维卡软化温度很高，但冲击性能非常差；加入抗冲改性剂后，冲击性能得到改善，但维卡软化温度急剧下降。普通管材型材的维卡软化温度一般在80℃以下，要得到高维卡软化温度和高抗冲性能的PVC制品有相当大的研究的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种耐热型PVC高抗冲管材及其制备方法，该制备方法工艺简单，该PVC管材的维卡软化温度可达90℃，同时具有良好的抗冲性能，在落锤冲击试验(0℃)中，管材100％合格，也即在耐热性和抗冲性之间达到平衡，满足大多数供水管材的材质要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐热型PVC高抗冲管材由下列以重量份数计的组份组成：PVC树脂70～90份，氯化聚氯乙烯(CPVC)10～30份，稳定剂1～3份，抗冲改性剂8～20份，润滑剂1.5～4.0份，抗氧剂0.2～0.8份，着色剂0.01～0.10份，填料1～5份。
优选地，一种耐热型PVC高抗冲管材包括下列以重量份数计的组份：PVC树脂70份，氯化聚氯乙烯(CPVC)30份，稳定剂3份，抗冲改性剂8份，润滑剂4.0份，抗氧剂0.8份，着色剂0.08份，填料5份。
所述氯化聚氯乙烯(CPVC)中氯含量为60～70％。
其中所述PVC树脂聚合度为1000，优选齐鲁石化公司生产的牌号为QS-1050P的pVC管材专用树脂。
所述稳定剂为有机锡稳定剂，优选管材专用有机锡2903。
所述抗冲改性剂为耐热型丙烯酸酯类共聚物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物(MBS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)的两种或多种。
所述润滑剂为聚乙烯蜡、微晶蜡、硬脂酸盐(不包括硬脂酸铅)中的两种或多种。
所述抗氧剂为酚类抗氧剂和磷系抗氧剂，优选酚类抗氧剂1010。
所述着色剂为炭黑。
所述填料为碳酸钙，优选纳米活性碳酸钙。
本发明还公开了一种耐热型PVC高抗冲管材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1、配混物料：将PVC树脂、CPVC树脂、稳定剂、抗冲改性剂、润滑剂、抗氧化剂、着色剂和填料在高低速混合机组混合10～15min，至混合温度100～130℃，优选110～120℃时将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至35～45℃时出料；
2、造粒和挤出成型：将混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度为100～150℃，并将粒料在双螺杆挤出机上挤出管材，挤出机温度为160～190℃，管材经冷却、切割、扩径、包装即为管材成品。
氯化聚氯乙烯(CPVC)具有耐热、耐候、耐化学介质腐蚀、阻燃、阻烟及无色、无味、无嗅、高耐磨性等优越的理化性能，其使用温度可以达到90℃以上，维卡软化温度在110℃以上。本发明利用CPVC与PVC树脂化学极性相同的原理，把它加入到PVC树脂中，用于改善PVC的耐热性能，价格低廉。并且在配方中添加相当量的改性剂，用以改善加入CPVC树脂后PVC的抗冲压性能。所述的改性剂可为耐热型丙烯酸酯类共聚物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物(MBS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)中的两种或多种。同时，为提高PVC管材的抗氧化性能，在配方中加入一定量的抗氧剂。所述抗氧剂为酚类抗氧剂和磷系抗氧剂，优选酚类抗氧剂1010。其余组份同通常的PVC管材配方类似。借助于管材组合物承压能力高的特点，制造出价格低廉、耐热、耐冲压的PVC管材。
与现有技术相比，本发明的一种耐热型PVC高抗冲管材及其制备方法具有以下有益效果：
1、采用耐热改性树脂CPVC和耐热抗冲改性剂，保证管材有较高的抗冲性能同时具有较高的维卡软化温度，可达92.4℃。
2、采用先造粒再挤出成型的二步法工艺可大大提高管材挤出速度，有利于提高生产效率。
3、本发明的生产工艺简单，生产成本较低。
具体实施方式
实施例1
该一种耐热型PVC高抗冲管材以下述制备过程制得：
1、原料配混：将90份牌号为QC-1050P的PVC、10份CPVC(氯含量60％)、1.0份的有机锡稳定剂、5份MBS助剂、5份ACR助剂、3份AS助剂、0.5份的硬脂酸钙、1.0份的PE蜡、0.2份的抗氧剂1010、0.01份的炭黑以及1份的纳米活性碳酸钙，加入到高速混合机混合10～15min，至混合温度100～130℃时，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至35～45℃时出料；
2、造粒和挤出成型：将混合好的物料采用双螺杆造粒，挤出机温度为：1区100℃、2区120℃、3区130℃、4区140℃、5区150℃、机头150℃，并将粒料在双螺杆挤出机上挤出管材，挤出机温度为：1区180℃、2区175℃、3区170℃、4区170℃、合流芯160℃、机头1区180℃、2区190℃，管材经冷却、切割、扩径、包装即为管材成品。
实施例2～5
实施例2～5的管材所用组合物的配比见表1。
表1 实施例2～5的管材所用组合物的配比(重量份数计，单位：份)
Figure BDA0000073955410000031
Figure BDA0000073955410000041
该种PVC管材的制备方法同实施例1所述。
对比例1～3
为说明本发明所述管材的优异性能，特进行了对比试验，对比例1～3所述管材的所用组合物的配比见表2。
表2 对比例1～3管材所用组合物的配比(重量份数计，单位：份)
  组分  对比例1  对比例2  对比例3
  PVC树脂(S-1000)  100   100   100
  有机锡稳定剂  1.2   0   1.0
  钙锌复合稳定剂  0   5   0
  CPE(氯化聚乙烯)135A  6   8   7
  ACR  2   0   0
  硬脂酸钙  1.0   1.6   1.7
  抗氧剂1010  0.5   0.4   0
  填料  8   5   5
  炭黑  0.05   0.05   0.05
  钛白粉  2.5   2.5   2.5
对比例1～3所述管材的制备方法与实施例相近，可以不造粒直接成型管材，成型温度比实施例1～5低5～10℃。
上述对比例1～3的不同在于：与相对应的实施例1～5相比，对比例1和对比例2都是普通PVC-U管配方，对比例1采用有机锡稳定稳定体系，对比例2采用钙锌复合稳定体系。对比例3是现有专利高抗冲管材配方。
根据城镇建设行业标准CJ/T272-2008《给水用抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管材及管件》检测性能，实施例1～5及对比例1～3的结果分别见表3和表4。
表3 实施例1～5所得管材的性能检测结果
Figure BDA0000073955410000042
Figure BDA0000073955410000051
表4 对比例1～3所得管材的性能检测结果
相对于实施例，对比例管材的冲击性能较差、维卡软化温度较低；对比例3虽然是高抗冲管材配方，其采用混合粉料直接挤出成型，挤出速度为1.5～2.05m/min，挤出速度较慢，实验室测试其落锤冲击性能不满足技术指标。而实施例是满足行业标准CJ/T272-2008《给水用抗冲改性聚氯乙烯(PVC-M)管材及管件》的耐热型高抗冲管材。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐热型PVC高抗冲管材由下列以重量份数计的组份组成：PVC树脂70～90份，氯化聚氯乙烯(CPVC)10～30份，稳定剂1～3份，抗冲改性剂8～20份，润滑剂1.5～4.0份，抗氧剂0.2～0.8份，着色剂0.01～0.10份，填料1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于包括下列以重量份数计的组份：PVC树脂70份，氯化聚氯乙烯(CPVC)30份，稳定剂3份，抗冲改性剂8份，润滑剂4.0份，抗氧化剂0.8份，着色剂0.08份，填料5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述氯化聚氯乙烯(CPVC)中氯含量为60～70％。
4.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述PVC树脂平均聚合度为1000。
5.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述稳定剂为有机锡稳定剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述抗冲改性剂为耐热型丙烯酸酯类共聚物(ACR)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物(MBS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS)中的两种或多种。
7.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、微晶蜡、硬脂酸盐(不包括硬脂酸铅)中的两种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述抗氧剂为酚类抗氧剂。
9.根据权利要求1或2所述的一种耐热型PVC高抗冲管材，其特征在于：所述着色剂为炭黑。
10.根据权利要求1所述的一种耐热型PVC高抗冲管材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
10.1、配混物料：将PVC树脂、CPVC树脂、稳定剂、抗冲改性剂、润滑剂、抗氧化剂、着色剂和填料在高低速混合机组混合10～15min，至混合温度100～130℃时将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至35～45℃时出料；
10.2、造粒和挤出成型：将混合好的物料采用双螺杆造粒，造粒温度为100～150℃，并将粒料在双螺杆挤出机上挤出管材，挤出机温度为160～190℃，管材经冷却、切割、扩径、包装即为管材成品。
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