CN102863713A

CN102863713A - 一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法

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Publication number: CN102863713A
Application number: CN2011101873393A
Authority: CN
Inventors: 刘容德; 王晶; 张新华; 李静; 张桦; 刘浩; 贾小波; 桂俊杰; 孙培培
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2011-07-06
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: CN102863713B

Abstract

一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法，属于塑料加工技术领域，其特征在于由以下以重量份数计量的组分组成：聚氯乙烯(PVC)树脂100份，轻度氯化的HDPE和丙烯酸酯的互穿网络共聚物(ACM-M)8～15份，热稳定剂0.8～3.0份，润滑剂1.8～3.5份，填充剂0～5份，着色剂0～2份。以本发明ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物生产的聚氯乙烯管材延伸率达到202％，简支梁冲击强度达到90.6kJ/m²，冲击性能优异，物理机械性能较高，且制备工艺简单，生产成本低。

Description

一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于塑料加工技术领域，涉及一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是五大通用塑料之一，产量仅次于聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，PVC管材的一个重要用途是用于给排水管网工程建设，在用作水网建设方面，硬质PVC管材比PE管材具有使用寿命长的优点，而且PVC的理论长期强度也高于PE的长期强度(PVC≥25MPa，PE≥10MPa)。但是聚氯乙烯树脂作为通用的高分子材料，自身存在较多的缺陷，聚氯乙烯的伸长率和回弹性差，软质聚氯乙烯材料耐候性差，在较高的温度下才能表现出良好的柔韧性和回弹性，在低温下产品硬度上升，表现的僵硬。为改善其性能，众多发明人对其进行改性，开发了许多新型功能性PVC，PVC-U(硬聚氯乙烯)是典型代表之一。PVC-U管是目前常用的塑料管道，具有重量轻，耐腐蚀，安装维护方便，价格较低等优点。但是使用过程中发现PVC-U脆性较大，受冲击时易受伤，冲击强度低，抗开裂性能差。在这种情况下，高抗冲击聚氯乙烯管材(PVC-M)应运而生，PVC-M在保持PVC-U管材的弹性模量的同时，提高了管材的柔韧性，其韧性介于PVC-U和PE之间。良好的韧性提高了管材的抗水锤能力和点载荷的能力，方便运输，提高了管道运行的安全性。

目前国内PVC-M管材虽然韧性较高，但延伸率普遍不高，一般在70～130％，在一些对韧性要求较高的领域如抗地基沉陷、防震等仍旧达不到要求。中国专利《硬质聚氯乙烯高抗冲专用树脂》(公开号CN 1654530A)的简支梁冲击强度33.2kJ/m²，拉伸强度38.6MPa，断裂伸长率也只有116％。虽然加入增塑剂、CPE(氯化聚乙烯)后由于降低了PVC的分子间力，可以提高材料的抗冲性能，增加伸长率，但增塑剂为低分子化合物，加入量少时，不能单独成相，易析出、挥发而产生反增塑作用，使PVC材料变得更脆；加入量大时，将大幅度降低材料的力学性能，所以在PVC硬制品中一般很少或不允许添加增塑剂。而CPE作为高分子聚合物，尽管不存在析出问题，但由于其玻璃化温度太高，分散性差，所以其低温抗冲性能也不理想。此外，由于PVC的热稳定剂不能熔入CPE，所以PVC配方中的CPE较易分解，因此CPE改性的PVC制品的热稳定性很差。

为克服增塑剂和CPE的上述弱点，现有市场上已开发出了一种新型PVC抗冲改性剂ACM树脂，可有效克服了CPE玻璃化温度高、分散性差的弱点，低温抗冲改性效果明显好于CPE。鉴于此，使用本新型的ACM-M改性剂对PVC的性能予以改良前景良好，但是经过检索发现，现有的公开文献中未出现相关的技术报道。

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，提供一种采用ACM-M抗冲改性剂改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于，由以下按重量份数计量的配料组分组成：聚氯乙烯(PVC)树脂100份，PVC抗冲改性剂ACM-M 8～15份，热稳定剂0.8～3.0份，润滑剂1.8～3.5份，填充剂0～5份，着色剂0～2份。

其中，所述的聚氯乙烯(PVC)树脂为平均聚合度为1000的PVC树脂，优选中石化齐鲁分公司生产的QS-1050P型PVC管材专用树脂。

优选的，所述的PVC抗冲改性剂ACM-M的重量份数为10～12份。

所述的热稳定剂优选型号为17MOK或2903的有机锡热稳定剂，优选17MOK。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸、石蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡、PE蜡中任何两种或两种以上的混合物。

其中，所述的硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌。

优选的，所述的填充剂为活性超细碳酸钙或纳米碳酸钙。

优选的，所述着色剂为钛白粉或炭黑。

本发明还公开了该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物的制备方法，其特征在于包括以下制备过程：将各配料组分按比例放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1000～2000r/min下，充分搅拌10～15min，当混合物料温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在室温下继续搅拌，转速450～500r/min，待混合物料温度降至40～45℃时出料即得。

本发明采用的PVC抗冲改性剂ACM-M是市售的新型PVC抗冲改性剂ACM树脂中的一种，属于一种轻度氯化的HDPE和丙烯酸酯的互穿网络共聚物，具有较高的冲击韧性。该抗冲改性剂由于在丙烯酸酯互穿网络共聚物基础上进行了轻度氯化，大大提高了它与PVC的相容性，使ACM-M与PVC的接触界面变得更加紧密，消除了PVC/ACM-M分散体系的相间缺陷，从而使得体系的延伸率大大提高，延伸率可达160％以上，甚至达到了200％，并且具有较好的加工性能。对该PVC抗冲改性剂ACM-M的添加量有一定的限制，加入量过大，会影响PVC的硬度，加入量过小，又起不到应有的改良PVC的作用。经过大量试验发明人认为在100份的PVC树脂中加入8～15份的ACM-M，优选10～12份的ACM-M，再添加其它组分，经混合后所得的聚氯乙烯管材较为优良。

为了弥补PVC树脂在耐热性能方面的缺陷，在本发明所述的聚氯乙烯管材组合物中添加一定量的有机锡热稳定剂，优选加入有机锡热稳定剂17MOK。

与现有技术相比，本发明的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法所具有的有益效果是：本发明管材组合物具有较高的延伸率、良好的加工性能和优异的抗冲击性能，由该组合物加工的管材既克服了PVC-U管材的脆性，具有普通PVC-U管材无法比拟的优势，又比现有PVC-M管材的延伸率高，可以弯曲、折叠，较好的达到了刚韧平衡。由于该组合物延伸率高、韧性高、抗冲击、不腐蚀等特点，因而可用于环境较为恶劣的矿山管道、地下管道；具有一定抗震性，还可用于非开挖铺设的管道、饮用上水管等。与PVC-U相比，其输水能力、运输、搬运和铺设上均具有明显的优点。以本发明组合物生产的聚氯乙烯管材延伸率达到202％，简支梁冲击强度达到90.6kJ/m²，冲击性能优异，物理机械性能较高。由于该管材具有良好的加工性能，因此生产工艺简单，生产成本较低，具有较好的市场前景。

具体实施方式

实施例1

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：称取QS-1050P型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 8份、有机锡热稳定剂17MOK 1份、硬脂酸钙0.8份、氧化聚乙烯蜡1.8份、纳米碳酸钙5份和钛白粉2份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1000～1200r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例2

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的1000型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 10份、有机锡热稳定剂17MOK 0.8份、硬脂酸0.8份、石蜡1.0份、纳米碳酸钙2份和钛白粉1份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1200～1500r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例3

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的1000型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 10份、有机锡热稳定剂2903 1.5份、硬脂酸0.8份、PE蜡2.0份、活性超细碳酸钙3份和钛白粉1.5份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1500～1800r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例4

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的1000型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 10份、有机锡热稳定剂17MOK 2份、硬脂酸锌0.8份、PE蜡1.0份、微晶蜡1.2份、活性超细碳酸钙3份和炭黑0.05份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1500～1800r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例5

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的1000型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 12份、有机锡热稳定剂17MOK 2.8份、硬脂酸锌0.5份、PE蜡1.0份、微晶蜡1.2份、氧化聚乙烯蜡0.8份活性超细碳酸钙3份和钛白粉2份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1500～1800r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例6

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的QS-1050P型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 12份、有机锡热稳定剂2903 1.2份、硬脂酸1.0份、微晶蜡2.1份、活性超细碳酸钙5份和炭黑0.05份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1800～2000r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例7

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的1000型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 10份、有机锡热稳定剂2903 0.8份、硬脂酸锌0.5份、PE蜡1.2份、石蜡1.5份、纳米碳酸钙2份和钛白粉1份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1800～2000r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例8

该高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物以下述组分及方法步骤制得：将称取的1000型PVC树脂100份、PVC抗冲改性剂ACM-M 15份、有机锡热稳定剂2903 3.0份、硬脂酸钙0.5份、氧化聚乙烯蜡1.5份、石蜡1.5份，放入高速混合机中逐渐升温，并在转速1800～2000r/min下，充分搅拌10～15min。当混合物温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中在转速450～500r/min、室温下继续搅拌，待搅拌到混合物料温度降至40～45℃时出料即得本发明所述的一种ACM-M改性的高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物。

实施例1～4及实施例5～8所得的高抗冲聚氯乙烯管材组合物的性能测试结果分别见表1和表2。

表1高抗冲聚氯乙烯管材组合物实施例1～4的性能测试结果

表2高抗冲聚氯乙烯管材组合物实施例5～8的性能测试结果

对比例1

该例中，聚氯乙烯管材组合物包括以下以重量份数计的组分：1000型PVC树脂100份，有机锡热稳定剂17MOK 1.0份，CPE(氯化聚乙烯)10份，ACR(丙烯酸酯类共聚物)2份，硬脂酸钙0.9份，微晶蜡1.5份，超细活性碳酸钙5份，钛白粉2份。其制备方法同实施例6。

对比例2

该例中，聚氯乙烯管材组合物包括以下以重量份数计的组分：1000型PVC树脂100份，有机锡热稳定剂2903 1.0份，MBS513(甲基丙烯酸甲酯、丁二烯及苯乙烯的三元共聚物)10份，ACR(丙烯酸酯类共聚物)1份，硬脂酸钙0.9份，石蜡1.8份，超细活性碳酸钙5份，炭黑0.03份。其制备方法同实施例6。

对比例1～2所得的聚氯乙烯管材组合物的性能测试结果见表3。

表3聚氯乙烯管材组合物对比例1～2及实施例6的性能测试结果

从表3可看出，本发明的聚氯乙烯管材组合物具有较高的冲击强度和拉伸强度，伸长率明显高于比较例。说明ACM-M抗冲改性剂的使用有效提高了材料的延伸率，且力学性能和材料耐热性能方面都有所提高，综合性能达到了PVC-M管材的要求。

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

1.一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于，由以下按重量份数计量的配料组分组成：

聚氯乙烯(PVC)树脂100份，PVC抗冲改性剂ACM-M 8～15份，热稳定剂0.8～3.0份，润滑剂1.8～3.5份，填充剂0～5份，着色剂0～2份。

2.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述的聚氯乙烯(PVC)树脂平均聚合度为1000。

3.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述的PVC抗冲改性剂ACM-M的重量份数为10～12份。

4.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述的热稳定剂选用型号为17MOK或2903的有机锡热稳定剂。

5.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸盐、硬脂酸、石蜡、微晶蜡、氧化聚乙烯蜡、PE蜡中任何两种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求5所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述的硬脂酸盐为硬脂酸钙或硬脂酸锌。

7.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述的填充剂为活性超细碳酸钙或纳米碳酸钙。

8.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物，其特征在于：所述着色剂为钛白粉或炭黑。

9.根据权利要求1所述的一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物的制备方法，特征在于，包括以下制备过程：将各配料组分按比例放入高速混合机中逐渐加热升温，并在转速1000～2000r/min下，充分搅拌10～15min，当混合物料温度达到110～120℃时，将混合物料输送至低速混合机中，室温下继续搅拌，转速450～500r/min，待混合物料温度降至40～45℃时出料即得。