CN102898752B - 一种高性能聚氯乙烯合金管材及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高性能聚氯乙烯合金管材及其制备工艺，由以下重量份比的原料制成：聚氯乙烯树脂100份、粉末状氟橡胶10～50份、稳定剂0.2～10.0份、纳米级助剂1～20份、加工助剂0.2～10.0份、润滑剂0.1～10份、着色剂0.01-5份，所述纳米级助剂为纳米级碳酸钙或/和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；用锥形双螺杆挤出机挤出成型。本发明的高性能合金管材使用了采用了氟橡胶、纳米级助剂、加工助剂协同增韧增强的方法，氟橡胶能够提供管材优异的低温韧性和耐老化性能，纳米级助剂和加工助剂能提高管材韧性和强度。在氟橡胶、纳米级助剂、加工助剂协同增强增韧作用下，管材耐磨性更好。

Description

一种高性能聚氯乙烯合金管材及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种高性能聚氯乙烯合金管材及其制备工艺，属于聚氯乙烯管材技术领域。

背景技术

塑料管材具有不腐蚀、卫生性能好、易于安装等特点，在我国得到了大力推广，替代传统的镀锌铁管已是大势所趋。塑料给水管材按材料分主要包括：PVC、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，由于PVC管道与其它聚烯烃管道相比具有强度高、阻燃性能好、高环刚度、价格较低等优点，得到广泛的应用。

硬质PVC管材低温韧性差，耐磨性差，在运输、装卸过程中容易出现划痕、暗伤，形成应力集中导致管材容易在试压和使用过程中破裂，缩短了管材使用寿命；抗冲改性聚氯乙烯管材具有一定的低温韧性，但耐负压能力较硬质PVC管材低，也没有解决硬质PVC管材耐磨性差的缺点，适用范围受到限制。本发明PVC合金管材除了应用于供水、排水、还可以应用于石油输送、矿砂输送及要求耐老化及耐磨性能较高的特殊领域。该管材实现了更高水平的刚韧平衡，强度更高、韧性更好。低温脆化点在-30℃。其耐磨性能按照QB/T2668-2004《超高分子量聚乙烯管材》试验结果为0.5%，已接近超高分子量聚乙烯标准。

发明内容

针对现有产品的不足，本发明提供了一种高性能聚氯乙烯合金管材及其制备工艺，该管材具有高强度、高韧性、耐低温、耐老化及耐磨性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高性能聚氯乙烯合金管材，由以下重量份比的原料制成：聚氯乙烯树脂100份、粉末状氟橡胶10～50份、稳定剂0.2～10.0份、纳米级助剂1～20份、加工助剂0.2～10.0份、润滑剂0.1～10份、着色剂0.01-5份，所述纳米级助剂为纳米级碳酸钙或/和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。

所述的高性能聚氯乙烯合金管材，优选由以下重量份比的原料制成：聚氯乙烯树脂100份、粉末状氟橡胶20-30份、稳定剂0.5～5.0份、纳米级助剂2～8份、加工助剂0.2～4.0份、润滑剂1.1～3份、着色剂0.01-0.3份。

所述的纳米级助剂优选为纳米级碳酸钙和ABS的混合物。

上述的粉末状氟橡胶为氟素橡胶，实施例中的氟素橡胶选用华夏神舟牌氟素橡胶。

上述的稳定剂为有机锡稳定剂或/和钙锌稳定剂。

所述加工助剂为丙烯酸酯类核-壳结构共聚物，优选ACR。

所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸、微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的任一种或几种。

所述着色剂为炭黑或/和钛白粉。

上述高性能聚氯乙烯合金管材的制备工艺，包括步骤如下：

a）按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、粉末状氟素橡胶、稳定剂、纳米级助剂、加工助剂、润滑剂、着色剂在90～120℃混合均匀，并在该温度范围内保持10-30分钟；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25～45℃，打入干燥料仓；

c)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：机身温度：150～200℃，合流芯温度：180～150℃，机头温度：170～220；主机转速：10～90转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定径、冷却成型；

e)定长切割、扩口、包装。

本发明用的PVC树脂为SG-5型树脂，各项性能指标要求为：表观密度：≥0.4g/ml；粘数：107-118ml/g；挥发份：≤0.5%。稳定剂是指能改善PVC热稳定性的助剂，其作用是在管材生产过程中防止或抑制脱出氯化氢，同时在制品的使用过程中保持足够热稳定性，延长使用寿命。纳米级助剂其作用是提高管材韧性和强度。加工助剂其作用是促进塑化，提高管材强度和韧性。着色剂其作用是满足管材不透光和颜色的需要，使制品美观，提高耐候性。

本发明的高性能合金管材使用了采用了氟橡胶、纳米级助剂、加工助剂协同增韧增强的方法，氟橡胶能够提供管材优异的低温韧性和耐老化性能，纳米级助剂和加工助剂能提高管材韧性和强度。在氟橡胶、纳米级助剂、加工助剂协同增强增韧作用下，管材耐磨性更好。通过本发明得到的制品不但强度高、韧性好、耐低温、耐磨擦，耐老化，而且制品表面富有弹性，光亮柔和，感官更好。此外，本发明所提出的制备方法，与普通PVC管材加工工艺过程相同，工艺简单，无需添置辅助设备。

本发明高性能聚氯乙烯合金管材性能典型值可见实施方式中表1及表二，从中不难看出，较之现有管材，本发明高性能聚氯乙烯合金管材确有实质性改进。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1

一种高性能聚氯乙烯合金管材，由以下重量份比的原料制成：PVC 100千克，有机锡稳定剂0.5千克，氟素橡胶10千克，ABS 2千克，ACR 2千克，纳米碳酸钙3千克，硬脂酸钙0.4千克，石蜡0.4千克，OPE蜡0.1千克，炭黑0.01千克，钛白粉0.4千克。

制备工艺：

a）按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、粉末状氟素橡胶、稳定剂、纳米级助剂、加工助剂、润滑剂、着色剂在100℃混合均匀，并在该温度范围内保持20分钟；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25℃，打入干燥料仓；

c)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：机身温度：150～200℃，合流芯温度：180～150℃，机头温度：170～220；主机转速：10～90转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定径、冷却成型；

e)定长切割、扩口、包装。

实施例2-5

配方见表1，制备方法同实施例1。

各组分的用量按千克计，如表1所示：

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						PVC	100	100	100	100	100
有机锡稳定剂	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
						氟素橡胶	10	12	12	13	15
ABS	2	4	4	3	3
						ACR	2	2	2	2	2
纳米碳酸钙	3	5	3	3	4
						硬脂酸钙	0.4	0.5	0.5	0.4	0.5
石蜡	0.4	0.3	0.2	0.3	0.3
						OPE蜡	0.1	0.2	0.2	0.13	0.13
炭黑	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01
						钛白粉	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4

本发明制得的高性能聚氯乙烯合金管性能典型值：

表2高性能聚氯乙烯合金管性能典型值

序号	项目	本发明检测结果	现有管材
				1	拉伸强度MPa	49-56	39-45
2	断裂伸长率%	316	≤280
				3	砂浆磨损率%	0.54	≥1.0

以Ф110管材为例，进行-15℃落锤冲击试验

表3低温抗冲击性能

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，均应认为是本专利所要保护的范围。

Claims (5)

1.一种高性能聚氯乙烯合金管材，其特征是，由以下重量份比的原料制成：聚氯乙烯树脂100份、粉末状氟橡胶20-30份、稳定剂0.5～5.0份、纳米级助剂2～8份、加工助剂0.2～4.0份、润滑剂1.1～3份、着色剂0.01-0.3份，所述的纳米级助剂为纳米级碳酸钙和ABS的混合物；所述加工助剂为丙烯酸酯类核-壳结构共聚物；所述的粉末状氟橡胶为氟素橡胶。

2.根据权利要求1所述的高性能聚氯乙烯合金管材，其特征是，所述的稳定剂为有机锡稳定剂或/和钙锌稳定剂。

3.根据权利要求1所述的高性能聚氯乙烯合金管材，其特征是，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸、微晶蜡、石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的任一种或几种。

4.根据权利要求1所述的高性能聚氯乙烯合金管材，其特征是，所述着色剂为炭黑或/和钛白粉。

5.权利要求1所述的高性能聚氯乙烯合金管材的制备工艺，其特征是，包括步骤如下：

a）按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、粉末状氟素橡胶、稳定剂、纳米级助剂、加工助剂、润滑剂、着色剂在90～120℃混合均匀，并在该温度范围内保持10-30分钟；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25～45℃，打入干燥料仓；

c)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：机身温度：150～200℃，合流芯温度：180～150℃，机头温度：170～220；主机转速：10～90转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定径、冷却成型；

e)定长切割、扩口、包装。