CN104497446A - 一种聚氯乙烯复合管材及其制备方法 - Google Patents

一种聚氯乙烯复合管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯复合管材及其制备方法，其包括由下列重量份的原料配制而成：聚氯乙烯树脂170-180、聚硫橡胶9-11、纳米二氧化钛4-8、蓖麻油酸锌5-9、苯甲酸钠4-7、环氧脂肪酸辛酯3-5、硬脂酸6-8、聚硅氧烷5-7、石蜡8-10、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂7-13、二盐基亚磷酸铅2-5、马来酸二烯丙酯 7-10、导电石墨8-9、异氰酸酯基硅烷5-7、亚磷酸脂稳定剂8-12、助剂9-11。本发明得到了韧性、强度与硬度均衡的聚氯乙烯复合材料，其制得的管道具有无毒环保、使用寿命长等优点。

Description

一种聚氯乙烯复合管材及其制备方法
技术领域
 本发明涉及一种复合管材，具体是一种聚氯乙烯复合管材及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯复合管是在内外二层塑料材料之间通过热熔胶复合而成，具有抗压强等优点，被广泛应用输送水、燃气及特种流体等设施中。目前在建筑及市政给水主管道的塑钢复合管有钢带骨架聚氯乙烯复合管和钢丝网骨架聚氯乙烯复合管两种。前者钢带骨架聚氯乙烯复合管其钢带骨架为间隔型骨架，没有通体连接，韧性差、强度低，不耐内压，只能用于排水工程，不适用于给水工程；后者钢丝网骨架聚氯乙烯复合管虽然韧性好、强度高和耐内压，既能用于排水工程，又能用于给水工程，但是由于其骨架钢丝容易受外界温差影响，产生热胀冷缩，使内部骨架钢丝暴露出管端平面，对接头产生排挤，使接头处产生串水现象，降低管子使用寿命。现有的聚氯乙烯复合管采用钢丝缠绕方法形成钢丝网状，不仅工艺复杂、浪费钢丝，而且缠饶形成的钢丝网受到纵向压力后容易变形，耐压能力差等缺点。钢丝与内外塑料的粘合采用的内外塑料之间涂抹热溶胶的办法，不仅工艺复杂、浪费热溶胶、涂抹不均匀等，而且在外层塑料的包覆上采用一般的与内层依靠热熔胶粘和的办法成型，存在内外二层塑料粘合力差，容易分离等缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种聚氯乙烯复合管及其制备方法。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种聚氯乙烯复合管材，包括由下列重量份的原料配制而成：聚氯乙烯树脂170-180、聚硫橡胶9-11、纳米二氧化钛4-8、蓖麻油酸锌5-9、苯甲酸钠4-7、环氧脂肪酸辛酯3-5、硬脂酸6-8、聚硅氧烷5-7、石蜡8-10、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂7-13、二盐基亚磷酸铅2-5、马来酸二烯丙酯 7-10、导电石墨8-9、异氰酸酯基硅烷5-7、亚磷酸脂稳定剂8-12、助剂9-11；
所述助剂由下列重量份的原料制成：纳米碳酸钙15-20、聚四氟乙烯10-12、纳米二氧化硅6-8、甘露醇3-5、苯甲酸7-8、苯甲酸钾4-6、硼酸锌2-4、季戊四醇油酸酯8-9、硬脂酸钙5-6、超细炭黑6-9、聚对苯二甲酸丁二醇酯1-3、抗氧剂CA 8-9；
所述助剂的制备方法是：将纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、苯甲酸钾、硬脂酸钙、超细炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，投入捏合机内进行捏合，在70-75℃中捏合4-6分钟，自然冷却即得所需的助剂。
一种聚氯乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取聚氯乙烯树脂、聚硫橡胶、纳米二氧化钛、蓖麻油酸锌、苯甲酸钠、环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸、聚硅氧烷、石蜡、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂、二盐基亚磷酸铅、马来酸二烯丙酯、导电石墨，通过高混机混合均匀后，投入捏合机内进行捏合，待物料摩擦生热至75-80℃后继续捏合8-10分钟后放料，将物料排入冷混机中降温，当温度降到40-45℃时出料；
（2）将步骤（1）得到的物料送入双螺杆熔融挤出造粒，然后在真空度为0.05-0.07MPa，温度为60-70℃的真空干燥机中干燥50-60分钟，得到干燥好的聚氯乙烯粒料；
（3）将得到的聚氯乙烯粒料分别加入第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的加料口内，然后在第二螺杆挤出机内加入异氰酸酯基硅烷、亚磷酸脂稳定剂、助剂，分别对挤出机内的聚氯乙烯粒料进行熔融塑化；
（4）将两个螺杆挤出机的机筒内的物料送入复合共挤模具内成型，然后将得到的复合管送入与成品形状相匹配的冷却装置内冷却固化定型，即得到聚氯乙烯复合管材。
本发明的有益效果：
本发明将材料物理改性技术和化学改性技术进行融合，将各种功能助剂效果发挥最大化，通过化学改性的方法，提高了材料的耐蠕变性和管材表面抗固体颗粒冲击的能力以及防静电和抗氧化等能力，利用物理改性技术，在聚氯乙烯材料中添加了纳米二氧化钛等增强增韧剂，最终得到了韧性、强度与硬度均衡的聚氯乙烯复合材料，其制得的管道具有无毒环保、使用寿命长等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。
实施例1：
一种聚氯乙烯复合管材，包括由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚氯乙烯树脂170、聚硫橡胶9、纳米二氧化钛4、蓖麻油酸锌5、苯甲酸钠4、环氧脂肪酸辛酯3、硬脂酸6、聚硅氧烷5、石蜡8、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂7、二盐基亚磷酸铅2、马来酸二烯丙酯 7、导电石墨8、异氰酸酯基硅烷5、亚磷酸脂稳定剂8、助剂9；所述助剂由下列重量份（kg）的原料制成：纳米碳酸钙15、聚四氟乙烯10、纳米二氧化硅6、甘露醇3、苯甲酸7、苯甲酸钾4、硼酸锌2、季戊四醇油酸酯8、硬脂酸钙5、超细炭黑6、聚对苯二甲酸丁二醇酯1、抗氧剂CA 8；制备方法是：将纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、苯甲酸钾、硬脂酸钙、超细炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，投入捏合机内进行捏合，在70-75℃中捏合4-6分钟，自然冷却即得所需的助剂。
一种聚氯乙烯复合管材的制备方法，包括以下步骤：
    （1）按重量份称取聚氯乙烯树脂、聚硫橡胶、纳米二氧化钛、蓖麻油酸锌、苯甲酸钠、环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸、聚硅氧烷、石蜡、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂、二盐基亚磷酸铅、马来酸二烯丙酯、导电石墨，通过高混机混合均匀后，投入捏合机内进行捏合，待物料摩擦生热至75-80℃后继续捏合8-10分钟后放料，将物料排入冷混机中降温，当温度降到40-45℃时出料；
    （2）将步骤（1）得到的物料送入双螺杆熔融挤出造粒，然后在真空度为0.05-0.07MPa，温度为60-70℃的真空干燥机中干燥50-60分钟，得到干燥好的聚氯乙烯粒料；
    （3）将得到的聚氯乙烯粒料分别加入第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的加料口内，然后在第二螺杆挤出机内加入异氰酸酯基硅烷、亚磷酸脂稳定剂、助剂，分别对挤出机内的聚氯乙烯粒料进行熔融塑化；
    （4）将两个螺杆挤出机的机筒内的物料送入复合共挤模具内成型，然后将得到的复合管送入与成品形状相匹配的冷却装置内冷却固化定型，即得到聚氯乙烯复合管材。
实施例2：
一种聚氯乙烯复合管材，包括由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚氯乙烯树脂175、聚硫橡胶10、纳米二氧化钛6、蓖麻油酸锌7、苯甲酸钠5.5、环氧脂肪酸辛酯4、硬脂酸7、聚硅氧烷6、石蜡9、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂10、二盐基亚磷酸铅3.5、马来酸二烯丙酯 8.5、导电石墨8.5、异氰酸酯基硅烷6、亚磷酸脂稳定剂10、助剂10；所述助剂由下列重量份（kg）的原料制成：纳米碳酸钙17.5、聚四氟乙烯11、纳米二氧化硅7、甘露醇4、苯甲酸7.5、苯甲酸钾5、硼酸锌3、季戊四醇油酸酯8.5、硬脂酸钙5.5、超细炭黑7.5、聚对苯二甲酸丁二醇酯2、抗氧剂CA 8.5；制备方法是：将纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、苯甲酸钾、硬脂酸钙、超细炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，投入捏合机内进行捏合，在70-75℃中捏合4-6分钟，自然冷却即得所需的助剂。
制备方法同实施例1。
实施例3：
一种聚氯乙烯复合管材，包括由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚氯乙烯树脂180、聚硫橡胶11、纳米二氧化钛8、蓖麻油酸锌9、苯甲酸钠7、环氧脂肪酸辛酯5、硬脂酸8、聚硅氧烷7、石蜡10、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂13、二盐基亚磷酸铅5、马来酸二烯丙酯10、导电石墨9、异氰酸酯基硅烷7、亚磷酸脂稳定剂12、助剂11；所述助剂由下列重量份（kg）的原料制成：纳米碳酸钙20、聚四氟乙烯12、纳米二氧化硅8、甘露醇5、苯甲酸8、苯甲酸钾6、硼酸锌4、季戊四醇油酸酯9、硬脂酸钙6、超细炭黑9、聚对苯二甲酸丁二醇酯3、抗氧剂CA 9；制备方法是：将纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、苯甲酸钾、硬脂酸钙、超细炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，投入捏合机内进行捏合，在70-75℃中捏合4-6分钟，自然冷却即得所需的助剂。
制备方法同实施例1。
上述实施例1-3制得的聚氯乙烯复合管材的性能检测结果见下表所示：
  实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度，Mpa 22.7 26.3 24.6
断裂伸长率，% 524 496 513
缺口冲击强度，KJ/㎡ 21.5 24.7 23.3
表面电阻，Ω 5.3×105 8.6×105 9.5×104

Claims (2)

1.一种聚氯乙烯复合管材，其特征在于，包括由下列重量份的原料配制而成：聚氯乙烯树脂170-180、聚硫橡胶9-11、纳米二氧化钛4-8、蓖麻油酸锌5-9、苯甲酸钠4-7、环氧脂肪酸辛酯3-5、硬脂酸6-8、聚硅氧烷5-7、石蜡8-10、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂7-13、二盐基亚磷酸铅2-5、马来酸二烯丙酯 7-10、导电石墨8-9、异氰酸酯基硅烷5-7、亚磷酸脂稳定剂8-12、助剂9-11；
本发明所述助剂由下列重量份的原料制成：纳米碳酸钙15-20、聚四氟乙烯10-12、纳米二氧化硅6-8、甘露醇3-5、苯甲酸7-8、苯甲酸钾4-6、硼酸锌2-4、季戊四醇油酸酯8-9、硬脂酸钙5-6、超细炭黑6-9、聚对苯二甲酸丁二醇酯1-3、抗氧剂CA 8-9；
优选的，所述助剂的制备方法是：将纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、苯甲酸钾、硬脂酸钙、超细炭黑加入球磨机中混合后研磨30-40分钟，再与其它剩余成分一起混合均匀，投入捏合机内进行捏合，在70-75℃中捏合4-6分钟，自然冷却即得所需的助剂。
2.根据权利要求1所述的一种聚氯乙烯复合管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量份称取聚氯乙烯树脂、聚硫橡胶、纳米二氧化钛、蓖麻油酸锌、苯甲酸钠、环氧脂肪酸辛酯、硬脂酸、聚硅氧烷、石蜡、单烷氧基焦磷酸酯偶联剂、二盐基亚磷酸铅、马来酸二烯丙酯、导电石墨，通过高混机混合均匀后，投入捏合机内进行捏合，待物料摩擦生热至75-80℃后继续捏合8-10分钟后放料，将物料排入冷混机中降温，当温度降到40-45℃时出料；
（2）将步骤（1）得到的物料送入双螺杆熔融挤出造粒，然后在真空度为0.05-0.07MPa，温度为60-70℃的真空干燥机中干燥50-60分钟，得到干燥好的聚氯乙烯粒料；
（3）将得到的聚氯乙烯粒料分别加入第一螺杆挤出机和第二螺杆挤出机的加料口内，然后在第二螺杆挤出机内加入异氰酸酯基硅烷、亚磷酸脂稳定剂、助剂，分别对挤出机内的聚氯乙烯粒料进行熔融塑化；
（4）将两个螺杆挤出机的机筒内的物料送入复合共挤模具内成型，然后将得到的复合管送入与成品形状相匹配的冷却装置内冷却固化定型，即得到聚氯乙烯复合管材。
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