CN104540894B - 强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物及硬质抗冲聚氯乙烯管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供包含K值(K‑Value)为72至84的聚氯乙烯(P.V.C)树脂的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯(IPVC)管树脂组合物。提供通过挤压上述树脂组合物来制备的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管。

Description

强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物及 硬质抗冲聚氯乙烯管
技术领域
本发明涉及强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯(IPVC)管树脂组合物及硬质抗冲聚氯乙烯管。
背景技术
通常，聚氯乙烯(PVC)管为通过挤压聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride)来生产的管。
就聚氯乙烯管而言，重量轻，机械强度优秀，耐化学性、耐蚀性、耐药品性、绝热性、电绝缘性等各种物性优秀，且寿命长，价格低廉，因此被广泛使用。
但是，将上述聚氯乙烯管用作土木、建筑材料的情况下，因冲击、拉伸的限制而在使用和处理过程中产生了破损和破裂等问题，而导致上述问题的原因在于，没有调节若提高冲击强度，则拉伸程度变低，若提高拉伸强度，则冲击强度变低的反比现象。
对此，最近同时提高冲击强度和拉伸强度，并提高耐水压性能的聚氯乙烯管成型用树脂组合物相关的技术开发的必要性随之出现。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的一实例提供对K值(K-Value)为72至84的聚氯乙烯树脂不使用增塑剂，而是能够通过挤压成型来实现机械物性的抗冲聚氯乙烯管树脂组合物。
本发明的另一实例提供通过挤压上述抗冲聚氯乙烯管树脂组合物，来使拉伸强度、落锤强度及耐水压优秀，且用作土木、建筑、水道、下水用排管的硬质聚氯乙烯管。
技术方案
本发明的一实例提供包含K值为72至84的聚氯乙烯树脂的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物。
本发明提供强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物，上述强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物相对于100重量份的上述K值为72至84的聚氯乙烯树脂，包含约1至约3重量份的锡类稳定剂(Tin Complex)、约3至约10重量份的抗冲改性剂以及约1至约10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂。
上述甲基丙烯酸酯类润滑剂可包含甲基丙烯酸丁酯(Butyl Methacrylate)及甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate)。
上述甲基丙烯酸酯类润滑剂能够以约1:1至约1:2的重量比包含甲基丙烯酸丁酯(Butyl Methacrylate)及甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate)。
本发明的另一实例提供通过挤压强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物来制备的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管。
上述强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管的拉伸强度可以为约50MPa至约60MPa。
有益效果
通过挤压上述硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物来制备的上述聚氯乙烯管能够实现优秀的拉伸强度、落锤强度及耐水压。
具体实施方式
参照附图详细说明的以下实施例，能够使本发明的优点及特征以及达成这些优点及特征的方法更加明确。但是，本发明并不局限于以下所公开的实施例，能够以相互不同的各种方式实现，只是，本实施例仅用于使本发明的公开内容更加完整，能够使本发明所属技术领域的普通技术人员更加完整地理解发明的范畴，本发明仅根据发明要求保护范围来定义。
硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物
本发明的一实例提供包含K值为72至84的聚氯乙烯树脂的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物。
通常，聚氯乙烯管大部分通过挤压硬质聚氯乙烯树脂来生产，大部分情况下，通过挤压K值为66的聚氯乙烯树脂来生产硬质聚氯乙烯管。另一方面，因为K值为72至84的聚氯乙烯树脂不能进行硬质挤压，所以通过混合大量的增塑剂进行挤压来生产薄片或塑料等软质挤压产品。
具体地，与K值为66的聚氯乙烯树脂相比，K值为72至84的聚氯乙烯树脂的机械强度优秀，因此能够生产更高强度的聚氯乙烯管，但是K值为72至84的聚氯乙烯树脂存在因分子量高而存在熔点相对高，加工时需要高温，且因粘度高而使熔融树脂的流动性差的缺点，因此当挤压时由于对挤压机的高负载(torque)而被识别为不能进行硬质挤压的区域，从而大部分情况下，通过混合大量的增塑剂来生产薄片或塑料等软质挤压产品。
此时，作为增塑剂，使用了酞酸类增塑剂(邻苯二甲酸二辛酯(DOP，dioctylphthalate)、邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP，diethylhexyl phthalate)、邻苯二甲酸二异壬酯(DINP，diisononyl phthalate)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP，dibutylphthalate)等)或己二酸类增塑剂(己二酸酯(Adipates)、脱氢表雄酮(DHEA，dehydroepiandrosterone)等)等。
但是，通过混合大量的增塑剂，挤压K值为72至84的聚氯乙烯树脂，来生产管的情况下，存在各种机械物性降低的问题。
对此，上述硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物使用K值为72至84的聚氯乙烯树脂和甲基丙烯酸酯类润滑剂，由此通过顺畅的挤压加工同时实现优秀的强度和耐水压，即使使用K值为72至84的聚氯乙烯树脂，也能够生产硬质挤压产品，排除增塑剂的使用，并能够提高机械物性。
上述聚氯乙烯管组合物作为基体树脂使用K值为72至84的聚氯乙烯树脂，K值为72至84的聚氯乙烯树脂因机械强度优秀而能够用作土木、建筑材料。
具体地，K值大于84的聚氯乙烯树脂为超高分子树脂，是指通过悬浮聚合法聚合的均聚物(homopolymer)，几乎不生产使用上述均聚物的产品，因此难以供给原料，并具有加工性有可能降低的担忧，从而上述聚氯乙烯树脂的K值维持在上述范围内，才能在费用及制备工序方面实现经济性，并能够实现优秀的加工性。
具体地，提供强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物，上述强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物相对于100重量份的K值为72至84的聚氯乙烯树脂，包含约1至约3重量份的锡类稳定剂(Tin Complex)、约3至约10重量份的抗冲改性剂以及约1至约10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂。
相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，可包含约1至约3重量份的锡类稳定剂(Tin Complex)。锡类稳定剂作为热稳定剂，在加工过程和使用期间维持聚氯乙烯树脂的物理性质及化学性质，若锡类稳定剂以小于约1重量份的方式混合，则作业性降低，若锡类稳定剂以大于约3重量份的方式混合，则不能显著地提高性能，所需的生产费用高，且物性有可能降低。
例如，上述锡类稳定剂可使用锡(TiN)巯基乙酸(mercaptoacetate)化合物及二硫化物，并将加工过程中发生的热分解最小化。
并且，上述锡类稳定剂可使用有机锡稳定剂，上述有机锡稳定剂可包含丁基锡稳定剂、辛基锡稳定剂、甲基锡稳定剂，并且因耐热性及透明性优秀而可使用于上述聚氯乙烯树脂的挤压加工。上述有机锡稳定剂能够以不活性状态捕集氯化氢(HCl)，并抑制双键的产生，或者抑制氧化及光线等外部引起的变化。
相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，混合约3至约10重量份的上述抗冲改性剂。
抗冲改性剂混合在聚氯乙烯树脂而起到增加分裂、拉伸、压缩、弯曲、冲击强度的作用。作为抗冲改性剂，使用丙烯酸共聚物(Acrylic copolymer)、氯化聚乙烯(CPE，Chloride polyethylene)等。
例如，上述氯化聚乙烯能够通过与上述聚氯乙烯树脂混合来形成合金，因与上述聚氯乙烯树脂的相容性优秀而能够实现耐冲击性及高弯曲强度，并且，上述氯化聚乙烯的乙烯基能够起到防止对于紫外线的老化的作用。
若相对于100重量份的聚氯乙烯树脂，混合小于约3重量份的上述抗冲改性剂，则没有增大强度的效果，若相对于100重量份的聚氯乙烯树脂，混合大于约10重量份的上述抗冲改性剂，则与混合量增加相比，抗冲改性剂的效果增大有可能不显著，使用上述含量范围内的抗冲改性剂容易实现增大强度的效果。
上述甲基丙烯酸酯类润滑剂混合在聚氯乙烯树脂起到增大树脂的流动性和成型性的作用，相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，可包含约1至约10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂。
使用上述甲基丙烯酸酯类润滑剂，由此因甲基丙烯酸酯类润滑剂的压缩性、柔韧性或与K值为72至84的聚氯乙烯树脂的有机相容性而能够缩短上述聚氯乙烯树脂的熔融时间，并降低工序时赋予的温度，并且，增大上述聚氯乙烯树脂的熔融流动性来降低挤压引起的负载，由此即使使用K值为72至84的聚氯乙烯树脂，也可形成硬质的管树脂组合物。并且，可使用上述甲基丙烯酸酯类润滑剂，将因使用增塑剂而引起的机械物性的降低最小化。
进而，上述甲基丙烯酸酯类润滑剂混合在K值为72至84的高分子量的聚氯乙烯树脂而能够改善熔融(Fusion)特性，并增大熔融树脂的熔融拉伸强度(Meltstrength)，从而实现管的挤压成型。
具体地，相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，混合小于约1重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂的情况下，树脂的熔融变快，且因与聚氯乙烯树脂的相容性不足而使热稳定性降低，从而导致在挤压机料筒或模具的内部上述树脂碳化的问题。
并且，相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，混合大于10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂的情况下，存在如下问题：树脂的熔融变慢，且因树脂熔融温度变高而使上述聚氯乙烯树脂的粘度变高，从而有可能降低成型加工性，并且，导致大量的耗电，从而降低生产率及可操作性，且所生产的管的耐水压性降低。
因此，使用上述范围内的甲基丙烯酸酯类润滑剂在提高与聚氯乙烯树脂的相容性方面有利，并容易实现具有相容性的混炼效果。
上述甲基丙烯酸酯类润滑剂可包含甲基丙烯酸丁酯(Butyl Methacrylate)及甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate)。
上述甲基丙烯酸酯类润滑剂能够以约1:1至约1:2的重量比包含甲基丙烯酸丁酯(Butyl Methacrylate)及甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate)。
包含超过上述重量比的甲基丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯的情况下，具有相容性有可能降低的担忧，而维持上述范围内的重量比在能够将相容性最大化方面有利。
例如，上述甲基丙烯酸酯类润滑剂能够以1:2的重量比包含上述甲基丙烯酸丁酯(Butyl Methacrylate)及甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate)，维持上述重量比的情况下，增大与K值为72至84的聚氯乙烯树脂的相容性，从而能够提高组合物的混炼效果。并且，维持上述重量比，来在挤压加工时以恒定水平以上的熔融(凝胶化)维持顺畅的加工性，而在超过上述重量比的情况下，延迟熔融而有可能降低加工性。
具体地，在上述聚氯乙烯树脂中，作为抗冲改性剂，使用如上所述的氯化聚乙烯的情况下，上述甲基丙烯酸丁酯能够增加与上述聚氯乙烯树脂的相容性，且与上述甲基丙烯酸丁酯相比，大量使用的上述甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate)能够起到调节熔融温度的加工助剂的作用，并且因使用作为抗冲改性剂的上述氯化聚乙烯而增加与上述聚氯乙烯树脂的相容性，且能够有利于组合物的混炼。
因此，可使用维持上述重量比的上述甲基丙烯酸酯类润滑剂，来生产成型性、加工性及物理强度优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管。
硬质抗冲聚氯乙烯管
本发明的另一实例提供通过挤压上述树脂组合物来制备的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管。
上述树脂组合物如上所述。
通过挤压上述树脂组合物来制备的上述管的拉伸强度可以为约50MPa至约60MPa。拉伸强度为表示材料的机械强度的值中之一，可拉动上述管，并通过所施加的载荷和上述管的变形形状取得拉伸强度。
具体地，上述树脂组合物包含K值为72至84的聚氯乙烯树脂，上述树脂组合物相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，还包含约1至约3重量份的锡类稳定剂(Tin Complex)、约3重量份至约10重量份的抗冲改性剂以及约1至约10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂，上述管能够提高拉伸强度，具有优秀的落锤强度，还能够提高耐水压。
以下，通过本发明的优选实施例，更加详细说明本发明的结构及作用。只是，这仅作为本发明的优选例示而提出，任何含义也不能解释本发明局限于此。
对于在此未记载的内容，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就能够充分地在技术上进行类推，因此省略其说明。
实施例及比较例
实施例1
通过挤压树脂组合物来制备了直径为114mm且厚度为7.1mm的管。上述树脂组合物包含K值为72的聚氯乙烯树脂，上述树脂组合物相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，还包含2.5重量份的锡类稳定剂(Tin Complex)、3.0重量份的作为抗冲改性剂的丙烯酸共聚物(AIM，acrylic copolymer)以及3.0重量份的分别以1:1的重量比混合甲基丙烯酸丁酯(BA，Butyl Methacrylate)及甲基丙烯酸甲酯(MMA，Methyl Methacrylate)的润滑剂。
实施例2
包含K值为76的聚氯乙烯树脂，使用100重量份的上述聚氯乙烯树脂，并包含4.0重量份的上述润滑剂，除此之外，与上述实施例1相同地制备了管。
实施例3
包含K值为84的聚氯乙烯树脂，使用100重量份的上述聚氯乙烯树脂，并包含5.0重量份的上述润滑剂，除此之外，与上述实施例1相同地制备了管。
实施例4
包含10重量份的分别以1:2的重量比混合甲基丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯的润滑剂，除此之外，与上述实施例1相同地制备了管。
比较例1
通过挤压树脂组合物来制备了直径为114mm且厚度为7.1mm的管。上述树脂组合物包含K值为66的聚氯乙烯树脂，上述树脂组合物相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，还包含2.1重量份的锡类稳定剂(Tin Complex)、6.0重量份的作为抗冲改性剂的丙烯酸共聚物、1.0重量份的作为加工助剂的聚酰胺(PA，polyamide)以及1.6重量份的烯烃类润滑剂。
比较例2
通过挤压树脂组合物来制备了直径为114mm且厚度为7.1mm的管。上述树脂组合物包含K值为66的聚氯乙烯树脂，上述树脂组合物相对于100重量份的上述聚氯乙烯树脂，还包含4.5重量份的C-Z(钙锌类)稳定剂、6.0重量份的作为抗冲改性剂的丙烯酸共聚物、1.0重量份的作为加工助剂的聚酰胺以及1.6重量份的烯烃类润滑剂。
表1
实验例：管的机械物性的测定
1)拉伸强度：通过拉伸压缩试验机(英斯特朗(INSTRON)3369)，以KS MISO 6259-1，6259-2的方法测定了上述实施例及比较例的管的拉伸强度。
2)落锤高度：将上述实施例及比较例的管固定于地面之后，使9Kg的圆锥形状的锤从恒定高度向管下落，并将导致管破损的锤的高度判断为落锤高度。此时，落锤高度越高，落锤强度就越优秀。
(但应在0℃温度下对试片进行60分钟的状态调节后，进行试验。)
3)耐水压：通过长期耐水压试验机(Long Term Hydrostatic Pressure Tester)，以KS M ISO 1167的方法测定了上述实施例及比较例的耐水压。
表2
如上述表2，确认了使用K值为72至84的聚氯乙烯树脂的实施例1至实施例4与使用K值大于72至84的聚氯乙烯树脂的比较例1及比较例2相比，拉伸强度、落锤强度及耐水压更优秀。
并且，试图利用包含小于1重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂及大于10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂的组合物来制备管，但因加工性、机械物性降低等而难以制备管。
因此，确认如下：在不使用增塑剂，而是通过挤压K值为72至84的聚氯乙烯树脂来生产硬质聚氯乙烯管的过程中，甲基丙烯酸酯类润滑剂的含量对拉伸强度、落锤强度及耐水压产生影响。

Claims (5)

1.一种强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物，其特征在于，包含K值为72至84的聚氯乙烯树脂，
相对于100重量份的所述K值为72至84的聚氯乙烯树脂，包含1重量份至3重量份的锡类稳定剂，以及1重量份至10重量份的甲基丙烯酸酯类润滑剂，
并且，所述甲基丙烯酸酯类润滑剂包含甲基丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物，其特征在于，相对于100重量份的所述K值为72至84的聚氯乙烯树脂，包含3重量份至10重量份的抗冲改性剂。
3.根据权利要求1所述的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯类润滑剂以1:1至1:2的重量比包含甲基丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯。
4.一种强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管，其特征在于，通过挤压权利要求1至3中任一项所述的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物来制备。
5.根据权利要求4所述的强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管，其特征在于，所述强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管的拉伸强度为50MPa至60MPa。
CN201480002106.3A 2013-07-30 2014-07-01 强度和耐水压优秀的硬质抗冲聚氯乙烯管树脂组合物及硬质抗冲聚氯乙烯管 Active CN104540894B (zh)

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