CN104629214A - 一种建筑排水用承压pvc-u管材专用材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法，该材料由下述重量份的原料组成：SG-5型PVC树脂100份，复配型PVC树脂热稳定剂3-7.5份，复配型无机纳米粒子增韧母粒5-25份，润滑剂0.4-1.2份；着色剂0.1-0.9份。将上述备料放入高速混料机中共混至100℃出料，冷混至40℃以下，加入单螺杆挤出机进行造粒，制得建筑排水用承压PVC-U管材专用材料。本发明的有益的效果是：本发明PVC管材专用材料具有良好的物理化学性能，可用于制备建筑排水用承压PVC-U管材，有效解决现有承压PVC管材刚而不韧、抗冲击和抗开裂性能差等问题，有效防止PVC管材受到外界大力冲击时易脆裂破坏现象，适于管道系统的推广应用。

Description

一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域-高分子复合材料-高分子复合材料的加工改性技术，具体涉及一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法。
背景技术
众所周知，聚氯乙烯(PVC)管材一直是我国应用里最大的塑料管材，目前已经普及到建筑给水、建筑排水、埋地给水、埋地排水、工业和农业用管等各个领域。PVC-U排水管具有较佳的物理化学性能，它内壁光滑，比常规排水材料的摩擦阻力小，因此横管安装坡度较小，能够提高建筑的室内净高。同时，它质量较轻，方便安装及维修，有利于施工单位节省开支、降低成本，缩短工程周期，也提高了建筑物的经济性。而特有的机械物理性能使其能正常使用达50年之久。因此，PVC-U排水管材则是近年来在房地产室内外排水工程上运用最多的管材。
传统的PVC-U管材虽然具有高模量、高强度且价格较低等优点，但由于材料本身的性能缺陷曾出现了一系列的工程事故。一方面，不规范的搬运与施工导致给水用PVC-U管材在工程试水、管网运行过程中出现低应力、短期开裂漏水现场；另一方面，由于PVC-U管材刚而不韧，抗冲击和抗开裂性能差，在受到外界大力冲击时容易发生脆裂破坏。特别是在高层建筑中，由于PVC-U管材易受到水压重力流和压力流两种状态及污垢或杂质堵塞作用，极易导致PVC-U管材脆裂破坏。
普通的PVC-U管材并不具备良好的承压功能，因此严重限制了PVC-U管材在高层建筑及特殊用途管材上的应用。因此，研制一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，从而制备具备优异抗压、抗冲击和抗开裂性能的PVC-U管材，对于提升我国中高端PVC-U产业有着积极的现实意义。
因此，一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，对于提高PVC-U附加值，减少和解决普通PVC-U管道易损坏、破损有着重要的作用，有着显著的经济效益和社会效益。目前，国内研究PVC管材专用材料已有相关报道，主要通过增强、增韧来实现，例如中国发明专利CN102504434A、CN102516688A、CN102276944A、CN102863712A、CN101781430A、CN102982354A、CN101353465A等。
但目前所制备的PVC管道专用配方均采用单一的无机填料或有机改性剂进行改性，虽然在一定程度上可提高PVC的韧性和抗冲击性能，但往往效果不理想。例如，加入单一的无机纳米粒子纳米碳酸钙，可同时实现对塑料的增强和增韧，但由于纳米碳酸钙粒子尺寸较小，容易团聚，团聚的纳米碳酸钙将不能发挥对塑料良好的增强和增韧作用，还可能引起塑料性能的下降。
发明内容
本发明的目的是克服传统的PVC-U管材抗压、易脆裂、抗冲性能较差等问题，研制一种高抗冲、抗压的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法，解决传统PVC-U脆性等问题，从而提升PVC-U产业的整体水平，提高PVC产品的附加值。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，该材料由下述重量份的原料组成：SG-5型PVC树脂100份，复配型PVC树脂热稳定剂3-7.5份，复配型无机纳米粒子增韧母粒5-25份，润滑剂0.4-1.2份；着色剂0.1-0.9份。
更进一步，所述的复配型PVC树脂热稳定剂由下述重量份的原料组成：钙/锌热稳定剂：硬脂酸稀土＝1:0.08-0.15；其中钙/锌热稳定剂优选国产的CZ-601型。
更进一步，所述的润滑剂由下述重量份的原料组成：氯化石蜡：硬脂酸＝1:0.3-1。
更进一步，所述的着色剂采用金红石型钛白粉，粒径为0.4-5μm，TiO2含量≥92％，亮度≥92％。
更进一步，所述的复配型无机纳米粒子增韧母粒由下述重量份的原料组成：醋酸乙烯含量为10-20％的EVA材料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)3.5-10份，插层有机蒙脱土0.5-5份，粒径为60-100nm的轻质碳酸钙0.5-5份，2-8um的玻化微珠0.5-5份；所述的插层有机蒙脱土由单-十八烷基卤化物、双-十八烷基卤化物或三-十八烷基卤化物经溶液插层而成。
本发明所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料的制备方法，该方法的步骤如下：按所述配方原料进行备料，将备料放入高速混料机中共混至100℃出料，冷混至40℃以下，加入单螺杆挤出机进行造粒，制得建筑排水用承压PVC-U管材专用材料；所述的单螺杆挤出机螺杆转速为30-40r/min，螺杆6段温度从加料口到机头分别为163、171、175、175、178、178℃。
更进一步，所述的配方原料中复配型无机纳米粒子增韧母粒的制备步骤如下：按下述重量份的原料进行备料：醋酸乙烯含量为10-20％的EVA材料3.5-10份，插层有机蒙脱土0.5-5份，粒径为60-100nm的轻质碳酸钙0.5-5份，2-8um的玻化微珠0.5-5份；将所述的备料放入高速混料机中共混至60℃出料，再将混合物置于密炼机中进行密炼，密炼温度为100-110℃，时间为5-8分钟，即可制得复配型无机纳米粒子增韧母粒。
本发明机理：本发明通过采用复配型无机纳米粒子增韧母粒增韧改性PVC树脂，采用蒙脱土、轻质碳酸钙和玻化微珠三种纳米无机粒子协同增韧改性PVC树脂，可有效降低单一无机粒子的团聚现象，提高树脂的力学性能，其中蒙脱土经插层改性可提高与聚合物间的界面相容性，进一步提升改性效果；EVA树脂作为有机增韧剂改性PVC树脂可一定程度提高树脂的韧性，采用EVA包覆玻化微珠、蒙脱土及轻质碳酸钙形成海岛结构，制备复配型无机纳米粒子增韧母粒，可有效提高PVC树脂的韧性和抗冲击性能；同时，复配型无机纳米粒子增韧母粒所形成的海岛结构，可以进一步解决解决无机纳米粒子易团聚等问题，提高无机粒子协同增韧剂的增韧效果；充分利用有机增韧剂与PVC树脂的相容性，提高树脂的柔韧性、抗冲击性、填料相溶性等，从而有效制备建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，所制备的PVC专用材料具有优良的抗冲性能，能应用于建筑排水用承压PVC-U管材的应用中。
本发明的有益效果为：本发明PVC管材专用材料具有良好的物理化学性能，可用于制备建筑排水用承压PVC-U管材，有效解决现有承压PVC管材刚而不韧、抗冲击和抗开裂性能差等问题，有效防止PVC管材受到外界大力冲击时易脆裂破坏现象，适于管道系统的推广应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步阐述，实施例将帮助更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
实施例1：
一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法，其配方按以下重量份组成，SG-5型PVC树脂100份、复配型PVC树脂热稳定剂(CZ-601型钙/锌热稳定剂：硬脂酸稀土为1:0.08)3份、复配型无机纳米粒子增韧母粒8份、润滑剂(氯化石蜡：硬脂酸＝1:0.3)0.5份、着色剂(金红石型钛白粉，粒径为1μm)0.3份。
所述的复配型无机纳米粒子增韧母粒由下述重量份的原料组成：EVA材料(醋酸乙烯含量为10％)5份，插层有机蒙脱土1份，轻质碳酸钙(粒径为60nm)1份，玻化微珠(3um)1份；所述的插层有机蒙脱土由单-十八烷基卤化物经溶液插层而成。
将上述的EVA、插层有机蒙脱土、轻质碳酸钙、玻化微珠放入高速混料机中共混至60℃出料，再将混合物置于密炼机中进行密炼，密炼温度为100℃，时间为5分钟，即可制得复配型无机纳米粒子增韧母粒。
复合材料制备方法如下：将上述备料放入高速混料机中共混至100℃出料，冷混至40℃以下，加入单螺杆挤出机进行造粒，制得建筑排水用承压PVC-U管材专用材料。其中单螺杆挤出机螺杆的转速为30r/min，螺杆6段温度从加料口到机头分别为163、171、175、175、178、178℃。
实施例2：
一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法，其配方按以下重量份组成，SG-5型PVC树脂100份、复配型PVC树脂热稳定剂(CZ-601型钙/锌热稳定剂：硬脂酸稀土为1:0.10)5份、复配型无机纳米粒子增韧母粒15份、润滑剂(氯化石蜡：硬脂酸＝1:0.5)0.7份、着色剂(金红石型钛白粉，粒径为2μm)0.8份。
所述的复配型无机纳米粒子增韧母粒由下述重量份的原料组成：EVA材料(醋酸乙烯含量为15％)10份，插层有机蒙脱土2份，轻质碳酸钙(粒径为80nm)2份，玻化微珠(5um)1份；所述的插层有机蒙脱土由双-十八烷基卤化物经溶液插层而成。
将上述的EVA材料、插层有机蒙脱土、轻质碳酸钙、玻化微珠放入高速混料机中共混至60℃出料，再将混合物置于密炼机中进行密炼，密炼温度为105℃，时间为6分钟，即可制得复配型无机纳米粒子增韧母粒。
复合材料制备方法如下：将上述备料放入高速混料机中共混至100℃出料，冷混至40℃以下，加入单螺杆挤出机进行造粒，制得建筑排水用承压PVC-U管材专用材料。其中单螺杆挤出机螺杆的转速为35r/min，螺杆6段温度从加料口到机头分别为163、171、175、175、178、178℃。
实施例3：
一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料及制备方法，其配方按以下重量份组成，SG-5型PVC树脂100份、复配型PVC树脂热稳定剂(CZ-601型钙/锌热稳定剂：硬脂酸稀土为1:0.13)7.5份、复配型无机纳米粒子增韧母粒25份、润滑剂(氯化石蜡：硬脂酸＝1:0.8)1.2份、着色剂(金红石型钛白粉，粒径为3μm)0.5份。
所述的复配型无机纳米粒子增韧母粒由下述重量份的原料组成：EVA材料(醋酸乙烯含量为20％)15份，插层有机蒙脱土5份，轻质碳酸钙(粒径为100nm)5份，玻化微珠(8um)5份；所述的插层有机蒙脱土由三-十八烷基卤化物经溶液插层而成。
将上述的EVA材料、插层有机蒙脱土、轻质碳酸钙、玻化微珠放入高速混料机中共混至60℃出料，再将混合物置于密炼机中进行密炼，密炼温度为110℃，时间为8分钟，即可制得复配型无机纳米粒子增韧母粒。
复合材料制备方法如下：将上述备料放入高速混料机中共混至100℃出料，冷混至40℃以下，加入单螺杆挤出机进行造粒，制得建筑排水用承压PVC-U管材专用材料。其中单螺杆挤出机螺杆的转速为40r/min，螺杆6段温度从加料口到机头分别为163、171、175、175、178、178℃。
以上所述，仅为本发明较好的实施方式而已，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明精神之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，其特征是：该材料由下述重量份的原料组成：SG-5型PVC树脂100份，复配型PVC树脂热稳定剂3-7.5份，复配型无机纳米粒子增韧母粒5-25份，润滑剂0.4-1.2份；着色剂0.1-0.9份。
2.根据权利要求1所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，其特征是：所述的复配型PVC树脂热稳定剂由下述重量份的原料组成：钙/锌热稳定剂：硬脂酸稀土＝1:0.08-0.15；其中钙/锌热稳定剂优选国产的CZ-601型。
3.根据权利要求1所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，其特征是：所述的润滑剂由下述重量份的原料组成：氯化石蜡：硬脂酸＝1:0.3-1。
4.根据权利要求1所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，其特征是：所述的着色剂采用金红石型钛白粉，粒径为0.4-5μm，TiO2含量≥92％，亮度≥92％。
5.根据权利要求1所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料，其特征是：所述的复配型无机纳米粒子增韧母粒由下述重量份的原料组成：醋酸乙烯含量为10-20％的EVA材料3.5-10份，插层有机蒙脱土0.5-5份，粒径为60-100nm的轻质碳酸钙0.5-5份，2-8um的玻化微珠0.5-5份；所述的插层有机蒙脱土由单-十八烷基卤化物、双-十八烷基卤化物或三-十八烷基卤化物经溶液插层而成。
6.一种制备如权利要求1所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：按所述配方原料进行备料，将备料放入高速混料机中共混至100℃出料，冷混至40℃以下，加入单螺杆挤出机进行造粒，制得建筑排水用承压PVC-U管材专用材料；所述的单螺杆挤出机螺杆转速为30-40r/min，螺杆6段温度从加料口到机头分别为163、171、175、175、178、178℃。
7.根据权利要求6所述的建筑排水用承压PVC-U管材专用材料的制备方法，其特征在于：所述的配方原料中复配型无机纳米粒子增韧母粒的制备步骤如下：按下述重量份的原料进行备料：醋酸乙烯含量为10-20％的EVA材料3.5-10份，插层有机蒙脱土0.5-5份，粒径为60-100nm的轻质碳酸钙0.5-5份，2-8um的玻化微珠0.5-5份；将所述的备料放入高速混料机中共混至60℃出料，再将混合物置于密炼机中进行密炼，密炼温度为100-110℃，时间为5-8分钟，即可制得复配型无机纳米粒子增韧母粒。
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