CN104877263A - 一种超强耐高温pvc供水管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：PVC树脂20-30份，ABS 8-15份，聚碳酸酯5-10份，聚苯并咪唑2-6份，腰果酚3-8份，磷酸铈5-10份，柏木醇4-8份，纳米氧化钛2-5份，纳米碳酸钙3-6份，偶联剂1-5份，稳定剂2-4份，润滑剂2-8份，增塑剂1-5份。本发明还公开了该耐高温PVC供水管材的制备方法。本发明提供的PVC供水管材，具有超强的耐高温性能，耐腐蚀性和防老化性能好，机械性能优异，具有一定的抗菌性能，成本低，无毒。

Description

一种超强耐高温PVC供水管材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及塑料管材技术领域，具体的涉及一种超强耐高温PVC供水管材。
背景技术：
PVC给水管是以卫生级聚氯乙烯树脂为主要原料，添加定量的稳定剂、润滑剂、填充剂、增色剂等，经塑料挤出机挤出成型和注塑机注塑成型，通过冷却、固化、定型、检验、包装等工序生产出的一种给水用管材。PVC给水管具有以下优点：(1)质轻，搬运装卸便利：密度较小，搬运、装卸、施工方便；(2)耐腐蚀性优良：具有优异的耐酸、耐碱、耐腐蚀性，对于化学工业之用途甚为适合；(3)流体阻力小：管材内壁光滑，其粗糙系数仅为0.009，流体阻力小，有效地改善了管网的水力条件，减少了系统运行费用(4)机械强度大：管材具有良好的耐压性能，抗冲击性能和抗拉伸强度性能；(5)施工简易：管道连接施工迅速容易，施工工程费低廉；(6)造价低廉：价格低，而且运输、施工方便，使用寿命长，因此总体造价低廉；(7)不影响水质：由溶解试验证实不影响水质，适宜大面积推广应用。
随着聚氯乙烯管材的广泛应用，其待解决的问题也引起了广泛关注，比如强度相对比较低，韧性比较差，耐高温性能不好，且抗冲击性能欠佳。
中国专利(201110119198.1)公开了一种超强耐高温氯化聚氯乙烯管材，包括氯化聚氯乙烯树脂，聚氯乙烯树脂，ABS，丙烯酸树脂，双马来酰亚胺，塑化促进剂，增容剂，工程塑料，润滑剂，纳米材料，稳定剂，填充剂，交联剂，加工改性剂，抗冲击改性剂，该氯化聚氯乙烯管材耐高温性能好，但其加工助剂使用比较多，不仅影响其加工性能，还提高了生产成本。
发明内容：
本发明的目的是提供一种超强耐高温PVC供水管材，其具有超强的耐高温性能，耐腐蚀性和防老化性能好，机械性能优异，具有一定的抗菌性能，成本低，无毒。
本发明的目的是提供该超强耐高温PVC供水管材的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂20-30份，ABS 8-15份，
聚碳酸酯5-10份，聚苯并咪唑2-6份，
腰果酚3-8份，磷酸铈5-10份，
柏木醇4-8份，纳米氧化钛2-5份，
纳米碳酸钙3-6份，偶联剂1-5份，
稳定剂2-4份，润滑剂2-8份，增塑剂1-5份。
管材制品在选材和工艺确定以后，对配合组分的调整显得尤为重要，也是塑料制品加工过程中技术含量很大的工作内容，作为上述技术方案的优选，一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂30份，ABS 15份，
聚碳酸酯8份，聚苯并咪唑3份，
腰果酚7份，磷酸铈8份，
柏木醇5份，纳米氧化钛3份，
纳米碳酸钙5份，偶联剂3份，
稳定剂4份，润滑剂6份，增塑剂4份。
作为上述技术方案的优选，所述PVC树脂的聚合度为1200-1500。
作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化钛为锐钛矿相氧化钛，其粒径大小为20-30nm。
作为上述技术方案的优选，所述聚苯并咪唑的分子量为8×104-10×104。聚苯并咪唑具有优异的耐热性能和力学机械性能，耐腐蚀性强，其可以有效提高PVC供水管材的耐高温性能和耐老化性能。
作为上述技术方案的优选，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅酸酯偶联剂中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、脂肪酸锌、脂肪酸钙中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述润滑剂为氯化石蜡、巴西棕榈蜡的混合物，二者质量比为2:3。
一种超强耐高温PVC供水管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在100-110℃下，捏合5-10min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合2-5min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在110-120℃下捏合5-15min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述挤出成型的工艺条件为：机身温度：1段165-175℃，二段160-170℃，三段155-165℃，四段165-175℃；机头165-175℃；模具，一段175-180℃，二段，180-185℃，三段185-190℃，四段190-195℃；扭矩70-80％。
在成型加工工艺参数过程中，关键是控制挤出温度和挤出扭矩，挤出温度的控制取决于物料配方，而合适扭矩的选择也尤为重要，扭矩过大，主机受力过大而损坏或报警停车，扭矩过小，螺杆会与料筒摩擦而损坏。本发明根据物料配方，选择合适的工艺参数，制备出高质量的超强耐高温PVC供水管材。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的PVC供水管材，具有超强的耐高温性能，使用温度范围从0-50℃提高至-30-80℃，抗冲击性能好，韧性大，聚碳酸酯、聚苯并咪唑等材料的加入，大大提高了PVC管材的耐热性能，腰果酚、纳米氧化钛、柏木醇的加入，大大提高了PVC供水管材的抗菌性能和耐老化性能；
本发明提供的PVC供水管材的各组分相容性好，重量轻，施工方便，可提高施工效率40-60％，供水节能65％左右，施工与管材运输节能约90％，且该PVC供水管材制备方法简单，工艺条件易控制，适用于批量生产。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂20份，ABS 8份，聚碳酸酯5份，
聚苯并咪唑2份，腰果酚3份，磷酸铈5份，
柏木醇4份，纳米氧化钛2份，纳米碳酸钙3份，
偶联剂1份，稳定剂2份，润滑剂2份，增塑剂1份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在100℃下，捏合5min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合2min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在110℃下捏合5min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
其中，步骤(2)中，挤出成型的工艺参数为：机身温度：1段165℃，二段160℃，三段155℃，四段165℃；机头165℃；模具，一段175℃，二段，180℃，三段185℃，四段190℃；扭矩70-80％。
实施例2
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂30份，ABS 15份，聚碳酸酯10份，
聚苯并咪唑6份，腰果酚8份，磷酸铈10份，
柏木醇8份，纳米氧化钛5份，纳米碳酸钙6份，
偶联剂5份，稳定剂4份，润滑剂8份，增塑剂5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在110℃下，捏合10min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合5min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在120℃下捏合15min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
其中，步骤(2)中，挤出成型的工艺参数为：机身温度：1段175℃，二段170℃，三段165℃，四段175℃；机头175℃；模具，一段180℃，二段185℃，三段190℃，四段195℃；扭矩70-80％。
实施例3
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂22份，ABS 9份，聚碳酸酯6份，
聚苯并咪唑3份，腰果酚4份，磷酸铈6份，
柏木醇5份，纳米氧化钛3份，纳米碳酸钙4份，
偶联剂2份，稳定剂2.5份，润滑剂3份，增塑剂2份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在102℃下，捏合6min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合3min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在112℃下捏合7min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
其中，步骤(2)中，挤出成型的工艺参数为：机身温度：1段167℃，二段162℃，三段157℃，四段167℃；机头167℃；模具，一段176℃，二段，181℃，三段186℃，四段191℃；扭矩70-80％。
实施例4
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂24份，ABS 10份，聚碳酸酯7份，
聚苯并咪唑4份，腰果酚5份，磷酸铈7份，
柏木醇6份，纳米氧化钛3.5份，纳米碳酸钙4.5份，
偶联剂3份，稳定剂3份，润滑剂4份，增塑剂3份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在104℃下，捏合7min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合4min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在114℃下捏合9min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
其中，步骤(2)中，挤出成型的工艺参数为：机身温度：1段169℃，二段164℃，三段159℃，四段169℃；机头169℃；模具，一段177℃，二段，182℃，三段187℃，四段192℃；扭矩70-80％。
实施例5
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂26份，ABS 11份，聚碳酸酯8份，
聚苯并咪唑5份，腰果酚6份，磷酸铈8份，
柏木醇7份，纳米氧化钛4份，纳米碳酸钙5份，
偶联剂4份，稳定剂3.5份，润滑剂5份，增塑剂4份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在106℃下，捏合8min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合4min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在116℃下捏合11min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
其中，步骤(2)中，挤出成型的工艺参数为：机身温度：1段171℃，二段166℃，三段161℃，四段171℃；机头171℃；模具，一段178℃，二段，183℃，三段188℃，四段193℃；扭矩70-80％。
实施例6
一种超强耐高温PVC供水管材，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂28份，ABS 13份，聚碳酸酯9份，
聚苯并咪唑5份，腰果酚7份，磷酸铈9份，
柏木醇7份，纳米氧化钛4.5份，纳米碳酸钙5份，
偶联剂4份，稳定剂4份，润滑剂7份，增塑剂4.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在108℃下，捏合9min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合5min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在118℃下捏合13min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷却混合机中进行冷辊，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
其中，步骤(2)中，挤出成型的工艺参数为：机身温度：1段173℃，二段168℃，三段163℃，四段173℃；机头173℃；模具，一段179℃，二段，184℃，三段188℃，四段194℃；扭矩70-80％。
下面对本发明提供的PVC供水管材进行性能测试：
表1
从表1可以看出，本发明提供的PVC供水管材，耐高温性能优异，机械性能好。

Claims (10)

1.一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂20-30份，ABS 8-15份，
聚碳酸酯5-10份，聚苯并咪唑2-6份，
腰果酚3-8份，磷酸铈5-10份，
柏木醇4-8份，纳米氧化钛2-5份，
纳米碳酸钙3-6份，偶联剂1-5份，
稳定剂2-4份，润滑剂2-8份，增塑剂1-5份。
2.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
PVC树脂30份，ABS 15份，
聚碳酸酯8份，聚苯并咪唑3份，
腰果酚7份，磷酸铈8份，
柏木醇5份，纳米氧化钛3份，
纳米碳酸钙5份，偶联剂3份，
稳定剂4份，润滑剂6份，增塑剂4份。
3.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于：所述PVC树脂的聚合度为1200-1500。
4.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于：所述纳米氧化钛为锐钛矿相氧化钛，其粒径大小为20-30nm。
5.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于：所述聚苯并咪唑的分子量为8×104-10×104。
6.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅酸酯偶联剂中的一种或多种混合。
7.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、脂肪酸锌、脂肪酸钙中的一种或多种混合。
8.如权利要求1所述的一种超强耐高温PVC供水管材，其特征在于：所述润滑剂为氯化石蜡、巴西棕榈蜡的混合物，二者质量比为2:3。
9.如权利要求1至8任一所述的一种超强耐高温PVC供水管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、ABS、聚碳酸酯加入到高速捏合机中，在100-110℃下，捏合5-10min，加入聚苯并咪唑、腰果酚、磷酸铈、纳米氧化钛、柏木醇、纳米碳酸钙，继续捏合2-5min，加入偶联剂、稳定剂、润滑剂、增塑剂，在110-120℃下捏合5-15min，得到混合物料；
(2)将步骤(1)得到的混合物料转移至冷辊混合机中进行冷却，混合物料冷却至50℃以下，出料过筛，由双螺杆挤出机挤出成型，真空定型，牵引，定长切割，扩口，得到超强耐高温PVC供水管材。
10.如权利要求9所述的一种超强耐高温PVC供水管材的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述挤出成型的工艺条件为：机身温度：1段165-175℃，二段160-170℃，三段155-165℃，四段165-175℃；机头165-175℃；模具，一段175-180℃，二段，180-185℃，三段185-190℃，四段190-195℃；扭矩70-80％。
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