CN105086234B - 一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管，所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管由按如下重量份数的原料组成:聚氯乙烯树脂100份；轻质碳酸钙2～20份；热稳定剂2～6份；抗冲改性剂1～8份；加工助剂0.3～3份；润滑剂0～3份；添加型阻燃剂2～12份；颜料0.1～3份；其中，所述添加型阻燃剂由硼酸锌和八钼酸铵两种阻燃剂按照质量比为1～7:1～5的比例组成；所述硼酸锌的平均粒径不大于5um，所述八钼酸铵的平均粒径不大于2um；本发明只需添加少量的阻燃剂即可实现较优的阻燃抑烟性能，并且其对聚氯乙烯单壁波纹管的抗冲等机械性能的影响较小。

Description

一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管及其制备方法

技术领域

本发明涉及化学建材技术领域，具体涉及一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管及其制备方法。

背景技术

市售的建筑用单壁波纹管大多是以聚乙烯（PE）材料生产的，PE塑料比PVC塑料的单价要高出50%以上，再加上PE塑料容易燃烧，需添加大量阻燃剂，这样就进一步推高了聚乙烯单壁波纹管的成本，因此在建筑领域使用聚氯乙烯单壁波纹管具有显著的经济意义。

将聚氯乙烯单壁波纹管用于建筑物内部的电线护套用管时，聚氯乙烯（PVC）塑料所具有的绝缘、难燃、耐腐蚀、价格低廉等优点，使这类管材性能可较好的满足使用要求；另外，聚氯乙烯单壁波纹管不但可以弯曲，而且抗压性可满足建筑施工中灌浆时所承受的压力，不会被压扁而影响穿电线，且具难燃自熄性能，性能指标上基本符合JG 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》和GB 20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的要求；但是，随着科技的发展，市场对聚氯乙烯单壁波纹管的阻燃抑烟性能和机械性能有了更高的要求，过去人们一直将PVC视为阻燃材料，但事实并非如此，在剧烈条件下，PVC不仅能顺利燃烧，而且燃烧时还会产生大量浓烟，这些浓烟含有大量有毒有害气体，这些气体是造成火灾人员伤亡的主要原因，因此提高聚氯乙烯单壁波纹管的阻燃抑烟效果具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管，所述添加型阻燃剂由特定粒径范围的硼酸锌和八钼酸铵按照特定的比例组成，当将该特定构成的添加型阻燃剂应用到建筑用聚氯乙烯单壁波纹管中时，只需添加少量的该添加型阻燃剂即可实现较优的阻燃抑烟性能，并且其对聚氯乙烯单壁波纹管的抗冲等机械性能的影响较小，在实现聚氯乙烯单壁波纹管的阻燃抑烟性能提高的同时确保了其机械性能的不降低。

本发明的另一目的在于提供上述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管，所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管由按如下重量份数的原料组成:

聚氯乙烯树脂 100份；

轻质碳酸钙 2～20份；

热稳定剂 2～6份；

抗冲改性剂 1～8份；

加工助剂 0.3～3份；

润滑剂 0～3份；

添加型阻燃剂 2～12份

颜料 0.1～3份；

其中，所述添加型阻燃剂由硼酸锌和八钼酸铵两种阻燃剂按照质量比为1～7:1～5的比例组成；所述硼酸锌的平均粒径不大于5um，所述八钼酸铵的平均粒径不大于2um。

以上述各组分为原料制备得到的聚氯乙烯单壁波纹管在燃烧时发生热分解，放出无水硼酸锌和结晶水，结晶水起到吸热冷却和稀释空气中氧气的作用，无水硼酸锌与PVC中的氯元素反应生成的氯化锌和氯氧化锌一起覆盖在PVC表面形成隔离层可防止氧化反应和热分解反应的继续进行，从而起到阻燃作用；同时，本发明中的八钼酸铵在聚氯乙烯单壁波纹管燃烧时，90%以上的钼元素留在炭层中，促进成炭，尤其可以减少大量烟尘的产生，本发明在硼酸锌和八钼酸铵的协同作用下，达到了阻燃抑烟的效果；在本发明中，只需向聚氯乙烯单壁波纹管的配方中加入硼酸锌和八钼酸铵两种阻燃剂按照特定比例构成的添加型阻燃剂就可以达到良好的阻燃抑烟性能；现有技术中的阻燃剂通常是以粉末的形式进行添加的，发明人发现，当选用的硼酸锌的平均粒径不超过5um、八钼酸铵的平均粒径不超过2um时，由该特定粒径组成的添加型阻燃剂在确保其优良的阻燃性能的同时对聚氯乙烯单壁波纹管的抗冲等机械性能的影响最小。

现有的阻燃剂体系多是采用三种以上的阻燃剂混合而成的，其选用的阻燃剂的种类多，并且在实际应用生产中时，这些阻燃剂的添加量均较大，对产品的机械性能也影响较大；现有技术中如果选用与本发明相同的阻燃剂用量，则还不存在只选用两种阻燃剂即可达到与本发明相同的阻燃效果的阻燃剂体系，即若想不降低产品的机械性能就必然导致阻燃效果的降低；如果想要达到与本发明中相同的阻燃效果的目的，就必须选用三种以上并且阻燃剂总量高于本发明中的添加型阻燃剂用量的阻燃剂体系，即若想不降低产品的阻燃性能就必然导致机械性能的降低；也就是说，现有技术中还不存在能够同时实现阻燃效果和保持产品的机械性能不降低的阻燃剂体系；即现有的阻燃剂体系无法达到本发明提供的添加型阻燃剂的效果。

优选地，所述硼酸锌的商品牌号为美国埃登达化工Charmax ZB400；所述八钼酸铵的商品牌号为美国埃登达化工Charmax LS AOM。

优选地，所述添加型阻燃剂由硼酸锌和八钼酸铵两种阻燃剂按照质量比为4～6:1～1.5的比例组成；进一步优选地，所述添加型阻燃剂由硼酸锌和八钼酸铵两种阻燃剂按照质量比为5: 1的比例组成。

优选地，所述抗冲改性剂为氯化聚乙烯（CPE），丙烯酸酯类（ACR)、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物（MBS)中的一种或几种。

优选地，所述聚氯乙烯树脂为SG-5型PVC树脂粉。

优选地，所述轻质碳酸钙为沉降体积≥2.5mL/g，白度≥90的轻质碳酸钙。

优选地，所述热稳定剂为复合铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或有机锡稳定剂的一种或几种。

优选地，所述加工助剂为丙烯酸类加工助剂（ACR）。

优选地，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡（PE蜡）、硬脂酸、单甘酯、氧化聚乙烯蜡（OPE蜡）、硬脂酸钙、硬脂酸铅的一种或几种。

优选地，所述颜料为钛白粉、锌钡白的一种或两种的混合物。

上述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管的制备方法，具体包括如下步骤：

S1：将上述份数的原料投入到高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌后待热混缸温度达到120～130℃时将物料排入到冷混缸中搅拌冷却，待冷混缸温度降至45℃时停止搅拌，待用；

S2: 将步骤S1中的待用物料投入到挤出机塑化，模塑成型，得PVC单壁波纹管。

优选地，所述挤出机为锥形双螺杆挤出机，机筒的温度为155～185℃，模塑成型温度为155～200℃。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明向聚氯乙烯单壁波纹管中加入由特定粒径范围的硼酸锌和八钼酸铵按照特定的比例组成的添加型阻燃剂，在硼酸锌和八钼酸铵的协同作用下，聚氯乙烯单壁波纹管可达到良好的阻燃抑烟效果；并且本发明中只需向聚氯乙烯单壁波纹管中加入少量的添加型阻燃剂就会显著提高波纹管的阻燃抑烟性能，同时对波纹管的抗冲等机械性能的影响较小；本发明制备得到的聚氯乙烯单壁波纹管不仅可满足实际施工需要，其各项性能指标也均能达到JG 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》和GB 20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。在以下各实施例中，所述聚氯乙烯树脂为SG-5型PVC树脂粉，所述轻质碳酸钙为沉降体积≥2.5 mL/g，白度≥90的轻质碳酸钙；实施例1～4和对照例1～10中的硼酸锌的商品牌号为美国埃登达化工Charmax ZB400，其平均粒径为5μm；八钼酸铵的商品牌号为美国埃登达化工Charmax LS AOM，其平均粒径为2μm；对照例11中的硼酸锌的商品牌号为济南泰龙塑胶2335，其平均粒径为7μm，八钼酸铵的商品牌号为美国埃登达化工Charmax LS AOM；除非特别说明，实施例中所涉及的材料、方法均为本领域常用的材料和方法。

实施例1～4

分别按下表1的配比称取各原料，然后分批次投入高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌后待热混缸温度达到120～130℃时排入冷混缸中搅拌冷却，待冷混缸温度降至45℃时停止搅拌。将冷却至45℃的物料加入挤出机塑化，模塑成型DN20单壁波纹管；其中，挤出机为锥形双螺杆挤出机，机筒的温度设定为155～185℃，模塑成型温度设定为155～200℃。

表1：

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对照例1～11

分别按下表2的配比称取各原料，然后分批次投入高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌后待热混缸温度达到120～130℃时排入冷混缸中搅拌冷却，待冷混缸温度降至45℃时停止搅拌。将冷却至45℃的物料加入挤出机塑化，模塑成型DN20单壁波纹管；其中，挤出机为锥形双螺杆挤出机，机筒的温度设定为155～185℃，模塑成型温度设定为155～200℃。

表2：

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分别将实施例1～4和对照例1～11制备得到的聚氯乙烯单壁波纹管按JG 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》和GB 20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》中的测试方法对各参数进行测试，测试结果见表3和表4：

表3：实施例1～4的性能测试数据

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表4：对照例1～11的性能测试数据

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由表3可知，由本发明制备得到的聚氯乙烯单壁波纹管的冲击性能和弯曲性能均能达到标准要求，在特定压强下的外径变化≤25%，氧指数均大于40，并且烟密度较小，均小于72，由此可知，本发明各实施例得到的聚氯乙烯单壁波纹管可满足JG 3050-1998《建筑用绝缘电工套管及配件》和GB 20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》的要求。

由表4可知，对照例1中的聚氯乙烯单壁波纹管的配方中并未加入任何添加型阻燃剂，其阻燃抑烟性能较差；对照例2和对照例3中只添加了硼酸锌或八钼酸铵阻燃剂，实验表明单独添加一种阻燃剂未能达到理想的阻燃效果；对照例4～7中的添加型阻燃剂中的硼酸锌和八钼酸铵的比例不在本发明的限定的范围之内，以其作为添加型阻燃剂制备得到的聚氯乙烯单壁波纹管的阻燃抑烟性能较差；对照例8中以三氧化二锑、硼酸锌和八钼酸铵按照6:6:1的质量比构成添加型阻燃剂，实验表明，该添加型阻燃剂虽然能够达到较好的阻燃抑烟效果，但是制备得到的聚氯乙烯单壁波纹管的抗冲等机械性能较差，未能达到标准的要求；对照例9和对照例10中以偏硼酸钠或氟硼酸锌替代本发明的添加型阻燃剂中的硼酸锌，其未能与八钼酸铵协同增效达到阻燃抑烟的效果；对照例11中的硼酸锌的平均粒径较大，以其为组分组成的添加型阻燃剂的阻燃抑烟效果较差，并且对聚氯乙烯单壁波纹管的机械性能影响较大；同理，当八钼酸铵的平均粒径不在本发明限定的范围之内时，平均粒径较大或较小均会对聚氯乙烯单壁波纹管的阻燃抑烟性能或机械性能有较大影响。

Claims (5)

1.一种建筑用聚氯乙烯单壁波纹管，其特征在于，所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管由如下重量份数的原料组成:

聚氯乙烯树脂：100份、轻质碳酸钙：8份、热稳定剂：5份、抗冲改性剂：4份、加工助剂：2份、润滑剂：1份、添加型阻燃剂：2份，所述添加型阻燃剂由1份硼酸锌和1份八钼酸铵组成；

或聚氯乙烯树脂：100份、轻质碳酸钙：8份、热稳定剂：5份、抗冲改性剂：4份、加工助剂：2份、润滑剂：1.2份、添加型阻燃剂：4.5份，所述添加型阻燃剂由3份硼酸锌和1.5份八钼酸铵组成；

或聚氯乙烯树脂：100份、轻质碳酸钙：8份、热稳定剂：5份、抗冲改性剂：4份、加工助剂：2份、润滑剂：1.4份、添加型阻燃剂：8份，所述添加型阻燃剂由5份硼酸锌和3份八钼酸铵组成；

或聚氯乙烯树脂：100份、轻质碳酸钙：8份、热稳定剂：5份、抗冲改性剂：4份、加工助剂：2份、润滑剂：1.6份、添加型阻燃剂：12份，所述添加型阻燃剂由7份硼酸锌和5份八钼酸铵组成；

所述硼酸锌的平均粒径不大于5um，所述八钼酸铵的平均粒径不大于2um；所述硼酸锌的商品牌号为美国埃登达化工Charmax ZB400，所述八钼酸铵的商品牌号为美国埃登达化工Charmax LS AOM。

2.根据权利要求1所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管，其特征在于，所述抗冲改性剂为氯化聚乙烯，丙烯酸酯类、乙烯醋酸乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯丁二烯苯乙烯三元接枝共聚物中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管，其特征在于，所述轻质碳酸钙为沉降体积≥2.5mL/g，白度≥90的轻质碳酸钙。

4.权利要求1～3任一权利要求所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：将上述份数的原料投入到高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌后待热混缸温度达到120～130℃时将物料排入到冷混缸中搅拌冷却，待冷混缸温度降至45℃时停止搅拌，待用；

S2:将步骤S1中的待用物料投入到挤出机塑化，模塑成型，得PVC单壁波纹管。

5.根据权利要求4所述建筑用聚氯乙烯单壁波纹管的制备方法，其特征在于，所述挤出机为锥形双螺杆挤出机，机筒的温度为155～185℃，模塑成型温度为155～200℃。