CN105175941A - 一种环保高耐候pvc-m给水管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：PVC树脂100份；钙锌稳定剂4～6份；金红石型钛白粉6～10份；光稳定剂0.3～2份；抗氧剂0.5～1份；抗冲改性剂4～8份；丙烯酸酯类加工助剂0.5～4份；润滑剂0.5～4份；其中，所述钙锌稳定剂的熔点为100～150℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量≤2%，钙的质量含量为5～6%，180℃条件下，刚果红试纸变色等于3的时间大于30min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25～0.45μm；所述光稳定剂由苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1～3:1的比例组成；本发明在满足PVC-M给水管材高抗冲性能的前提下还改善了管材的环保和耐候性能。
Description
技术领域
本发明涉及化学建材技术领域，具体涉及一种环保高耐候PVC-M给水管材及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯PVC管道系统已经有近70年的发展历史，因为其高模量高强度和较低价格的特点一直是全世界应用量最大的塑料管道系统；PVC-M管材作为一种高抗冲管材既有PE管道的优点，又有UPVC安装、维修方便的优点，同时价格不高于UPVC管材，比PE管道每米低于30%左右，因而PVC-M比UPVC、PE管道更具有广阔的前景；但是高抗冲类聚氯乙烯给水管材通常以有机锡作为其稳定剂体系，其管材在生产加工中由于存在有毒的锡类气体所以会给生产操作人员的健康一定风险，并且由于其自身的加工特点在环保方面也有很大缺陷；现有的PVC-M管材在耐候性方面更是不具备很大优势，而在使用过程中PVC-M管材经常出现变色老化从而降低使用寿命；因此亟需研究一种环保高耐候的PVC-M管材。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材通过使用特定的钙锌稳定剂并优化耐候性材料的使用，在满足PVC-M给水管材高抗冲性能的前提下还改善了管材的环保和耐候性能，从而避免了生产和使用中给人员带来的危害并提高产品的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法.
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂4～6份；
金红石型钛白粉6～10份；
光稳定剂0.3～2份；
抗氧剂0.5～1份；
抗冲改性剂4～8份；
丙烯酸酯类加工助剂0.5～4份；
润滑剂0.5～4份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为100～150℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量≤2%，钙的质量含量为5～6%，180℃条件下，刚果红试纸变色等于3的时间大于30min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25～0.45μm；所述光稳定剂由苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1～3:1的比例组成。
本发明中，选用特定的钙锌稳定剂来替代现有技术中常用的有机锡稳定剂以避免管材在生产加工中由于有毒锡类气体的释放给生产操作人员造成的健康隐患；本发明选用特定粒径范围的金红石型钛白粉、苯并三唑类光稳定剂和炭黑按一定比例复配得到的光稳定剂体系以及抗氧剂三者的共同作用大幅度的提高了管材的耐候性能，从而提高产品的使用寿命。
优选地，所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂4.5～5份；
金红石型钛白粉8～10份；
光稳定剂1～2份；
抗氧剂0.8～1份；
抗冲改性剂6～8份；
丙烯酸酯类加工助剂1.5～3份；
润滑剂1～1.5份。
优选地，所述PVC树脂为SG-5树脂。
选用钙锌稳定剂替代有机锡稳定剂是制造环保型管材的必然趋势，但是并不是所有的钙锌稳定剂都能在改善环保性能的同时都具有较优的稳定性，发明人经过大量尝试之后，发现当钙锌稳定剂的熔点为100～150℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量≤2%，钙的质量含量为5～6%，并且在180℃条件下，刚果红试纸变色等于3的时间大于30min时的钙锌稳定剂具有较好的稳定性，本发明所选用的钙锌稳定剂的热稳定性较强，在使用过程中不会因为稳定性不足而造成产品颜色发黄或者加工过程中物料的分解等现象；若选用稳定性较差的其它类钙锌稳定剂，如果想要达到相同的稳定效果则必然会增加稳定剂的用量，而稳定剂用量的增加又会促使PVC-M给水管材中低分子量的物质含量变多，从而显著降低PVC-M给水管材的物理性能；本发明选用的钙锌稳定剂的热稳定性较强，在保证PVC-M给水管材的物理性能的同时提高了管材的热稳定性。
优选地，所述钙锌稳定剂的熔点为100～130℃，加热减量≤1.5%，钙的质量含量为5.5%，刚果红试纸变色等于3的时间大于30min；进一步优选地，所述钙锌稳定剂的商品牌号为5096或517B。
在本发明中，选用粒径在0.25～0.45μm之内的金红石型钛白粉，金红石型钛白粉的粒径过大或过小均无法达到最佳的效果，这是因为：当钛白粉的粒径小于0.25μm时，由于粒径太小使得钛白粉无法与较大颗粒的PVC树脂很好的分散，均匀性较差，无法充分发挥其吸收紫外光、降低光氧降解的作用，并且由于其较差的分散性造成局部钛白粉较多，使管材的拉伸强度和断裂伸长率都显著降低，影响管材的力学性能；而当钛白粉的粒径过大，则会直接影响到PVC管材的冲击性能和后续的老化性能；当金红石型钛白粉的粒径在0.25～0.45μm时，其既能很好的与PVC树脂进行分散，又对PVC树脂的力学性能的影响最小；此时将金红石型钛白粉与本发明中的光稳定剂和抗氧化剂复配具有很好的耐候效果。
优选地，所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25～0.35μm；进一步优选地，所述金红石型钛白粉表面使用总量为5%的无机氧化物或无机锆进行一次包覆，并使用总量为0.5%的有机物进行二次包覆，所述无机氧化物为硅铝氧化物，所述有机物可以为二甲基硅烷、聚乙醇、三乙醇胺；本发明中无机包覆能够有效的提高产品的耐候性，有机包覆能够提高金红石型钛白粉和PVC树脂之间的分子相容性和分散性，进而提升产品性能；更为优选地，所述金红石型钛白粉的商品牌号为杜邦Ti-PureR-105。
本发明选用苯并三唑类光稳定剂和炭黑进行复配组成光稳定剂，苯并三唑类属于光稳定剂中的紫外线吸收剂，它的保护机理是吸收并分散有害的紫外辐射，其分子结构中存在的羟氧基与三唑基上的氮基所形成的氢键，在吸收紫外线光能后氢键破裂或形成异构结构，把有害的光能转化为无害的热能，从而避免紫外辐射对聚合物树脂的伤害；炭黑和苯并三唑类光稳定剂组合使用时，首先炭黑会屏蔽部分紫外光，然后苯并三唑类再削弱和转化部分紫外光，从而使聚合物受到的紫外光辐射明显降低；发明人反复实验之后发现当两者的质量比为1:1～3:1时具表现出了良好的耐候效果，当两者的质量比小于1:1时，其对产品的颜色有不良影响，并且对产品耐候效果的改善较小，而当两者的质量比大于3:1时对产品的耐候性不会再有显著提高并且还会显著增加生产成本。
炭黑是光稳定剂中的光屏蔽剂，其可以在聚合物树脂和光辐射之间形成一道保护屏障，使光不能直接照射入聚合物内部，其作用机理与钛白粉类似；本发明同时引入钛白粉和炭黑是因为两者粒径的不同对紫外光的屏蔽效果会有互补作用，两者协同增效的效果更显著；另外钛白粉较高的价格以及其在混合料中的分散效果制约了其添加量，而炭黑在PVC树脂中的用量少、效果好、相对成本较低；将钛白粉和炭黑结合起来使用效果最佳。
优选地，所述光稳定剂由苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1～2:1的比例组成；进一步优选地，所述苯并三唑类光稳定剂的吸收波长为300～350nm，吸收系数为40～50，选取此类光稳定剂的目的是，在本发明提供的配方体系中金红石型钛白粉对于350～400nm的紫外光有很强的吸收作用，而对于低于350nm波长的紫外光的吸收效果并不是很理想，所以用吸收波长为300～350nm的苯并三唑类来互补，而吸收系数方面尽量选取此波长内吸收效率较大的苯并三唑类稳定剂；更为优选地，所述苯并三唑类光稳定剂为2（3'-叔丁基-2’-羟基-5’-甲基苯基）-5-氯苯并三唑；最优选地，所述苯并三唑类光稳定剂的商品牌号为Tinuvin-326。
优选地，所述炭黑的比表面积为100～150m2/g，粒径＜20nm；发明人发现超出此比表面积和粒径的炭黑在PVC树脂中的分散效果和光屏蔽效果均较差。进一步优选地，所述炭黑的商品牌号为卡博特BP3200；本发明中，炭黑作为一种特殊的光稳定剂添加，其能够很好的吸收和反射紫外光，本发明选用苯并三唑类光稳定剂和炭黑复配后形成的光稳定剂在不影响产品颜色的前提下大大提高了光稳定剂的作用效果，延长了管材的使用寿命，改善了耐候性。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；进一步优选地，所述受阻酚类抗氧剂为双酚抗氧剂；所述双酚抗氧剂为双酚A、抗氧剂2246、抗氧剂BBM中的一种或几种；更优选地，所述双酚抗氧剂为抗氧剂2246。
优选地，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为1:3～5:1的比例组成；优选地，所述PE蜡的熔滴点为100～110℃，所述OPE蜡的熔滴点为120～150℃；本发明选用上述搭配体系有利于PVC-M产品加工中的中后期的润滑平滑，对产品的外观和物理性能均有较大程度的改善。
优选地，所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为1:1～5:1的比例组成；进一步优选地，所述丙烯酸酯类抗冲改性剂的粒径分布为≤2%（过40目筛），表观密度≥0.4g/cm；所述氯化聚乙烯抗冲改性剂的断裂伸长率/%≥800，氯含量/%≥36。
优选地，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为1:2～3:1的比例组成。
在本发明中，所述促进塑化型加工助剂中的甲基丙烯酸甲酯的含量较低，丁酯或乙酯的含量较高，并且促进塑化型加工助剂平均分子量范围在13×105～25×105，粘度范围是330～600cm3/g；所述润滑型加工助剂中的甲基丙烯酸甲酯的含量稍高，丁酯或乙酯的含量较低，并且润滑型加工助剂的平均分子量范围是1.2×105～3.8×105，粘度范围为50～130cm3/g；本发明选用的丙烯酸酯类加工助剂能确保PVC制品的塑化均匀度达成高度统一，并且有效减少高聚物体系中低分子量润滑剂的用量，从而保障PVC-M产品的物理性能。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到110～120℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到55±5℃时排入料斗，存放时间≥4小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为160～200℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为175～220℃；定型台的冷却水温控制在20～25℃。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明中，选用满足特定条件的钙锌稳定剂来替代现有技术中常用的有机锡稳定剂以避免管材在生产加工中由于有毒锡类气体的释放给生产操作人员造成的健康隐患；本发明选用特定用量特定粒径范围的金红石型钛白粉、苯并三唑类光稳定剂和炭黑按一定比例复配得到的光稳定剂体系以及抗氧剂三者的共同作用能够有效改善管材的耐候性能，从而提高产品的使用寿命。
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；本发明中，以下各实施例中的PVC树脂为SG-5树脂；钙锌稳定剂的商品牌号为5096或517B，两者熔点范围为110～115℃，钙含量均为5.5%，加热减量为1.2%，刚果红试纸变色时间为40min；金红石型钛白粉的商品牌号为杜邦Ti-PureR-105，平均粒径为0.25～0.30μm；苯并三唑类光稳定剂的商品牌号为Tinuvin-326；炭黑的商品牌号为卡博特BP3200，比表面积为130m2/g，粒径为＜20nm；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
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂4份；
金红石型钛白粉6份；
光稳定剂0.3份；
抗氧剂0.5份；
抗冲改性剂4份；
丙烯酸酯类加工助剂0.5份；
润滑剂0.5份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为100℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为0.5%，钙的质量含量为5%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为35min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25μm；所述光稳定剂由Tinuvin-326苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1的比例组成；所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为1:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为1:2的比例组成，所述抗氧剂为双酚A，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为1:3的比例组成。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到110℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到50℃时排入料斗，存放4小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为160℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为175℃；定型台的冷却水温控制在20℃。
实施例2
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂5份；
金红石型钛白粉7份；
光稳定剂0.5份；
抗氧剂0.8份；
抗冲改性剂5份；
丙烯酸酯类加工助剂1份；
润滑剂1份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为105℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为1%，钙的质量含量为5.5%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为40min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.3μm；所述光稳定剂由Tinuvin-326苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1.5:1的比例组成。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到115℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到55℃时排入料斗，存放5小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为170℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为180℃；定型台的冷却水温控制在22℃；所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为2:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为1:1的比例组成，所述抗氧剂为抗氧剂2246，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为2:3的比例组成。
实施例3
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂6份；
金红石型钛白粉7份；
光稳定剂1份；
抗氧剂0.8份；
抗冲改性剂6份；
丙烯酸酯类加工助剂2份；
润滑剂2份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为110℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为2%，钙的质量含量为6%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为45min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.4μm；所述光稳定剂由Tinuvin-326苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为2:1的比例组成。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到110～120℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到60℃时排入料斗，存放6小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为180℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为195℃；定型台的冷却水温控制在22℃；所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为3:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为2:1的比例组成，所述抗氧剂为2246，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为2:1的比例组成。
实施例4
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂4份；
金红石型钛白粉6份；
光稳定剂1.5份；
抗氧剂0.8份；
抗冲改性剂6份；
丙烯酸酯类加工助剂3份；
润滑剂3份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为120℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为1.5%，钙的质量含量为6%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为40min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.45μm；所述光稳定剂由Tinuvin-326苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为2.5:1的比例组成。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到120℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到55℃时排入料斗，存放7小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为190℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为200℃；定型台的冷却水温控制在25℃；所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为3:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为3:1的比例组成，所述抗氧剂为BBM，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为3:1的比例组成。
实施例5
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂6份；
金红石型钛白粉10份；
光稳定剂2份；
抗氧剂1份；
抗冲改性剂8份；
丙烯酸酯类加工助剂4份；
润滑剂4份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为130℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为2%，钙的质量含量为6%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为50min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.45μm；所述光稳定剂由Tinuvin-326苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为3:1的比例组成。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到120℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到55℃时排入料斗，存放8小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为200℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为220℃；定型台的冷却水温控制在25℃；所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为4:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为3:1的比例组成，所述抗氧剂BBM，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为4:1的比例组成。
实施例6
一种环保高耐候PVC-M给水管材,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂5份；
金红石型钛白粉9份；
光稳定剂1.5份；
抗氧剂1份；
抗冲改性剂4份；
丙烯酸酯类加工助剂0.5份；
润滑剂4份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为100℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为0.5%，钙的质量含量为6%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为35min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25μm；所述光稳定剂由Tinuvin-326苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1的比例组成。
上述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到110℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到55℃时排入料斗，存放10小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
在本发明中，步骤S2中的所述热混混料机必须有排气孔设置，采用此种设置有利于热混形成的水蒸汽顺利排出；步骤S4中的所述双螺杆挤出机的机筒温度设置为160℃，双螺杆挤出机的选择以加工低填充组分配方为主；步骤S5中的模具成型温度为175℃；定型台的冷却水温控制在20℃；所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为5:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为3:1的比例组成，所述抗氧剂为双酚A，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为5:1的比例组成。
对照例1
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例选用的钙锌稳定剂的商品牌号为685，其熔点为95℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为1.5%，钙的质量含量为5.8%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为35min。
对照例2
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例选用的钙锌稳定剂的商品牌号为325，其熔点为120℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为4%，钙的质量含量为5.5%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为32min。
对照例3
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例选用的钙锌稳定剂的商品牌号为2024，其熔点为118℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为2%，钙的质量含量为7.5%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为38min。
对照例4
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例选用的钙锌稳定剂的商品牌号为369，其熔点为122℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量为1.8%，钙的质量含量为5.6%，180℃条件下的刚果红试纸变色等于3的时间为25min。
对照例5
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例选用的金红石型钛白粉的商品牌号为R059，其平均粒径为0.48μm。
对照例6
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例只选用了苯并三唑类光稳定剂，本对照例的光稳定剂为2（3'-叔丁基-2’-羟基-5’-甲基苯基）-5-氯苯并三唑，其商品牌号为Tinuvin-326。
对照例7
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例只选用了炭黑作为光稳定剂，其商品牌号为卡博特BP3200。
对照例8
本对照例的环保高耐候PVC-M给水管材的原料和制备方法同实施例1，唯一不同的是本对照例选用的光稳定剂的商品牌号为Tinuvin-326和卡博特BP3200，两者的质量比为0.5:1。
以上各对照例中，所述抗冲改性剂由丙烯酸酯类抗冲改性剂和氯化聚乙烯抗冲改性剂按质量比为1:1的比例组成，所述丙烯酸酯类加工助剂由促进塑化型加工助剂和润滑型加工助剂按质量比为1:2的比例组成，所述抗氧剂为双酚A，所述润滑剂由PE蜡和OPE蜡按质量比为1:3的比例组成。
对实施例1～6以及对照例1～8制备得到的环保高耐候PVC-M给水管材按标准CJ/T272-2008《给水用抗冲改性聚氯乙烯（PVC-M）管材及管件》、GB/T8804.2-2003和GB/T16422.2-2004的标准进行性能测试，测试方法如下：
（1）拉伸强度：检验方法按照GB/T8804.2-2003测定；
（2）断裂伸长率：检验方法按照GB/T8804-2003测定；
（3）冲击强度：按标准CJ/T272-2008测定；
（4）液压强度：按标准CJ/T272-2008测定；
（5）耐候性：按照GB/T16422.2-2014标准进行测定。
表1：实施例1～6以及对照例1～8的环保高耐候PVC-M给水管材的性能测试
由表1的内容可知，本发明提供的配方制备得到的PVC-M给水管材的机械性能如拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和液压强度都能达到GB/T8804.2-2003和CJ/T272-2008的标准要求；并且制备得到的管材的耐候性能较好，可以满足GB/T16422.2-2014的标准要求；相比之下，对照例1～8中的钙锌稳定剂、金红石型钛白粉以及光稳定剂任意一种组分不在本发明限定的范围之内，以其为组分的配方制备得到的PVC-M给水管材均不能同时满足对产品机械性能和耐候性能的标准要求。
Claims (9)
1.一种环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂4～6份；
金红石型钛白粉6～10份；
光稳定剂0.3～2份；
抗氧剂0.5～1份；
抗冲改性剂4～8份；
丙烯酸酯类加工助剂0.5～4份；
润滑剂0.5～4份；
其中，所述钙锌稳定剂的熔点为100～150℃，在115℃条件下加热2小时后的加热减量≤2%，钙的质量含量为5～6%，180℃条件下，刚果红试纸变色等于3的时间大于30min；所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25～0.45μm；所述光稳定剂由苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1～3:1的比例组成。
2.根据权利要求1所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述环保高耐候PVC-M给水管材由按如下质量分数的原料组成：
PVC树脂100份；
钙锌稳定剂4.5～5份；
金红石型钛白粉8～10份；
光稳定剂1～2份；
抗氧剂0.8～1份；
抗冲改性剂6～8份；
丙烯酸酯类加工助剂1.5～3份；
润滑剂1～1.5份。
3.根据权利要求1所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述钙锌稳定剂的熔点为100～130℃，加热减量≤1.5%，钙的质量含量为5.5%，刚果红试纸变色等于3的时间大于30min。
4.根据权利要求1所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述金红石型钛白粉的平均粒径为0.25～0.35μm。
5.根据权利要求1所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述光稳定剂由苯并三唑类光稳定剂和炭黑按照质量比为1:1～2:1的比例组成。
6.根据权利要求5所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述苯并三唑类光稳定剂为2（3'-叔丁基-2’-羟基-5’-甲基苯基）-5-氯苯并三唑。
7.根据权利要求5所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述炭黑的比表面积为100～150m2/g，粒径＜20nm。
8.根据权利要求1所述环保高耐候PVC-M给水管材,其特征在于,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
9.权利要求1～8任一权利要求所述环保高耐候PVC-M给水管材的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：按所述配方称取各原料；
S2：将S1中的所述原料依次加入到热混混料机中进行高速混合，当同步测试的混料温度达到110～120℃时排入冷混混料机中混合；
S3：当冷混混料机中的物料温度降到55±5℃时排入料斗，存放时间≥4小时后备用；
S4：将S3所得混配料喂料加入到锥形双螺杆挤出机中，通过塑化挤出；
S5：模具成型、定型冷却、定尺切割后即得环保高耐候PVC-M给水管材。
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