CN105237909A - 一种pvc-m抗冲击耐低温管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PVC管材及其制备方法，特别是一种PVC-M抗冲击耐低温管材，所述管材由以下质量份的原料制成：PVC树脂100份，氯化聚乙烯2-6份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2-8份，硬脂酸1-3份，粉煤灰1-10份，聚乙烯蜡1-8份，复合铅盐稳定剂1-8份。通过对原料配方和工艺的改进，从而提高了管材的柔韧性、拉伸强度、抗冲击性和耐低温性能；本发明方法生产工艺简单，同时又对粉煤灰废物再利用，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种PVC管材，特别是一种PVC-M抗冲击耐低温管材及其制备方法。
背景技术
PVC-M即改性聚氯乙烯管是PVC类管材产品的改性产品，PVC-M管是目前常用的塑料给水管材，其具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、施工安装方便、维护能耗低的优点，并且价格较低。但是PVC-M管件的脆性较大、抗破裂冲击性能差，在埋地安装施工后受冲击时易受伤，冲击强度较低，致使其长期使用中易出现管道漏水，渗水，破裂，同时普通聚氯乙烯管也不具备低温使用性。所以，如何提高抗冲击性、克服脆性、具备低温使用性，对于PVC-M管材来讲是必须解决的技术问题。
目前主要通过加入CPE（氯化聚乙烯）、MBS（丁二烯和苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯共聚物）来改善制品冲击强度，但是CPE产品的抗冲击性能提高有限，单纯的添加CPE或MBS仍无法满足PVC-M管材及管件高强度、高抗冲的要求。
本公司以前用的传统碳酸钙配方是由PVC树脂，氯化聚乙烯，硬脂酸，800目碳酸钙，聚乙烯蜡，复合铅盐稳定剂组成。由于碳酸钙及氯化聚乙烯本身的物理性能，制备得管材只具备常温下普通抗冲击性能，并不能满足高抗冲击耐低温管的使用需要。在专利CN103834123A中，一种PVC-M管材料配方是使用PVC树脂、钙锌稳定剂、润滑剂、填充剂、偶联剂，只是在一定程度上提高了PVC管的韧性和伸张率，并没有解决PVC-M管的高抗冲击耐低温管的使用需要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有高抗冲击性、耐低温的PVC-M管及其制备方法。本发明在原有配方基础上，加入粉煤灰与乙烯-醋酸乙烯共聚物，通过粉煤灰替代碳酸钙、乙烯-醋酸乙烯共聚物替代部分的CPE（氯化聚乙烯），在一定的配方配比和工艺条件下，制得PVC-M高抗冲耐低温管。
本发明要解决的技术问题所采用的技术方案是：
一种PVC-M抗冲击耐低温管，由以下质量份的原料制成：
PVC树脂100份，氯化聚乙烯2-6份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2-8份，硬脂酸1-3份，粉煤灰1-10份，聚乙烯蜡1-8份，复合铅盐稳定剂1-8份。
所述的粉煤灰中SiO2占粉煤灰总质量的55%~60%，Al2O3占粉煤灰总质量的25%-30%，其中SiO2与Al2O3的质量配比为1.8~2.4。
作为优选：所述的粉煤灰中SiO2占粉煤灰总质量的58%，Al2O3占粉煤灰总质量的27%，SiO2与Al2O3的质量配比为2.0。
所述的粉煤灰选自800~1000目的粉体，
作为优选：所述的粉煤灰选自800目的粉体。
一种制备PVC-M抗冲击耐低温管的方法，包括以下步骤：称取PVC树脂100份，氯化聚乙烯2-6份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2-8份，硬脂酸1-3份，800~1000目粉煤灰1-10份，聚乙烯蜡1-8份，复合铅盐稳定剂1-8份，使用高速捏合机将上述原料进行搅拌混合，得混合物，再将混合物加热至115-125℃，保持120~180秒，再冷却至40~60℃，冷却的混合物在常温18-25℃下放置8~12h，再用挤出机在160~210℃的挤出温度下，转速28-40r/min，挤出成型，挤出成型后在10~22℃下冷却，制得该管。
所述的挤出温度为：螺杆1段温度160-180摄氏度，螺杆2段温度160-190摄氏度，螺杆3段温度160-190摄氏度，螺杆4段温度170-190摄氏度，合流芯温度180-200摄氏度，口模温度180-210摄氏度。所述的螺杆是使用长径比为33~36:1的锥形双螺杆。
本文中所述的耐低温是指该PVC-M管可以在-10℃-0℃的低温环境下使用。
所述的粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。
PVC树脂是一种极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的材料，抗冲击强度较低。由于粉煤灰中主要成分为SiO2、Al2O3，其中SiO2占总质量的55%~60%，Al2O3占总质量的25%-30%，Al2O3的硬度为8.8，SiO2的硬度7，而碳酸钙硬度一般小于7，粉煤灰在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大的作用，还能提高制品的硬度、表面光泽和表面平整性。一般来说，填料颗粒的粒径越小，分散均匀，则填充材料的力学性能越好，但由于颗粒的粒径越小，使其均匀分散就越困难，本发明通过分级选取其中目数为800至1000目的粉体，在此颗粒条件下，通过高速捏合混料工艺能够保证混配均匀，达到最优效果，起到高抗冲的效果。
本配方同时加入了乙烯-醋酸乙烯共聚物，由于其具有良好的耐低温性能，抗冲击韧性和耐环境应力开裂性，从而提高了整个体系的柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能，由于该组分的加入，使本发明的生产的PVC-M管具有能在-10℃-0℃的低温环境下使用性，具有普通PVC管所不具备的低温性能。
有益效果
本发明通过对配方和工艺的改进，在原有配方基础上加入一定配比的粉煤灰和乙烯-醋酸乙烯共聚物，由于粉煤灰中SiO2、Al2O3的硬度和乙烯-醋酸乙烯共聚物本身的物理性能，从而提高了管材的抗冲击性能、拉伸强度、韧性和低温使用性，有效的解决了PVC管材冲击强度低、易出现渗水、漏水、破裂，耐低温的问题。由于材料力学强度是由刚性和柔性的结合而成的，聚氯乙烯材料本身有着较强的刚性，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物可以起到增加柔性的作用，但是过度的柔性会造成管道变形，而过度的刚性则会造成管材易脆。本发明通过加入合适配比的粉煤灰和乙烯-醋酸乙烯共聚物，优化配方体系和工艺参数，从而使PVC-M管达到最优性能。本发明方法生产工艺简单，同时又对粉煤灰废物再利用，降低了生产成本。
具体实施方式
本发明专利保护范围不限于以下实施例，凡是依据本发明技术原理所做的技术变形，均落入本发明专利的保护范围内。
以下实施例中所述的PVC树脂采用宜宾天原生产的SG5型，复合铅盐稳定剂为重庆太岳科技有限公司生产的TK208，硬脂酸为四川泸天化股份有限公司生产，CPE（氯化聚乙烯）为河北精信化工集团有限公司生产。
实施例1：
传统配方PVC树脂100kg，氯化聚乙烯6kg，硬脂酸2kg，800目碳酸钙8kg，聚乙烯蜡1kg，复合铅盐稳定剂3kg，使用高速捏合机将上述原料进行搅拌混合，得混合物，再将混合物加热至120℃，再冷却至50℃，用挤出机在160℃~200℃的温度下，挤出成型，挤出成型后在10~22℃下冷却，即得到成品一。
实施例2：
称取PVC树脂100kg，氯化聚乙烯2kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物2kg，硬脂酸2kg，复合铅盐稳定剂6kg，800目粉煤灰2kg，聚乙烯蜡1kg，使用高速捏合机将上述原料进行搅拌混合，得混合物，再将混合物加热至120℃，保持150秒，再冷却至50℃，冷却的混合物在常温18℃下放置8h，再用挤出机在170℃的温度下，转速28r/min，挤出成型，挤出成型后在10℃下冷却，即得到成品二。
实施例3：
称取PVC树脂100kg，氯化聚乙烯2kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物4kg，硬脂酸2kg，复合铅盐稳定剂6kg，800目粉煤灰5kg，聚乙烯蜡1kg，使用高速捏合机将上述原料进行搅拌混合，得混合物，再将混合物加热至120℃，保持150秒，再冷却至50℃，冷却的混合物在常温18℃下放置8h，再用挤出机在170℃的温度下，转速32r/min，挤出成型，挤出成型后在10℃下冷却，即得到成品三。
实施例4：
称取PVC树脂100kg，氯化聚乙烯2kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物8kg，硬脂酸2kg，复合铅盐稳定剂6kg，800目粉煤灰8kg，聚乙烯蜡1kg，使用高速捏合机将上述原料进行搅拌混合，得混合物，再将混合物加热至120℃，保持150秒，再冷却至50℃，冷却的混合物在常温18℃下放置8h，再用挤出机在170℃的温度下，转速36r/min，挤出成型，挤出成型后在10℃下冷却，即得到成品四。
表1为四个实施例对流变性能的影响测试数据
表2为四个实施例对拉伸强度的影响测试数据
表3为四个实施例对冲击强度的影响测试数据
由表1、2和3数据可见，本发明配方生产的PVC-M管材的抗拉性能和抗冲击性能均明显高于传统的碳酸钙配方。
表4为实施例2管材在-10℃时测试的物理力学性能指标数据
表5为实施例2管材在-10℃时测试的落锤冲击性能指标数据
从表4,5看出，本发明通过配方和工艺的改进，生产的PVC-M管在-10℃时测试的性能指标数据能够满足国家标准GB/T18477.1-2007，说明该管材能在-10℃-0℃的低温环境下使用。
Claims (7)
1.一种PVC-M抗冲击耐低温管，其特征在于：所述管材由以下质量份的原料制成：
PVC树脂100份，氯化聚乙烯2-6份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2-8份，硬脂酸1-3份，粉煤灰1-10份，聚乙烯蜡1-8份，复合铅盐稳定剂1-8份。
2.根据权利要求1所述的一种PVC-M抗冲击耐低温管，其特征在于：所述的粉煤灰中SiO2占粉煤灰总质量的55%~60%，Al2O3占粉煤灰总质量的25%-30%，其中SiO2与Al2O3的质量配比为1.8~2.4。
3.根据权利要求2所述的一种PVC-M抗冲击耐低温管，其特征在于：所述的粉煤灰中SiO2占粉煤灰总质量的58%，Al2O3占粉煤灰总质量的27%，SiO2与Al2O3的质量配比为2.0。
4.根据权利要求1所述的一种PVC-M抗冲击耐低温管，其特征在于：所述的粉煤灰选自800~1000目的粉体。
5.根据权利要求4所述的一种PVC-M抗冲击耐低温管，其特征在于：所述的粉煤灰选自800目的粉体。
6.根据权利要求1所述的一种制备PVC-M抗冲击耐低温管的方法，其特征在于：包括以下步骤：称取PVC树脂100份，氯化聚乙烯2-6份，乙烯-醋酸乙烯共聚物2-8份，硬脂酸1-3份，800~1000目粉煤灰1-10份，聚乙烯蜡1-8份，复合铅盐稳定剂1-8份，使用高速捏合机将上述原料进行搅拌混合，得混合物，再将混合物加热至115-125℃，保持120~180秒，再冷却至40~60℃，冷却的混合物在常温18-25℃下放置8~12h，再用挤出机在160~210℃的挤出温度下，转速28-40r/min，挤出成型，挤出成型后在10~22℃下冷却，制得该管。
7.根据权利要求6所述的一种制备PVC-M抗冲击耐低温管的方法，其特征在于：所述的挤出温度为：螺杆1段温度160-180摄氏度，螺杆2段温度160-190摄氏度，螺杆3段温度160-190摄氏度，螺杆4段温度170-190摄氏度，合流芯温度180-200摄氏度，口模温度180-210摄氏度。
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