CN105255048B - 一种高性能环保型u-pvc管材的制备方法 - Google Patents

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一种高性能环保型U‑PVC管材的制备方法,其特征在于制备方法包括如下步骤:A、称取原料:按质量份,其成分组成如下:聚氯乙烯树脂100份;有机基热稳定剂0.3~10份;润滑剂0.1~5份;加工改性剂0~5份;抗冲击改性剂0~8份;填料0~60份;B、高温混料:将上述原料按一定比例加入高低速混合机组的高混锅中,高速热混8~12分钟,热混到125℃~145℃时取出;C、低温混料:将高温混合后的原料放入冷拌锅中,冷混到45℃~55℃时出料,得U‑PVC混配料;D、挤出管材:将U‑PVC混配料加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型,其中挤出机各区温度为160~220℃。

Description

一种高性能环保型U-PVC管材的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能环保型U-PVC管材的制备方法。
背景技术
近年来,随着化工、塑料行业生产和技术的发展,U-PVC管材凭借材质轻、施工方便、工程造价低、耐腐蚀能力强、水流阻力小等优点,在给排水工程中得到广泛的应用,从建筑给水排水到建筑小区、城市(镇)给排水管网,从低层、多层建筑给排水到高层建筑给排水,从生活给排水至中水系统等其它供排水系统。
然而,随着U-PVC管材在人们生活中的普及,我国U-PVC管材的不足之处逐渐暴露出来。首先,U-PVC管材的环保性能欠佳。PVC加工热稳定性差,其成型加工时必须加入热稳定剂,目前市面上U-PVC管材中,应用较多是有机锡类和铅盐类热稳定剂,其中有机锡属于重金属热稳定剂,热稳定性良好,自身毒性较小,但是价格昂贵而且加工过程中也可能会产生三甲基氯化锡等有毒物质,而且还危害环境,尤其是对水生生物毒害巨大;而铅盐类稳定剂粉末细小,配料和混料中伴随着粉尘吸入体内,容易导致铅中毒,且生产出U-PVC管材会造成水土污染。因此,市面上大部分的U-PVC管材并未实现真正意义上的环保化,仍然存在毒性和污染的危害。其次,U-PVC管材的物理力学性能、耐热性、耐候性等性能不太理想。由于U-PVC管材壁薄且刚度不如铸铁管和钢管,脆性大,因此在管材运输、堆放、施工和使用过程中,往往容易发生变形、破裂等现象而丧失使用能力;另外,由于PVC分子链中不稳定因素的存在,当U-PVC管材长期应用于户外时,容易发生光氧、热氧老化,而出现黄变、发脆,甚至降解,导致其实际使用寿命降低。因而开发一种用于给排水工程的无毒、无污染、低成本、高性能的U-PVC管材是解决问题的关键技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点,提供一种生产成本较低,物理性能和耐候性能突出,无毒,无污染的一种高性能环保型U-PVC管材。
本发明一种高性能环保型U-PVC管材的制备方法的技术方案是:其特征在于制备方法包括如下步骤:
A、称取原料:按质量份,其成分组成如下:
聚氯乙烯树脂 100份;
有机基热稳定剂 0.3~10份;
润滑剂 0.1~5份;
加工改性剂 0~5份;
抗冲击改性剂 0~8份;
填料 0~60份;
B、高温混料:将上述原料按一定比例加入高低速混合机组的高混锅中,高速热混8~12分钟,热混到125℃~145℃时取出;
C、低温混料:将高温混合后的原料放入冷拌锅中,冷混到45℃~55℃时出料,得U-PVC混配料;
D、挤出管材:将U-PVC混配料加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型,其中挤出机各区温度为160~220℃。
本发明一种高性能环保型U-PVC管材的制备方法,所述的聚氯乙烯树脂的平均聚合度为700-1500。所述的有机基热稳定剂为复合热稳定剂,由10~40%有机化合物主稳定剂、5~60%辅助热稳定剂、0.5-10%抗氧剂和0.1~5%光稳定剂复配而成。所述的有机化合物主稳定剂为4-氨基-2,6-二羟基嘧啶、6-氨基-1,3-二甲基脲嘧啶、2-苯基吲哚、N - 环己基马来酰亚胺中的一种或一种以上混合物。所述的辅助热稳定剂为多元醇、亚磷酸酯、β-二酮、环氧化合物、4A沸石、水滑石中的一种或一种以上的混合物,所述的多元醇为季戊四醇、双季戊四醇、三羟甲基氨基甲烷、三羟甲基丙烷、木糖醇、山梨醇、甘露糖醇、聚乙烯醇、四羟甲基环己醇、卡必醇中的一种或一种以上混合物,所述亚磷酸酯为亚磷酸三壬基苯酯、亚磷酸4,4-二异叉双酚(12~14)碳烷基酯、二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯中的一种或一种以上混合物,所述的β-二酮为硬脂酰苯甲酰甲烷、二苯甲酰甲烷钙中的一种或一种以上混合物,所述的环氧化合物为环氧大豆油、环氧硬脂酸丁酯、环氧大豆油(2-乙基己)酯中的一种或一种以上混合物。所述的抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂2246、抗氧剂168、抗氧剂618中的一种或一种以上混合物。所述的光稳定剂为抗黄变剂KBG-766、抗黄变剂KBG-985、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531中的一种或一种以上混合物。所述的润滑剂为金属皂类、脂肪酸、脂肪酯、饱和烃类及其氧化物中的一种或一种以上混合物。所述的金属皂类润滑剂为硬脂酸钙。所述的脂肪酸为硬脂酸、12-羟基硬脂酸、软脂酸、十四酸、花生酸中的一种或一种以上混合物。所述的脂肪酸酯为硬脂酸丁酯、天然蜡、硬脂酸十八烷基酯、硬脂酸单甘油酯、双甘油酯和三甘油酯、硬脂酸季戊四醇酯、硬脂酸山梨糖醇酯中的一种或一种以上混合物。所述的饱和烃类及其氧化物润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡和费托蜡中的一种或一种以上混合物。所述的加工改性剂为丙烯酸酯类共聚物ACR、聚α-甲基苯乙烯树脂PAMS中的一种或一种以上混合物。所述的抗冲击改性剂为氯化聚乙烯CPE、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物MBS、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、丙烯酸系树脂中的一种或一种以上混合物。所述的填料为碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、陶土中的一种。
本发明的优点在于:在U-PVC管材生产中,引入一种新型环保的有机基复合热稳定剂,相对于传统有毒有害的其它热稳定剂,不仅消除了U-PVC管材可能存在危害人体健康和污染环境的隐患,而且赋予物料出色的加工热稳定性和流动性,有效提高了生产效率;此外,在保证其它的原料和助剂卫生安全之外,还对配方进行精心设计,使U-PVC管材拥有优异的物理机械性能和耐候性,以及长久的使用寿命。因此,本发明突出性的进步在于:在管材生产中,全面采用环保型的原材料,杜绝加入有毒有害的物质,并进行科学的配方设计,使生产出U-PVC管材具备无毒、无污染、低成本、高性能的特点,且同时可以在给水和排水领域应用。
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
具体实施方式
实施例1
PVC SG-5:100份;
有机基热稳定剂:1.2份
硬脂酸钙:1.2份;
氧化聚乙烯蜡:0.2份;
费托蜡 SPC-95:0.4份;
ACR PA-20:1.3份;
CPE 135A:5.0份;
钛白粉:2.2份;
活化碳酸钙:30份;
制备方法具体包括如下步骤:
(1)将20 %的6-氨基-1,3-二甲基脲嘧啶、10%三羟基氨基甲烷、12%二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、12%硬质酰苯甲酰甲烷、20% 4A沸石、16%环氧硬脂酸丁酯、5%抗氧剂168、5% KBG-766加入高低速混合机组中,混合3~5分钟,制备得到有机基热稳定剂,备用;
(2)称取PVC SG-5 100份、有机基热稳定剂1.2份、硬脂酸钙1.2份、氧化聚乙烯蜡0.2份、费托蜡SPC-95 0.4份、ACR PA-20 1.3份、CPE 135A 5.0份、活化碳酸钙30份、钛白粉2.2份,投入高低速混合机组中,高速热拌10分钟,温度达到135℃时,转入低速冷拌,温度降至50℃出料,得PVC混配料;
(3)将步骤(2)所得的混配料,加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型成公称外径为110mm(壁厚3.2mm)的U-PVC排水管材。
对比实施例1
PVC SG-5:100份;
复合铅热稳定剂FJ-304B:3.5份;
硬脂酸:0.3份;
聚乙烯蜡:0.4份;
ACR PA-20:1.5份;
CPE 135A:3.5份;
钛白粉:2.2份;
活化碳酸钙:30份;
制备方法具体包括如下步骤:
(1)按对比实施例1中的比例称取原料,投入高低速混合机组中,高速热拌10分钟,温度达到135℃时,转入低速冷拌,温度降至50℃出料,得PVC混配料;
(2)将步骤(1)所得的混配料,加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型成公称外径为110mm(壁厚3.2mm)的U-PVC排水管材,其中所使用的挤出机及相应的温度设置与实施例1相同。
依据相应的国家标准,分别对实施例1和对比例1进行流变性能、耐候性能和物理机械性能测试,测试结果如表1所示。综合比较可知,实施例1与对比实施例1相比,具有以下几个优势:1、配合体系中,所使用的稳定体系、润滑体系、填充体系、改性体系、耐老化体系等皆为无毒、无污染,更加安全环保,可确保人体和环境不受任何侵害;2、管材的加工热稳定性、流动性、物理性能、耐候性有显著的提高。
实施例2
PVC SG-5:100份;
有机基热稳定剂KS-318A:1.8份;
硬脂酸钙:0.6份;
氧化聚乙烯蜡:0.3份;
硬脂酸季戊四醇酯:0.8份;
ACR PA-20:1.6份;
钛白粉:2.5份;
活化碳酸钙:12份;
制备方法具体包括如下步骤:
(1)将由25% 6-氨基-1,3-二甲基脲嘧啶,12%三羟基氨基甲烷,10%亚磷酸三壬基苯酯,10%硬质酰苯甲酰甲烷,20%水滑石,15%环氧大豆油,5%抗氧剂168,3% UV-P加入高低速混合机组中,混合3~5分钟,制备得到有机基热稳定剂,备用;
(2)称取PVC SG-5 100份、有机基热稳定剂1.8份、硬脂酸钙0.6份、氧化聚乙烯蜡0.3份、硬脂酸季戊四醇酯0.8份、ACR PA-20 1.6份、活化碳酸钙12份、钛白粉2.5份,投入高冷混合机组中,高速热拌9分钟,温度达到130℃时,转入低速冷拌,温度降至50℃出料,得PVC混配料;
(3)将步骤(2)所得的混配料,加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型成锥形双螺杆挤出机挤出成公称外径为63mm(壁厚4.7mm,PN1.60)的U-PVC给水管材。
对比实施例2
PVC SG-5:100份;
硫醇丁基锡(T395C,Arkema):2.0份;
硬脂酸丁酯:0.5份;
硬脂酸钙:1.0份;
氧化聚乙烯蜡:0.4份;
聚乙烯蜡:0.2份;
ACR PA-20:2.0份;
钛白粉:2.5份;
活化碳酸钙:12份;
制备方法具体包括如下步骤:
(1)按对比实施例1中的比例称取原料,投入高低速混合机组中,高速热拌9分钟,温度达到135℃时,转入低速冷拌,温度降至50℃出料,得PVC混配料;
(2)将步骤(1)所得的混配料,加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型成锥形双螺杆挤出机挤出成公称外径为63mm(壁厚4.7mm,PN1.60)的U-PVC给水管材,其中所使用的挤出机及相应的温度设置与实施例2相同。
依据相应的国家标准,分别对实施例2和对比例2进行流变性能、耐候性能和物理机械性能测试,测试结果见表2。通过试验测试可知,实施例2与对比例2相比,实施例2的各项指标优势明显,环保性能、物理力学性能和耐候性能突出,在国内管材行业表现出较强的先进性,具有很高的市场竞争力。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例,其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准,任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换,也在本发明的保护范围之内。
表一
注:1、执行标准:GB/T 5836.1-2006;2、流变性能测试条件:温度为200℃,转数40r/min;3、耐候性测试条件:QUV紫外老化测试,时间168h;4、二氯甲烷浸渍试验条件为:试验温度为15℃,浸渍时间为15min;5、落锤冲击试验条件为:落锤质量为0.5Kg,下落高度为2m。
表2
注:1、执行标准:GB/T 10002.1-2006;2、流变性能测试条件:温度为200℃,转数40r/min;3、耐候性测试条件:QUV紫外老化测试,时间168h;4、二氯甲烷浸渍试验条件为:试验温度为15℃,浸渍时间为15min;5、落锤冲击试验条件为:落锤质量为0.8Kg,下落高度为1m。6、液压试验条件为:温度20℃,环应力38MPa,试验时间1h。

Claims (1)

1.一种高性能环保型U-PVC管材的制备方法,其特征在于制备方法包括如下步骤:
A、称取原料:按质量份,其成分组成如下:
PVC SG-5:100份;
有机基热稳定剂:1.2份
硬脂酸钙:1.2份;
氧化聚乙烯蜡:0.2份;
费托蜡 SPC-95:0.4份;
ACR PA-20:1.3份;
CPE 135A:5.0份;
钛白粉:2.2份;
活化碳酸钙:30份;
制备方法具体包括如下步骤:
(1)将20 %的6-氨基-1,3-二甲基尿嘧啶、10%三羟基氨基甲烷、12%二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯、12%硬脂酰苯甲酰甲烷、20% 4A沸石、16%环氧硬脂酸丁酯、5%抗氧剂168、5%KBG-766加入高低速混合机组中,混合3~5分钟,制备得到有机基热稳定剂,备用;
(2)称取PVC SG-5 100份、有机基热稳定剂1.2份、硬脂酸钙1.2份、氧化聚乙烯蜡0.2份、费托蜡SPC-95 0.4份、ACR PA-20 1.3份、CPE 135A 5.0份、活化碳酸钙30份、钛白粉2.2份,投入高低速混合机组中,高速热拌10分钟,温度达到135℃时,转入低速冷拌,温度降至50℃出料,得PVC混配料;
(3)将步骤(2)所得的混配料,加入到锥形双螺杆挤出机挤出成型成公称外径为110mm、壁厚3.2mm的U-PVC排水管材。
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Denomination of invention: Preparation method of high performance environmental protection U-PVC pipe

Effective date of registration: 20201020

Granted publication date: 20180713

Pledgee: Industrial Commercial Bank of China Ltd. Taizhou Huangyan branch

Pledgor: YONGGAO Co.,Ltd.

Registration number: Y2020330000823

CP01 Change in the name or title of a patent holder
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Address after: Huangyan Economic Development Zone, Taizhou City, Zhejiang province 318020 Dai Xi Road No. 2

Patentee after: Ad Co.,Ltd.

Address before: Huangyan Economic Development Zone, Taizhou City, Zhejiang province 318020 Dai Xi Road No. 2

Patentee before: YONGGAO Co.,Ltd.