CN105385059A - 一种聚氯乙烯管材及其制备方法 - Google Patents

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孙林华
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Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯管材及其制备方法，涉及塑料管材领域，聚氯乙烯管材由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：3-5份，润滑剂：1-3份，CPE：5-8份，ACR：2-5份，钼铬红：0.8-1.5份，并采用称取原料-热混-冷混-挤出-真空冷却-切割、扩口成型-包装七大工艺步骤，制备方法简单，生产效率高，此发明制备工艺简单，成本低，制备效率高，制得的聚氯乙烯管材拉伸性能好，耐冲击性好，不易发生脆性破坏。

Description

一种聚氯乙烯管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料管材领域，特别涉及一种聚氯乙烯管材及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯管材，也称PVC管，是由氯乙烯单体聚合而成的热塑性高聚物制成的管材，现有技术中聚氯乙烯管材的制备通常以聚氯乙烯树脂为主要原料，加入适量的抗老化剂、改性剂等，经混炼、压延、真空吸塑等工艺而成的材料。PVC管抗腐蚀能力强、易于粘接、PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力，因此，广泛应用与许多特殊领域中。
电线电缆保护管安装在电力线或通讯电缆表面，防止电力线发生断线造成短路事故，以保护电缆、以至整机不被烧坏，对电力线磁场干扰也起到一定的隔离作用。我国的埋地式电线电缆保护管大都为聚氯乙烯管，但因其耐冲击性和拉伸性能差等缺陷，限制了PVC作为耐热电缆外皮或金属管材的包覆材料等在许多特殊领域的应用。
现有技术中，针对以上问题也做了许多改进，如中国公开号为CN104231484A提供一种电线电缆保护管材料及其电线电缆保护管，电线电缆保护管材料按重量份计包括如下组分，聚合度为2500±200的高聚合度聚氯乙烯50-60份，氯质量分数为65-68％、聚合度为650-750的氯化聚氯乙烯树脂40-50份，橡胶质量分数为80-90％的聚丙烯酸橡胶4-9份，丙烯酸酯类共聚物ACR4011-2份、甲基硫醇锡0.3-0.5份，氧化聚乙烯0.5-0.7份，硬脂酸0.4-0.6份，低分子量聚乙烯0.3-0.5份，氯质量分数为70％的氯化石蜡2.5-3.5份和微米级活性碳酸钙10-20份，此发明虽然制得的电线电缆保护管不含铅、镉等重金属，满足电线电缆保护管的性能要求，但是其所采用的原料成本相对较高，且生产率较低。
又如中国公开号为CN102115565A提供一种聚氯乙烯管材，由以下组分构成：PVC树脂，35-45％、复合稳定剂，1-5％、硬脂酸，0.1-0.5％、丙烯酸酯橡胶-7，2-5％、钛白粉，0.5-1％、石蜡，0.1-1％、增白剂，10-20％和轻质碳酸钙35-45％。此发明虽然可以使聚氯乙烯管材的产量提高10％，可以节省工艺时间，但是聚氯乙烯管材的性能并没有得到改善，仍然存在耐冲击性和拉伸性能差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种聚氯乙烯管材及其制备方法，以解决现有技术中导致的聚氯乙烯管材的拉伸性能差和耐冲击性能差，易发生脆性破坏等上述多项缺陷。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：3-5份，润滑剂：1-3份，CPE：5-8份，ACR：2-5份，钼铬红：0.8-1.5份。
优选的，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：4份，润滑剂：2份，CPE：6.5份，ACR：3.5份，钼铬红：1.15份。
优选的，所述PVC中氯的含量为60-75％。
优选的，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂或有机锡类稳定剂。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。
一种聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，高速混合机的排料温度控制在105-115℃，高速混合机混料时间在6-12min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混合，低速混合机的排料温度控制在45℃以下；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：185-190℃；二区为：175-190℃；三区为：170-180℃；四区为：165-175℃；五区为：160-170℃；过渡段温度为：155-165℃；模体温度一区为：165-170℃；二区为：170-180℃；三区为：175-185℃；口模温度为：165-200℃；挤出机转速为：15-25r/min；喂料器转速为：10-15r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.02-0.05MPa,水温控制在20-30℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在280-340℃；
(7)包装。
优选的，所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的50-70％。
优选的，所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用40-60目。
优选的，所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.05MPa以上。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明的聚氯乙烯管材，在传统的管材配方中，使用了ACR作为加工助剂，可明显缩短塑化时间，对挤出制品可使其平衡扭矩提高，使其塑化均匀；提高其拉伸性能，同时，加入ACR能克服表面皱纹，减少气泡；加入ACR可提高熔体延伸性，克服熔体破裂现象，使用钼铬红作为着色剂，易于上色，且耐水性、耐石蜡性以及耐溶剂性都较好，添加热稳定剂是为了抑制PVC在加工过程中制品变色、分解、性能变坏，润滑剂可以在生产过程中，使材料更加均匀、提高了挤出的润滑平整性，也起到了增强内部结构的作用，除此，原料搭配合理，在制备过程，步步要求精确严谨，混合均匀，在挤出工序中，温度控制适宜，真空冷却工序中，真空冷却的真空度控制在0.02-0.05MPa,水温控制在20-30℃；避免水温过低，容易造成急冷，使得管材偏脆，双螺杆挤出机中的真空度控制在0.05MPa以上，才能将夹在在物料中的有害气体、挥发物、未塑化的粉末充分除去，才能增加物料的密实度，保证产品的内在和外观质量，此发明制备工艺简单，成本低，制备效率高，制得的聚氯乙烯管材具有拉伸性能好，耐冲击性好，不易发生脆性破坏。
具体实施方式
实施例1：
一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：3份，润滑剂：1份，CPE：5份，ACR：2份，钼铬红：0.8份。
本实施例中，所述PVC中氯的含量为60％。
本实施例中，所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
一种聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，高速混合机的排料温度控制在105℃，高速混合机混料时间在6min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混合，低速混合机的排料温度控制在39℃；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：185℃；二区为：175℃；三区为：170℃；四区为：165℃；五区为：160℃；过渡段温度为：155℃；模体温度一区为：165℃；二区为：170℃；三区为：175℃；口模温度为：165℃；挤出机转速为：15r/min；喂料器转速为：10r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.02MPa,水温控制在20℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在280℃；
(7)包装。
本实施例中，所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的50％。
本实施例中，所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用40目。
本实施例中，所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.08MPa。
实施例2：
一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：4份，润滑剂：2份，CPE：6.5份，ACR：3.5份，钼铬红：1.15份。
本实施例中，所述PVC中氯的含量为67.5％。
本实施例中，所述热稳定剂为有机锡类稳定剂。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钡。
一种聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，高速混合机的排料温度控制在110℃，高速混合机混料时间在9min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混合，低速混合机的排料温度控制在38℃；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：187.5℃；二区为：182.5℃；三区为：175℃；四区为：170℃；五区为：165℃；过渡段温度为：160℃；模体温度一区为：167.5℃；二区为：175℃；三区为：180℃；口模温度为：182.5℃；挤出机转速为：20r/min；喂料器转速为：12.5r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.035MPa,水温控制在25℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在310℃；
(7)包装。
本实施例中，所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的60％。
本实施例中，所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用50目。
本实施例中，所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.05MPa。
实施例3：
一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：5份，润滑剂：3份，CPE：8份，ACR：5份，钼铬红1.5份。
本实施例中，所述PVC中氯的含量为75％。
本实施例中，所述热稳定剂为有机锡类稳定剂。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
一种聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，高速混合机的排料温度控制在115℃，高速混合机混料时间在12min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混
合，低速混合机的排料温度控制在40℃；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：190℃；二区为：190℃；三区为：180℃；四区为：175℃；五区为：170℃；过渡段温度为：165℃；模体温度一区为：170℃；二区为：180℃；三区为：185℃；口模温度为：200℃；挤出机转速为25r/min；喂料器转速为15r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.05MPa,水温控制在30℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在340℃；
(7)包装。
本实施例中，所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的70％。
本实施例中，所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用60目。
本实施例中，所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.06MPa。
实施例4：
一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：3.5份，润滑剂：1份，CPE：7份，ACR：3份，钼铬红：1.0份。
本实施例中，所述PVC中氯的含量为70.5％。
本实施例中，所述热稳定剂为有机锡类稳定剂。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
一种聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，高速混合机的排料温度控制在110℃，高速混合机混料时间在6min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混合，低速混合机的排料温度控制在40℃；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：187℃；二区为：178℃；三区为：172℃；四区为：168℃；五区为：160℃；过渡段温度为：160℃；模体温度一区为：165℃；二区为：170℃；三区为：178℃；口模温度为：180℃；挤出机转速为：23r/min；喂料器转速为：12r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.03MPa,水温控制在24℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在300℃；
(7)包装。
本实施例中，所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的65％。
本实施例中，所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用50目。
本实施例中，所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.08MPa。
实施例5：
一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：3份，润滑剂：3份，CPE：5份，ACR：2份，钼铬红：0.8份。
本实施例中，所述PVC中氯的含量为60％。
本实施例中，所述热稳定剂为有机锡类稳定剂。
本实施例中，所述润滑剂为硬脂酸钙。
一种聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，
高速混合机的排料温度控制在105℃，高速混合机混料时间在12min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混合，低速混合机的排料温度控制在42℃；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：185℃；二区为：180℃；三区为：175℃；四区为：170℃；五区为：165℃；过渡段温度为：165℃；模体温度一区为：170℃；二区为：170℃；三区为：185℃；口模温度为：190℃；挤出机转速为：25r/min；喂料器转速为：10r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.02MPa,水温控制在30℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在340℃；
(7)包装。
本实施例中，所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的50％。
本实施例中，所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用40目。
本实施例中，所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.07MPa。
按上述原料和制备方法制得内径80mm的PVC管的性能测试如下表：
由上表的试验数据可以看出，本发明提供的聚氯乙烯管材相比于市场上的PVC管，拉伸强度性能大大增强，同时具有更好的耐冲击性，不易发生脆性破坏。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种聚氯乙烯管材，其特征在于：由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：3-5份，润滑剂：1-3份，CPE：5-8份，ACR：2-5份，钼铬红：0.8-1.5份。
2.根据权利要求1所述的聚氯乙烯管材，其特征在于：由以下重量份的成分组分：PVC：75份，轻质碳酸钙：25份，热稳定剂：4份，润滑剂：2份，CPE：6.5份，ACR：3.5份，钼铬红：1.15份。
3.根据权利要求1所述的聚氯乙烯管材，其特征在于：所述PVC中氯的含量为60-75％。
4.根据权利要求1所述的聚氯乙烯管材，其特征在于：所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂或有机锡类稳定剂。
5.根据权利要求1所述的聚氯乙烯管材，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙或硬脂酸钡。
6.一种如权利要求1所述的聚氯乙烯管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)称取原料：按比例精确称取各组分原料；
(2)热混：将步骤(1)中的原料采用高速混合机进行混合，高速混合机的排料温度控制在105-115℃，高速混合机混料时间在6-12min，得到混合料；
(3)冷混：将步骤(2)中的混合料采用低速混合机再进行混合，低速混合机的排料温度控制在45℃以下；
(4)挤出：将步骤(3)中的混合料加入双螺杆挤出机中，挤出管材，挤出机筒温度一区为：185-190℃；二区为：175-190℃；三区为：170-180℃；四区为：165-175℃；五区为：160-170℃；过渡段温度为：155-165℃；模体温度一区为：165-170℃；二区为：170-180℃；三区为：175-185℃；口模温度为：165-200℃；挤出机转速为：15-25r/min；喂料器转速为：10-15r/min；
(5)真空冷却：将步骤(4)中的管材进行真空冷却，真空冷却的真空度控制在0.02-0.05MPa,水温控制在20-30℃；
(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，扩口机的温度控制在280-340℃；
(7)包装。
7.根据权利要求6所述的一种聚氯乙烯管材的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中高速混合机的加料量制在高混室空容积的50-70％。
8.根据权利要求6所述的一种聚氯乙烯管材的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)与步骤(4)之间增加振筛工序，所述振动筛网选用40-60目。
9.根据权利要求6所述的一种聚氯乙烯管材的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中双螺杆挤出机中的真空度控制在0.05MPa以上。
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