CN105623152A - 一种耐高温高压的管材以及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温高压的管材，由聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；磷酸三丁酯1份~5份组成。本发明还同时公开了该管材的制备方法。本发明的管材通过优化原料配比，大幅提高了管材的耐高温高压程度。
Description
技术领域
本发明涉及流体输送设备技术领域，具体涉及到一种耐高温高压的管材以及制备方法。
背景技术
聚乙烯压力管材以突出的耐化学腐蚀性、耐低温性、焊接性能、对输送介质无污染、耐压性能、耐慢速裂纹扩展、使用寿命长等特点，愈来愈广泛地应用于燃气输送、供水、矿物用管等领域，目前所使用的压力等级主要有PE80级和PE100级。除要求具有上述性能外，为满足在使用中的要求，对压力管道用聚乙烯树脂还要求具有下列性能：(1)良好的力学性能；(2)耐快速裂纹扩展(rapidcrackpropagation，简称RCP)性能好；（3）耐高温高压性能。
聚乙烯管材料发展经历了三个阶段。第一阶段，20世纪50年代，德国赫斯特公司率先开发了齐格勒-纳塔低压聚合工艺，并采用该工艺首次推出了管材专用树脂即1型(HDPE)耐压管材料。该阶段管材料的性能相对较差，相当于现在的PE63及以下等级管材料；第二阶段，20世纪70年代末，PE80级的MDPE和HDPE管材树脂相继开发成功，该类树脂具有较好的长期耐静液压强度和耐环境应力开裂(ESCR)性能。由于PE80级MDPE管材树脂的柔韧性能和ESCR性能好，其在给水和燃气输配系统中得到了广泛的应用；第三阶段，20世纪80年代末，出现了被称为第三代的聚乙烯管材专用料PE100。PE100级管材树脂是指在20℃条件下，管材在使用50年后仍能保持10MPa的最小要求强度，而且具有优异的抗慢速裂纹增长和抗快速裂纹扩展性能。多数PE100级管材料都具有双峰分子量分布结构，双峰中的第一个峰作为低分子量部分润滑性能好，可提高树脂的加工性能，第二个峰的高分子量部分可提供良好的机械性能。
EP0619325描述了一种制备具有多峰或至少双峰分子量分布的聚烯烃(如聚乙烯)的方法。在该方法通过在同一反应器中使用两种不同的茂金属催化剂，获得至少双峰的分子量分布。EP0881237公开了在两个反应器中使用茂金属催化剂生产双峰聚烯烃。上述几种工艺成本较高，且工艺复杂。JP2008285604介绍了一种由线性聚乙烯和高压LDPE混合构成的给水或燃气管组合物，具有良好的加工性能、柔韧性和表面光泽。
CN1873275A公开了一种增强型聚乙烯管材，在管材混配料中加入3-72％的短玻璃纤维，提高了管材的屈服强度和环刚度该管材主要应用于外承压排水管和矿用管。CN101423573A及US7317054B2公开了一种用于单壁和双壁波纹HDPE管材的熔体共混HDPE混合物，可提高材料的模量、加工性能和耐环境应力开裂性能。
对于上述现有技术，以及管材的实际实用场景的要求，对管材的耐高温高压性能的研究深入程度有限，使得现有技术中的管材的耐高温高压性能还有较大提升空间。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种耐高温高压的管材。
为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种耐高温高压的管材，由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
作为本发明的优化方案之一，耐高温高压的管材由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚2份~4份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
作为本发明的优化方案之一，耐高温高压的管材由由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌2份~4份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
作为本发明的优化方案之一，耐高温高压的管材由由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
作为本发明的优化方案之一，耐高温高压的管材由由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂100份~150份；硬质碳酸钙3份~5份；
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
作为本发明的优化方案之一，耐高温高压的管材由由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯2份~3份。
本发明的另一个目的是提供上述管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将配方量的聚氯乙烯树脂；MBS树脂；三元乙丙橡胶；苯甲酸酯；ACR树脂；硬质碳酸钙；氯化聚乙烯；石蜡；硫酸二丁基锡；聚乙烯蜡；三乙醇胺；炭黑；二乙二醇丁醚；三甲基苯醌；酞菁铁和阿斯巴甜在高速搅拌机作用下充分混合，得到混合料；
（2）、将混合料在在高温下融化，并在真空环境下通过自动上料机将物料输送至双螺杆挤出机中挤出，并在模具中成型，得到坯件；
（3）将坯件冷却定型，然后切割得到成品。
优选的，步骤（2）的高温融化温度为120℃~130℃，步骤（2）中模具的模头压缩比为1：3；步骤（3）中冷却定型温度不超过40℃。
综上所述，本发明具有以下优点：
本发明通过优化管材的原料组成，显著提高了管材成品的高温高压耐受性，使得产品质量大大提高。
具体实施方式
1、不同组分对管材高温高压耐受性的影响实验
实施例1~实施例6中列举了多种不同配方的实施例，通过对照试验来验证各个组分的作用，实施例1~实施例7中的配方如表1所示。
管材的基础原料为现有技术中常用的组分，包括聚氯乙烯树脂、MBS树脂、三元乙丙橡胶、苯甲酸酯、ACR树脂、硬质碳酸钙、氯化聚乙烯、石蜡、硫酸二丁基锡、聚乙烯蜡、三乙醇胺、炭黑。本说明书中的增料包括二乙二醇丁醚、三甲基苯醌、酞菁铁、阿斯巴甜和磷酸三丁酯。
表1：实施例1~实施例7中组分含量
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | |
| 基础原料 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 |
| 二乙二醇丁醚 | - | 2 | - | - | - | - | 2 |
| 三甲基苯醌 | - | - | 2 | - | - | - | 2 |
| 酞菁铁 | - | - | - | 2 | - | - | 2 |
| 阿斯巴甜 | - | - | - | - | 2 | - | 2 |
| 磷酸三丁酯 | - | - | - | - | - | 2 | 2 |
其中基础原料中含有：
聚氯乙烯树脂100份；MBS树脂10份；
三元乙丙橡胶10份；苯甲酸酯10份；
ACR树脂9份；硬质碳酸钙2份；
氯化聚乙烯2份；石蜡1份；
硫酸二丁基锡2份；聚乙烯蜡1份；
三乙醇胺2份；炭黑1份。
实施例1~实施例7中的原料经过以下方法制备得到管材。
（1）将配方量的物料在高速搅拌机作用下充分混合，得到混合料；
（2）、将混合料在在125℃下融化，并在真空环境下通过自动上料机将物料输送至双螺杆挤出机中挤出，并在模头压缩比为1：3的模具中成型，得到坯件；
（3）将坯件冷却至30℃定型，然后切割得到成品。
将实施例1~实施例7中的管材进行温度和压力的耐受性实验，实验方法参考管件CJ/T272-2008标准进行性能测试，并使用ASTMD-412方法测试管件的物理强度，结果见表2。
表2：实施例1~实施例7制备得到的管材检测结果
从上述检测结果可以得知，本发明实施例7的管材力学性能相关的拉伸强度、屈服强度检测数值高，说明具有良好的力学性能。实施例2~实施例7的管材比实施例1的维卡软化温度高，说明其具有良好的耐热性能，通过组分对比可以得知，本发明在加入增料后显著提高了耐温性和强度，强度提高后使得耐压性也升高。
实施例8
一种耐高温高压的管材，由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂120份；MBS树脂6份；三元乙丙橡胶8份；苯甲酸酯5份；
ACR树脂6份；硬质碳酸钙2份；氯化聚乙烯5份；石蜡2份；
硫酸二丁基锡2份；聚乙烯蜡1份；三乙醇胺1份；炭黑0.5份；
二乙二醇丁醚2份；三甲基苯醌3份；酞菁铁1份；阿斯巴甜2份；
磷酸三丁酯3份。
实施例8的管材制备完成后进行检测，其检测结果如表3所示。
表3：实施例8检测结果
| 检测项目 | 技术指标 | 测试值 | 结论 |
| 密度（kg/m3） | 1350~1460 | 1420 | 合格 |
| 维卡软化温度 | 大于80℃ | 87.1 | 合格 |
| 纵向回缩率 | 《5% | 3% | 合格 |
| 落锤冲击试验 | TIR《5% | 2.7% | 合格 |
| 液压实验 | 无破坏漏水 | 无破坏漏水 | 合格 |
其中液压实验的温度为25℃，环应力为38Mpa，测试时间为1h。从检测结果可以得知，本发明的管材符合行业标准，性能良好。
Claims (10)
1.一种耐高温高压的管材，由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
2.如权利要求1所述的管材，其特征在于：由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚2份~4份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
3.如权利要求1所述的管材，其特征在于：由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌2份~4份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
4.如权利要求1所述的管材，其特征在于：由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
5.如权利要求1所述的管材，其特征在于：由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂100份~150份；硬质碳酸钙3份~5份；
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜2份；
磷酸三丁酯1份~5份。
6.如权利要求1所述的管材，其特征在于：由以下按照重量配比的组分组成：
聚氯乙烯树脂80份~150份；MBS树脂5份~10份；
三元乙丙橡胶5份~10份；苯甲酸酯5份~10份；
ACR树脂5份~10份；硬质碳酸钙1份~5份；
氯化聚乙烯1份~5份；石蜡1份~2份；
硫酸二丁基锡1份~2份；聚乙烯蜡1份~2份；
三乙醇胺1份~2份；炭黑0.5份~1份；
二乙二醇丁醚1份~5份；三甲基苯醌1份~5份；
酞菁铁1份~2份；阿斯巴甜1份~2份；
磷酸三丁酯2份~3份。
7.制备权利要求1~6所述管材的方法，包括以下步骤：
（1）将配方量的聚氯乙烯树脂；MBS树脂；三元乙丙橡胶；苯甲酸酯；ACR树脂；硬质碳酸钙；氯化聚乙烯；石蜡；硫酸二丁基锡；聚乙烯蜡；三乙醇胺；炭黑；二乙二醇丁醚；三甲基苯醌；酞菁铁和阿斯巴甜在高速搅拌机作用下充分混合，得到混合料；
（2）、将混合料在在高温下融化，并在真空环境下通过自动上料机将物料输送至双螺杆挤出机中挤出，并在模具中成型，得到坯件；
（3）将坯件冷却定型，然后切割得到成品。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）的高温融化温度为120℃~130℃。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中模具的模头压缩比为1：3。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中冷却定型温度不超过40℃。
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| CN109824999A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-05-31 | 海南联塑科技实业有限公司 | 一种高抗冲耐寒聚氯乙烯排水管材及其制备方法 |
| CN109824999B (zh) * | 2018-12-31 | 2022-01-28 | 海南联塑科技实业有限公司 | 一种高抗冲耐寒聚氯乙烯排水管材及其制备方法 |
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