CN105838005B - 一种复合塑料管材及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合塑料管材及其制备工艺，原料为：氯化聚氯乙烯，聚丁烯，苯乙烯橡胶，交联聚乙烯，中相对分子质量聚乙烯，缩醛树脂，硅烷偶联剂，增塑剂，稳定剂，润滑剂，改性剂，氧化镧；制备工艺：将氯化聚氯乙烯、聚丁烯、苯乙烯橡胶、交联聚乙烯、中相对分子质量聚乙烯、缩醛树脂物料搅拌清洗后干燥处理；投入料斗内搅拌混合，然后将硅烷偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、改性剂、氧化镧也投入料斗内搅拌合；经挤压成型，制得塑料管材，经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，即得。本发明制备的复合塑料管材化学性质均一、稳定，并且具有优秀的机械性能，极大地改善了氯化聚氯乙烯管材的加工性能。

Description

一种复合塑料管材及其制备工艺
技术领域
本发明涉及高分子化合物的组合物领域，具体涉及一种复合塑料管材及其制备工艺。
背景技术
塑料管材广泛应用于流体输送、气体输送、电线电缆护套管等城市建设、农业生产、工业发展等重要的涉及国计民生的领域。
氯化聚氯乙烯是聚氯乙烯的进一步氯化改性的产品，除了兼有聚氯乙烯的优良性能外，还具有良好的耐腐蚀性、耐热性、可溶性、阻燃性、机械强度等性能，因此，采用氯化聚氯乙烯制备的塑料管材具有刚性高、耐内压强度高、耐热性好、耐腐蚀、阻燃性能好、线性膨胀系数低等优点，被广泛用于建筑、化工、冶金、造船、电器、纺织等领域，应用前景十分广阔。但是氯化聚氯乙烯塑料管材的加工难度较大，制约了氯化聚氯乙烯的生产和应用。
中国专利CN201310388084.6公开了一种聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组成：氯化聚氯乙烯树脂60～80；聚碳酸酯20～30；碳酸钙10～20；硬脂酸20～50；氯化聚乙烯5～10；天然硬石膏10～20；亚磷酸酯1～2；石蜡1～2。但是该专利在制备塑料管材时添加碳酸钙和天然硬石膏等材料作为助剂，由于碳酸钙、天然硬石膏的添加，增加了基体塑料与空气的接触面积，使得制得的管材的热稳定性下降，易燃烧、易老化，并且管材的加工难度较大。
中国专利CN201310457843.X公开了一种高硬度聚氯乙烯管材，由以下重量份的成分组成：氯化聚氯乙烯树脂50～80；有机锡20～30；碳酸钙10～20；硬脂酸20～50；月桂酸二丁基锡1～2；钛白粉10～20；亚磷酸酯1～2；石蜡3～5。但是该专利在制备塑料管材的过程中采用了含量较高的有机锡稳定剂，由于有机锡材料的成本较高，因此大大增加了所制塑料管材的生产成本，提高了塑料管材的售价，且未解决管材加工难度大的问题。
因此，需要一种具有优秀性能指标的氯化聚氯乙烯塑料管材，并且塑料管材的成本低、助剂性能优良，极大改善所制氯化聚氯乙烯的加工性能。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种复合塑料管材及其制备工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种复合塑料管材，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯65％～75％，聚丁烯3％～8％，苯乙烯橡胶3％～7％，交联聚乙烯3％～7％，中相对分子质量聚乙烯3％～6％，缩醛树脂2％～5％，硅烷偶联剂0.5％～1.5％，增塑剂0.5％～1％，稳定剂0.2％～0.6％，润滑剂0.2％～0.4％，改性剂0.1％～0.5％，氧化镧0.5％～1％；
其中中相对分子质量聚乙烯的分子量为4×105～6×105；增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；稳定剂为环氧大豆油；润滑剂为硬脂酸锌；改性剂为羟基磷酸酯。
进一步地，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数优化为：氯化聚氯乙烯68％～72％，聚丁烯4％～6％，苯乙烯橡胶4％～6％，交联聚乙烯4％～6％，中相对分子质量聚乙烯4％～6％，缩醛树脂3％～5％，硅烷偶联剂0.7％～1.3％，增塑剂0.6％～0.8％，稳定剂0.3％～0.5％，润滑剂0.25％～0.35％，改性剂0.2％～0.4％，氧化镧0.6％～0.8％。
更进一步地，制备所述复合塑料管材的原料及其质量百分数进一步优化为：氯化聚氯乙烯71％，聚丁烯5％，苯乙烯橡胶5％，交联聚乙烯5％，中相对分子质量聚乙烯5％，缩醛树脂5％，硅烷偶联剂1.2％，增塑剂0.8％，稳定剂0.5％，润滑剂0.3％，改性剂0.4％，氧化镧0.8％。
本发明的另一发明目的，在于提供一种上述复合塑料管材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，清洗：将所述质量百分数的氯化聚氯乙烯、聚丁烯、苯乙烯橡胶、交联聚乙烯、中相对分子质量聚乙烯、缩醛树脂物料搅拌混合均匀，投入超声波清洗机中清洗；
步骤S2，干燥：然后经步骤S1处理过的物料转移至真空干燥箱内干燥处理4h～8h；
步骤S3，混料：将经步骤S2处理过的物料投入双螺杆挤出机的料斗内，在60r/min～100r/min的转速下搅拌混合处理20min～40min，然后将所述质量百分数的硅烷偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、改性剂、氧化镧也投入料斗内，先在60r/min～100r/min的转速下搅拌混合10min～15min，然后再在600r/min～800r/min的转速下搅拌混合2h～5h；
步骤S4，挤压成型：将经步骤S3处理后的物料经双螺杆挤出机挤压成型，制得塑料管材，经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述复合塑料管材。
进一步地，步骤S1中，清洗的时间为：30min～50min。
进一步地，步骤S2中，干燥处理时的温度范围为：45℃～55℃。
进一步地，步骤S4中，挤压成型具体为：机身一区温度为160℃～165℃，机身二区温度为165℃～170℃，机身三区温度为170℃～180℃，机身四区温度为180℃～190℃；机头一区温度为190℃～195℃，机头二区温度为195℃～200℃，机头三区温度为200℃～205℃，机头四区温度为180℃～190℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为60r/min～70r/min。
进一步地，步骤S4中，冷却时冷却水的温度为10℃～15℃。
进一步地，步骤S4中，牵引的速度为：120m/min～160m/min。
进一步地，步骤S4中，退火具体为：退火温度为：90℃～110℃，保温2h～6h，退火完成后以0.5℃/min～1.5℃/min的速度将管材降至室温。
本发明的优点是：
1.本发明制备的复合塑料管材化学性质均一、稳定，并且具有优秀的机械性能；
2.本发明采用的原料具有成熟的市场来源、生产成本低、并且不含铅等重金属污染助剂，有利于拓宽制得的塑料管材的应用领域；
3.本发明制备塑料管材采用的量化的制备工艺简单、易操作，挤出成型过程中，分部位、分阶段控制温度，保证制备的塑料管材的化学性质均一、机械性能良好，极大地改善了氯化聚氯乙烯管材的加工性能。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种复合塑料管材，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯65％，聚丁烯8％，苯乙烯橡胶7％，交联聚乙烯7％，中相对分子质量聚乙烯5％，缩醛树脂4％，硅烷偶联剂1.3％，增塑剂0.7％，稳定剂0.4％，润滑剂0.4％，改性剂0.5％，氧化镧0.7％；其中中相对分子质量聚乙烯的分子量为4×105；增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；稳定剂为环氧大豆油；润滑剂为硬脂酸锌；改性剂为羟基磷酸酯。
实施例2
一种复合塑料管材，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯75％，聚丁烯3％，苯乙烯橡胶3％，交联聚乙烯3％，中相对分子质量聚乙烯6％，缩醛树脂5％，硅烷偶联剂1.5％，增塑剂1％，稳定剂0.6％，润滑剂0.4％，改性剂0.5％，氧化镧1％；其中中相对分子质量聚乙烯的分子量为6×105；增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；稳定剂为环氧大豆油；润滑剂为硬脂酸锌；改性剂为羟基磷酸酯。
实施例3
一种复合塑料管材，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯68％，聚丁烯7％，苯乙烯橡胶6％，交联聚乙烯6％，中相对分子质量聚乙烯6％，缩醛树脂5％，硅烷偶联剂0.5％，增塑剂0.5％，稳定剂0.2％，润滑剂0.2％，改性剂0.1％，氧化镧0.5％；其中中相对分子质量聚乙烯的分子量为4.5×105；增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；稳定剂为环氧大豆油；润滑剂为硬脂酸锌；改性剂为羟基磷酸酯。
实施例4
一种复合塑料管材，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯72％，聚丁烯6％，苯乙烯橡胶7％，交联聚乙烯5％，中相对分子质量聚乙烯3％，缩醛树脂2％，硅烷偶联剂1.5％，增塑剂1％，稳定剂0.6％，润滑剂0.4％，改性剂0.5％，氧化镧1％；其中中相对分子质量聚乙烯的分子量为5.5×105；增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；稳定剂为环氧大豆油；润滑剂为硬脂酸锌；改性剂为羟基磷酸酯。
实施例5
一种复合塑料管材，制备复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯71％，聚丁烯5％，苯乙烯橡胶5％，交联聚乙烯5％，中相对分子质量聚乙烯5％，缩醛树脂5％，硅烷偶联剂1.2％，增塑剂0.8％，稳定剂0.5％，润滑剂0.3％，改性剂0.4％，氧化镧0.8％；其中中相对分子质量聚乙烯的分子量为5×105；增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；稳定剂为环氧大豆油；润滑剂为硬脂酸锌；改性剂为羟基磷酸酯。
实施例6
一种复合塑料管材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，清洗：将所述质量百分数的氯化聚氯乙烯、聚丁烯、苯乙烯橡胶、交联聚乙烯、中相对分子质量聚乙烯、缩醛树脂物料搅拌混合均匀，投入超声波清洗机中清洗30min；
步骤S2，干燥：然后经步骤S1处理过的物料转移至真空干燥箱内，在温度为45℃的干燥处理4h；
步骤S3，混料：将经步骤S2处理过的物料投入双螺杆挤出机的料斗内，在60r/min的转速下搅拌混合处理20min，然后将所述质量百分数的硅烷偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、改性剂、氧化镧也投入料斗内，先在60r/min的转速下搅拌混合10min，然后再在600r/min的转速下搅拌混合2h；
步骤S4，挤压成型：将经步骤S3处理后的物料经双螺杆挤出机挤压成型，挤压成型具体为：机身一区温度为160℃，机身二区温度为165℃，机身三区温度为170℃，机身四区温度为180℃；机头一区温度为190℃，机头二区温度为195℃，机头三区温度为200℃，机头四区温度为180℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为60r/min，制得塑料管材；经真空定径；温度为10℃的冷却水循环冷却；速度为120m/min的条件下牵引管材；再在温度为90℃的条件下退火处理，保温2h，退火完成后以0.5℃/min的速度将管材降至室温；切割；包装；制得所述复合塑料管材。
实施例7
一种复合塑料管材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，清洗：将所述质量百分数的氯化聚氯乙烯、聚丁烯、苯乙烯橡胶、交联聚乙烯、中相对分子质量聚乙烯、缩醛树脂物料搅拌混合均匀，投入超声波清洗机中清洗50min；
步骤S2，干燥：然后经步骤S1处理过的物料转移至真空干燥箱内，在温度为55℃的干燥处理8h；
步骤S3，混料：将经步骤S2处理过的物料投入双螺杆挤出机的料斗内，在100r/min的转速下搅拌混合处理40min，然后将所述质量百分数的硅烷偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、改性剂、氧化镧也投入料斗内，先在100r/min的转速下搅拌混合15min，然后再在800r/min的转速下搅拌混合5h；
步骤S4，挤压成型：将经步骤S3处理后的物料经双螺杆挤出机挤压成型，挤压成型具体为：机身一区温度为165℃，机身二区温度为170℃，机身三区温度为180℃，机身四区温度为190℃；机头一区温度为195℃，机头二区温度为200℃，机头三区温度为205℃，机头四区温度为190℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为70r/min，制得塑料管材；经真空定径；温度为15℃的冷却水循环冷却；速度为160m/min的条件下牵引管材；再在温度为110℃的条件下退火处理，保温6h，退火完成后以1.5℃/min的速度将管材降至室温；切割；包装；制得所述复合塑料管材。
实施例8
一种复合塑料管材的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1，清洗：将所述质量百分数的氯化聚氯乙烯、聚丁烯、苯乙烯橡胶、交联聚乙烯、中相对分子质量聚乙烯、缩醛树脂物料搅拌混合均匀，投入超声波清洗机中清洗40min；
步骤S2，干燥：然后经步骤S1处理过的物料转移至真空干燥箱内，在温度为50℃的干燥处理6h；
步骤S3，混料：将经步骤S2处理过的物料投入双螺杆挤出机的料斗内，在80r/min的转速下搅拌混合处理30min，然后将所述质量百分数的硅烷偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、改性剂、氧化镧也投入料斗内，先在80r/min的转速下搅拌混合12min，然后再在700r/min的转速下搅拌混合3.5h；
步骤S4，挤压成型：将经步骤S3处理后的物料经双螺杆挤出机挤压成型，挤压成型具体为：机身一区温度为162℃，机身二区温度为167℃，机身三区温度为172℃，机身四区温度为185℃；机头一区温度为192℃，机头二区温度为197℃，机头三区温度为202℃，机头四区温度为185℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为65r/min，制得塑料管材；经真空定径；温度为12℃的冷却水循环冷却；速度为140m/min的条件下牵引管材；再在温度为100℃的条件下退火处理，保温4h，退火完成后以1.0℃/min的速度将管材降至室温；切割；包装；制得所述复合塑料管材。
实验例1
对实施例1～8所制的复合塑料管材的性能进行测试，测试结果如表1所示。
其中纵向回缩率根据GB6671.3测试，测试温度为(110±2)℃。
其中液压试验根据GB6111测试，短期：测试温度为20℃，测试时间为1h，环应力为16MPa；中长期：测试温度为80℃，测试时间为48h，环应力为4.8MPa；长期：测试温度为80℃，测试时间为170h，环应力为4.2MPa。
其中落锤冲击试验：根据GB/T14152，测试温度为0℃。
表1复合塑料管材的性能测试结果
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合塑料管材，其特征在于，制备所述复合塑料管材的原料及其质量百分数为：氯化聚氯乙烯65％～75％，聚丁烯3％～8％，苯乙烯橡胶3％～7％，交联聚乙烯3％～7％，中相对分子质量聚乙烯3％～6％，缩醛树脂2％～5％，硅烷偶联剂0.5％～1.5％，增塑剂0.5％～1％，稳定剂0.2％～0.6％，润滑剂0.2％～0.4％，改性剂0.1％～0.5％，氧化镧0.5％～1％；
其中所述中相对分子质量聚乙烯的分子量为4×105～6×105；所述增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；所述稳定剂为环氧大豆油；所述润滑剂为硬脂酸锌；所述改性剂为羟基磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的复合塑料管材，其特征在于，制备所述复合塑料管材的原料及其质量百分数优化为：氯化聚氯乙烯68％～72％，聚丁烯4％～6％，苯乙烯橡胶4％～6％，交联聚乙烯4％～6％，中相对分子质量聚乙烯4％～6％，缩醛树脂3％～5％，硅烷偶联剂0.7％～1.3％，增塑剂0.6％～0.8％，稳定剂0.3％～0.5％，润滑剂0.25％～0.35％，改性剂0.2％～0.4％，氧化镧0.6％～0.8％。
3.根据权利要求2所述的复合塑料管材，其特征在于，制备所述复合塑料管材的原料及其质量百分数进一步优化为：氯化聚氯乙烯71％，聚丁烯5％，苯乙烯橡胶5％，交联聚乙烯5％，中相对分子质量聚乙烯5％，缩醛树脂5％，硅烷偶联剂1.2％，增塑剂0.8％，稳定剂0.5％，润滑剂0.3％，改性剂0.4％，氧化镧0.8％。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述的复合塑料管材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，清洗：将所述质量百分数的氯化聚氯乙烯、聚丁烯、苯乙烯橡胶、交联聚乙烯、中相对分子质量聚乙烯、缩醛树脂物料搅拌混合均匀，投入超声波清洗机中清洗；
步骤S2，干燥：然后将经步骤S1处理过的物料转移至真空干燥箱内干燥处理4h～8h；
步骤S3，混料：将经步骤S2处理过的物料投入双螺杆挤出机的料斗内，在60r/min～100r/min的转速下搅拌混合处理20min～40min，然后将所述质量百分数的硅烷偶联剂、增塑剂、稳定剂、润滑剂、改性剂、氧化镧也投入料斗内，先在60r/min～100r/min的转速下搅拌混合10min～15min，然后再在600r/min～800r/min的转速下搅拌混合2h～5h；
步骤S4，挤压成型：将经步骤S3处理后的物料经双螺杆挤出机挤压成型，制得塑料管材，经真空定径、冷却、牵引、退火、切割、包装，制得所述复合塑料管材。
5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤S1中，所述清洗的时间为：30min～50min。
6.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤S2中，所述干燥处理时的温度范围为：45℃～55℃。
7.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤S4中，所述挤压成型具体为：机身一区温度为160℃～165℃，机身二区温度为165℃～170℃，机身三区温度为170℃～180℃，机身四区温度为180℃～190℃；机头一区温度为190℃～195℃，机头二区温度为195℃～200℃，机头三区温度为200℃～205℃，机头四区温度为180℃～190℃；双螺杆挤出机的螺杆转速为60r/min～70r/min。
8.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤S4中，所述冷却时冷却水的温度为10℃～15℃。
9.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤S4中，所述牵引的速度为：120m/min～160m/min。
10.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，步骤S4中，所述退火具体为：退火温度为：90℃～110℃，保温2h～6h，退火完成后以0.5℃/min～1.5℃/min的速度将管材降至室温。
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