CN105906980A - 高耐压耐磨pvc软管材料及其制备方法 - Google Patents

高耐压耐磨pvc软管材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份PVC、5‑8份抗磨改性剂、3‑5份热稳定剂、20‑35份环保增塑剂、3‑5润滑剂、5‑8增韧剂、5‑8耐寒剂、1‑3份颜料和1‑2份抗氧剂。相应的,本发明还提供了该PVC软管材料的制备方法,与现有技术相比,所制得的高耐压耐磨软管材料在拉伸强度、冲击强度、耐压强度,同时热老化稳定性和耐磨性均有所提高和改善,适用于洗车高压管或其它水管耐压输送领域。

Description

高耐压耐磨PVC软管材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及PVC材料技术领域,具体涉及高耐压耐磨PVC软管材料及其制备方法。
背景技术
目前市场上常用的洗车高压管,都是以橡胶为基材,中间通过缠绕一层钢丝网状结构作为加强层。这种洗车管特点是:能耐6MPA以上高压,抗拉强、耐油、耐腐蚀性好等优点,被广泛应用于高压洗车和耐高压设备输送流体介质等领域。然而,一直以来,由于橡胶材料本身的局限性,在使用过程中容易老化产生龟裂现象、耐磨性能不够理想等,降低了洗车高压管的使用寿命。而且采用了钢丝作为加强层,加重管身重量,增加了管身硬度,在实际使用过程中,增加了操作工人的劳动强度。同时采用了橡胶材料作为基材,与PVC材料相比较,生产成本较高。
PVC管材因具有优良的化学稳定性,卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性,可以用来代替橡胶管、聚乙烯管材,用以输送液体,也用作电缆套管及电线绝缘管等,应用十分广泛。然而随着科技水平的快速发展,对PVC管材的性能要求愈来愈高。目前市场上的PVC管材存在着耐磨性不好、抗拉强度低,韧性差的缺点,导致管材的耐压性能差,大大限制了其使用范围。
针对PVC管材的改进,中国专利CN201410447823.9中公开了一种高强高韧PVC管材及其制备方法,由下列重量份的原料制成:SG-3型PVC 65-85、双酚A型氰酸酯树脂15-20、硫化铅2-4、环己烷-1, 2-二梭酸二异壬酯10-15,硼酸铝晶须14-18,聚醚酞亚胺16-22,氯丁橡胶10-15,硅镁土15-20,钛酸钡12-16、浮石粉5-10、甘油三乙酸基蓖麻醇酸酯10-15、山嵛酸酰胺3-5、泥炭蜡4-6、二月桂酸二正辛基锡1.5-2.5、对甲苯亚磺酸锌1-2、亚磷酸三壬基苯酯2-3、4, 4,-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)1-2、助剂4.5-6.5。并获得了一种且具有良好的耐老化性、耐磨性、耐腐蚀性等性能的高强高韧PVC管材。但是该发明中含有硫化铅重金属有毒物质;此外还添加了氯丁橡胶,成本相对较高;并且助剂中含有铟、钼等稀有金属元素,同时还包括有玫瑰精油,这都将进一步提高该软管的成本。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了高耐压耐磨PVC软管材料,通过对现有PVC树脂进行复合改性,获得了一种具有耐高压、抗磨、重量轻、抗老化、管身柔软的PVC软管材料,不含橡胶、玫瑰精油,具有较低的生产成本,特别适用于洗车高压管或其它水管耐压输送领域。
为了实现本发明的技术目的,本发明采用如下技术方案。
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份PVC、5-8份抗磨改性剂、3-5份热稳定剂、20-35份环保增塑剂、3-5润滑剂、5-8增韧剂、5-8耐寒剂、1-3份颜料和1-2份抗氧剂。
优选的,高耐压耐磨PVC软管材料,按重量份计,包括如下组分:100份PVC、5-8份的碳酸钙晶须、3-5份复合钙锌热稳定剂、20-35份ACR增塑剂、3-5润滑剂、5-8增韧剂、5-8耐寒剂、1-3份颜料和1-2份抗氧剂。
PVC的聚合度对制品的力学性能有很大影响,提高PVC的聚合度可使拉伸强度、冲击强度、断裂强度、断裂伸长率等力学性能得到改善,但是PVC聚合度过高时,将会导致塑化时间的延长,树脂的可加工性能降低,因此本发明中PVC树脂聚合度为1000~1300,优选SG-3型PVC树脂。
优选的,所述抗磨改性剂为ELVALOY741(美国杜邦公司生产)、碳酸钙晶须、硫酸钡晶须中的至少一种,均为市售产品。优选的,所述碳酸钙晶须或硫酸钡晶须的长度为10~50μm,直径为0.05~1μm。
优选的,所述热稳定剂是复合钙锌热稳定剂、稀土热稳定剂、有机锡热稳定剂、环氧大豆油中的至少一种,均为市售产品。复合钙锌稳定剂具有优异的热稳定性、耐硫化污染,减慢反应,保持化学平衡,降低表而张力,防止光、热分解或氧化分解等作用,从而提高PVC的稳定性,防止PVC在溶解过程中发生分解。稀土热稳定剂在塑料中起到净化杂质作用,可促使PVC聚合度增加,使产品结构致密,强度和稳定性得到改善。有机锡热稳定剂具有突出的抑制PVC软管制品加工时的前期着色性能,卓越的耐紫外线和长期稳定性,具有良好的流动性,加工时色泽保持性好,制品透明性佳,特别是其光热稳定性非常优异,并能有效的保持二次加工的再循环使用性。环氧大豆油与PVC树脂相容性好,挥发性低、迁移性小,具有优良的热稳定性和光稳定性。
优选的,所述环保增塑剂是DINCH(巴斯夫)、FL-30(巴斯夫)、乙酰柠檬酸三丁酯、合成植物酯、聚酯增塑剂中至少一种,均可市售。聚酯增塑剂一方面可以提高PVC制品的耐热性和稳定性,另一方面也可以改善PVC制品的脆性,提高其韧性。
优选的,所述润滑剂是PA20(日本钟渊化学生产)、P551A(日本钟渊化学生产)、AC-316A(美国霍尼韦尔生产)、AC-629A(美国霍尼韦尔生产)中至少的一种。
优选的,所述增韧剂为ACR(丙烯酸酯类共聚物)、MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、CPE(氯化聚乙烯)、UM300(日本钟渊化学生产)、M-HT(台塑集团生产)中的至少一种。由于PVC树脂属脆性材料,其冲击强度、低温冲击强度等冲击性能不好,通过在PVC生产过程中,添加增韧剂,可以增加PVC制品的硬度,改善其抗冲击性,所述增韧剂均为市售产品。
优选的,所述耐寒剂是DBS(葵二酸二丁酯)、DOS(葵二酸二辛酯)、DOA(己二酸二辛酯)中至少一种,均为市售产品。
优选的,所述颜料为群青、酞青蓝、坚固红3BL、二氧化钛、荧光绿、增白剂、玫瑰红、金光红、永固黄、永固紫、永固桃红FBBA、环保柠檬黄、翠蓝、耐晒红中的一种。事实上,颜料的选择对本发明材料的性能并无太大影响,根据消费者的需求和喜好适量添加即可。
优选的,所述的抗氧剂为抗氧剂1076、1010、168、1098中的至少一种,均可市售。
特别的,本发明中复合钙锌热稳定剂和增韧改性剂ACR的良好的相容性以及与CaCO3晶须的偶联作用,使PVC树脂在加工中塑化均匀,塑化温度低,PVC软管制品具备较好的热稳定性、耐冲击性能,提高了PVC软管制品的耐热老化和耐冲击强度。
相应的,本发明还提供了该高耐压耐磨软管材料的制备方法,包括如下步骤:
1)按配方将内管和外管原料分别在热混机中进行混合均匀;
2)分别经双螺杆机造粒机挤出、造粒;
3)第一挤出机挤出PVC内管体,塑化,冷却定型,牵引;
4)内管体表面缠绕聚酯纤维,加热烘干;
5)第二挤出机挤出外管体,抽真空成型机头加强粘合,塑化,冷却定型、牵引,表面涂覆耐磨PU(聚氨酯)涂层,计量、卷曲、包装。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种耐高温PVC增强软管,相应的还提供了该PVC软管的制备方法,与现有技术相比,具有如下优点。
1.通过采用环保增塑剂,改善了PVC制品的热稳定性,提高了其耐热老化能力,同时更加环保健康,所制得的PVC制品符合国家行业标准的要求。
2.通过加入碳酸钙晶须,降低了PVC软管制品的生产成本,同时还可以起到提高PVC软管制品的强度和韧性、提高其热稳定性的作用。
3.通过加入热稳定剂,提高PVC软管制品的热稳定性,并且利用复合钙锌热稳定剂和增韧改性剂ACR的良好的相容性以及与CaCO3的偶联作用,使PVC树脂在加工中塑化均匀,塑化温度低,PVC软管制品具备较好的热稳定性能、耐冲击性能。
4.通过采用增韧改性剂对PVC软管制品进行改性,提高了其抗冲击强度、抗拉强度和断裂伸长率,获得了一种拉伸强度、抗冲击强度和断裂伸长率良好的PVC软管制品。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面结合具体实施例对发明作详细的说明。
实施例1
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份SG-3型PVC、5份长度为10μm、直径为0.1μm的碳酸钙晶须、3份复合钙锌热稳定剂、35份乙酰柠檬酸三丁酯、3份PA20、5份ACR、5份DOS耐寒剂、1份二氧化钛和1份抗氧剂1076。
实施例2
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份SG-3型PVC、8份长度为20μm、直径为0.5μm的硫酸钡晶须、8份复合钙锌热稳定剂、20份合成植物酯、5份PA551A、8份CPE、8份DBS耐寒剂、3份颜料和2份抗氧剂1010。
实施例3
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份SG-3型PVC、6份长度为50μm、直径为1μm的碳酸钙晶须、4份有机锡热稳定剂、25份DINCH、4份AC-316A、6份EVA、5份DOA耐寒剂、1份颜料和1份抗氧剂168。
实施例4
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份SG-3型PVC、5份长度为35μm、直径为0.05μm的碳酸钙晶须、3份稀土热稳定剂、32份聚酯增塑剂、5份AC-629A、6份M-HT(台塑集团生产)、6份DOA和DBS耐寒剂、1份颜料和1份抗氧剂1098。
实施例5
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份SG-3型PVC、6份ELVALOY741(美国杜邦公司生产)、3份环氧大豆油、28份合成植物酯、3份AC-316A、5份UM-300(日本钟渊化学生产)、7份DOA耐寒剂、1份颜料和1份抗氧剂168。
实施例6
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份SG-3型PVC、5份长度为10μm、直径为0.1μm的碳酸钙晶须、3份复合钙锌热稳定剂、32份乙酰柠檬酸三丁酯、3份PA20、5份ACR和MBS、5份DOS耐寒剂、1份二氧化钛和1份抗氧剂1076。
实施例7
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份PVC、5份长度为30μm、直径为0.1μm的碳酸钙晶须、4份复合钙锌热稳定剂、35份乙酰柠檬酸三丁酯、3份PA20、5份ACR、5份DOS耐寒剂、1份二氧化钛和1份抗氧剂1010。
对比例1(热稳定剂过量)
高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,按重量份计,包括如下组分:100份PVC、5份长度为30μm、直径为0.1μm的碳酸钙晶须、30份复合钙锌热稳定剂、35份乙酰柠檬酸三丁酯、3份PA20、5份ACR、5份DOS耐寒剂、1份二氧化钛和1份抗氧剂1010。
实施例1-7和对比例1中的高耐压耐磨软管材料的制备方法如下:
1)按配方将内管和外管原料分别在热混机中进行混合均匀;
2)分别经双螺杆机造粒机挤出、造粒;
3)第一挤出机挤出PVC内管体,塑化,冷却定型,牵引;
4)内管体表面缠绕聚酯纤维,加热烘干;
5)第二挤出机挤出外管体,抽真空成型机头加强粘合,塑化,冷却定型、牵引,表面涂覆耐磨PU涂层,计量、卷曲、包装。
对实施例1-7以及对比例1中所得PVC制品进行性能检测,结果如表1所示。
表1实施例1-7和对比例1中软管性能检测结果
热老化测试:将制得的PVC制品在热老化箱内进行老化,条件为80℃下老化72小时,对其老化后的拉伸强度和冲击强度进行测试。
耐磨测试:将制得的PVC制品分别压成3mm薄片,于耐磨测试仪上,在相同条件下进行刮磨(300次),刮磨前后的磨损量变化。
耐压测试:将制得的PVC制品取10m,在相同条件下进行耐压测试。
根据表中数据可以明显看出,本发明提供的高耐压耐磨软管材料,具有较好的拉伸强度、冲击强度、耐压强度,同时热老化稳定性和耐磨性较好。实施例1-7较对比例1而言,虽然对比例1中掺入了较多的热稳定剂,具有较优异的热稳定性能,但是该软管材料在拉伸强度、耐压强度以及耐磨性上的性能均出现劣化,表明本发明中各组分之间相互影响,单一增加某一组分进行改善性能并不能实现。
实施例1、实施例6、实施例7与实施例2-5相比,实施例1、实施例6、实施例7无论在拉伸强度、冲击强度、耐压强度、热稳定性能和耐磨性能方面均优于实施例2-5,尤其是热稳定性能方面和冲击强度方面。这也是这些技术方案中采用复合钙锌热稳定剂和增韧改性剂ACR的良好的相容性以及与CaCO3的偶联作用,使PVC树脂在加工中塑化均匀,塑化温度低,PVC软管制品具备较好的热稳定性能、耐冲击性能。
实施例1-7与市售橡胶管材料进行比较,橡胶管在耐压强度上要略优于本发明,冲击强度二者基本相当,但是本发明所制备的PVC制品在拉伸强度、热稳定性能和耐磨性能上具有明显的提高。本发明提供的高耐压耐磨软管材料,具有较好的拉伸强度、冲击强度、耐压强度,同时热老化稳定性和耐磨性较好的优点,适用于洗车高压管或其它水管耐压输送领域。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.高耐压耐磨PVC软管材料,包括内管和外管,其特征在于,按重量份计,包括如下组分:100份PVC、5-8份抗磨改性剂、3-5份热稳定剂、20-35份环保增塑剂、3-5润滑剂、5-8增韧剂、5-8耐寒剂、1-3份颜料和1-2份抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述PVC的聚合度为1000~1300。
3.根据权利要求1所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述抗磨改性剂为ELVALOY741、碳酸钙晶须、硫酸钡晶须中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:按重量份计,所述内管或外管包括如下组分:100份PVC、5-8份的碳酸钙晶须、3-5份复合钙锌热稳定剂、20-35份ACR增塑剂、3-5润滑剂、5-8增韧剂、5-8耐寒剂、1-3份颜料和1-2份抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述热稳定剂是复合钙锌热稳定剂、有机锡热稳定剂、稀土热稳定剂、环氧大豆油中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述环保增塑剂是DINCH、FL-30、乙酰柠檬酸三丁酯、合成植物酯、聚酯增塑剂中至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述润滑剂是PA20、P551A、AC-316A、AC-629A中至少的一种。
8.根据权利要求1或2所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述增韧剂是ACR、MBS、CPE、EVA、UM300、M-HT中至少一种。
9.根据权利要求1或2所述的高耐压耐磨PVC软管材料,其特征在于:所述耐寒剂是DBS、DOS、DOA中至少一种。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的高耐压耐磨PVC软管材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)按配方将内管和外管原料分别在热混机中进行混合均匀;
2)分别经双螺杆机造粒机挤出、造粒;
3)第一挤出机挤出PVC内管体,塑化,冷却定型,牵引;
4)内管体表面缠绕聚酯纤维,加热烘干;
5)第二挤出机挤出外管体,抽真空成型机头加强粘合,塑化,冷却定型、牵引,表面涂覆耐磨PU涂层,包装。
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Denomination of invention: High pressure resistant and wear-resistant PVC hose material and its preparation method

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