CN105906981B - 耐高温pvc增强软管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：100份PVC、1.5‑3份热稳定剂、20‑35份的偏苯三酸三辛酯、5‑15份的聚酯增塑剂、2‑3份的增韧改性剂、10‑20份碳酸钙填料、1‑3份抗氧剂和不超过1份的色粉。相应的，本发明还提供了该耐高温PVC增强软管的制备方法。本发明所制得的耐高温PVC增强软管在热稳定性、断裂韧性、抗拉强度方面性能优异，且与现有技术中=的PVC树脂相比，性能优异，无毒、环保，符合国家法律法规及行业标准的要求，具有非常可观的应用市场。
Description
技术领域
本发明涉及PVC材料技术领域，具体涉及耐高温PVC增强软管及其制备方法。
背景技术
PVC，仅次于PE使用的五大通用塑料，它是一种价格低廉树脂，但具有良好的物理性能及化学性能，在配方中加入增塑剂、稳定剂和各种不同性能助剂后，制成外表光亮的PVC软管，广泛应用到农业灌溉、家居清洁、工业输送流体介质和气动工具等领域。
目前常用的PVC增强输水软管，是由内、外层PVC材料，中间缠绕一层聚酯纤维网线，并通过抽真空成型机头形成负压，使到PVC 胶层之间能够紧密粘贴在一起结构。主要是适用于+5℃～60℃工作温度范围内；当高于+60℃的工作环境中，PVC内层材料会产生严重软化，在承受内压后，增强软管膨胀率是正常工作环境1.5倍以上，严重会使到PVC内层与外层产生剥离，这样会降低PVC增强软管耐压能力，影响到PVC增强软管的使用寿命。
中国专利CN201410272031.2中公开了一种给水工程用耐高温PVC管材及其制备方法，由以下重量份的原料制成：SG-2型PVC树脂56-78、聚醚酮酮22-34、聚对羟基苯甲酸酯16-28、气相二氧化硅15-20、立方氮化硼微粉12-18、棕搁酸十六醇酯3-5、季戊四醇硬脂酸酯2-4、二甲基二巯基乙酸异辛酯锡1.5-2.5、月桂酸钡1-2、环烷酸锌0.5-1.5、2-苯基吲哚1-2、环氧亚麻子油4-8、双酚A-双(二苯基磷酸酯)10-15、三氧化二锑5-10、水合氧化铝4-8、微晶石蜡4-6、摩力克润滑脂2.5-4.5、填充母粒15-20、2, 4-二(正辛基硫亚甲基)-6-甲基苯酚1-2、亚磷酸一苯二异辛酯2-3。获得了一种耐热性能好、强度较高的PVC管材，但是该专利中采用的原料如立方氮化硼微粉、气相二氧化硅等价格较高，如三氧化二锑等为有毒物质，不能用于可放入口中的儿童玩具等。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了耐高温PVC增强软管，通过采用偏苯三酸三辛酯（TOTM）和聚酯增塑剂替代现有技术中的PVC软管中的DOP增塑剂，一方面提高了PVC制品的强度，改善了PVC制品的热稳定性，提高了其耐热老化能力；另一方面，本发明技术方案中不含有重金属元素，更加环保健康，所制得的PVC制品符合国家行业标准的要求。
为了实现本发明的技术目的，本发明采用如下技术方案。
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：100份PVC、1.5-3份热稳定剂、20-35份的偏苯三酸三辛酯、5-15份的聚酯增塑剂、2-3份的增韧改性剂、10-20份碳酸钙填料、1-3份抗氧剂和不超过1份的色粉；所述PVC为SG-3型PVC与聚合度为2300-2800的高聚合度PVC按质量比1:1混合而成。
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，因此本发明中选用SG-3型PVC树脂与聚合度为2300-2800的高聚合树脂按1:1混合而成。
优选的，所述热稳定剂是复合钙锌热稳定剂、稀土热稳定剂、有机锡热稳定剂中的至少一种。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。
优选的，所述聚酯增塑剂是PPA-1500、PPA-2000、PPA-2500、PPA-6000中的至少一种，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，所述增韧改性剂为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）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，添加抗冲击改性剂，可以增加PVC制品的硬度，改善其抗冲击性。所述ACR、MBS、EVA和CPE均为市售产品。
优选的，所述碳酸钙填料的平均粒径为0.02-1μm，更优选的为0.1-0.8μm。碳酸钙填料的添加一般是作为降低生产成本用，在本发明中，添加的纳米碳酸钙还可以起到提高PVC软管制品的强度、韧性和热稳定性的益处。
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。
优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、1076、168中的至少一种。
优选的，所述色粉为二氧化钛、酞青蓝、群青、永固黄、坚固红、永固桃红、耐晒红、玫瑰红、环保柠檬黄、颜料红、铁红、荧光黄、荧光绿中的至少一种。所述色粉并无特殊要求，根据消费者的需求和喜好进行调整，并且色粉的添加量不为零，且不超过1份。
相应的，本发明还提供了该耐高温PVC增强软管的制备方法，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、计量、卷曲、包装。
本发明的有益效果是：本发明提供了耐高温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TOTM和聚酯增塑剂替代现有技术中的DOP增塑剂，一方面提高了PVC制品的强度，改善了PVC制品的热稳定性，提高了其耐热老化能力；另一方面本发明技术方案中不含有重金属元素，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.通过加入纳米碳酸钙填料，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
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2500的高聚合度PVC、1.5份复合钙锌热稳定剂、35份的TOTM、10份PPA-2000聚酯增塑剂、2份ACR增韧改性剂、10份平均粒径为1μm的碳酸钙填料、1份抗氧剂1010和0.2份的色粉。
实施例2
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2300的高聚合度PVC、3份有机锡热稳定剂、30份的TOTM、12份PPA-2500聚酯增塑剂、2份MBS增韧改性剂、15份平均粒径为0.1μm的碳酸钙填料、2份抗氧剂1010和0.5份的色粉。
实施例3
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2800的高聚合度PVC、2份稀土热稳定剂、25份的TOTM、15份PPA-1500聚酯增塑剂、3份EVA增韧改性剂、15份平均粒径为0.5μm的碳酸钙填料、1份抗氧剂1076和0.1份的色粉。
实施例4
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2500的高聚合度PVC、2份复合钙锌热稳定剂、20份的TOTM、5份PPA-6000聚酯增塑剂、3份CPE增韧改性剂、20份平均粒径为0.02μm的碳酸钙填料、3份抗氧剂168和0.4份的色粉。
实施例5
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2500的高聚合度PVC、2份复合钙锌热稳定剂、30份的TOTM、10份PPA-6000聚酯增塑剂、1份CPE增韧改性剂、1份EVA增韧改性剂、20份平均粒径为0.5μm的碳酸钙填料、3份抗氧剂168和0.2份的色粉。
实施例6
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2500的高聚合度PVC、2份复合钙锌热稳定剂、20份的TOTM、5份PPA-6000聚酯增塑剂、1份CPE增韧改性剂、2份EVA增韧改性剂、20份平均粒径为0.02μm的碳酸钙填料、3份抗氧剂1010和1份的色粉。
实施例7
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：50份SG-3型PVC和50份聚合度为2600的高聚合度PVC、2份复合钙锌热稳定剂、30份的TOTM、15份PPA-6000聚酯增塑剂、3份CPE增韧改性剂、20份平均粒径为0.3μm的碳酸钙填料、3份抗氧剂1010和0.6份的色粉。
对比例1
耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：100份SG-3型PVC、2份稀土热稳定剂、25份的DOP、15份PPA-1500聚酯增塑剂、3份EVA增韧改性剂、15份平均粒径为0.5μm的碳酸钙填料、1份抗氧剂1076和0.1份的色粉。
实施例1-7和对比例1中的耐高温PVC增强软管的制备方法如下：
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、计量、卷曲、包装。
对实施例1-7以及对比例1中所得PVC增强软管进行性能检测，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
根据表中数据可以明显看出，本发明提供的耐高温PVC增强软管，具有较好的抗拉强度、断裂伸长率和热老化性能。同时，通过对实施例1-7和对比例1中的产品在进行热老化后的抗拉强度、抗拉强度变化率、断裂伸长变化率、载荷下伸长率和永久变形率进行测试，测试结果表明：实施例1-7较对比例1而言，在以上性能方面均有所提高和改善，尤其是在热老化性能、抗拉强度变化率、载荷下伸长率和永久变形率方面的性能，具有较大提升。本发明提供的耐高温PVC增强软管在热稳定性、断裂韧性、抗拉强度方面性能优异，且与现有技术中的DOP作为增塑剂的PVC树脂相比，性能优异，无毒、环保，符合国家法律法规及行业标准的要求。
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 (6)
1.耐高温PVC增强软管，包括内管和外管，其特征在于，所述内管或外管，按质量份计，包括以下组分：100份PVC、1.5-3份热稳定剂、20-35份的偏苯三酸三辛酯、5-15份的聚酯增塑剂、2-3份的增韧改性剂、10-20份碳酸钙填料、1-3份抗氧剂和不超过1份的色粉；所述PVC为SG-3型PVC与聚合度为2300-2800的高聚合度PVC按质量比1:1混合而成；所述聚酯增塑剂是PPA-1500、PPA-2000、PPA-2500、PPA-6000中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的耐高温PVC增强软管，其特征在于：所述热稳定剂是复合钙锌热稳定剂、稀土热稳定剂、有机锡热稳定剂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐高温PVC增强软管，其特征在于：所述增韧改性剂为ACR、MBS、EVA、CPE中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的耐高温PVC增强软管，其特征在于：所述碳酸钙填料的平均粒径为0.02-1μm。
5.根据权利要求1所述的耐高温PVC增强软管，其特征在于：所述碳酸钙填料的平均粒径为0.1-0.8μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的耐高温PVC增强软管的制备方法，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。
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Denomination of invention: High temperature resistant PVC reinforced hose and its preparation method Effective date of registration: 20221214 Granted publication date: 20180330 Pledgee: Bank of China Limited Jiangmen Kaiping sub branch Pledgor: PROSPER INDUSTRIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2022980027393 |