CN105968657A - 高抗冲击pvc管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高抗冲击PVC管，包括以下重量份的组分制成：PVC树脂100份、钛白粉5～10份、CPE 0.1～0.3份、ACM 0.1～0.3份。与现有技术相比，本发明在PVC基体中添加了钛白粉以及ACM，可大大拉伸强度和抗冲击强度大大，高温稳定性也有所提高。

Description

高抗冲击PVC管
技术领域
本发明涉及一种PVC管，具体涉及高抗冲击PVC管。
背景技术
早在1950年代，国外就对PVC(聚氯乙烯)管进行了研究和开发，并将PVC管广泛用于室内外给水管道中。1960年以来，我国开始在给水工程中使用PVC管，PVC管物理性能优良，具有良好的耐腐蚀性、化学稳定性和耐燃性等，且价格低廉。PVC分子间作用力很强，受到低温冲击力之后材料产生变形，分子结构容易被破坏，导致PVC管耐冲击性能差，尤其是低温冲击性能特别差。PVC的熔化温度与分解温度很接近，相差不到5℃，若将其直接用于产品加工成型，会在熔融状态时直接分解，热稳定性较差。PVC材料的不耐高温以及抗冲击性能差的缺点在一定程度上限定了PVC树脂在工程结构构件等方面的应用。为了提高PVC树脂的抗冲击性能，常规方法是向PVC基体中加入增韧剂，增韧剂会降低PVC分子间作用力，因此能提高PVC复合材料的抗冲击强度。但增塑剂的加入量难以精准把握，增塑剂是低分子化合物，若添加量不够，增塑剂不能很好地溶于基体，会发生析出反应，且在加工过程中析出的增塑剂会受热挥发，反过来降低PVC材料韧性；若加入过多增塑剂，复合材料的分子间作用力进一步减少，使其强度刚度大幅下降。解决热稳定性差的方法一般是采用添加稳定剂，提高PVC树脂的高温稳定性，防止高温降解。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高抗冲击PVC管，该给水管通过在PVC基体中加入复合改性材料，大大增强拉伸强度和抗冲击强度，高温稳定性也有所提高。
本发明提供的技术方案是一种高抗冲击PVC管，包括以下重量份的组分制成：PVC树脂100份、钛白粉5～10份、CPE 0.1～0.3份、ACM 0.1～0.3份。
钛白粉，即为TiO2，具有耐高温性能，钛白粉晶粒表面存在以化学键方式结合的羟基和通过物理方式吸附的水分，所以，钛白粉是亲水的，但它在水性体系中并不能自动分散，而在非水性体系中分散更加困难。钛白粉与PVC不相溶，钛白粉与PVC直接混合，会产生粘接性能较差的界面。ACM为轻度氯化的HDPE和丙烯酸酯的互穿共聚物,存在一定数量的氯原子，其组成轻度氯化HDPE和丙烯酸酯壳层共同作用，使ACM在结构上与PVC接近，并且具有相同的极性基团，两者相容性良好。另外丙烯酸酯的核壳结构，壳层影响橡胶相的分散和与PVC界面的粘接力，可作为钛白粉与PVC的中间介质，且轻度氯化HDPE与PVC相容性良好，因此，ACM PVC体系的相容性较好。在轻度氯化HDPE和丙烯酸酯核壳类聚合物的综合作用下，ACM与钛白粉/PVC界面形成网络结构，因此在保持强度的基础上较大程度提高PVC复合材料韧性。另一方面，钛白粉是一种多晶化合物，其质点呈规则排列，具有格子构造，钛白粉的格子构造同ACM与钛白粉/PVC界面形成的网络结构发生互穿，形成彼此之间更加稳固连接的物理网络，大幅提高复合材料的强度和韧性。
CPE(氯化聚乙烯)与PVC相容性较好，CPE与钛白粉+PVC的界面形成物理交联的网络；钛白粉是一种多晶化合物，其质点呈规则排列，具有格子构造，钛白粉的格子构造会与CPE与钛白粉+PVC的界面的物理交联网络相互穿插，形成粘接牢固的界面。CPE作为弹性体，起到中间介质作用，在受力状态下，能使破裂的初级粒子和次级粒子形成剪切带，通过应力集中作用分散冲击能，大幅提升复合材料冲击强度。CPE与钛白粉+PVC界面的微缓冲区，相容性良好，分子间产生相互作用，提高界面之间的粘结力，CPE在基体中形成物理网络，且与钛白粉的格子结构相互穿插，能够大幅提高复合材料断裂伸长率。
CPE与ACM两种弹性体同时添加，与PVC相容性极好，形成稳固的网络结构，而钛白粉的格子构造又与上述稳定的网络结构发生互穿，使得在很少量的CPE和ACM的添加量的情况下，也具有极佳的强度和韧性。
由于钛白粉和CPE、ACM的添加改变了PVC的内部结构，形成了稳固的网络结构，从而使得复合材料在200℃的高温条件下不容易分解。
作为优选，各组分的重量份为：PVC树脂100份、钛白粉6～8份、CPE 0.1～0.15份、ACM 0.1～0.15份。
为了进一步增强热稳定性，还包括0.1～10重量份的稳定剂。
所述稳定剂为稀土稳定剂或钙锌稳定剂。所述稀土稳定剂为硬脂酸稀土、脂肪酸稀土、水杨酸稀土、柠檬酸稀土。所述钙锌稳定剂为常用的液体钙锌稳定剂。
所述PVC树脂的聚合度为800～2000。
本发明的高抗冲击PVC管的制备方法如下：
1)将PVC树脂、钛白粉、CPE、ACM、稳定剂(有就加，没有就不加)，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在160～180℃，转速40～80rpm的条件下熔融混合2～10min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为100～120rpm，机筒温度设置：供料段160～175℃，塑化段170～180℃，机头温度为180～195℃出料，即为高抗冲击PVC管。
与现有技术相比，本发明在PVC基体中添加了钛白粉以及CPE、ACM，可大大拉伸强度和抗冲击强度大大，高温稳定性也有所提高。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。
实施例1
配方：聚合度为800的PVC树脂100份、钛白粉5份、CPE 0.1份、ACM0.1份。
1)将PVC树脂、钛白粉、CPE、ACM，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在160℃，转速40rpm的条件下熔融混合2～10min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为100rpm，机筒温度设置：供料段160℃，塑化段170℃，机头温度为180℃，出料，即为高抗冲击PVC管。
实施例2
配方：聚合度为2000的PVC树脂100份、钛白粉10份、CPE 0.3份、ACM 0.3份。
1)将PVC树脂、钛白粉、CPE、ACM，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在180℃，转速80rpm的条件下熔融混合10min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为120rpm，机筒温度设置：供料段175℃，塑化段180℃，机头温度为195℃，出料，即为高抗冲击PVC管。
实施例3
配方：聚合度为1500的PVC树脂100份、钛白粉6份、CPE 0.15份、ACM 0.15份。
1)将PVC树脂、钛白粉、CPE、ACM、硬脂酸稀土，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在170℃，转速60rpm的条件下熔融混合8min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为110rpm，机筒温度设置：供料段170℃，塑化段175℃，机头温度为190℃，出料，即为高抗冲击PVC管。
实施例4
配方：聚合度为1000的PVC树脂100份、钛白粉8份、CPE 0.12份、ACM 0.15份。
1)将PVC树脂、钛白粉、CPE、ACM、液体钙锌稳定剂，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在160℃，转速80rpm的条件下熔融混合2min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为120rpm，机筒温度设置：供料段160℃，塑化段180℃，机头温度为180℃，出料，即为高抗冲击PVC管。
对照例1
配方：聚合度为1000的PVC树脂100份、ACM 0.12份。
1)将PVC树脂、钛白粉、ACM、液体钙锌稳定剂，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在160℃，转速80rpm的条件下熔融混合2min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为120rpm，机筒温度设置：供料段160℃，塑化段180℃，机头温度为180℃，出料，即为改性PVC给水管。
对照例2
配方：聚合度为1000的PVC树脂100份、CPE 0.12份。
1)将PVC树脂、钛白粉、ACM、液体钙锌稳定剂，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在160℃，转速80rpm的条件下熔融混合2min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为120rpm，机筒温度设置：供料段160℃，塑化段180℃，机头温度为180℃，出料，即为改性PVC给水管。
对照例3
配方：聚合度为1000的PVC树脂100份、ACM 0.12份、CPE 0.12份。
1)将PVC树脂、钛白粉、ACM、液体钙锌稳定剂，在高速搅拌机中预混，冷却，得到预混料；
2)将预混料用转矩流变仪在160℃，转速80rpm的条件下熔融混合2min，得到复合材料。
3)将复合材料送入双螺杆挤出机，螺杆转速为120rpm，机筒温度设置：供料段160℃，塑化段180℃，机头温度为180℃，出料，即为改性PVC给水管。
将实施例1～4以及对照例1～3的给水管进行性能检测，结果见下表：

Claims (5)

1.高抗冲击PVC管，其特征在于：包括以下重量份的组分制成：PVC树脂100份、钛白粉5～10份、CPE 0.1～0.3份、ACM 0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的高抗冲击PVC管，其特征在于：各组分的重量份为：PVC树脂100份、钛白粉6～8份、CPE 0.1～0.15份、ACM 0.1～0.15份。
3.根据权利要求1或2所述的高抗冲击PVC管，其特征在于：还包括0.1～10重量份的稳定剂。
4.根据权利要求3所述的高抗冲击PVC管，其特征在于：所述稳定剂为稀土稳定剂或钙锌稳定剂。
5.根据权利要求1或2所述的的高抗冲击PVC管，其特征在于：所述PVC树脂的聚合度为800～2000。
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