CN106046624A - 一种炭黑增韧改性的pvc管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭黑增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯树脂、苯酚、8‑10%的甲醛水溶液、氢氧化铝、8‑10%的醋酸水溶液、炭黑、磷酸三苯酯、丙烯酸（2‑乙基己基）酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯、过氧化二苯甲酰、聚乙烯、硬脂酸锌、聚乙烯蜡、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡、十八烷基咪唑啉、聚乙二醇、适量的去离子水。本发明制得的PVC管材具有高强度和高韧性并重的特点，抗冲击能力强，且产品组分价格低廉，市场竞争力大。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料，特别是涉及一种炭黑增韧改性的PVC管材及其制备方法。
技术背景
聚氯乙烯(PVC)难燃、耐磨、抗化学腐蚀、气体水汽低渗漏性好，具有优良的力学性能，PVC制品透明性、电绝缘性、隔热、消声、消震性好，是性价比优良的通用材料，在建筑领域被制成全塑窗框，得以广泛应用。但PVC材质硬、塑性差、抗冲击性及耐候性较差，属硬脆材料，尤其低温韧性差，为了在以塑代钢的时代中满足建筑行业对硬质PVC制品的需求，不断扩大高冲击强度塑料的应用范围，改善加工条件，克服PVC塑料低温脆性和对缺口敏感性的缺点，多年来，PVC增韧改性的研究相当活跃
高长全,王海燕在《高抗冲PVC管材的研究》一文中使用PVC树脂，EVA、CPE、ACR等抗冲击改性剂,有机锡稳定剂、硬脂酸钙、OPE、PE蜡、钛白粉、碳黑等原料制备了一种改性的高抗冲击PVC管材，并对其优异的物理力学性能进行测试、分析、评价。该管材具有相当高的韧性，可在较为恶劣的环境下应用，同时保留传统PVC-U管材的高设计应力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种炭黑增韧改性的PVC管材及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种炭黑增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯树脂200份、苯酚8-10份、8-10%的甲醛水溶液40-50份、氢氧化铝15-20份、8-10%的醋酸水溶液30-35份、炭黑15-20份、磷酸三苯酯8-10份、丙烯酸（2-乙基己基）酯5-8份、氯乙烯5-8份、环氧油酸丁酯2-3份、过氧化二苯甲酰1-2份、聚乙烯3-4份、硬脂酸锌3-4份、聚乙烯蜡5-6份、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡3-4份、十八烷基咪唑啉3-4份、聚乙二醇8-10份、适量的去离子水。
所述的炭黑增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）将苯酚和8-10%的甲醛水溶液混合，加热并搅拌，使苯酚全部溶解；加入氢氧化铝，70-90℃反应8-10h，加入8-10%的醋酸水溶液，冷却至室温并进行减压脱水，得到液态混合物；加入炭黑和磷酸三苯酯，100-110℃搅拌反应3-5h，干燥，得到活化炭黑；
（2）在聚合釜中加入相当于氯乙烯重量份6-8倍的去离子水，脱气后，将丙烯酸（2-乙基己基）酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯加入预混罐进行预混，并加热到40℃，搅拌3-5h后，边搅拌边加入过氧化二苯甲酰，升高温度至70-80℃开始聚合5-8h，加入聚乙烯，继续搅拌2-3h得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、活化炭黑、步骤（2）的产物，硬脂酸锌加入混合机中进行混合，然后加热至75-85℃，搅拌3-4h；继续对混合机内的物料进行搅拌，并依次加入聚乙烯蜡、热稳定剂二硫基乙酸异辛酯二甲基锡和抗静电剂十八烷基咪唑啉进行搅拌5-8h并且加温到105-110℃后，再加入聚乙二醇搅拌2-3h后，冷却至55℃出料；将预混好的料加入到挤出机中经过熔融、塑化、混合等过程从机头连续挤出物料，即为PVC管材物料；
（4）将PVC管材物料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，得到管坯，锥形双螺杆挤出机模头温度180-195℃；管坯挤出后经过空冷后进入水冷定径箱由定径套确定管材的外径尺寸，冷却水的温度15-20℃；管坯冷却定型后经切割成段，得到待取向管坯；
（5）将待取向管坯浸入90-98℃水浴环境中，水浴加热3-6min，使管腔内通入90-98℃的热水，用拉伸装置将管坯进行轴向拉伸，拉伸速率25-30mm/s；管坯拉伸的同时向管内腔热水施加压力，热水压力为1.6-3.0MPa，通过管坯内腔热水的压力使管坯沿径向扩胀，扩胀的同时，用定径套管来对胀大的管坯外径进行定径，定径后将管坯放在温度为10-15℃的水浴中冷却，冷却时间为3-7min，聚氯乙烯管成型为成品。
本发明的有益效果是：本发明利用炭黑增韧改性聚氯乙烯树脂，并对其活化，使炭黑均匀地分散在聚氯乙烯中，对于聚氯乙烯分子链的运动有阻碍作用，除了降低成本外，还可以提高材料的刚性和耐热性，改善耐候性，增加尺寸稳定和有利于挤出和定型，充分发挥PVC管材的低价优势及其优良的力学性能；采用聚丙烯酸酯对聚乙烯树脂扩链支化，将氯乙烯单体直接接枝到聚丙烯酸酯乳胶粒弹性体表面上，增加丙烯酸酯在聚氯乙烯树脂中的分散程度以及聚氯乙烯的分子量，达到对PVC增韧改性；本发明制得的PVC管材具有高强度和高韧性并重的特点，抗冲击能力强，且产品原料价格低廉，市场竞争力大。
具体实施方式
本实施例的炭黑增韧改性的PVC管材，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯树脂200份、苯酚10份、8%的甲醛水溶液50份、氢氧化铝20份、10%的醋酸水溶液35份、炭黑20份、磷酸三苯酯10份、丙烯酸（2-乙基己基）酯8份、氯乙烯8份、环氧油酸丁酯3份、过氧化二苯甲酰2份、聚乙烯4份、硬脂酸锌4份、聚乙烯蜡6份、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡4份、十八烷基咪唑啉4份、聚乙二醇10份、适量的去离子水。
本实施例的的炭黑增韧改性的PVC管材，其由如下步骤制备而成：
（1）将苯酚和8%的甲醛水溶液混合，加热并搅拌，使苯酚全部溶解；加入氢氧化铝，90℃反应10h，加入10%的醋酸水溶液，冷却至室温并进行减压脱水，得到液态混合物；加入炭黑和磷酸三苯酯，110℃搅拌反应5h，干燥，得到活化炭黑；
（2）在聚合釜中加入相当于氯乙烯重量份8倍的去离子水，脱气后，将丙烯酸（2-乙基己基）酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯加入预混罐进行预混，并加热到40℃，搅拌5h后，边搅拌边加入过氧化二苯甲酰，升高温度至80℃开始聚合8h，加入聚乙烯，继续搅拌3h得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、活化炭黑、步骤（2）的产物，硬脂酸锌加入混合机中进行混合，然后加热至85℃，搅拌4h；继续对混合机内的物料进行搅拌，并依次加入聚乙烯蜡、热稳定剂二硫基乙酸异辛酯二甲基锡和抗静电剂十八烷基咪唑啉进行搅拌8h并且加温到110℃后，再加入聚乙二醇搅拌3h后，冷却至55℃出料；将预混好的料加入到挤出机中经过熔融、塑化、混合等过程从机头连续挤出物料，即为PVC管材物料；
（4）将PVC管材物料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，得到管坯，锥形双螺杆挤出机模头温度180℃；管坯挤出后经过空冷后进入水冷定径箱由定径套确定管材的外径尺寸，冷却水的温度20℃；管坯冷却定型后经切割成段，得到待取向管坯；
（5）将待取向管坯浸入98℃水浴环境中，水浴加热6min，使管腔内通入98℃的热水，用拉伸装置将管坯进行轴向拉伸，拉伸速率30mm/s；管坯拉伸的同时向管内腔热水施加压力，热水压力为3.0MPa，通过管坯内腔热水的压力使管坯沿径向扩胀，扩胀的同时，用定径套管来对胀大的管坯外径进行定径，定径后将管坯放在温度为15℃的水浴中冷却，冷却时间为7min，聚氯乙烯管成型为成品。
经测试，本实施例的PVC管材，冲击强度大于5KJ/m2，拉伸强度大于60MPa，断裂伸长率大于30%。
Claims (2)
1.一种炭黑增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯树脂200份、苯酚8-10份、8-10%的甲醛水溶液40-50份、氢氧化铝15-20份、8-10%的醋酸水溶液30-35份、炭黑15-20份、磷酸三苯酯8-10份、丙烯酸（2-乙基己基）酯5-8份、氯乙烯5-8份、环氧油酸丁酯2-3份、过氧化二苯甲酰1-2份、聚乙烯3-4份、硬脂酸锌3-4份、聚乙烯蜡5-6份、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡3-4份、十八烷基咪唑啉3-4份、聚乙二醇8-10份、适量的去离子水。
2.根据权利要求1中所述的炭黑增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）将苯酚和8-10%的甲醛水溶液混合，加热并搅拌，使苯酚全部溶解；加入氢氧化铝，70-90℃反应8-10h，加入8-10%的醋酸水溶液，冷却至室温并进行减压脱水，得到液态混合物；加入炭黑和磷酸三苯酯，100-110℃搅拌反应3-5h，干燥，得到活化炭黑；
（2）在聚合釜中加入相当于氯乙烯重量份6-8倍的去离子水，脱气后，将丙烯酸（2-乙基己基）酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯加入预混罐进行预混，并加热到40℃，搅拌3-5h后，边搅拌边加入过氧化二苯甲酰，升高温度至70-80℃开始聚合5-8h，加入聚乙烯，继续搅拌2-3h得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、活化炭黑、步骤（2）的产物，硬脂酸锌加入混合机中进行混合，然后加热至75-85℃，搅拌3-4h；继续对混合机内的物料进行搅拌，并依次加入聚乙烯蜡、热稳定剂二硫基乙酸异辛酯二甲基锡和抗静电剂十八烷基咪唑啉进行搅拌5-8h并且加温到105-110℃后，再加入聚乙二醇搅拌2-3h后，冷却至55℃出料；将预混好的料加入到挤出机中经过熔融、塑化、混合等过程从机头连续挤出物料，即为PVC管材物料；
（4）将PVC管材物料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，得到管坯，锥形双螺杆挤出机模头温度180-195℃；管坯挤出后经过空冷后进入水冷定径箱由定径套确定管材的外径尺寸，冷却水的温度15-20℃；管坯冷却定型后经切割成段，得到待取向管坯；
（5）将待取向管坯浸入90-98℃水浴环境中，水浴加热3-6min，使管腔内通入90-98℃的热水，用拉伸装置将管坯进行轴向拉伸，拉伸速率25-30mm/s；管坯拉伸的同时向管内腔热水施加压力，热水压力为1.6-3.0MPa，通过管坯内腔热水的压力使管坯沿径向扩胀，扩胀的同时，用定径套管来对胀大的管坯外径进行定径，定径后将管坯放在温度为10-15℃的水浴中冷却，冷却时间为3-7min，聚氯乙烯管成型为成品。
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