CN106188964A - 一种莫来石增韧改性的pvc管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种莫来石增韧改性的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、丙二醇20‑25份、二聚脂肪酸20‑25份、莫来石15‑20份、氯化亚锡4‑5份、聚乳酸12‑15份、三丙二醇二丙烯酸酯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、氯化聚乙烯3‑4份、六偏磷酸钠3‑4份、聚丙烯酰胺5‑6份、N‑异丙基‑N’‑苯基对苯二胺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。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

一种莫来石增韧改性的PVC管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料，特别是涉及一种莫来石增韧改性的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莫来石增韧改性的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：
一种莫来石增韧改性的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、丙二醇20-25份、二聚脂肪酸20-25份、莫来石15-20份、氯化亚锡4-5份、聚乳酸12-15份、三丙二醇二丙烯酸酯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、氯化聚乙烯3-4份、六偏磷酸钠3-4份、聚丙烯酰胺5-6份、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺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。
所述的莫来石增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）先将莫来石研磨筛分至80-100目的粉末，再与二聚脂肪酸和丙二醇混合，超声30-40min，加入1/2的催化剂氯化亚锡，在反应温度为180-200℃条件下搅拌反应6-8h，降低温度至140-150℃，加入聚乳酸，再加入剩余的催化剂氯化亚锡，抽真空，搅拌反应6-8h，得到聚合物包覆莫来石；
（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，将三丙二醇二丙烯酸酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯加入预混罐进行预混，并加热到50℃，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，加入氯化聚乙烯，继续搅拌2-3h得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、聚合物包覆莫来石、步骤（2）的产物，六偏磷酸钠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，并依次加入聚丙烯酰胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺和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：本发明利用耐高温、强度高、导热系数小的莫来石增韧改性聚氯乙烯树脂，并对用聚合物包覆在其表面，使莫来石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
本实施例的莫来石增韧改性的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、丙二醇25份、二聚脂肪酸25份、莫来石20份、氯化亚锡5份、聚乳酸15份、三丙二醇二丙烯酸酯8份、氯乙烯8份、环氧油酸丁酯3份、过氧化二苯甲酰2份、氯化聚乙烯4份、六偏磷酸钠4份、聚丙烯酰胺6份、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺4份、十八烷基咪唑啉4份、聚乙二醇10份、适量的去离子水。
本实施例的莫来石增韧改性的PVC管材，其由如下步骤制备而成：
（1）先将莫来石研磨筛分至100目的粉末，再与二聚脂肪酸和丙二醇混合，超声40min，加入1/2的催化剂氯化亚锡，在反应温度为200℃条件下搅拌反应8h，降低温度至150℃，加入聚乳酸，再加入剩余的催化剂氯化亚锡，抽真空，搅拌反应8h，得到聚合物包覆莫来石；
（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，将三丙二醇二丙烯酸酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯加入预混罐进行预混，并加热到50℃，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，加入氯化聚乙烯，继续搅拌3h得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、聚合物包覆莫来石、步骤（2）的产物，六偏磷酸钠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，并依次加入聚丙烯酰胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺和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)

1.一种莫来石增韧改性的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、丙二醇20-25份、二聚脂肪酸20-25份、莫来石15-20份、氯化亚锡4-5份、聚乳酸12-15份、三丙二醇二丙烯酸酯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、氯化聚乙烯3-4份、六偏磷酸钠3-4份、聚丙烯酰胺5-6份、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺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中所述的莫来石增韧改性的PVC管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）先将莫来石研磨筛分至80-100目的粉末，再与二聚脂肪酸和丙二醇混合，超声30-40min，加入1/2的催化剂氯化亚锡，在反应温度为180-200℃条件下搅拌反应6-8h，降低温度至140-150℃，加入聚乳酸，再加入剩余的催化剂氯化亚锡，抽真空，搅拌反应6-8h，得到聚合物包覆莫来石；
（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，将三丙二醇二丙烯酸酯、氯乙烯、环氧油酸丁酯加入预混罐进行预混，并加热到50℃，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，加入氯化聚乙烯，继续搅拌2-3h得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、聚合物包覆莫来石、步骤（2）的产物，六偏磷酸钠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，并依次加入聚丙烯酰胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺和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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