CN106380735A - 高层排水用层压管材及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于塑料管材技术领域，具体涉及一种高层排水用层压管材及其制作方法。其由以下成分组成：聚氯乙烯树脂、稳定剂、硬脂酸、改性ACR、钛白粉、改性纳米碳酸钙等；其中改性ACR的制备包括以下步骤：（1）种子乳液的制备：以丙烯酸丁酯、苯乙烯作为单体，加入乳化剂十二烷基硫酸钠、引发剂过硫酸钾，搅拌、升温制备种子乳液；（2）内核的制备：继续加入过硫酸钾引发剂，丙烯酸丁酯、苯乙烯单体，并通入四氟乙烯气体，制备得到内核；（3）外壳的制备：继续加入十二烷基硫酸钠乳化剂，过硫酸钾引发剂，加入甲基丙烯酸甲酯，加入改性纳米SiO2，制备外壳；（4）喷雾干燥，制得改性ACR；本发明的氯乙烯管具有抗冲击性能好、耐压性好的优点。

Description

高层排水用层压管材及其制作方法
技术领域
本发明属于塑料管材技术领域，具体涉及一种高层排水用层压管材及其制备方法。
背景技术
在供水系统中，塑料管材具有不腐蚀、卫生性能好、易于安装等特点，在我国得到了大力推广，替代传统的镀锌铁管已是大势所趋。塑料给水管材按材料分主要包括：PVC、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，由于PVC管道与其他聚烯烃管道相比具有强度高、阻燃性能好、高环刚度、优异的耐候性能、价格较低等优点，得到广泛的应用。
但是由于PVC树脂本身有热稳定性差、耐低温性能差、流动性差和韧性不足等缺点，所以要加入各种助剂以改善它的性能。因此，国内、国外相继开发出了高抗冲PVC管材，主要采用弹性体进行增韧，应用最多的是氯化聚乙烯（CPE），采用该方法可以提高PVC管材的韧性，但CPE的加入量较大，由于CPE的网状增韧机理，对加工工艺条件比较苛刻，而且较难实现刚韧平衡。虽然，这种管材得到了一定的推广，但是其在低温下（-10℃）的抗冲击性能仍较差，同时现有的管材密度高，耐压时间短，生产陈本高。因此，需要采用更好的改性方法提高管材的韧性，以满足其在给水管材中的应用。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种抗冲击性能好、耐压性好的高层排水用层压管材。
本发明的目的之二是提供抗冲击性能好、耐压性好的高层排水用层压管材的制备方法。
本发明的上述技术目的之一是通过以下技术方案实现的：
一种高层排水用层压管材，其特征在于：按质量分数计，其由以下成分组成：
聚氯乙烯树脂 60～80份；
稳定剂 2～5份；
硬脂酸 1～5份；
改性ACR 2～8份；
钛白粉 2～8份；
改性纳米碳酸钙 2～10份；
增白剂 0.5～1；
MBS树脂 0.5～2份；
所述MBS树脂的制备包括以下步骤：
在反应釜中加入软水、乳化剂、单体搅拌后加入过硫酸钾或过硫酸铵引发剂引发反应，在温度为90~120℃、搅拌速率为200~300r/min条件下发生反应，反应完毕后降温得到 MBS中间体乳液，然后经喷雾干燥得到成品 MBS 树脂粉末；所述乳化剂为烯丙氧基羟丙磺酸钠；单体由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯组成，其重量比例为：甲基丙烯酸甲酯占5％~85％，苯乙烯和丁二烯以任意比例占剩余的15～95％；所述乳化剂为聚合单体总量的 0.1～0.5％，所述引发剂为聚合单体总量的 0.2~4％；
所述改性ACR的制备包括以下步骤：
（1）种子乳液的制备：在反应器中，以丙烯酸丁酯、苯乙烯作为单体，加入乳化剂十二烷基硫酸钠、引发剂过硫酸钾，搅拌、升温制备种子乳液；
（2）内核的制备：在种子乳液的基础上，继续加入过硫酸钾引发剂，丙烯酸丁酯、苯乙烯单体，同时在50～80℃条件下，从反应器底部向反应器内通入四氟乙烯气体，并保持压力为0.3～0.8Mpa，反应完全后降温制备得到内核；
（3）外壳的制备：在内核制备反应的后期，加入十二烷基硫酸钠乳化剂，过硫酸钾引发剂，搅拌，升温，加入甲基丙烯酸甲酯，加入改性纳米SiO2使得有机单体与纳米SiO2混合均匀后进行反应制备外壳；
（4）反应完全经喷雾干燥，制得改性ACR。
本发明的高层排水用层压管材为聚氯乙烯管，本申请中在聚氯乙烯管中添加改性ACR，改性ACR是丙烯酸酯类经过化学接枝形成的十分稳定的核- 壳结构聚合物。在制备改性ACR过程中通过引入四氟乙烯单体，四氟乙烯单体中具有极性很强的氟原子，改变了核层的分子结构，增加核层的热稳定性、降低核层的表面能，赋予了ACR 良好的低温抗冲击性能和耐候性。在改性ACR的制备过程中以丙烯酸丁酯-苯乙烯为核，以甲基丙烯酸甲酯为壳，苯乙烯的加入可以调节共聚物的玻璃化温度，降低成膜温度，使得合成的核壳结构粒子粒径比较小，粒径分布也比较均匀，稳定性较好。甲基丙烯酸甲酯作为壳层一方面可以保持核层尺寸的稳定性并赋予弹性内核一定的硬度，另一方面甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯树脂的溶解度参数相近，可以提高改性ACR与基体的相容性。同时在甲基丙烯酸甲酯壳层外接枝无机纳米SiO2，无机纳米SiO2的加入进一步提高了材料的韧性和强度。
作为优选，所述稳定剂为有机锡稳定剂、铅类稳定剂、钙锌稳定剂中的一种或几种。
作为优选，所述改性ACR的制备步骤（1）中种子乳液的制备，其中各原料按质量分数计，其组成为：
丙烯酸丁酯 10～20份；
苯乙烯 5～15份；
十二烷基硫酸钠 0.5～5份；
过硫酸钾 0.1～0.8份。
作为优选，所述改性ACR的制备步骤（2）中内核的制备，其中各原料按质量分数计，其组成为：
丙烯酸丁酯 40～60份；
苯乙烯 15～25份；
四氟乙烯 5～10份；
过硫酸钾 0.05～0.3份。
作为优选，所述改性ACR的制备步骤（3）中外壳的制备，其中各原料按质量分数计，其组成为：
过硫酸钾 0.1～0.8份；
甲基丙烯酸甲酯 15～25份；
十二烷基硫酸钠 0.5～1份；
改性纳米SiO2 2～8份。
作为优选，所述改性纳米SiO2 的制备方法为：将80～100份纳米SiO2加入乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；在分散液中加入5～10份有机硅烷偶联剂，在温度为50～70 ℃下磁力搅拌反应5～8小时后，冷却至常温并抽滤、烘干、研磨得到改性纳米SiO2。
纳米SiO2为一种无机材料、其比表面能大，很难在有机类高分子中分散，通过对纳米SiO2表面改性，使得纳米SiO2表面接枝有机硅烷偶联剂，更容易在有机物中分散。
作为优选，所述硅烷偶联改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。
作为优选，所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉体与去杂质水在球磨机中搅拌均匀；然后将羧基聚丁二烯或羧基丁苯聚合物加入球磨机中球磨得到浆料；将浆料经压滤、烘干，即可制得改性碳酸钙。
纳米碳酸钙表面，均匀包覆一层羧基聚合物，从而改善纳米碳酸钙的在非极性溶剂中的分散性。改性后的纳米碳酸钙具有良好的分散性和晶貌形态，作为聚合物的功能性填充材料具有良好的分散性能，和加工性能，并能提高产品的理化性能。
作为优选，所述羧基聚丁二烯或羧基丁苯聚合物与纳米碳酸钙的质量比为1～1.5：10～15。
本发明的上述技术目的之二是通过以下技术方案实现的：
一种高层排水用层压管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）启动混料机将所述原料按比例依次加入，将温度升至100℃～130℃后，然后开始冷混，当温度降至30℃～50℃后，将物料放出；
（2）将步骤（1） 中冷却后的物料放入挤出机，物料经模具口挤出胚管；所述挤出机的机筒包括四个加热区域，每个区域的温度为：
一区： 160℃～175℃，
二区： 158℃～170℃，
三区： 155℃～165℃，
四区： 155℃～160℃；
所述模具包括四个加热区域，每个区域的温度为：
一区： 165℃～170℃，
二区： 165℃～175℃，
三区： 170℃～180℃，
四区： 180℃～210℃。
（3）胚管经真空定型冷却箱冷却定型和牵引成型形成聚氯乙烯管材；
（4）上述聚氯乙烯管材经缠绕膜机包装、切割后制得成品。
本发明的聚氯乙烯管材，在传统的管材配方中，使用了ACR作为加工助剂，可明显缩短塑化时间，对挤出制品可使其平衡扭矩提高，使其塑化均匀；提高其拉伸性能，同时，加入ACR能克服表面皱纹，减少气泡；加入ACR可提高熔体延伸性，克服熔体破裂现象，添加复合稳定剂是为了抑制聚氯乙烯管材在加工过程中制品变色、分解、性能变坏，制备工艺简单，成本低，制备效率高，制得的聚氯乙烯管材具有拉伸性能好，耐冲击性好，不易发生脆性破坏。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1. MBS树脂的生产，所使用的常规非反应型乳化剂以物理吸附的方式附着在乳胶粒表面，从而实现乳液体系的稳定性。这种常规乳化剂分子容易受外界环境的影响发生解吸，结果引起乳胶粒碰撞凝聚，造成产品报废。而本发明采用烯丙氧基羟丙磺酸钠反应型乳化剂，由于其具有聚合活性，其碳碳双键官能团能参与乳液聚合反应，除了起常规乳化剂的作用外，还可以以共价键的方式键合到聚合物粒子表面，成为聚合物的一部分，这样聚合结束后，乳化剂分子以更为稳定的共价键方式结合在乳胶粒表面上，所制备的 MBS 树脂乳液具有更好的稳定性。
2. MBS 和 ACR 的加入对共混物协同增韧，增强了共混物的韧性，提高了聚氯乙烯管的冲击强度。，但MBS含量在超过3份时共混物的增韧效果反而下降，因为MBS 含量过高，使其粒子在 PVC 中难于分散，甚至以连续相形式存在于 PVC 中，影响了改性效果， 因此 MBS 的用量不应超过 3 份，
3. 本发明在聚氯乙烯管中添加改性ACR，改性ACR是丙烯酸酯类经过化学接枝形成的十分稳定的核- 壳结构聚合物。在制备改性ACR过程中通过引入四氟乙烯单体，四氟乙烯单体中具有极性很强的氟原子，改变了核层的分子结构，增加核层的热稳定性、降低核层的表面能，赋予了ACR 良好的低温抗冲击性能和耐候性。同时在反应器底部通入四氟乙烯气体一方面通入的气体可以对物料进行搅拌，使得物料混合更均匀；另一方面从底部通入四氟乙烯气体而物料在重力的作用下由上至下运动，两者逆向运动，使得四氟乙烯气体对物料的接触更充分，处理效果更好。在改性ACR的制备过程中以丙烯酸丁酯-苯乙烯为核，以甲基丙烯酸甲酯为壳，苯乙烯的加入可以调节共聚物的玻璃化温度，降低成膜温度，使得合成的核壳结构粒子粒径比较小，粒径分布也比较均匀，稳定性较好。甲基丙烯酸甲酯作为壳层一方面可以保持核层尺寸的稳定性并赋予弹性内核一定的硬度，另一方面甲基丙烯酸甲酯与聚氯乙烯树脂的溶解度参数相近，可以提高改性ACR与基体的相容性。
4. 在ACR的壳层包覆改性的纳米SiO2，无机纳米SiO2本身所具有得表面效应和量子效应，不仅可以提高ACR的韧性，同时也可以提高材料的刚性和强度。
5. 在聚氯乙烯管中添加改性纳米碳酸钙，在改性纳米碳酸钙表面均匀包覆一层羧基聚合物，从而改善纳米碳酸钙的在非极性溶剂中的分散性。改性后的纳米碳酸钙具有良好的分散性和晶貌形态，作为聚合物的功能性填充材料具有良好的分散性能，和加工性能，并能提高产品的理化性能。
具体实施方式
实施例1
一种高层排水用层压管材，按质量分数计，其由以下成分组成：
聚氯乙烯树脂 60份；
有机锡稳定剂 2份；
硬脂酸 1份；
改性ACR 2份；
钛白粉 2份；
改性纳米碳酸钙 2份；
增白剂 0.5；
MBS树脂 0.5份；
其中有机锡稳定剂可以为马来酸盐、硫醇盐、硫醇基脂肪酸盐中的一种；聚氯乙烯树脂型号为乙烯发SG-5树脂；
原料中MBS树脂的制备包括以下步骤：
在反应釜中加入软水、乳化剂、单体搅拌后加入过硫酸钾或过硫酸铵引发剂引发反应，在温度为90℃、搅拌速率为200r/min条件下发生反应，反应完毕后降温得到 MBS 中间体乳液，然后经喷雾干燥得到成品 MBS 树脂粉末；所述乳化剂为烯丙氧基羟丙磺酸钠；单体由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯组成，其重量比例为：甲基丙烯酸甲酯占5％，苯乙烯和丁二烯以任意比例占剩余的15％；所述乳化剂为聚合单体总量的 0.1％，所述引发剂为聚合单体总量的0.2％；
原料中改性ACR 的制备方法为：
（1）种子乳液的制备：以质量分数计，在反应器中加入10份丙烯酸丁酯、5份苯乙烯作为单体，加入0.5份十二烷基硫酸钠乳化剂、0.1份过硫酸钾引发剂，搅拌、升温到40℃～50℃制备得到种子乳液；
（2）内核的制备：在上述种子乳液的基础上，继续加入0.05份过硫酸钾引发剂，同时继续加入40份丙烯酸丁酯、15份苯乙烯单体，同时在50℃条件下，从反应器底部向反应器内通入四氟乙烯气体，并保持压力为0.3Mpa，反应完全后降温制备得到内核；
（3）外壳的制备：在内核制备反应的后期，加入0.5份十二烷基硫酸钠乳化剂，0.1份过硫酸钾引发剂，搅拌，升温至70℃，加入15份甲基丙烯酸甲酯，并加入2份改性纳米SiO2使得有机单体与纳米SiO2混合均匀后进行反应制备外壳；其中改性纳米SiO2的制备方法为：将80份纳米SiO2加入乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；在分散液中加入5份乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷偶联剂，在温度为50 ℃下磁力搅拌反应5小时后，冷却至常温并抽滤、烘干、研磨得到改性纳米SiO2。
（4）将步骤（3）中制备的产物，经喷雾干燥，制得改性ACR。
原料中改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉体与去杂质水在球磨机中搅拌均匀；然后将羧基聚丁二烯聚合物加入球磨机中球磨得到浆料；将浆料经压滤、烘干，即可制得改性碳酸钙。其中羧基聚丁二烯与纳米碳酸钙的质量比为1 ：10。
上述高层排水用层压管材的制备方法为：（1）启动混料机将以上原料按比例依次加入，将温度升至100℃后，然后开始冷混，当温度降至30℃后，将物料放出；
（2）将步骤（1） 中冷却后的物料放入挤出机，物料经模具口挤出胚管；挤出机的机筒的机筒温度设置为160℃、158℃、155℃、155℃，模具包的温度设置为：
165℃、165℃、170℃、180℃；
（3）胚管经真空定型冷却箱冷却定型和牵引成型形成聚氯乙烯管材；
（4）上述聚氯乙烯管材经缠绕膜机包装、切割后制得成品。
实施例2
一种高层排水用层压管材，按质量分数计，其由以下成分组成：
聚氯乙烯树脂 70份；
稳定剂 3份；
硬脂酸 3份；
改性ACR 5份；
钛白粉 5份；
改性纳米碳酸钙 6份；
增白剂 0.8；
MBS树脂 1.3份；
其中有机锡稳定剂可以为三盐基硫酸铅、二盐基亚磷酸铅、硬质酸铅中的一种；
所述MBS树脂的制备包括以下步骤：
在反应釜中加入软水、乳化剂、单体搅拌后加入过硫酸钾或过硫酸铵引发剂引发反应，在温度为110℃、搅拌速率为250r/min条件下发生反应，反应完毕后降温得到 MBS 中间体乳液，然后经喷雾干燥得到成品 MBS 树脂粉末；所述乳化剂为烯丙氧基羟丙磺酸钠；单体由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯组成，其重量比例为：甲基丙烯酸甲酯占45％，苯乙烯和丁二烯以任意比例占剩余的55％；所述乳化剂为聚合单体总量的 0.3％，所述引发剂为聚合单体总量的 2.1％；
原料中改性ACR 的制备方法为：
（1）种子乳液的制备：以质量分数计，在反应器中，加入15份丙烯酸丁酯、10份苯乙烯作为单体，加入2.5份十二烷基硫酸钠乳化剂、0.5份过硫酸钾引发剂，搅拌、升温到40℃～50℃制备得到种子乳液；
（2）内核的制备：在上述种子乳液的基础上，继续加入0.15份过硫酸钾引发剂，同时继续加入50份丙烯酸丁酯、20份苯乙烯单体，同时在70℃条件下，从反应器底部向反应器内通入四氟乙烯气体，并保持压力为0.6Mpa，反应完全后降温制备得到内核；
（3）外壳的制备：在内核制备反应的后期，加入0.7份十二烷基硫酸钠乳化剂，0.5份过硫酸钾引发剂，搅拌，升温至70℃，加入20份甲基丙烯酸甲酯，并加入5份改性纳米SiO2使得有机单体与纳米SiO2混合均匀后进行反应制备外壳；其中改性纳米SiO2的制备方法为：将90份纳米SiO2加入乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；在分散液中加入8份乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，在温度为60 ℃下磁力搅拌反应6小时后，冷却至常温并抽滤、烘干、研磨得到改性纳米SiO2。
（4）将步骤（3）中制备的产物，经喷雾干燥，制得改性ACR。
原料中改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉体与去杂质水在球磨机中搅拌均匀；然后将羧基丁苯聚合物加入球磨机中球磨得到浆料；将浆料经压滤、烘干，即可制得改性碳酸钙。其中羧基聚丁二烯与纳米碳酸钙的质量比为1.2 ：13。
上述耐压高层排水用层压管材的制备方法为：（1）启动混料机将以上原料按比例依次加入，将温度升至115℃后，开始冷混，当温度降至40℃后，将物料放出；
（2）将步骤（1） 中冷却后的物料放入挤出机，物料经模具口挤出胚管；挤出机的机筒的机筒温度设置为168℃、165℃、160℃、158℃，模具包的温度设置为：
168℃、170℃、175℃、190℃；
（3）胚管经真空定型冷却箱冷却定型和牵引成型形成聚氯乙烯管材；
（4）上述聚氯乙烯管材经缠绕膜机包装、切割后制得成品。
实施例3
一种高层排水用层压管材，按质量分数计，其由以下成分组成：
聚氯乙烯树脂 80份；
稳定剂 5份；
硬脂酸 5份；
改性ACR 8份；
钛白粉 8份；
改性纳米碳酸钙 6份；
增白剂 1；
MBS树脂 2份；
所述MBS树脂的制备包括以下步骤：
在反应釜中加入软水、乳化剂、单体搅拌后加入过硫酸钾或过硫酸铵引发剂引发反应，在温度为120℃、搅拌速率为300r/min条件下发生反应，反应完毕后降温得到 MBS 中间体乳液，然后经喷雾干燥得到成品 MBS 树脂粉末；所述乳化剂为烯丙氧基羟丙磺酸钠；单体由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯组成，其重量比例为：甲基丙烯酸甲酯占85％，苯乙烯和丁二烯以任意比例占剩余的95％；所述乳化剂为聚合单体总量的0.5％，所述引发剂为聚合单体总量的 4％；
原料中改性ACR 的制备方法为：
（1）种子乳液的制备：以质量分数计，在反应器中，加入20份丙烯酸丁酯、15份苯乙烯作为单体，加入5份十二烷基硫酸钠乳化剂、0.8份过硫酸钾引发剂，搅拌、升温到40℃～50℃制备得到种子乳液；
（2）内核的制备：在上述种子乳液的基础上，继续加入0.3份过硫酸钾引发剂，同时继续加入60份丙烯酸丁酯、25份苯乙烯单体，同时在80℃条件下，从反应器底部向反应器内通入四氟乙烯气体，并保持压力为0.8Mpa，反应完全后降温制备得到内核；
（3）外壳的制备：在内核制备反应的后期，加入1份十二烷基硫酸钠乳化剂，0.8份过硫酸钾引发剂，搅拌，升温至70℃，加入25份甲基丙烯酸甲酯，并加入8份改性纳米SiO2使得有机单体与纳米SiO2混合均匀后进行反应制备外壳；其中改性纳米SiO2的制备方法为：将100份纳米SiO2加入乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；在分散液中加入10份乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，在温度为70 ℃下磁力搅拌反应8小时后，冷却至常温并抽滤、烘干、研磨得到改性纳米SiO2。
（4）将步骤（3）中制备的产物，经喷雾干燥，制得改性ACR。
原料中改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉体与去杂质水在球磨机中搅拌均匀；然后将羧基丁苯聚合物加入球磨机中球磨得到浆料；将浆料经压滤、烘干，即可制得改性碳酸钙。其中羧基聚丁二烯与纳米碳酸钙的质量比为1.5 ：15。
上述高层排水用层压管材的制备方法为：（1）启动混料机将以上原料按比例依次加入，将温度升至130℃后，开始冷混，当温度降至50℃后，将物料放出；
（2）将步骤（1） 中冷却后的物料放入挤出机，物料经模具口挤出胚管；挤出机的机筒的机筒温度设置为175℃、170℃、165℃、160℃，模具包的温度设置为：
170℃、175℃、180℃、210℃；
（3）胚管经真空定型冷却箱冷却定型和牵引成型形成聚氯乙烯管材；
（4）上述聚氯乙烯管材经缠绕膜机包装、切割后制得成品。
对比例1
同实施例1，不同之处在于在制备ACR过程中不加入通入四氟乙烯气体。
对比例2
同实施例2，不同之处在于在制备ACR过程中不加入改性纳米SiO2。
对比例3
同实施例3，不同之处在于原料中不加改性纳米碳酸钙 。
对比例4
同实施例1，不同之处在于原料中MBS树脂为5份。
对比例5
同实施例1，不同之处在于在制备ACR过程中从反应器顶部通入四氟乙烯气体。
按照IS0179 ：2000 测试了实例1-3 和对比例1-4 得到的聚氯乙烯管的抗冲击强度，根据ASTM D638测试了实例1-3 和对比例1-3的拉伸屈服强度，结果于表1所示。从表1中实施例1-3中可以看出随着改性ACR的增加抗冲击强度、拉伸屈服强度均随着增加。从对实施例1和对比例5可以看出，对比例5的抗冲击强度和拉伸屈服强度均小于实施例1，这是由于从反应器顶部通入四氟乙烯气体一方面通入的气体可以对物料进行搅拌，使得物料混合更均匀；另一方面从底部通入四氟乙烯气体而物料在重力的作用下由上至下运动，两者逆向运动，使得四氟乙烯气体对物料的接触更充分，处理效果更好，提高了产品的性能。从对比例1和实施例1对比看出纳米SiO2的加入在很大程度上提高了聚氯乙烯管的抗冲击强度、拉伸屈服强度，纳米SiO2对ACR的甲基丙烯酸甲酯壳层进行包覆，无机纳米SiO2本身所具有得表面效应和量子效应，不仅可以提高ACR的韧性，同时也可以提高材料的刚性和强度；从实施例1和对比例4对比可以看出当加入MBS树脂量大时，聚氯乙烯管的抗冲击强度和拉伸屈服强度均变小，这是由于MBS树脂含量过高时，使其粒子在聚氯乙烯树脂中难于分散，甚至以连续相形式存在于聚氯乙烯树脂中，影响了改性效果。
表1 试验测试结果
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高层排水用层压管材，其特征在于：按质量分数计，其由以下成分组成：
聚氯乙烯树脂 60～80份；
稳定剂 2～5份；
硬脂酸 1～5份；
改性ACR 2～8份；
钛白粉 2～8份；
改性纳米碳酸钙 2～10份；
增白剂 0.5～1；
MBS树脂 0.5～2份；
所述MBS树脂的制备包括以下步骤：
在反应釜中加入软水、乳化剂、单体搅拌后加入过硫酸钾或过硫酸铵引发剂引发反应，在温度为90~120℃、搅拌速率为200~300r/min条件下发生反应，反应完毕后降温得到 MBS中间体乳液，然后经喷雾干燥得到成品 MBS 树脂粉末；所述乳化剂为烯丙氧基羟丙磺酸钠；单体由甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和丁二烯组成，其重量比例为：甲基丙烯酸甲酯占5％~85％，苯乙烯和丁二烯以任意比例占剩余的15～95％；所述乳化剂为聚合单体总量的 0.1～0.5％，所述引发剂为聚合单体总量的 0.2~4％；
所述改性ACR的制备包括以下步骤：
（1）种子乳液的制备：在反应器中，以丙烯酸丁酯、苯乙烯作为单体，加入乳化剂十二烷基硫酸钠、引发剂过硫酸钾，搅拌、升温制备种子乳液；
（2）内核的制备：在种子乳液的基础上，继续加入过硫酸钾引发剂，丙烯酸丁酯、苯乙烯单体，同时在50～80℃条件下，从反应器底部向反应器内通入四氟乙烯气体，并保持压力为0.3～0.8Mpa，反应完全后降温制备得到内核；
（3）外壳的制备：在内核制备反应的后期，加入十二烷基硫酸钠乳化剂，过硫酸钾引发剂，搅拌，升温，加入甲基丙烯酸甲酯，加入改性纳米SiO2使得有机单体与纳米SiO2混合均匀后进行反应制备外壳；
（4）反应完全经喷雾干燥，制得改性ACR。
2.根据权利要求1所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌稳定剂中。
3.根据权利要求1所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述改性ACR的制备步骤（1）中种子乳液的制备，其中各原料按质量分数计，其组成为：
丙烯酸丁酯 10～20份；
苯乙烯 5～15份；
十二烷基硫酸钠 0.5～5份；
过硫酸钾 0.1～0.8份。
4.根据权利要求1所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述改性ACR的制备步骤（2）中内核的制备，其中各原料按质量分数计，其组成为：
丙烯酸丁酯 40～60份；
苯乙烯 15～25份；
四氟乙烯 5～10份；
过硫酸钾 0.05～0.3份。
5.根据权利要求1所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述改性ACR的制备步骤（3）中外壳的制备，其中各原料按质量分数计，其组成为：
过硫酸钾 0.1～0.8份；
甲基丙烯酸甲酯 15～25份；
十二烷基硫酸钠 0.5～1份；
改性纳米SiO2 2～8份。
6.根据权利要求1所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述改性纳米SiO2 的制备方法为：将80～100份纳米SiO2加入乙醇水溶液中，并在强力搅拌下使其充分分散；在分散液中加入5～10份有机硅烷偶联剂，在温度为50～70 ℃下磁力搅拌反应5～8小时后，冷却至常温并抽滤、烘干、研磨得到改性纳米SiO2。
7.根据权利要求6所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述硅烷偶联改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉体与去杂质水在球磨机中搅拌均匀；然后将羧基聚丁二烯或羧基丁苯聚合物加入球磨机中球磨得到浆料；将浆料经压滤、烘干，即可制得改性碳酸钙。
9.根据权利要求8所述的一种高层排水用层压管材，其特征在于：所述羧基聚丁二烯或羧基丁苯聚合物与纳米碳酸钙的质量比为1～1.5 ：10～15。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种高层排水用层压管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）启动混料机将所述原料按比例依次加入，将温度升至100℃～130℃后，然后开始冷混，当温度降至30℃～50℃后，将物料放出；
（2）将步骤（1） 中冷却后的物料放入挤出机，物料经模具口挤出胚管；所述挤出机的机筒包括四个加热区域，每个区域的温度为：
一区： 160℃～175℃，
二区： 158℃～170℃，
三区： 155℃～165℃，
四区： 155℃～160℃；
所述模具包括四个加热区域，每个区域的温度为：
一区： 165℃～170℃，
二区： 165℃～175℃，
三区： 170℃～180℃，
四区： 180℃～210℃；
（3）胚管经真空定型冷却箱冷却定型和牵引成型形成聚氯乙烯管材；
（4）上述聚氯乙烯管材经缠绕膜机包装、切割后制得成品。
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