CN106496847A - 一种pvc预应力混凝土用塑料波纹管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，该波纹管采用高密度聚氯乙烯树脂为主要材料，添加了氯化聚乙烯、ACR改性剂、复合稳定剂、轻质碳酸钙、石蜡、硬脂酸、炭黑等助剂及颜填料，经高速混合分散均匀后通过螺杆挤出机挤出、模具成型、冷却、牵引、计长、裁剪后制得。本产品环刚度突出，并具有优异的韧性、耐热性及抗冲击性，各项性能指标满足交通行业标准及工程现场使用要求，显著改善了现有波纹管环刚度差，易变形、易漏浆的缺点。本产品材料消耗低，节支、环保、耐久，具有良好的市场应用前景。

Description

一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管
技术领域
本发明涉及一种塑料波纹管，具体涉及一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，属于建筑材料领域。
背景技术
预应力混凝土用波纹管，主要用于后张预应力混凝土结构，作为混凝土预应力筋的成孔管道，目前市场上预应力波纹管按照材质分为塑料波纹管（HDPE、PP）和金属波纹管（镀锌铁皮、铁皮）两种类型。
现有以高密度聚乙烯（HDPE）为主要材料生产的预应力塑料波纹管，由于受HDPE主材物化性能影响，普遍存在环刚度低、结构分层、耐热性和防火性能差等质量缺陷，再加上HDPE原料成本偏高导致波纹管产品价格也居高不下，我国进入经济新常态以来，建筑市场复苏乏力，进一步导致HDPE预应力塑料波纹管明显缺乏市场竞争力。
硬聚氯乙烯管（UPVC管）由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后用热压法挤压成型，是最早得到开发应用的塑料管材，UPVC管具有抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低等优点，但其质地坚硬，抗冲击性差，无法满足预应力混凝土使用要求。
中国专利CN201310524625.3公开了一种预应力混凝土用波纹管，采用高密度聚乙烯、白矿油、色母粒、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、葵二酸二辛酯、丙烯醇、三氯异氰尿酸、八钼酸铵、三氧化二锑、硅酸钾、大理石粉等原料，通过添加复合填料，改善了聚乙烯波纹管质量轻、在混凝土施工中易上浮的缺陷，还具有很好的拉伸强度和环刚度。其工艺是先制备复合填料，复合填料由叶腊石、凹凸棒土、玉石、聚二甲基硅氧烷、双咪唑烷基脲、桉树油及氧化聚乙烯蜡组成，先将叶腊石、凹凸棒土与玉石混合，球磨均匀，加入氧化聚乙烯蜡，在80～120℃下保温搅拌3～6分钟，降低温度为40～50℃，加入聚二甲基硅氧烷，600～1000转/分搅拌分散10～13分钟，依次加入双咪唑烷基脲、桉树油，充分球磨，造粒，粒径为2～4μm，最终制得所述的复合填料。最后将上述各原料混合，在120～140℃温度下进行搅拌，搅拌均匀后自动冷却，经振动筛过后，自动上料，由双螺杆挤出机经高温高压挤出，经成型机将产品拉出后，由切割机定长切割，送入扩口机，扩口完成后得到预应力混凝土用波纹管目标产品。产品经性能测试，其冲击性能（TIR）≤10%；环刚度（KN/m2）13.26；环柔性：试样圆滑，无破裂，两壁无脱开，无反向弯曲；烘箱实验（110℃，30min）：无分层，无开裂、无气泡。上述产品虽然取得良好效果，并达到国家规范及工程要求，但其选材众多、复合填料制作复杂、高温混合的生产工艺造成波纹管材制作工艺繁杂、能源消耗大，而三氯异氰尿酸则是一种极强的氧化剂和氯化剂，对操作人员健康及环境安全有显著危害，还给预应力筋及钢筋混凝土结构带来腐蚀隐患。
发明内容
本发明的目的是基于PVC材料技术，通过产品配方创新、生产工艺简化，提供一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，解决现有塑料波纹管存在的问题。
本发明是通过以下技术方案来解决问题的：一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，其原料组成及重量份为：高密度聚氯乙烯树脂（PVC）45～55份，氯化聚乙烯（CPE）7～9份，ACR改性剂1.8～2.2份，复合稳定剂2～3份，轻质碳酸钙30～35份，石蜡0.2～0.5份，硬脂酸0.2～0.5份、炭黑0.5～1.0份。
PVC预应力混凝土用塑料波纹管的原料组成及重量份优化为：高密度聚氯乙烯树脂48～52份，氯化聚乙烯8份，ACR改性剂2份，复合稳定剂2.4～2.8份，轻质碳酸钙32～35份，石蜡0.3～0.4份，硬脂酸0.3～0.4份、炭黑0.6～0.8份。
进一步地，PVC预应力混凝土用塑料波纹管的原料组成及重量份还可以进一步优化为：高密度聚氯乙烯树脂50份，氯化聚乙烯8份，ACR改性剂2份，复合稳定剂2.6份，轻质碳酸钙33份，石蜡0.3份，硬脂酸0.3份、炭黑0.6份。
所述高密度聚氯乙烯树脂，其密度范围为0.94g/cm3～0.97g/cm3，高密度聚氯乙烯树脂优选粉末状产品。
所述复合稳定剂为多种材料的混合物，其中稀土（镧、铈、镨）氧化物占比10～15%，邻苯二甲酸二异壬酯（DINP）占比10～15%，DOP占比45～55%，硬脂酸钡占比10～20%，复合稳定剂可显著提高稳定效果，它对发泡剂有活化作用。
上述PVC预应力混凝土用塑料波纹管的生产方法如下：先按照产品配方依次称取高密度聚氯乙烯树脂、氯化聚乙烯、ACR改性剂、复合稳定剂、轻质碳酸钙、石蜡、硬脂酸及炭黑，常温下在混料釜中高速混合均匀后，采用双螺杆挤出机挤出，经模具成型、冷却、牵引、计长、裁剪后制成。
其中挤出机各段加工温度设计如下：
一区：150℃，二区155℃，三区：160℃，四区165℃，五区：165℃，六区170℃，机头175℃。
制得的PVC塑料波纹管优选为螺旋式波纹管，螺旋式相对于竹节式，可以用大一规格管子作接头，螺旋联接方便、无废管、无须添加任何设备接头，而且接头牢固、可靠、平滑，利于钢绞线穿束，接头在铺设、砼振捣中不易损坏，不容易造成漏浆堵塞孔道。
本发明优选氯化聚乙烯（CPE）与改性剂ACR搭配及最佳配比确定，在确保PVC管材环刚度的同时，显著提高其抗冲击性。本发明优选石蜡为主的石蜡-硬脂酸体系作为外润滑剂，其不仅性价比高，关键是与上述改性剂体系搭配更加合理，有效解决使用改性剂造成熔体粘度大导致本发明薄壁PVC塑料波纹管生产困难的问题。
本发明产品与现有HDPE产品一起送交通部国家道路及桥梁质量监督检测检验中心检测，相同规格、不同厚度的力学性能检测结果表明（见表1），本发明PVC波纹管2mm壁厚的产品完全能满足JT/T 529-2004《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》中3mm HDPE波纹管要求的技术要求，不仅显著超过2mmHDPE波纹管产品，在局部横向荷载、环刚度性能指标则更加优于3mm HDPE波纹管产品。
本发明的有益效果是：
本发明产品选材科学简单、安全，生产工艺简便易行且节能降耗；本发明制备的波纹管产品性能突出，经国家权威机构检测，本发明2mm壁厚的产品即可满足现有3mm壁厚产品的使用要求，且局部横向荷载、环刚度技术指标显著提高；本产品不仅制造成本低，还同时具有节材、环保等优点，具有良好的市场竞争力及应用推广前景。
具体实施方式
下面结合实施例及对比实施例对本发明作进一步的说明。
实施例：
其原料组成及重量份为：
粉末状高密度聚氯乙烯树脂50份，氯化聚乙烯8份，ACR改性剂2份，复合稳定剂2.6份，轻质碳酸钙33份，石蜡0.3份，硬脂酸0.3份、炭黑0.6份。
其中，复合稳定剂由稀镧氧化物占比10%，DINP占比15%，DOP占比55%，硬脂酸钡占比20%组成。
将所有原料按配方要求计量放进高速混合机进行混合均匀，投到料斗中，通过输送管将料送到螺杆挤出机压延机组的料筒中进行挤出成型，其中挤出机各段加工温度设计如下：
一区：150℃，二区155℃，三区：160℃，四区165℃，五区：165℃，六区170℃，机头175℃。
采用双螺杆挤出机挤出后，根据所需产品的尺寸规格相对应的模具成型，采用自来水喷洒冷却，牵引机牵引速度采用2m/min，定长后裁剪完毕即可。
按照上述方法制备的PVC波纹管与现有HDPE产品一起送交通部国家道路及桥梁质量监督检测检验中心，相同规格、不同厚度的力学性能检测结果表明，本发明PVC波纹管2mm壁厚的产品完全能满足JT/T 529-2004《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》中3mm HDPE波纹管要求的技术要求，不仅显著超过2mmHDPE波纹管产品，在局部横向荷载、环刚度性能指标则更加优于3mm HDPE波纹管产品。
表1 PVC波纹管与HDPE波纹管力学性能对比

Claims (6)

1.一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，采用高密度聚氯乙烯树脂为主材，辅以相关材料加工制备而成，其特征在于原料组成及重量份为：高密度聚氯乙烯树脂45～55份，氯化聚乙烯7～9份，ACR改性剂1.8～2.2份，复合稳定剂2～3份，轻质碳酸钙30～35份，石蜡0.2～0.5份，硬脂酸0.2～0.5份、炭黑0.5～1.0份；
其中：复合稳定剂为多种材料的混合物，含有重量份为10～15％的稀土氧化物，重量份为10～15％邻苯二甲酸二异壬酯，重量份为45～55％DOP，重量份为10～20％硬脂酸钡；上述稀土氧化物为含有镧、铈、镨的氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，其特征在于所述原料组成及重量份进一步优化为：高密度聚氯乙烯树脂48～52份，氯化聚乙烯8份，ACR改性剂2份，复合稳定剂2.4～2.8份，轻质碳酸钙32～35份，石蜡0.3～0.4份，硬脂酸0.3～0.4份、炭黑0.6～0.8份。
3.根据权利要求1、2、3所述的一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，其特征在于高密度聚氯乙烯树脂密度范围为0.94g/cm3～0.97g/cm3。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管，其特征在于高密度聚氯乙烯树脂为粉末状。
5.一种权利要求1、或2、或3所述的PVC预应力混凝土用塑料波纹管的制造方法，其特征在于：先按照产品配方依次称取高密度聚氯乙烯树脂、氯化聚乙烯、ACR改性剂、复合稳定剂、轻质碳酸钙、石蜡、硬脂酸及炭黑，常温下在混料釜中高速混合均匀后，采用双螺杆挤出机挤出，经模具成型、冷却、牵引、计长、裁剪后制得；其中挤出机各段加工温度参数如下：
一区：150℃，二区155℃，三区：160℃，四区165℃，五区：165℃，六区170℃，机头175℃。
6.根据权利要求5所述的一种PVC预应力混凝土用塑料波纹管的方法，其特征在于所制得的PVC预应力混凝土用塑料波纹管为螺旋式波纹管。
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