CN106700320A - 一种改性pvc管材组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高分子聚合材料领域，主要涉及一种改性PVC管材专用料组合物，是由以下重量份的组分制成的：PVC树脂、MBS‑561、热稳定剂、抗老化剂、润滑剂、填充剂、加工助剂ACR及钛白粉组成。采用本发明制备的管材具有延伸率高，抗冲击性能好，加工性能好等优点。并且冲击强度亦有较大幅度提高，能够有效抵抗地基沉陷、点载荷及抗震性能。

Description

一种改性PVC管材组合物
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种改性PVC管材专用料组合物。
背景技术
PVC-U管是目前常用的塑料管道，具有重量轻，耐腐蚀，安装维护方便，价格较低等优点。在用作给排水管网工程建设方面，PVC-U管材比PE管材具有使用寿命长的优点，而且PVC的理论长期强度也高于PE的长期强度（PVC≥25MPa，PE≥10MPa）。但是使用过程中发现PVC-U脆性较大，受冲击时易受伤，冲击强度低，抗开裂性能差。在这种情况下，高抗冲击PVC-M管材应运而生，PVC-M管材在保持PVC-U管材的弹性模量的同时，提高了管材的柔韧性，其韧性介于PVC-U和PE之间。良好的韧性提高了管材抗水锤和点载荷的能力，方便搬运、运输和提高管道运行的安全性。
然而，目前国内PVC-M管材虽然韧性较高，但延伸率普遍不高，一般在70~130%，在一些对韧性要求较高的领域如抗地基沉陷、防震等仍旧达不到要求。中国专利CN 1654530A硬质聚氯乙烯高抗冲专用树脂的简支梁冲击强度33.2kJ/m2，拉伸强度38.6MPa，断裂伸长率也只有116%。加入增塑剂可以增加伸长率，但增塑剂作为低分子化合物将大大降低材料的力学性能，在硬制品中很少使用或不用。目前国内PVC-M管材市场上迫切需求一种延伸率达到200%以上的管材，以满足抗地基沉陷、防震等领域的需要。
MBS-561与现有MBS改性剂相比其特点为，MBS-561用于非透明制品，具有优异的抗冲击性能。MBS-561组分中丁二烯相含量高达80%以上，丁二烯橡胶颗粒平均粒径可达150nm。同时，MBS-561中提高树脂折光指数的苯乙烯含量又很少。MBS-561在PVC树脂中达到适宜的用量，分散聚结形成“海-岛”结构后，当材料受到外面施加的拉伸应力时，海岛结构中大而多的丁二烯橡胶颗粒就会被迫发生形变，阻止PVC树脂基体的破坏，由于丁二烯具有很高的延伸性能，保证了改性后的PVC-M管材基体不仅具有优异的抗冲击性能，还具有较高的延伸率。发明人经研究发现MBS-561与其它MBS抗冲剂改性剂相比，使用MBS-561改性的PVC管材的延伸率和抗冲击性能有大幅度提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种延伸率能够达到190%~210%冲击强度能够达到95~105kJ/m2 的改性PVC管材专用料组合物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的改性PVC管材专用料组合物包括下列组份（重量份）： PVC树脂：100份、热稳定剂：1.0~1.5份，改性剂MBS-561：9.0~12.0份、加工助剂ACR：3.0~6.0份，复合防老剂：0.5~1.5份、润滑剂：1.5~2.5份、填充剂：5.0~10.0份，钛白粉0.5~1.5份。
所述的PVC树脂为中石化齐鲁分公司氯碱厂生产的管材专用料PVC S-1000。
所述的有机锡稳定剂为专门用于管材的有机锡稳定剂2903。
所述的MBS-561为抗冲改性剂。MBS-561用于非透明制品，具有优异的抗冲击性能。
所述的复合抗老化剂为防老剂1010、橡胶防老剂264、抗氧剂DLDTP中任意两种或两种以上混合物。不同类型的防老剂和抗氧剂混合可以产生协同效应，延长了本发明高延伸率PVC-M管材的使用寿命。
所述的润滑剂为硬脂酸盐、石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡中任何两种或两种以上混合物。在密封的环境内，湿度增大、温度升高和缺氧条件下，添加硬脂酸的PVC管材表面易发生霉变，出现严重变色和局部黑斑的现象。因此，本发明所述的润滑剂中不选用硬脂酸。
所述填充剂为纳米碳酸钙，优选30~50nm。纳米碳酸钙具有以下特点：粒子细，平均粒径范围小，是普通轻质碳酸钙粒径的十分之一；比表面积大，比普通轻质碳酸钙大近8倍，表面活性高及分散性好；与纺缍状的轻质碳酸钙和无规则状的重质碳酸钙不同，纳米碳酸钙粒子晶形为立方体状，部分连结成链状，可以减少加工成型时与金属设备间的摩擦；白度较高，可以减少钛白粉的用量，降低生产成本。
所述的加工助剂ACR，优选ACR401。加工助剂ACR的重要作用是促进PVC的塑化，缩短塑化时间，提高熔体塑化的均匀性，降低塑化温度。加工助剂ACR和MBS-561同为预定弹性体型冲击改性剂，属于核-壳结构的聚合物，两者相容性良好，并且与PVC树脂是良好的相容体。当同时使用ACR和MBS-561时，对PVC树脂抗冲击性的改进具有协同效应。CPE、EVA、NBR为非预定弹性体型冲击改性剂，属于网状聚合物。与ACR和MBS-561改性机理不同，非预定弹性体型冲击改性剂改性机理是以溶剂化作用机理对塑料进行改性。因此，非预定弹性体型冲击改性剂必须形成一个包覆树脂的网状结构，它与PVC树脂不是十分好的相容体。因此在本发明的配方中不选用CPE、EVA、NBR等非预定弹性体型冲击改性剂。
所述的钛白粉为着色剂。
本发明的有益效果是：采用本发明生产的PVC管材在保留PVC-U较高拉伸强度的同时大幅提高了PVC管材的延伸率，其延伸率能够达到190~210%，并且拉伸强度和冲击强度值都很高，其中拉伸强度可达46.6MPa，冲击强度值可达105kJ/m2，即本发明的改性PVC管材的力学性能表现为刚韧平衡的特点，能够有效抵抗地基沉陷、点载荷及抗震性能。
具体实施方式
实施例1~6
实施例1~6为本发明高延伸率PVC-M管材专用料组合物的配比组分见表1。其中实施例6为最佳实施方式。
表1 实施例1~6改性PVC管材专用料组合物（以重量份计）
对比例1~7
对比例1~7为比较本发明组合物的各项性能设计的对比管材组合物。对比管材组合物的配比组分见表2。
表2 对比例1~7管材组合物的组份（以重量份计）
性能测试实验：
表3 实施例和比较例的性能测试结果
从表3中数据可以看出，MBS-561较CPE、普通MBS和ABS相比有较高的拉伸强度和冲击强度，且本发明实施例的断裂伸长率明显高于对比例的断裂伸长率。使用纳米碳酸钙填充的PVC-M管材拉伸强度和抗冲击性能明显高于使用重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅胶偶联剂处理的碳酸钙填充的PVC-M管材。

Claims (5)

1.一种改性PVC管材专用料组合物，其特征在于，由下列重量份的组分制成的：
PVC S-1000树脂：100份
热稳定剂：1.0~1.5份
MBS-561：9.0~12.0份
复合抗老化剂：0.5~1.5份
润滑剂：1.5~2.5份
填充剂：5.0~10.0份
加工助剂ACR：3.0~6.0份
钛白粉：0.5~1.5份。
2.根据权利要求1所述的改性PVC管材专用料组合物，其特征在于，由下列重量份的组分制成的：
PVC S-1000：100份
有机锡稳定剂2903：1.5份
MBS-561：12.0份
复合抗老化剂：1.2份
润滑剂：2.0份
填充剂：5.0份
ACR401：6.0份
钛白粉：0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的改性PVC管材专用料组合物，其特征在于：所述的复合抗老化剂为防老剂1010、橡胶防老剂264、抗氧剂DLDTP中任意两种或两种以上混合物。
4.根据权利要求1或2所述的改性PVC管材专用料组合物，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸盐、石蜡、微晶蜡、聚乙烯蜡中任意两种或两种以上混合物。
5.根据权利要求1或2所述的改性PVC管材专用料组合物，其特征在于：所述填充剂为粒径范围为30~50nm的纳米碳酸钙。
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