CN107151405A - 一种pvc管材的配方 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PVC管材的配方，由以下原料组成：PVC树脂、氯磺化聚乙烯、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒、改性石墨烯、炭黑、抗紫外吸收剂、环保增韧剂、复合稳定剂、润滑剂，其制备方法包括以下步骤：将各原料放入高速搅拌机，充分搅拌混合均匀，在100~145℃下搅拌10~25min，待料温降至40~45℃时出料；把冷却好的物料均匀输入挤出机塑化，挤出机温度控制在150~165℃；经挤出机塑化好的溶融物料均匀地送入压延机压延成片材，压延辊温度控制在178~198℃；将片材从压延辊剥离，冷却定型后由中心收卷机收卷，根据所需长度进行切割，即得所述PVC管材，本发明的配方使PVC管材的性能有显著提高，降低了PVC管材的磨损，延长了PVC管材的使用寿命。

Description

一种PVC管材的配方
技术领域
本发明涉及塑胶管道技术领域，尤其涉及一种PVC管材的配方。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）是一种重要的热塑性塑料，具有原料丰富、制造工艺成熟、价格低廉、用途广泛等突出特点，是目前世界市场上产量和需求量仅次于聚乙烯的第二大通用树脂。PVC管（PVC-U管）硬聚氯乙烯管，是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。PVC-U管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬，聚氯乙烯硬质制品的抗冲击强度不高，目前主要通过加入CPE（氯化聚乙烯）、MBS或高抗冲击ACR（丙烯酸酯共聚物）来改善制品冲击强度。
目前PVC管材生产消耗的PVC树脂量较大，对企业成本有着较大的影响，因此，研究一种可以降低PVC树脂使用量，对聚氯乙烯管材量不产生影响的理想替代物，是时下研究的热点。现有的PVC管材的各项性能不理想，存在不能满足使用需求的问题。例如，普通挤出型聚氯乙烯管刚度不够、且耐内压程度差，在使用过程中容易发生开裂，常常造成不必要的经济损失。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种PVC管材的配方，使PVC管材的性能有显著提高，降低了PVC管材的磨损，延长了PVC管材的的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂50~80份、氯磺化聚乙烯30~45份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒10~25份、改性石墨烯5~12份、炭黑0.5~1.2份、抗紫外吸收剂2~10份、环保增韧剂2~6份、复合稳定剂3~8份、润滑剂1~8份；
优选的，所述的PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂62份、氯磺化聚乙烯39份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒18份、改性石墨烯9份、炭黑0.8份、抗紫外吸收剂6份、环保增韧剂4份、复合稳定剂6份、润滑剂5份；
优选的，所述的抗紫外吸收剂选自季戊四醇四（2-氰基-3，3-二苯丙烯酸酯）、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、苯并三唑和2，2'-亚甲基双（4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚）中的一种或几种；
优选的，所述的环保增韧剂为植物脂肪酸和季戊四醇混合物，所述植物脂肪酸和所述季戊四醇的质量比为2:3；
优选的，所述的复合稳定剂为钙锌复合稳定剂或锌钡复合稳定剂；
上述PVC管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒的制备：将氧化钙和去离子水配成0.3M/L的氢氧化钙溶液，于80℃恒温放置1~3h，冷却，得消化石灰乳，将20%的钾长石矿浆加入到消化石灰乳中，强力搅拌，通入CO2气体，10~20min后停止通气，继续搅拌10min，取出料浆，抽滤、烘干，得所述纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒；
（2）出料：按配比将纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒和其余原料放入高速搅拌机，在100~145℃下搅拌10~25min，待料温降至40~45℃时出料；
（3）塑化：把冷却好的物料均匀输入挤出机塑化，挤出机温度控制在150~165℃；
（4）压片：将挤出机塑化好的溶融物料均匀地送入压延机压延成片材，压延辊温度控制在178~198℃；
（5）切割：将片材从压延辊剥离，冷却定型后由中心收卷机收卷，根据所需长度进行切割，即得所述PVC管材。
本发明的有益效果为：
1、本发明制得的PVC材料中添加的氯磺化聚乙烯弹性体，氯磺化聚乙烯既具有生胶的共性，有优异的耐臭氧性、耐老化性能、耐化学腐蚀性等，较好的物理机械性能等，可以提高PVC材料的柔韧性，拉伸强度和加工性；改性石墨烯能够很好的分散在氯磺化聚乙烯中，硫化过程中生成的侧基团与交联键的极性相互缔合而形成微粒，这种微粒既起着硫化网络的功能，又有物理交联点的功能，使制得的PVC材料具有优异的防腐耐磨性能及机械性能。
2、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒的会诱导PVC晶体的形成，能够提高PVC的结晶度，促进材料的韧性，提高拉伸强度。
3、添加的环保增韧剂能既够增加材料的力学性能和熔体流动性能，又能够提高PVC管壁疏水性和光泽度，水流阻力小，增加流量体；季戊四醇可以与锌复合稳定剂或锌钡复合稳定剂明显改善“锌烧现象”，还可以提高材料的相容性、冲击性和加工性；使材料热稳定性优良，同时又具有较高的耐候性。
本发明的制备方法工艺简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，可大规模工业化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，对本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂55份、氯磺化聚乙烯30份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒16份、改性石墨烯12份、炭黑0.5份、季戊四醇四（2-氰基-3，3-二苯丙烯酸酯）4份、植物脂肪酸和季戊四醇混合物2份、钙锌复合稳定剂5份、微晶石蜡2份、PE蜡4份；
上述植物脂肪酸和季戊四醇混合物中植物脂肪酸和季戊四醇的质量比为2:3；
上述PVC管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒的制备：将氧化钙和去离子水配成0.3M/L的氢氧化钙溶液，于80℃恒温放置1h，冷却，得消化石灰乳，将20%的钾长石矿浆加入到消化石灰乳中，强力搅拌，通入CO2气体，10min后停止通气，继续搅拌10min，取出料浆、抽滤、烘干，即得；
（2）出料：按配比将纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒和其余原料放入高速搅拌机，在125℃下搅拌10min，待料温降至41℃时出料；
（3）塑化：把冷却好的物料均匀输入挤出机塑化，挤出机温度控制在150℃；
（4）压片：经挤出机塑化好的溶融物料均匀地送入压延机压延成片材，压延辊温度控制在183℃；
（5）切割：将片材从压延辊剥离，冷却定型后由中心收卷机收卷，根据所需长度进行切割，即得上述PVC管材。
实施例2：
一种PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂50份、氯磺化聚乙烯35份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒10份、改性石墨烯5份、炭黑0.7份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5份、苯并三唑5份、植物脂肪酸和季戊四醇混合物6份、锌钡复合稳定剂8份、PE蜡5份、硬脂酸3份；
上述PVC管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒的制备：将氧化钙和去离子水配成0.3M/L的氢氧化钙溶液，于80℃恒温放置2h，冷却，得消化石灰乳，将20%的钾长石矿浆加入到消化石灰乳中，强力搅拌，通入CO2气体，20min后停止通气，继续搅拌10min，取出料浆、抽滤、烘干，即得；
（2）出料：按配比将纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒和其余原料放入高速搅拌机，在145℃下搅拌15min，待料温降至43℃时出料；
（3）塑化：把冷却好的物料均匀输入挤出机塑化，挤出机温度控制在160℃；
（4）压片：经挤出机塑化好的溶融物料均匀地送入压延机压延成片材，压延辊温度控制在178℃；
（5）切割：将片材从压延辊剥离，冷却定型后由中心收卷机收卷，根据所需长度进行切割，即得上述PVC管材。
实施例3：
一种PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂70份、氯磺化聚乙烯45份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒21份、改性石墨烯8份、炭黑1份、2，2'-亚甲基双（4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚）2份、植物脂肪酸和季戊四醇混合物3份、钙锌复合稳定剂7份、PE蜡4份；
上述PVC管材的制备方法同实施例1。
实施例4：
一种PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂80份、氯磺化聚乙烯40份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒25份、改性石墨烯10份、炭黑1.2份、季戊四醇四（2-氰基-3，3-二苯丙烯酸酯）4份、苯并三唑4份、植物脂肪酸和季戊四醇混合物5份、锌钡复合稳定剂8份、硬脂酸1份；
上述PVC管材的制备方法同实施例2。
实施例5：
一种PVC管材的配方，由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂62份、氯磺化聚乙烯39份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒18份、改性石墨烯9份、炭黑0.8份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮6份、植物脂肪酸和季戊四醇混合物4份、钙锌复合稳定剂6份、微晶石蜡5份；
上述PVC管材的制备方法同实施例2。
对比例1：
（1）秤取SG-5型PVC粉、SG-3型PVC粉、美国固特异公司CHEMIGUMP83、熊牌318稳定剂、轻质碳酸钙、石蜡、PE蜡、硬脂酸、DOP、钛白粉，其中美国固特异公司CHEMIGUMP83为粉末丁腈；（2）在低转速下将两种PVC粉加到混合锅中，启动高速混料，在80℃左右将硬脂酸、DOP、钛白粉加到料中，在90℃左右加入碳酸钙，在100℃左右加入石蜡、PE蜡，在125℃时低转速排物料送入转动着的冷混机中，在冷混温度降至50℃以下，加入美国固特异公司的CHEMIGUMP83，在40℃以下,冷混机排物料，过筛；（3）利用锥形双螺杆挤出机挤出成管材，机筒温度控制在160-180℃，模具温度控制在170-190℃，口模温度控制在180-210℃之间，主机扭矩控制在65%左右，挤出后经真空定径冷却，即得低温高强度PVC管材。
对比例2：
（1）称取以下各组分：PVC树脂（SG-5）100kg、钙锌复合稳定剂4kg、PE蜡0.4kg、硬脂酸0.3kg、轻质碳酸钙8.5kg、钛白粉2kg、MBS（LB-156）8kg、加工助剂（LP-90）1.2kg、AC-316A0.4kg。
（2）将称量好的各组分混合均匀后放入PVC管材挤压机中，在料筒第一段温度为172±2℃、料筒第二段温度为175±3℃、料筒第三段温度为180±3℃、机头第一段温度为180±5℃、机头第二段温度为172±2℃、生产冷却水温度为12±2℃、生产速度为1.75±0.15m/min的条件下挤出成型即可。
将实施例1-5制得的PVC管材与对比例1、2制得的PVC管材的各项性能进行对比，结果见表1。 表1：实施例1-5和比例1、2制得PVC管材的性能测试数据
从表1的性能测试结果可以看出，按本发明配方值得的PVC管材具有较高的冲击强度的同时，材料的拉伸强度得到提高。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种PVC管材的配方，其特征在于：由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂50~80份、氯磺化聚乙烯30~45份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒10~25份、改性石墨烯5~12份、炭黑0.5~1.2份、抗紫外吸收剂2~10份、环保增韧剂2~6份、复合稳定剂3~8份、润滑剂1~8份。
2.根据权利要求1所述的PVC管材的配方，其特征在于：由以下重量份配比的原料组成：PVC树脂62份、氯磺化聚乙烯39份、纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒18份、改性石墨烯9份、炭黑0.8份、抗紫外吸收剂6份、环保增韧剂4份、复合稳定剂6份、润滑剂5份。
3.根据权利要求1所述的PVC管材的配方，其特征在于：所述的抗紫外吸收剂选自季戊四醇四（2-氰基-3，3-二苯丙烯酸酯）、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、苯并三唑和2，2'-亚甲基双（4-叔辛基-6-苯并三唑苯酚)中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的PVC管材的配方，其特征在于：所述的环保增韧剂为植物脂肪酸和季戊四醇混合物，所述植物脂肪酸和所述季戊四醇的质量比为2:3。
5.根据权利要求1所述的PVC管材的配方，其特征在于：所述的复合稳定剂为钙锌复合稳定剂或锌钡复合稳定剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的PVC管材的配方，其特征在于：所述的润滑剂选自微晶石蜡、PE蜡、硬脂酸中的一种或几种。
7.根据权利要求1-5任一项所述的PVC管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒的制备：将氧化钙和去离子水配成0.3M/L的氢氧化钙溶液，于80℃恒温放置1~3h，冷却，得消化石灰乳，将20%的钾长石矿浆加入到消化石灰乳中，强力搅拌，通入CO2气体，10~20min后停止通气，继续搅拌10min，取出料浆，抽滤、烘干，得所述纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒；
（2）出料：按配比将纳米碳酸钙/钾长石复合颗粒和其余原料放入高速搅拌机，在100~145℃下搅拌10~25min，待料温降至40~45℃时出料；
（3）塑化：把冷却好的物料均匀输入挤出机塑化，挤出机温度控制在150~165℃；
（4）压片：将挤出机塑化好的溶融物料均匀地送入压延机压延成片材，压延辊温度控制在178~198℃；
（5）切割：将片材从压延辊剥离，冷却定型后由中心收卷机收卷，根据所需长度进行切割，即得所述PVC管材。
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