CN107474444A - 一种采用acr作为改性剂的pvc供水管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂95‑105份、ACR树脂2‑3份、重质碳酸钙5‑10份和稳定剂2‑5份；所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5‑10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2‑1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5‑1.5m2/g。本发明的采用ACR作为改性剂的PVC供水管具有优异的增韧性能且成本低的优点，可有效推广ACR在PVC供水管中的应用。

Description

一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管
技术领域
本发明涉及管道技术，特别涉及一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管。
背景技术
PVC供水管是以卫生级聚氯乙烯树脂为主要原料，添加定量的稳定剂、润滑剂、填充剂、增色剂等，经塑料挤出机挤出成型和注塑机注塑成型，通过冷却、固化、定型、检验、包装等工序生产出的一种给水用管材。
现有技术中的PVC供水管，其常见的改性剂主要有氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯类(ACR)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接支共聚物(MBS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)。其中，CPE因原料成本较低而较为常见。已知丙烯酸酯类(ACR)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接支共聚物(MBS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)用于改性PVC树脂，可较好的提高PVC的拉伸屈服强度、断裂伸长率、简支梁冲击强度以及热稳定性(200℃)。然而，由于现有技术中PVC供水管中添加丙烯酸酯类(ACR)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接支共聚物(MBS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的任意一种原料的有效含量一般不少于10重量份(以PVC树脂为100重量份为参照)，并且丙烯酸酯类(ACR)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接支共聚物(MBS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)原料的成本均较高，因而，现有技术中，由于成本的约束，丙烯酸酯类(ACR)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接支共聚物(MBS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)作为抗冲击改性剂无法广泛应用于PVC供水管中。
现有技术中亟需找到一种办法，以将ACR改性剂广泛应用于改性PVC供水管中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管，通过大幅降低ACR改性剂的含量以有效控制成本，进而实现ACR改性剂在PVC供水管中广泛应用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂95-105份、ACR树脂2-3份、重质碳酸钙5-10份和稳定剂2-5份；所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5-10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2-1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5-1.5m2/g。
本发明的有益效果在于：
通过在聚氯乙烯树脂中加入重质碳酸钙，重质碳酸钙作为填充改性剂，由于ACR为以交联的丙烯酸烷基酯橡胶弹性体为核、聚甲基丙烯酸烷基酯为壳的共聚物，即ACR为“核-壳”结构，而本发明的上述重质碳酸钙可与ACR一起溶于聚氯乙烯树脂中，一方面重质碳酸钙可以产生应力集中效应，上述应力集中效应可与碳酸钙自身的刚性粒子属性相互作用(根据刚性粒子增韧机理)，从而获得高载荷，具有增韧的作用，另一方面，本发明的上述重质碳酸钙设计(线性平均粒径、沉降体积和比表面积)，使得重质碳酸钙可在体系中分散均匀，形成类似“核-壳”的结构，可与“核-壳”结构的ACR起到协同作用，可显著增加管材的韧性。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：设计上述重质碳酸钙与ACR树脂共用，二者发生协同作用，从而在保证管材韧性的前提下降低ACR的使用份量。
本发明提供一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂95-105份、ACR树脂2-3份、重质碳酸钙5-10份和稳定剂2-5份；所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5-10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2-1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5-1.5m2/g。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过在聚氯乙烯树脂中加入重质碳酸钙，重质碳酸钙作为填充改性剂，由于ACR为以交联的丙烯酸烷基酯橡胶弹性体为核、聚甲基丙烯酸烷基酯为壳的共聚物，即ACR为“核-壳”结构，而本发明的上述重质碳酸钙可与ACR一起溶于聚氯乙烯树脂中，一方面重质碳酸钙可以产生应力集中效应，上述应力集中效应可与碳酸钙自身的刚性粒子属性相互作用(根据刚性粒子增韧机理)，从而获得高载荷，具有增韧的作用，另一方面，本发明的上述重质碳酸钙设计(线性平均粒径、沉降体积和比表面积)，使得重质碳酸钙可在体系中分散均匀，形成类似“核-壳”的结构，可与“核-壳”结构的ACR起到协同作用，可显著增加管材的韧性。
进一步的，所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5-3μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.7-1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5-0.6m2/g；
由上述描述可知，优选的，上述线性平均粒径、沉降体积为与比表面积的配合设计，对管材的性能具有优异的增强作用。
进一步的，所述重质碳酸钙的线性平均粒径为5-10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2-1.3ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为1-1.2m2/g。
由上述描述可知，优选的，上述线性平均粒径、沉降体积为与比表面积的配合设计，具有优异的协同增韧作用。
进一步的，所述稳定剂为复合铅盐稳定剂、稀土复合稳定剂、钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂中的至少一种。
进一步的，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂按照1:2-3:5-6的质量比值进行混合后的混合物。
由上述描述可知，采用上述钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂按照1:2-3:5-6的质量比值进行混合后的混合物作为稳定剂，是对于ACR与重质碳酸钙联合使用作为原料的针对性的设计，可以针对性地提高二者“核-壳”结构的稳定性，进而提高管材的稳定性。
进一步的，所述PVC管体的制备原料还包括润滑剂1-5份。
进一步的，所述润滑剂为金属皂类润滑剂和环氧大豆油的混合物。
进一步的，所述金属皂类润滑剂和环氧大豆油的含量比值为1:3。
进一步的，所述金属皂类润滑剂为硬脂酸钙。
由上述描述可知，优选的，润滑剂为金属皂类润滑剂和环氧大豆油的混合物，更为优选的，金属皂类润滑剂为硬脂酸钙，金属皂类润滑剂和环氧大豆油的含量比值为2-3:0.1-0.5。由于PVC是极性分子，润滑剂中极性基团的极性即含量就决定了其与PVC的相容度，极性越接近PVC，与PVC的相容度越好，内润滑作用越强，反之，润滑剂和PVC的相容度越低，就会向表面迁移，起界面润滑作用。根据上述原理，本发明通过金属皂类润滑剂和环氧大豆油的混合物作为润滑剂，一方面，金属皂类润滑剂为外润滑剂，同时兼具作为热稳定剂，可与上述复合热稳定剂协同作用，保证非常良好的热稳定性能，另一方面，环氧大豆油属于环氧类增塑剂，环氧大豆油与PVC的相溶性很好，挥发性低，迁移性小，上述非常小分量的环氧大豆油的加入，与金属皂类润滑剂混合后，可以同时获得较好的外润滑和内润滑的作用。上述润滑剂的设计尤其适合非标型材。
上述的PVC供水管的制备方法可以采用现有技术中的PVC管材的制备方法，例如，具体可为：分别称取PVC管体的各制备原料，然后于90-95℃条件下进行混合，获得混合物，将所述混合物于170-175℃条件下进行熔融，获得熔融料，然后将熔融料依次进行成型和压片处理，所述成型处理的温度为100-120℃，所述压片处理的温度为165-170℃，压片处理的时间为6-7min，压片处理的压力为8.5-9.5MPa，获得板状的熔融料，再将压片处理后的板状的熔融料进行自然冷却，直至板状的熔融料的温度降至90℃时，获得PVC片材，将所述PVC片材进行卷绕，获得所述PVC管体。
本发明的实施例一为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂95份、ACR树脂2份、重质碳酸钙5份、稳定剂2份和润滑剂1份。PVC管体还可以根据实际需要添加相应的助剂。所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5m2/g。所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂按照1:2:5的质量比值进行混合后的混合物。
本实施例的PVC供水管的制备方法可采用双螺杆挤出机和相应大小模具进行生产制备。双螺杆挤出机的工艺参数可采用现有技术中常用的工艺进行。
本发明的实施例二为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂105份、ACR树脂3份、重质碳酸钙10份、稳定剂5份和润滑剂5份。PVC管体还可以根据实际需要添加相应的助剂。所述重质碳酸钙的线性平均粒径为10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为1.5m2/g。所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂按照1:3:6的质量比值进行混合后的混合物。
本发明的实施例三为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂100份、ACR树脂2.5份、重质碳酸钙6份、稳定剂3份和润滑剂3份。PVC管体还可以根据实际需要添加相应的助剂。所述重质碳酸钙的线性平均粒径为5μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.6ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为1m2/g。所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂按照1:2.5:5.5的质量比值进行混合后的混合物。
本发明的实施例四为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，与实施例一相同，唯一不同的是：所述重质碳酸钙的线性平均粒径为3μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.7ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.6m2/g。所述稳定剂为硬脂酸钙。
本发明的实施例五为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，与实施例一相同，唯一不同的是：所述重质碳酸钙的线性平均粒径为2μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.7-1.8ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.55m2/g。所述稳定剂为硬脂酸钙。
本发明的实施例六为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，与实施例一相同，唯一不同的是：所述重质碳酸钙的线性平均粒径为7μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.3ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为1.2m2/g。
本发明的实施例七为：
本实施例的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，与实施例一相同，唯一不同的是：所述重质碳酸钙的线性平均粒径为9μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.25ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为1.1m2/g。
性能测试
1、采用双螺杆挤出机和相应大小的模具进行工艺生产，以制备获得实施例一至实施例七的PVC供水管的PVC管体，并且按照GB/T 10002.1标准分别对其进行外观、不透光性、落锤冲击试验、二氯甲烷浸渍试验和液压实验的测试。
外观、不透光性、落锤冲击试验、二氯甲烷浸渍试验和液压实验的测试结果参见下表1。
表1
2、将实施例一至实施例七的PVC供水管的PVC管体分别进行拉伸屈服强度、断裂伸长率和简支梁冲击强度的测试。
同时，将实施例一中的ACR树脂和重质碳酸钙替换为10重量份的ACR树脂，其他均与实施例一相同，作为对比例1；将实施例一中的重质碳酸钙删去，其他均与实施例一相同，作为对比例2；将实施例一中的ACR树脂和重质碳酸钙替换为15重量份的重质碳酸钙，其他均与实施例一相同，作为对比例3；对比例1-3分别与实施例一至实施例七的PVC供水管的PVC管体同时进行拉伸屈服强度、断裂伸长率和简支梁冲击强度的测试。
测试结果见表2。
表2
根据表1-2可知，本发明的PVC供水管的PVC管体的拉伸屈服强度、断裂伸长率和简支梁冲击强度均明显高于对比例1，且各性能符合GB/T 10002.1标准要求。
综上所述，本发明提供的采用ACR作为改性剂的PVC供水管具有优异的增韧性能且成本低的优点，可有效推广ACR在PVC供水管中的应用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种采用ACR作为改性剂的PVC供水管，包括PVC管体，其特征在于，所述PVC管体包括以下重量份原料制备而成：聚氯乙烯树脂95-105份、ACR树脂2-3份、重质碳酸钙5-10份和稳定剂2-5份；所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5-10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2-1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5-1.5m2/g。
2.根据权利要求1所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述重质碳酸钙的线性平均粒径为0.5-3μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.7-1.9ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为0.5-0.6m2/g。
3.根据权利要求1所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述重质碳酸钙的线性平均粒径为5-10μm，所述重质碳酸钙的沉降体积为1.2-1.3ml/g，所述重质碳酸钙的比表面积为1-1.2m2/g。
4.根据权利要求1所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述稳定剂为复合铅盐稳定剂、稀土复合稳定剂、钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述稳定剂为钙锌复合稳定剂、硬脂酸钙和有机锡稳定剂按照1:2-3:5-6的质量比值进行混合后的混合物。
6.根据权利要求5所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述PVC管体的制备原料还包括润滑剂1-5份。
7.根据权利要求6所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述润滑剂为金属皂类润滑剂和环氧大豆油的混合物。
8.根据权利要求7所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述金属皂类润滑剂和环氧大豆油的含量比值为2-3:0.1-0.5。
9.根据权利要求7或8所述的采用ACR作为改性剂的PVC供水管，其特征在于，所述金属皂类润滑剂为硬脂酸钙。
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