CN107778694A - 耐高温pvc管及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温PVC管及其生产方法，其特征在于，包括以下重量份数的原料：其中，聚氯乙烯树脂80‑100份、填充剂10‑20份、阻燃剂2‑6份、复合稳定剂2‑6份、甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物1‑3份、聚丙烯蜡0.5‑2.0份、复合抗氧化剂0.2‑0.5份；所述聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂，聚合度为1000‑1500。本发明耐高温PVC管原料简单易得，成本低廉，伸长率大，耐高温高韧性，并且在80‑130℃温度下仍能长期工作，不软化，不变形，仍能保持较高的刚度和抗压强度。

Description

耐高温PVC管及其生产方法

技术领域

本发明属于PVC管的加工领域，特别是涉及一种耐高温PVC管及其生产方法。

背景技术

塑料管材是高科技复合而成的化学建材，而化学建材是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类新型建筑材料。化学建材在我国取得了长足进步迅猛发展，尤其是新型环保塑料管材的广泛使用，掀起了一声替代传统建材的革命。塑料管材因具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水以及燃气管等领域，成为新世纪城建管网的主力军。

塑料和传统材料不同，技术进步的步伐更快，不断的出现的新技术、新材料、新工艺使塑料管相对传统材料的优势越来越突出。塑料管材与传统的金属管相比，具有重量轻，一般仅为金属管的1/6-1/10，有较好的耐腐蚀性，抗冲击和抗拉强度，塑料管内表面比铸铁管光滑的多、摩擦系数小、流体阻力小、可降低输水能耗5％以上，综合节能好，制造能耗右降低75％，运输方便，安装简单，使用寿命长达30-50年。塑料管材在世界各国发展很快，发达国家在给水领域和燃气领域应用已占绝对的优势塑料管材不但大量用来代替传统的钢管、铸铁管等，原因就在于技术创新。一方面材料有重大的进步。另一方面应用技术有新的发展，使传统管材在适合采用这种方法的场合根本没有竞争能力。还有很多新材料、新技术正在研究，或已经研究出来正在试用考给，可以肯定，今后10年塑料管的技术进步将促使塑料管更迅速地发展。

PVC管道是市场份额最大的塑料管道，占塑料管道近70％的份额，近年来，我国PVC管材发展较快，每年增长率达到8％，而每年需求增长率2％。在塑料管材中，PVC管材用量一直遥遥领先，被广泛的应用于给排水管道。PVC主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性、韧性、延展性等。当前，随着科技的发展，PVC材料也随着广泛应用于众多领域，如给排水管道，门窗型材等等。因其材质轻、阻燃及耐酸碱性好、价格低廉、安装方便等优质特点，目前己逐渐取代金属管道。

我国新型材料的生产技术落后，大多设备都需进口，再加上外来企业的影响，使得我国生产企业面临严峻的市场考验。但是随着各种新材料、新设备和新工艺不断地涌现，将促使中国的塑料管材朝着品种多样化、专用化以及具备多功能的塑料管材方向发展。然而随着科技水平的快速发展，对PVC管材的性能要求愈来愈高。目前市场上的PVC管材存在着耐高温性差的缺点，在高温条件下长期使用容易出现软化变形现象，大大降低了其使用寿命。因此在其基础上进行改性，开发高性能，并符合国际标准的产品，可很大程度上拓展其使用领域。因此，研制一种耐高温PVC管是本领域技术人员现阶段的主要任务之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐高温PVC管及其生产方法，该耐高温PVC管原料简单易得，成本低廉，伸长率大，耐高温高韧性，并且在80-130℃温度下仍能长期工作，不软化，不变形，仍能保持较高的刚度和抗压强度。

本发明是这样实现的：

一种耐高温PVC管，其特征在于，包括以下重量份数的原料：其中，聚氯乙烯树脂80-100份、填充剂10-20份、阻燃剂2-6份、复合稳定剂2-6份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物1-3份、聚丙烯蜡0.5-2.0份、复合抗氧化剂0.2-0.5份；所述聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂，聚合度为1000-1500。

进一步优选，所述填充剂包括纳米无水硫酸钙、改性高岭土和硅烷偶联剂，纳米无水硫酸钙、改性高岭土、硅烷偶联剂的质量比为4-5:1-2:0.5。

进一步优选，所述纳米无水硫酸钙的制备方法为：将二水硫酸钙和水按照5-10:90-95的比例配成浆料，浆料pH为9.5-10.2，然后放入密闭的反应釜中不断搅拌，在温度为105-125℃的条件下反应合成硫酸钙晶须，再将硫酸钙晶须经过脱水、干燥后，即得纳米无水硫酸钙。

进一步优选，所述纳米无水硫酸钙为直径为50-100nm的无水硫酸钙纤维状单晶体。

进一步优选，所述改性高岭土的制备方法为将研磨后的高岭土加入搅拌器中，加热至120℃，搅拌10min，然后缓慢加入占高岭土总量1％的偶联剂，偶联剂加完后保持温度在120℃，继续搅拌10-20min，即得改性高岭土。

进一步优选，所述阻燃剂的成分包括三氧化钼、磷酸三甲苯酯和氢氧化铝；三氧化钼、磷酸三甲苯酯、氢氧化铝的质量比为4-5:2:1；制备方法为将上述原料按照比例进行混合，然后经研磨处理即制成阻燃剂。

进一步优选，所述复合稳定剂的成分包括环氧大豆油、有机锡、硬脂酸钙和钡锌稳定剂；环氧大豆油、有机锡、硬脂酸钙、钡锌稳定剂的质量比为2-3:2:3-4:1。

进一步优选，所述复合抗氧化剂的成分包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的质量比为7-9:1-3。

以上原料的功能作用分别为：

采用纳米无水硫酸钙作为填充剂，能够极大地降低成本，提高软化温度和硬度，提高管材挤出稳定性和尺寸稳定性，减少收缩，还具有一定的吸音作用。

高岭土是一种重要的非金属矿产资源，高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和粘结性，电绝缘性能强；良好的抗酸溶性，较强的离子吸附性和离子交换性，以及良好的烧结性和较高的耐火度等性能。采用改性高岭土作为填充剂，能够极大地降低成本，提高PVC管的耐高温、化学稳定性及力学性能。

阻燃剂采用三氧化钼、磷酸三甲苯酯与氢氧化铝复配，具有添加量少、阻燃效率高、低烟、低毒、用途广泛等优点。

稳定剂是聚氯乙烯在加工过程中不可缺少的添加剂，具有促进PVC原料的塑化作用，同时还有增强稳定性的作用。本发明采用复合稳定剂，复合稳定剂之间具有良好的协同作用，能达到良好的稳定效果。

甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物与PVC树脂共混可以改进PVC管材的低温韧性，提高抗冲击性能，并具有吸震、消音作用。

聚丙烯蜡熔点较高(通常高于聚乙烯蜡)，良好的润滑性，良好的分散性，可以提高PVC管的光泽，熔融粘度较小。

采用受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂作为复合抗氧化剂，主抗氧剂和辅助抗氧剂并用时，发挥了各自特性，比单独使用一种效果好。因为使用一种高浓度抗氧剂，会引起副反应；当采取几种低浓度抗氧剂时，既可避免副反应，还可发挥加和效益。

本发明耐高温PVC管的生产方法，包括以下步骤：

S1、原料混合：将聚氯乙烯树脂、填充剂、阻燃剂、复合稳定剂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯蜡和复合抗氧化剂按照重量份配比后，置于高温混合机的料缸内先进行高温混合，混合的温度是115-130℃，混合15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

S2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

S3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为35-50MPa，然后物料通过挤压机模口挤出耐高温PVC管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

本发明突出的实质性特点和显著的进步是：

本发明耐高温PVC管原料简单易得，成本低廉，伸长率大，具有优良的化学稳定性和对无机酸、碱、盐类的耐腐蚀性；生产过程中加入填充剂和外加剂，能提高PVC管材的耐高温和抗老化能力，增强产品的韧性和强度，具有生产成本低和生产稳定的优点；具有很好的阻燃性、抗冲击性、耐低温；添加甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物能够起到消音作用，提高低温韧性、抗冲击性能，并具有吸震作用；并且在80-130℃温度下仍能长期工作，不软化，不变形，仍能保持较高的刚度和抗压强度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作以下说明。

实施例1

S1、原料混合：将聚氯乙烯树脂80份、填充剂10份、阻燃剂2份、复合稳定剂2份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物1份、聚丙烯蜡0.5份和复合抗氧化剂0.2份按照重量份配比后，置于高温混合机的料缸内先进行高温混合，混合的温度是115-130℃，混合15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

S2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

S3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为35MPa，然后物料通过挤压机模口挤出耐高温PVC管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

实施例2

S1、原料混合：将聚氯乙烯树脂90份、填充剂15份、阻燃剂3份、复合稳定剂4份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2份、聚丙烯蜡1份和复合抗氧化剂0.3份按照重量份配比后，置于高温混合机的料缸内先进行高温混合，混合的温度是115-130℃，混合15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

S2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

S3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为40MPa，然后物料通过挤压机模口挤出耐高温PVC管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

实施例3

S1、原料混合：将聚氯乙烯树脂95份、填充剂18份、阻燃剂5份、复合稳定剂5份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物2.5份、聚丙烯蜡1.5份和复合抗氧化剂0.4份按照重量份配比后，置于高温混合机的料缸内先进行高温混合，混合的温度是115-130℃，混合15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

S2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

S3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为45MPa，然后物料通过挤压机模口挤出耐高温PVC管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

实施例4

S1、原料混合：将聚氯乙烯树脂100份、填充剂20份、阻燃剂6份、复合稳定剂6份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物3份、聚丙烯蜡2.0份和复合抗氧化剂0.5份按照重量份配比后，置于高温混合机的料缸内先进行高温混合，混合的温度是115-130℃，混合15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

S2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

S3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为50MPa，然后物料通过挤压机模口挤出耐高温PVC管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。

本发明实施例样管经检测，得出技术指标为：

性能指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					拉伸强度/MPa	52	53	55	57
断裂伸长率/％	265	274	276	280
					维卡软化温度/℃	115	120	118	122
极限氧指数/LOI	65	63	67	70

由上表可知，本发明耐高温PVC管管具有良好的耐高温、阻燃、拉伸强度及抗冲击性能，具有较好的机械强度，能应用于各种高温场合给排水管道。

Claims (9)

1.一种耐高温PVC管，其特征在于，包括以下重量份数的原料：其中，聚氯乙烯树脂80-100份、填充剂10-20份、阻燃剂2-6份、复合稳定剂2-6份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物1-3份、聚丙烯蜡0.5-2.0份、复合抗氧化剂0.2-0.5份；所述聚氯乙烯树脂为高聚合度聚氯乙烯树脂，聚合度为1000-1500。

2.根据权利要求1所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述填充剂包括纳米无水硫酸钙、改性高岭土和硅烷偶联剂，纳米无水硫酸钙、改性高岭土、硅烷偶联剂的质量比为4-5:1-2:0.5。

3.根据权利要求1所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述纳米无水硫酸钙的制备方法为：将二水硫酸钙和水按照5-10:90-95的比例配成浆料，浆料pH为9.5-10.2，然后放入密闭的反应釜中不断搅拌，在温度为105-125℃的条件下反应合成硫酸钙晶须，再将硫酸钙晶须经过脱水、干燥后，即得纳米无水硫酸钙。

4.根据权利要求2或3所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述纳米无水硫酸钙为直径为50-100nm的无水硫酸钙纤维状单晶体。

5.根据权利要求2所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述改性高岭土的制备方法为将研磨后的高岭土加入搅拌器中，加热至120℃，搅拌10min，然后缓慢加入占高岭土总量1％的偶联剂，偶联剂加完后保持温度在120℃，继续搅拌10-20min，即得改性高岭土。

6.根据权利要求1所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述阻燃剂的成分包括三氧化钼、磷酸三甲苯酯和氢氧化铝；三氧化钼、磷酸三甲苯酯、氢氧化铝的质量比为4-5:2:1；制备方法为将上述原料按照比例进行混合，然后经研磨处理即制成阻燃剂。

7.根据权利要求1所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述复合稳定剂的成分包括环氧大豆油、有机锡、硬脂酸钙和钡锌稳定剂；环氧大豆油、有机锡、硬脂酸钙、钡锌稳定剂的质量比为2-3:2:3-4:1。

8.根据权利要求1所述的耐高温PVC管，其特征在于：所述复合抗氧化剂的成分包括受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的质量比为7-9:1-3。

9.如权利要求1所述的耐高温PVC管的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、原料混合：将聚氯乙烯树脂、填充剂、阻燃剂、复合稳定剂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚丙烯蜡和复合抗氧化剂按照重量份配比后，置于高温混合机的料缸内先进行高温混合，混合的温度是115-130℃，混合15-30min之后将混合物料冷却至40-55℃收料待用；

S2、造粒：将混合好的物料送入造粒机中进行造粒，造粒机料筒的温度控制在175-200℃，得到粒料；

S3、制管：将粒料冷却后放入料筒中，控制料筒的温度为170-220℃，挤出压力为35-50MPa，然后物料通过挤压机模口挤出耐高温PVC管，并经冷却水槽喷淋冷却，制得成品。