CN108794922A - 一种低温环境下高抗冲击强度的排水管 - Google Patents

一种低温环境下高抗冲击强度的排水管 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，该排水管为ABA结构，外层即A层采用PVC树脂、钙粉、稳定剂、钛白粉、ACM、硬脂酸、石蜡、CPE为原料；内层即B层采用中短棉绒、大理石粉、耐寒剂、聚氧化乙烯、纳米SiO 2胶粒、磷酸酯淀粉、活性剂为原料，经过高温混合、冷却，由主机和辅机共挤成型制成三层PVC排水管。三层结构的排水管，内外为PVC层，具有较佳的物理化学性能，中间的B层起到高强度拉伸的作用，在不失去普通排水管优势的前提下，大大增强整个排水管的承压能力。

Description

一种低温环境下高抗冲击强度的排水管
技术领域
本发明涉及PVC技术领域，尤其涉及一种低温环境下高抗冲击强度的排水管。
背景技术
PVC管材作为科技发展的产物之一，PVC管材在日常生活中触目可及，PVC管道凭借其自重轻，耐腐蚀，耐压强度高，安全方便等特点一直用于PVC排水管上。PVC排水管是传统排水管材的替代产品，具有较佳的物理化学性能。它内壁光滑，比常规排水材料的摩擦阻力小，因此横管安装坡度较小，能够提高建筑的室内净高。PVC排水管重量较轻，为铸铁管的五分之一，易于运输和操作。PVC排水管采用胶粘连接，方便安装及维修，价格较常规排水管材低廉，大大降低工程造价。PVC排水管耐腐蚀性能强,在建筑污废水及雨水管道系统使用普遍。另外，PVC排水管的普遍使用有利于节省钢材，对于缓解我国钢铁短缺的局面具有非常重要的意义。PVC排水管与铸铁管、钢管相比，PVC排水管存在承受压力低、抗冲击性能弱的缺点；而且PVC排水管虽然是难燃型材料，但对于室内明敷管道，存在火势沿排水立管向上蔓延的可能。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种低温环境下高抗冲击强度的排水管。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，其特征在于，该排水管为ABA结构，外层即A层采用PVC树脂、钙粉、稳定剂、钛白粉、ACM、硬脂酸硬脂酸0.5-1份、石蜡、CPE为原料；内层即B层采用中短棉绒、大理石粉、耐寒剂、聚氧化乙烯、纳米SiO 2胶粒、磷酸酯淀粉、活性剂为原料，经过高温混合、冷却，由主机和辅机共挤成型制成三层PVC排水管。
所述的PVC排水管具体制备方法为：
向反应釜中加入聚氧化乙烯、纳米SiO 2胶粒、磷酸酯淀粉，加热到50-80℃，恒温，将活性剂和20倍活性剂分量的去离子水投入到反应釜中；
开启搅拌并控制搅拌速率为500-600rpm，继续搅拌1-2h，使上述原料全部混合；
将耐寒剂投入到反应釜中，提高搅拌速率到800-1000rpm，加入短棉绒继续搅拌3-5h；
加入大理石粉，-20℃搅拌，搅拌速率为1200-1300rpm；
停止搅拌，物料自然冷却到35-40℃得到B层半成品；
将A层原料经过高搅打粉机搅拌至120摄氏度，再冷混10分钟，采用双螺杆造粒，造粒温度为120-150℃，并将粒料在挤出机上挤出管材，挤出机温度为170-190℃，冷却15秒；
挤出机由主机和辅机共同工作，分别挤出内A层与外A层；将内A层套入外A层，利用注塑机，将B层半成品填充入内A层与外A层之间，切割；
扩径机对内A层进行扩径，直至外A层外扩1mm，停止扩径；冷却后，即可得到三层PVC排水管。
所述的A层组成成分具体重量份为：PVC树脂70-80份、钙粉35-40份、稳定剂3-4份、钛白粉2-3份、ACM0.5-1份、硬脂酸0.5-1份、石蜡0.5-1份、CPE5-10份。
所述的B层组成成分具体重量份为：中短棉绒1-2份、大理石粉5-8份、耐寒剂3-4份、聚氧化乙烯3-4份、纳米SiO 2胶粒2-3份、磷酸酯淀粉1-3份、活性剂5-6份。
本发明的有益效果为：
本发明用短棉绒作为胶剂之间的连接纤维，增强胶剂的拉伸力，聚氧化乙烯、纳米SiO 2胶粒、磷酸酯淀粉、活性剂、去离子水组成非牛顿流体，通过非牛顿流体、胶剂将碎石黏合在一起，胶剂凝固后，非牛顿流体无法与胶剂完全形成反应链，非牛顿流体存留在内部，在收到突然的强压下，非牛顿流体起到提升强度的作用；
在扩径时，内层还未冷却完毕，扩径的同时，内层分子不断分离，中间的B层通过胶剂快速将A层分子链连接，B层受挤压，纤维起到强有力的连接作用，挤出多余胶剂，外A层受力外扩时，证明B层间距基本被压缩，排水管内壁达到均匀厚度；
三层结构的排水管，内外为PVC层，具有较佳的物理化学性能，中间的B层起到高强度拉伸的作用，在不失去普通排水管优势的前提下，大大增强整个排水管的承压能力。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，该排水管为ABA结构，外层即A层采用PVC树脂、钙粉、稳定剂、钛白粉、ACM、硬脂酸、石蜡、CPE为原料；内层即B层采用中短棉绒、大理石粉、耐寒剂、聚氧化乙烯、纳米SiO 2胶粒、磷酸酯淀粉、活性剂为原料，经过高温混合、冷却，由主机和辅机共挤成型制成三层PVC排水管。
所述的PVC排水管具体制备方法为：
向反应釜中加入聚氧化乙烯、纳米SiO 2胶粒、磷酸酯淀粉，加热到50-80℃，恒温，将活性剂和20倍活性剂分量的去离子水投入到反应釜中；
开启搅拌并控制搅拌速率为500-600rpm，继续搅拌1-2h，使上述原料全部混合；
将耐寒剂投入到反应釜中，提高搅拌速率到800-1000rpm，加入短棉绒继续搅拌3-5h；
加入大理石粉，-20℃搅拌，搅拌速率为1200-1300rpm；
停止搅拌，物料自然冷却到35-40℃得到B层半成品；
将A层原料经过高搅打粉机搅拌至120摄氏度，再冷混10分钟，采用双螺杆造粒，造粒温度为120-150℃，并将粒料在挤出机上挤出管材，挤出机温度为170-190℃，冷却15秒；
挤出机由主机和辅机共同工作，分别挤出内A层与外A层；将内A层套入外A层，利用注塑机，将B层半成品填充入内A层与外A层之间，切割；
扩径机对内A层进行扩径，直至外A层外扩1mm，停止扩径；冷却后，即可得到三层PVC排水管。
具体实施例1：所述的A层：PVC树脂70kg、钙粉35kg、稳定剂3kg、钛白粉2kg、ACM0.5kg、硬脂酸0.5kg、石蜡0.5kg、CPE5kg。
所述的B层：中短棉绒1kg、大理石粉5kg、耐寒剂3kg、聚氧化乙烯3kg、纳米SiO 2胶粒2kg、磷酸酯淀粉1kg、活性剂5kg。
具体实施例2：所述的A层：PVC树脂80kg、钙粉40kg、稳定剂4kg、钛白粉3kg、ACM1kg、硬脂酸1kg、石蜡1kg、CPE10kg。
所述的B层：中短棉绒2kg、大理石粉8kg、耐寒剂4kg、聚氧化乙烯4kg、纳米SiO 2胶粒3kg、磷酸酯淀粉3kg、活性剂6kg。
具体实施例3：所述的A层：PVC树脂75kg、钙粉37.5kg、稳定剂3.5kg、钛白粉2kg、ACM0.8kg、硬脂酸0.5kg、石蜡0.7kg、CPE5kg。
所述的B层：中短棉绒2kg、大理石粉8kg、耐寒剂4kg、聚氧化乙烯4kg、纳米SiO 2胶粒3kg、磷酸酯淀粉3kg、活性剂6kg。
对比例1：使用100重量份纳米碳酸钙与6重量份钛酸酯偶联剂NDZ一101在30℃搅拌均匀，得混合物备用；将得到的混合物加热至50℃并进行固相搅拌1min，然后冷却到常温即得到改性纳米碳酸钙；将100重量份的改性纳米碳酸钙与10重量份的CPE采用乳液聚合法，制备出形成以纳米碳酸钙为核、以CPE为壳的核壳结构复合改性粒子具体操作步骤为：将上述经改性后的纳米碳酸钙置于冷凝装置的反应器中，加入去离子水，搅拌均匀，然后加入乳化剂、CPE，加热至80℃并搅拌分散均匀，加入常规引发剂，在80℃温度反应2h，持续搅拌，反应结束后冷却至室温，即得到以纳米碳酸钙为核以CPE为壳的复合改性粒子。
然后将4重量份复合改性粒子与100重量份PVC熔融共混，使复合改性粒子在PVC基体中良好分散，从而制备出高性能的三元纳米复合材料。
将上述高性能的三元纳米复合材料经双螺杆挤出机熔融共混和成型，再经冷却定型制得具有高效高韧性的PVC排水管材。
对比例2
使用100重量份纳米碳酸钙与8重量份钛酸酯偶联剂NDZ一101在50℃搅拌均匀，得混合物备用；将得到的混合物加热至70℃并进行固相搅拌4min，然后冷却到常温即得到改性纳米碳酸钙；将100重量份的改性纳米碳酸钙与15重量份的CPE采用乳液聚合法，制备出形成以纳米碳酸钙为核、以CPE为壳的核壳结构复合改性粒子，具体操作步骤为：将上述经改性后的纳米碳酸钙置于冷凝装置的反应器中，加入去离子水，搅拌均匀，然后加入乳化剂、CPE，加热至85℃并搅拌分散均匀，加入常规引发剂，在85℃温度反应3h，持续搅拌，反应结束后冷却至室温，即得到以纳米碳酸钙为核以CPE为壳的复合改性粒子。
然后将5重量份复合改性粒子与100重量份PVC熔融共混，使复合改性粒子在PVC基体中良好分散，从而制备出高性能的三元纳米复合材料。
将上述高性能的三元纳米复合材料经双螺杆挤出机熔融共混和成型，再经冷却定型制得具有高效高韧性的PVC排水管材。
本发明的各实施例与对比例中制备得到的PVC管力学性能按照如下测定方法进行测定：
拉伸强度，按GB/T8804.2-2003标准进行测试；
断裂伸长率，按GB/T5836-1996标准进行测试；
低温冲击强度，按GB/T13525-1992标准进行测试；
常温冲击强度，按GB/T13525-1992标准进行测试。
由表可知，本发明所制备得到的PVC排水管具有高韧性，在-18℃条件下的韧性仍然大于30KJ/㎡，同时本发明具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度，内部承压能力更强，具有较好的机械强度，能应用于各种场合。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，其特征在于，该排水管为ABA结构，外层即A层采用PVC树脂、钙粉、稳定剂、钛白粉、ACM、硬脂酸、石蜡、CPE为原料；内层即B层采用中短棉绒、大理石粉、耐寒剂、聚氧化乙烯、纳米SiO2胶粒、磷酸酯淀粉、活性剂为原料，经过高温混合、冷却，由主机和辅机共挤成型制成三层PVC排水管。
2.根据权利要求1中所述的一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，其特征在于，所述的PVC排水管具体制备方法为：
向反应釜中加入聚氧化乙烯、纳米SiO2胶粒、磷酸酯淀粉，加热到50-80℃，恒温，将活性剂和20倍活性剂分量的去离子水投入到反应釜中；
开启搅拌并控制搅拌速率为500-600rpm，继续搅拌1-2h，使上述原料全部混合；
将耐寒剂投入到反应釜中，提高搅拌速率到800-1000rpm，加入短棉绒继续搅拌3-5h；
加入大理石粉，-20℃搅拌，搅拌速率为1200-1300rpm；
停止搅拌，物料自然冷却到35-40℃得到B层半成品；
将A层原料经过高搅打粉机搅拌至120摄氏度，再冷混10分钟，采用双螺杆造粒，造粒温度为120-150℃，并将粒料在挤出机上挤出管材，挤出机温度为170-190℃，冷却15秒；
挤出机由主机和辅机共同工作，分别挤出内A层与外A层；将内A层套入外A层，利用注塑机，将B层半成品填充入内A层与外A层之间，切割；
扩径机对内A层进行扩径，直至外A层外扩1mm，停止扩径；冷却后，即可得到三层PVC排水管。
3.根据权利要求1中所述的一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，其特征在于，所述的A层组成成分具体重量份为：PVC树脂70-80份、钙粉35-40份、稳定剂3-4份、钛白粉2-3份、ACM0.5-1份、硬脂酸0.5-1份、石蜡0.5-1份、CPE5-10份。
4.根据权利要求1中所述的一种低温环境下高抗冲击强度的排水管，其特征在于，所述的B层组成成分具体重量份为：中短棉绒1-2份、大理石粉5-8份、耐寒剂3-4份、聚氧化乙烯3-4份、纳米SiO2胶粒2-3份、磷酸酯淀粉1-3份、活性剂5-6份。
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