CN109054216A - 一种硬聚氯乙烯双壁波纹管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硬聚氯乙烯双壁波纹管及其制备方法，所述硬聚氯乙烯双壁波纹管由如下质量份数的组分组成：聚氯乙烯树脂粉100份；滑石粉5～20份；碳酸钙5～20份；热稳定剂4～8份；加工助剂0.3～3份；抗冲改性剂6～15份；润滑剂0.3～1.2份；钛白粉1.5～3份；其中，所述滑石粉和碳酸钙的质量比为1～4：1～4；所述滑石粉为沉淀碳酸钙，其粒径≤5.5µm，白度≥90；所述滑石粉的粒径≤5.5µm，白度≥90。本发明提供的硬聚氯乙烯双壁波纹管在填充材料总量不变的情况下，显著提高了波纹管的环刚度，且其它物理力学性能指标均达到GB/T 18477.1‑2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC‑U）结构壁管道系统》标准要求。
Description
技术领域
本发明涉及聚氯乙烯管道领域，具体地，涉及一种硬聚氯乙烯双壁波纹管及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯（PVC）[CAS号：900-86-2]是一种由氯乙烯单体（VCM）通过自由基聚合而成的通用塑料，可通过添加适当的助剂制得满足不同用途的硬制品和软制品。PVC具有强度高、耐腐蚀、难燃、绝缘、透明以及与范围广泛的各种塑料添加剂相容性好等独特性质，被广泛应用于工业、农业、建筑、日用品、包装等领域；主要制品包括管材管件、门窗型材、板材和片材、电线绝缘皮、医疗用品、薄膜、密封条等。
PVC-U双壁波纹管于二十世纪九十年代在发达国家开发成功并被大量应用，随着我国城市化的不断推进和环保意识的进一步增强，PVC-U双壁波纹管具有很大的应用空间。其科学合理的中空环型设计，具有质轻、强度高、阻力小、易敷设、耐腐蚀、成本低等优点，其综合经济效益远超传统的铸铁管和水泥管，是埋地排水用的更新换代产品，被广泛地应用于地下埋设的各种管道系统。由于PVC-U双壁波纹管基本都是埋地施工，因此对管材的环刚度的要求较高，产品的规格分类也主要按环刚度性能指标来区分。传统的PVC-U双壁波纹管配方一般采用碳酸钙作为填充材料，碳酸钙具有白度高、冲击韧性较好、来源广泛价格低廉等优点而被广泛使用，但碳酸钙的微观形态为不规则的颗粒状，因此其单纯以碳酸钙作为填料对PVC-U双壁波纹管的环刚度改善不明显，而对冲击性能则有提高。滑石粉的微观结构为片状，滑石粉相对于碳酸钙能够显著增加PVC-U双壁波纹管的环刚度；同时由于滑石粉与碳酸钙微观结构的差异，导致单纯以滑石粉为填料的PVC-U双壁波纹管在环刚度大幅提高的同时，其冲击性能显著降低。
因此，仍需研发一种合适的填料使得其在提高PVC-U双壁波纹管环刚度的同时提高管材的其它机械性能，以达到GB/T 18477.1-2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统》标准要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硬聚氯乙烯双壁波纹管，本发明提供的硬聚氯乙烯双壁波纹管在填充材料总量不变的情况下，显著提高了波纹管的环刚度，且其它物理力学性能指标均达到GB/T 18477.1-2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统》标准要求。
本发明的另一目的在于提供上述硬聚氯乙烯双壁波纹管的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种硬聚氯乙烯双壁波纹管，所述硬聚氯乙烯双壁波纹管由如下质量份数的组分组成：
聚氯乙烯树脂粉 100份；
滑石粉 5～20份；
碳酸钙 5～20份；
热稳定剂 4～8份；
加工助剂 0.3～3份；
抗冲改性剂 6～15份；
润滑剂 0.3～1.2份；
钛白粉 1.5～3份；
其中，所述滑石粉和碳酸钙的质量比为1～4：1～4；所述碳酸钙为沉淀碳酸钙，其粒径≤5.5µm，白度≥90；所述滑石粉的粒径≤5.5µm，白度≥90。
滑石粉相对于碳酸钙能够显著增加PVC-U双壁波纹管的环刚度，是由于滑石粉微观结构是片状，而碳酸钙是无规则的颗粒状，因此滑石粉对PVC材料的增强作用明显高于碳酸钙。同时由于微观结构的差异，导致全部以滑石粉为填料的PVC-U双壁波纹管在环刚度大幅提高的同时，管材的冲击性能较差。本发明选择滑石粉和碳酸钙共同作为填充材料应用在PVC-U双壁波纹管中，通过调整两者的填充比例，最后发现当滑石粉和碳酸钙的质量比为1～4：1～4时，PVC-U双壁波纹管的环刚度显著提高，同时其它物理力学性能也全部合格，各项指标均达到GB/T 18477.1-2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统》标准要求。
本发明选用特定粒径的滑石粉和碳酸钙是为了提高PVC-U双壁波纹管的耐冲击性能，大粒径的滑石粉或碳酸钙在塑化后的聚氯乙烯制品中，微观上会呈现出空穴效应，成为应力集中点，从而显著降低波纹管的力学性能。本发明中对滑石粉和碳酸钙进行表面处理的目的是为了防止在加工过程中滑石粉和碳酸钙团聚成大颗粒，其次是为了增强滑石粉和碳酸钙与聚氯乙烯的相容性，提高彼此间的结合力。
优选地，所述滑石粉和碳酸钙的质量比为2：1；所述碳酸钙为沉淀碳酸钙，其粒径≤5µm，白度≥91；所述滑石粉的粒径≤5µm，白度≥91。
优选地，采用钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂或硬脂酸分别对碳酸钙和滑石粉进行表面处理。
在本发明中，可以选用干法或湿法分别对碳酸钙或滑石粉进行表面处理。
优选地，所述聚氯乙烯树脂粉的型号为SG-5、K66或S1000中的一种或几种。
优选地，所述热稳定剂为复合铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或有机锡稳定剂中的一种或几种。
优选地，所述加工助剂为丙烯酸类加工助剂。
优选地，所述抗冲改性剂为氯化聚乙烯、丙烯酸酯类、乙烯-醋酸乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物中的一种或几种。
优选地，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、单甘酯、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸铅中的一种或几种。
优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
上述硬聚氯乙烯双壁波纹管的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将所述原料投入高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌待热混缸的温度达到125～135℃时将物料排入冷混缸中搅拌冷却；待冷混缸温度降至55℃以下时停止搅拌；
S2：将S1所得混合物料加入挤出机塑化、模塑成型、切割即得所述硬聚氯乙烯双壁波纹管。
优选地，所述挤出机为双螺杆挤出机，机筒的温度设定为165～195℃，模具成型温度设定为165～205℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过选用碳酸钙和滑石粉作为填料来增强聚氯乙烯双壁波纹管，得到的管材具有较高的环刚度，同时其它各项物理指标均合格，能够满足GB/T 18477.1-2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统》标准要求；本发明提供的硬聚氯乙烯双壁波纹管具有较大的推广应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
以下各实施例和对比例中所述碳酸钙为沉淀碳酸钙，其粒径≤5.5µm，白度≥90；所述滑石粉的粒径≤5.5µm，白度≥90。
实施例1～4及对比例1～4 一种聚氯乙烯双壁波纹管
按下表1实施例1～4和对比例1～4分别将材料按重量份数配好，再按上述PVC-U双壁波纹管制备方法制得管材。
表1 实施例1～4和对比例1～4提供的聚氯乙烯双壁波纹管的配方如下
。
上述聚氯乙烯双壁波纹管的制备方法如下：
S1：将所述原料投入高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌待热混缸的温度达到125～135℃时将物料排入冷混缸中搅拌冷却；待冷混缸温度降至55℃以下时停止搅拌；
S2：将S1所得混合物料加入挤出机塑化、模塑成型、切割即得所述硬聚氯乙烯双壁波纹管。
其中，所述挤出机为双螺杆挤出机，机筒的温度设定为165～195℃，模具成型温度设定为165～205℃。
将上述各实施例和对比例制备得到的PVC-U双壁波纹管按照GB/T 18477.1-2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统》的标准要求进行性能检测，测试结果如下表2。
表2 实施例1～4和对比例提供的聚氯乙烯双壁波纹管的性能测试
从上述实验例和对比例的检测数据分析，在PVC-U双壁波纹管配方中，全部使用滑石粉填充，管材的环刚度与蠕变比率性能优秀，管材密度和冲击性能相对较差。而按不同比例共同使用滑石粉和碳酸钙作为管材的填充材料，可在不明显改变管材密度和冲击性能的情况下，显著提高管材环刚度，其它物理力学性能指标均达到GB/T 18477.1-2007《埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）结构壁管道系统》标准要求。
Claims (10)
1.一种硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述硬聚氯乙烯双壁波纹管由如下质量份数的组分组成：
聚氯乙烯树脂粉 100份；
滑石粉 5～20份；
碳酸钙 5～20份；
热稳定剂 4～8份；
加工助剂 0.3～3份；
抗冲改性剂 6～15份；
润滑剂 0.3～1.2份；
钛白粉 1.5～3份；
其中，所述滑石粉和碳酸钙的质量比为1～4：1～4；所述滑石粉为沉淀碳酸钙，其粒径≤5.5µm，白度≥90；所述滑石粉的粒径≤5.5µm，白度≥90。
2.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述滑石粉和碳酸钙的质量比为2：1；所述碳酸钙为沉淀碳酸钙，其粒径≤5µm，白度≥91；所述滑石粉的粒径≤5µm，白度≥91。
3.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述硬聚氯乙烯双壁波纹管由如下质量份数的组分组成：
聚氯乙烯树脂粉 100份；
滑石粉 10～20份；
碳酸钙 10～20份；
热稳定剂 5～7份；
加工助剂 1～2.5份；
抗冲改性剂 9～12份；
润滑剂 0.4～1.0份；
钛白粉 1.8～2.8份。
4.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述聚氯乙烯树脂粉的型号为SG-5、K66或S1000中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述热稳定剂为复合铅盐稳定剂、钙锌稳定剂或有机锡稳定剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述加工助剂为丙烯酸类加工助剂。
7.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述抗冲改性剂为氯化聚乙烯、丙烯酸酯类、乙烯-醋酸乙烯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、单甘酯、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙或硬脂酸铅中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述硬聚氯乙烯双壁波纹管，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
10.权利要求1～9所述硬聚氯乙烯双壁波纹管的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：将所述原料投入高速混料机组的热混缸中，启动高速搅拌待热混缸的温度达到125～135℃时将物料排入冷混缸中搅拌冷却；待冷混缸温度降至55℃以下时停止搅拌；
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