CN109438885A - 抗冲环保型pvc-u排水管配方 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境保护技术领域，具体公开了抗冲环保型PVC‑U排水管配方，由如下质量份数的组份组成：PVC树脂100份，轻质碳酸钙5份，钙锌稳定剂3‑5份，硬脂酸1‑1.5份，氧化聚乙烯蜡1‑2份，紫外吸收剂2‑5份，抗氧剂2‑3份，加工助剂1‑3份，改性剂5‑8份。本方案用以解决现有技术中作为雨落水管用的排水管在使用过程中析出重金属，进而造成水质的重金属污染的问题。

Description

抗冲环保型PVC-U排水管配方

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体是抗冲环保型PVC-U排水管配方。

背景技术

随着人类生活的发展，各种生活用水和工农业用水的增多，为方便生活用水和工农业用水，每年需要生产大量的PVC-U排水管；在众多的排水管中，人们对生活居住用的雨落水管要求较高，因良好的雨落水管排放系统对于一栋建筑相当重要，雨落水管作为一种室外管材，在实际使用中雨落水管不仅需要具备耐冲击、质量轻、表面光洁、流水畅通、不结垢、耐热和阻燃等优点，还需要拥有高安全性能、节能环保、卫生、无重金属污染、耐候性长。

以前雨落水管生产配方都使用铅盐类、金属皂类、稀土类、有机锡类和钙锌类等稳定剂，但主要使用铅盐类稳定剂，铅盐生产的雨落水管材在使用过程中会析出重金属物质，进而直接造成水质的重金属污染。

发明内容

本发明意在提供抗冲环保型PVC-U排水管配方，以解决现有技术中作为雨落水管用的排水管在使用过程中析出重金属，进而造成水质的重金属污染的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：抗冲环保型PVC-U排水管配方，由如下质量份数的组份组成：PVC树脂100份，轻质碳酸钙5份，钙锌稳定剂3-5份，硬脂酸1-1.5份，氧化聚乙烯蜡1-2份，紫外吸收剂2-5份，抗氧剂2-3份，加工助剂1-3份，改性剂5-8份。

相比于现有技术的有益效果：

第一，该配方中加入钙锌稳定剂，保证了雨落水管在成型过程中PVC树脂的热稳定性，同时也避免了采用铅盐稳定剂造成的重金属污染的情况发生，保证了生产出来的雨落水管材对环境无污染。

第二，该配方中添加了紫外吸收剂，使得雨落水管具有吸收紫外线的功能，减少了雨落水管因安装在户外，长期受到紫外线照射而容易损坏的情况。

第三，该配方的不同组份的结合制造生产出来的雨落水管对环境无污染、无毒无味、耐硫化污染，并可以提高制品的户外使用耐候性、光老化性以及管材的使用寿命。

进一步，所述环保型PVC-U排水管配方还包括如下重量份数的组份：颜料3-5份。

有益效果:颜料的加入使得管材的颜色具有可变性，可以根据建筑特点选择与建筑风格相搭配的管材颜色，避免排水管的存在影响建筑的美感。

进一步，所述PVC树脂为SG-5型，SG-5型的PVC树脂其聚合度更高，分子链更长，加工过程的耐温性更好。

进一步，所述钙锌稳定剂中的含量为：钙皂含量28-32份，锌皂含量12-17份；因钙皂含量增加能提高制品的长期稳定性，但抑制初期着色性能差；而锌皂含量高，制品的初期着色性可以得到改善，但制成的管材的长期稳定性就会下降；而本方案的含量占比选择，在保证管材成型后长期稳定性的基础上保证管材初期着色性能，并利用其协同效应可以达到对于管材更好的稳定效果。

进一步，所述轻质碳酸钙：碳酸钙含量≥95％，白度≥92％，沉降体积2.4-2.6mL/g，白度越高，其耐热白色性能更好。

进一步，所述抗氧剂为抗氧剂1010；抗氧剂1010的抗氧化效果非常好，且在管材原料混合搅拌中与原料的其他组份具有很好的相容性，选择熔点为110-125℃，在原料热混料完成时(此时原料温度为120℃左右)正好融化，抗氧剂能够很好与其他组份相容。

进一步，所述紫外吸收剂为紫外吸收剂UV-531；该紫外线吸收剂色浅、无毒、相容性好、不易燃且不腐蚀，在保证生产出来的管材具备吸收紫外线功能的同时，与其他组份的相容性好且不会影响管材的色泽。

进一步，所述加工助剂为ACR401；加工助剂ACR401能够促进PVC的塑化并提高混合原料的流动性。

进一步，所述改性剂为CPE135A；改性剂CPE135A具有很强的抗冲击性能，使得生产出来的雨落水管具有更高强度的抗冲击性能，能够减少雨落水管在户外使用时因受到外物冲击而损坏的情况发生。

本发明的目的之二在于提供一种抗冲环保型PVC-U排水管的生产方法，以解决现有技术中配方各组份同时加入时，部分耐热性能差的组份在长时间的加热搅拌下其活性成分散失的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种抗冲环保型PVC-U排水管的生产方法，包括如下工艺步骤：

(1)原料中各组份称重：按照上述配方组成重量，使用精确到0.01g电子天平进行称重配比，每种原料精确到0.01g；

(2)原料的高速热搅拌：经过步骤(1)称重完成的原料，再经过高速热搅拌器进行热混料，在该热混料过程中，先将PVC树脂原料和钙锌稳定剂倒入高速热搅拌器的搅拌筒内，当高速热搅拌器内的感温单元监测到温度达到55-65℃，向搅拌筒中加入硬脂酸、加工助剂和改性剂；当感温单元监测到温度达到75-85℃，向搅拌筒中加入轻质碳酸钙、颜料、氧化聚乙烯蜡、紫外吸收剂和抗氧剂；在不同组份的原料加入过程中，始终保持高速热搅拌器的双螺旋桨带的旋转；

(3)原料的低速冷搅拌：经过低速冷搅拌器进行冷混料，冷混料完成后静置12h±2h，最后经供料系统传输到挤出生产线料斗；

(4)原料的熔融挤出成型：将进入挤出生产线料斗的原料经过双螺旋杆熔融后挤出，再经挤出模具、冷却定型成管材。

以上方案的技术原理及有益效果为：

根据各组份的性能不同在不同时间内加入，有利于保证各组份的活性，避免了同时加入所有组份，带来的搅拌不均匀和部分耐热性能差的组份在长时间的加热搅拌下其活性成分散失的情况发生。

附图说明

图1为本发明实施例中采用的高速热搅拌器的正向结构剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：搅拌筒1、机架2、第一进料筒3、第二进料筒4、进料孔5、楔块6、限位挡板7、反应室8、导热铜棒9、推块10、白蜡11、酒精12、搅拌袋13、空腔14、开孔15、管道16、双螺旋桨带17、缸体18、推杆19。

实施例基本如附图1所示：

抗冲环保型PVC-U排水管配方，由如下质量份数的组份组成：SG-5型PVC树脂100份；轻质碳酸钙5份，其中碳酸钙含量≥95％，白度≥92％，沉降体积2.4-2.6mL/g；钙锌稳定剂3-5份，其中钙锌稳定剂中的含量为：钙皂含量28-32份，锌皂含量12-17份；硬脂酸1-1.5份；氧化聚乙烯蜡1-2份；紫外吸收剂UV-531为2-5份；抗氧剂1010为2-3份；加工助剂ACR401为1-3份；改性剂CPE135A为5-8份；钛白粉3-5份。

按照配方给出如下不同的实施例

内容	实施例一	实施例二	实施例三
				SG-5型PVC树脂	100份	100份	100份
轻质碳酸钙	5份	5份	5份
				钙锌稳定剂	3份	5份	4份
硬脂酸	1份	1.5份	1份
				氧化聚乙烯蜡	1份	2份	1份
紫外吸收剂UV-531	2份	5份	4份
				抗氧剂1010	2份	3份	2份
加工助剂ACR401	1份	3份	2份
				改性剂CPE135A	5份	8份	7份
钛白粉	3份	5份	4份

制备抗冲环保型PVC-U排水管的生产方法如下：

在采用该方法时，需要用到高速热搅拌器，该高速热搅拌器如图1所示，包括搅拌筒1和机架2，搅拌筒1固定连接在机架2上；搅拌筒1的上方设有三个第一进料筒3和五个第二进料筒4，三个第一进料筒3内分别装有硬脂酸、加工助剂ACR401和改性剂CPE135A，五个第二进料筒4内分别装有轻质碳酸钙、颜料、氧化聚乙烯蜡、紫外吸收剂UV-531和抗氧剂1010；搅拌筒1的上盖上设有八个进料孔5，该进料孔5用于供第一进料筒3和第一进料筒3内的组份落入到搅拌筒1中；第一进料筒3和第二进料筒4的底部均连接有感温单元。

感温单元包括楔块6、限位挡板7、反应室8和导热铜棒9，楔块6位于第一进料筒3和第二进料筒4的底部，且楔块6能够将第一进料筒3和第二进料筒4的的底部封闭，楔块6横向滑动连接在机架2上，当移开楔块6时，第一进料筒3和第二进料筒4中的组份能在重力下下落出来；限位挡板7固定连接在机架2，限位挡板7用于限制楔块6滑动的距离，进而避免组份从第一进料筒3和第二进料筒4中下落；反应室8位于楔块6下方；反应室8外壁与搅拌筒1外壁相贴合，反应室8和搅拌筒1相贴合的壁上固定连接着导热铜棒9，导热铜棒9一端伸进反应室8，导热铜棒9另一端伸进搅拌筒1内；反应室8内竖向滑动连接有推块10，推块10的顶面呈楔面，推块10的楔面与楔块6的楔面相抵，且推块10通过楔面推动楔块6横向移动；与第一进料筒3相对应的反应室8内放有白蜡11，与第二进料筒4相对应的反应室8内放有酒精12，反应室8呈透明状，从反应室8的外部可直观地看到白蜡11和酒精12的状态。

搅拌筒1下部固定连接有搅拌袋13，搅拌袋13底部与搅拌筒1底部形成空腔14；反应室8上部侧壁上设有开孔15，该开孔15与空腔14之间通过管道16连通，双螺旋桨带17底部的两个螺旋桨在横向长度上不相等；搅拌筒1的侧壁上固定连接有若干个缸体18，该缸体18内横向滑动连接有推杆19，该缸体18内部容腔与管道16连通；双螺旋桨带17的旋转由电机带动。

(1)原料中各组份称重：按照上述配方组成重量，使用精确到0.01g电子天平进行称重配比，每种原料精确到0.01g；

(2)原料的高速热搅拌：经过步骤(1)称重完成的原料，再经过高速热搅拌器进行热混料，在该热混料过程中，先将PVC树脂原料和钙锌稳定剂倒入高速热搅拌器的搅拌筒1内，感温单元的导热铜棒9将搅拌筒1内的温度传递到白蜡11和酒精12上，当白蜡11的温度达到其沸点温度60℃时，白蜡11沸腾而汽化，汽化过程中产生的蒸汽压推动推块10向上移动，推块10向上移动过程中，将楔块6推动着向远离搅拌筒1中心的方向移动，楔块6移动后，第一进料筒3内的组份(硬脂酸、加工助剂和改性剂)在重力作用下通过进料孔5下落至搅拌筒1中。

搅拌筒1内的温度继续上升，导热铜棒9不断将温度传递给酒精12，当酒精12的温度达到其沸点温度78℃时，酒精12沸腾而汽化，沸腾后的酒精12汽化过程中产生的蒸汽压推动推块10向上移动，进而将楔块6推动着向远离搅拌筒1中心的方向移动，楔块6移动后，第二进料筒4内的组份(轻质碳酸钙、颜料、氧化聚乙烯蜡、紫外吸收剂和抗氧剂)在重力作用下通过进料孔5下落至搅拌筒1中；第一进料筒3和第二进料筒4内的组份随着温度达到对应温度时，通过机械零件和物理变化实现了对不同组份不同温度下的自动添加，避免了人工监控温度进行下料的过程。

当楔块6移动到被限位挡板7挡住时，推块10也不会继续移动，而推块10在此前向上移动过程中，反应室8上部的开孔15露出，进而产生的蒸汽压通过管道16进入到空腔14中或者缸体18中，进入缸体18容腔内的蒸汽压使得缸体18内的压强增大，进而迫使推杆19向搅拌筒1内部移动，进而将搅拌筒1内壁上粘附的原料推出，避免了这些原料因贴在搅拌筒1内壁上而无法被搅拌的情况，增加了原料搅拌的均匀性。

此外双螺旋桨带17底部的两个螺旋桨在横向长度上不相等，使得双螺旋桨带17搅拌时，横向长度较长一侧的螺旋桨对搅拌袋13进行挤压和剪切摩擦，使得远离该较长一侧螺旋桨的搅拌袋13部位受到靠近较长一侧螺旋桨的搅拌袋13部位的拉扯，该远离较长一侧螺旋桨的搅拌袋13部位被拉直，进而将搅拌袋13角位的物料推出，避免了存在混料死区的情况发生；通过管道16进入到空腔14中的蒸汽压，使得搅拌袋13在经受双螺旋桨带17底部的两个螺旋桨在横向长度上不相等的搅拌而产生的左右摆动时，该蒸汽压给予搅拌袋13一个支撑力，减少了搅拌袋13材质受力不均匀而变形的情况发生。

双螺旋桨带17搅拌时因其特殊的双螺旋结构和桨带结构，使得原料混合时的移动路径呈空间上下左右分布的漩涡状运动，进一步保证了混料的均匀。

在不同组份的原料加入过程中，始终保持双螺旋桨带17旋转；在该步骤中，将钙锌稳定剂与PVC树脂一同加入，可以充分发挥钙锌稳定剂对PVC树脂的热稳定作用；而在60℃时加入的硬脂酸有利于原料的初步凝胶，同时加入的加工助剂ACR401和改性剂CPE135A能够与PVC树脂更好地结合，避免了加工助剂ACR401和改性剂CPE135A加入过早(如与钙锌稳定剂一起加入)，使得钙锌稳定剂被吸收而减少，进而造成原料的热稳定性下降的情况发生。

如果在温度低于78℃时加入轻质碳酸钙，则作为填充剂的轻质碳酸钙将对搅拌筒1产生较大的摩擦，进而损坏搅拌筒1，因而选择在78℃时加入，既能减少磨损还能保证轻质碳酸钙与其他组份的充分均匀结合；同理，若在温度低于78℃时加入钛白粉，会对搅拌筒1造成较大的磨损，同时影响后续管道16成型的表面光洁度和色泽。

(3)原料的低速冷搅拌：经过低速冷搅拌器进行冷混料，冷混料完成后静置12h，最后经供料系统传输到挤出生产线料斗；

(4)原料的熔融挤出成型：将进入挤出生产线料斗的原料经过双螺旋杆熔融后挤出，再经挤出模具、冷却定型成管材。

对按照以上生产方法形成的管材按照GB/T 5836.1-2006《建筑排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材标准》的要求进行测试，从每个实施例随机选取同一批次的8根管材进行测试，并对每个实施例所测8组数据取平均值，测试结果如下：

检测项目	标准	实施例一	实施例二	实施例三
					拉伸强度MPa	≥43	52	50	56
断裂伸长率％	≥80	93	89	90
					纵向回缩率％	≤3.5	3	2.4	2.8
维卡软化温度℃	≥75	93	95	89
					落锤冲击试验	冲击12次无破裂	无破裂	无破裂	无破裂

由该测试结果可知，通过该配方生产的管材符合GB/T 5836.1-2006《建筑排水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材标准》和QB/T 2480-2000《建筑用硬聚氯乙烯(PVC-U)雨落水管材标准》；且采用该配方制造生产出来的管材在拉伸强度和断裂伸长率等方面均优于标准，因而本方案可以提高制品的户外使用耐候性、光老化性以及管材的使用寿命。

但目前我国的这两个标准缺乏直接对于管材中重金属检验的要求和指导，而采用现有的GB/T17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》检测，又因管材中的重金属在短时间析出非常少，因而检测难度大且检测不准确，目前行业较为严格的检测方法为国际电工委员会(IEC)制定的关于电子电气产品中限用有害物质的测试方法。

检测依据

检测项目	测试方法	测试仪器
			铅(Pb)	IEC 62321-5:2013	ICP-OES
镉(Cd)	IEC 62321-5:2013	ICP-OES
			汞(Hg)	IEC 62321-4:2013+AMD1:2017CSV	ICP-OES
六价铬(Cr)	IEC 62321-5:2013	ICP-OES

每个实施例随机选取同一批次的8根管材进行测试，并对每个实施例所测8组数据取平均值。

检测结果如下：

由以上测试数据可知，实施例一至实施例三所生产的排水管道中重金属含量远远低于标准要求。

而将目前市场上的用铅盐稳定剂制作的多根管道进行相同测试并取平均值，发现该铅盐稳定剂生产的管道与本发明三种实施例的均值对比数据如下：

稳定剂类别	铅(pb)mg/kg	铬(cr)mg/kg	汞(hg)mg/kg
				铅盐稳定剂	3921	0.1	1.8
钙锌稳定剂	6.47	0.1	0.27

由以上测试数据可知，本发明的配方所生产的排水管材中的重金属含量，远远低于采用铅盐稳定剂生产的管材，进而避免重金属污染水质和土壤。

综上所述，该配方和工艺生产出来的雨落水管对环境无污染、无毒无味且耐硫化污染。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的特性及常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，由如下质量份数的组份组成：PVC树脂100份，轻质碳酸钙5份，钙锌稳定剂3-5份，硬脂酸1-1.5份，氧化聚乙烯蜡1-2份，紫外吸收剂2-5份，抗氧剂2-3份，加工助剂1-3份，改性剂5-8份。

2.根据权利要求1所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述环保型PVC-U排水管配方还包括如下质量份数的组份：颜料3-5份。

3.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述PVC树脂为SG-5型。

4.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述钙锌稳定剂中的含量为：钙皂含量28-32份，锌皂含量12-17份。

5.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述轻质碳酸钙中的含量为：碳酸钙含量≥95％，白度≥92％，沉降体积2.4-2.6mL/g。

6.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010。

7.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述紫外吸收剂为紫外吸收剂UV-531。

8.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述加工助剂为ACR401。

9.根据权利要求2所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方，其特征在于，所述改性剂为CPE135A。

10.根据权利要求3-9中任一权利要求所述的抗冲环保型PVC-U排水管配方制备的抗冲环保型PVC-U排水管的生产方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

(1)原料中各组份称重：按照上述配方组成重量，使用精度为0.01g电子天平进行称重配比，每种原料精确到0.01g；

(2)原料的高速热搅拌：经过步骤(1)称重完成的原料，再经过高速热搅拌器进行热混料，在该热混料过程中，先将PVC树脂原料和钙锌稳定剂倒入高速热搅拌器的搅拌筒内，当高速热搅拌器内的感温单元监测到温度达到55-65℃，向搅拌筒中加入硬脂酸、加工助剂和改性剂；当感温单元监测到温度达到75-85℃，向搅拌筒中加入轻质碳酸钙、颜料、氧化聚乙烯蜡、紫外吸收剂和抗氧剂；在不同组份的原料加入过程中，始终保持高速热搅拌器的双螺旋桨带的旋转；

(3)原料的低速冷搅拌：经过低速冷搅拌器进行冷混料，冷混料完成后静置12h±2h，最后经供料系统传输到挤出生产线料斗；

(4)原料的熔融挤出成型：将进入挤出生产线料斗的原料经过双螺旋杆熔融后挤出，再经挤出模具、冷却定型成管材。