CN109942991A - 一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管 - Google Patents
一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种2,5‑呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，包括如下步骤制成：（1）2,5‑呋喃二甲酸改性淀粉制备（2）腰果酚‑锌络合物；（3）2,5‑呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管的制备；本发明制备的聚氯乙烯下水管具有优异的耐老化性能和耐冲击性能，通过添加2,5‑呋喃二甲酸改性淀粉与腰果酚‑锌络合物的协同作用，能够显著的提高聚氯乙烯下水管的耐老化性能和冲击强度。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管。
背景技术
聚氯乙烯下排水管是以卫生级聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料，加入适量的稳定剂、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、包装等工序以完成管材、管件的生产。
现有的聚氯乙烯下水管在使用过程中，会因环境温度变化的影响、介质腐蚀、自身老化以及周围建筑物的挤压等原因发生破损造成渗透。
因此，如何提高聚氯乙烯下水管的性能，提高使用寿命，降低渗透情况的出现是当前所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，包括如下步骤制成：
（1）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉制备：
将淀粉均匀分散到质量分数为25-26.5%的乙醇溶液中，搅拌均匀，得到淀粉浆液，所述淀粉与乙醇溶液混合比例为210g：380ml，然后向淀粉浆液中添加其质量2.8-3%的2,5-呋喃二甲酸，然后加热至68-72℃，以1400r/min转速搅拌40min，再向淀粉浆液中加入混匀后的丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺，在80℃下搅拌反应2小时，然后自然冷却至室温，再进行旋转蒸发干燥，烘干至恒重，即得2,5-呋喃二甲酸改性淀粉；所述丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺摩尔比为5:2:3，所述丙烯酸丁酯与淀粉质量比为1:10；
（2）腰果酚-锌络合物：
称取一定量的腰果酚，然后再将腰果酚溶于去离子水中，在32℃下水浴中以500r/min转速搅拌15min，然后再采用超声波处理2min，得到腰果酚溶液，所述腰果酚溶液质量分数为22.5%，向腰果酚溶液中添加腰果酚质量15%的氯化锌，继续搅拌20min，然后再将氯化锌等摩尔质量的固体碳酸氢钠溶于去离子水中，得到质量分数为15%的碳酸氢钠溶液，然后再将碳酸氢钠溶液滴加到腰果酚溶液中，再添加腰果酚质量20%的白炭黑，以120r/min转速搅拌4小时，然后静置3小时，再进行离心、洗涤、干燥，即得腰果酚-锌络合物；
（3）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管的制备：
按重量份计将聚氯乙烯80-90、2,5-呋喃二甲酸改性淀粉15-18、腰果酚-锌络合物5-7、碳酸钙25-30、增塑剂2-4、玻璃纤维3-5、沸石粉12-16、铅系稳定剂1.2-1.5、润滑剂1.1-1.4加入高速混合机中进行混合1小时后，将物料输送到冷混机中搅拌降温，待物料温度降至30℃时，出料；最后将混合料送至双螺杆挤出机中挤出成型制成管材。
进一步的，所述淀粉为栗子淀粉与大豆淀粉按1:4质量比混合得到。
进一步的，所述超声波功率为800W，频率为35kHz。
进一步的，所述白炭黑粒度为1200目。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
进一步的，所述铅系稳定剂为二盐基硬脂酸铅。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述双螺杆挤出机加工温度为189℃。
有益效果：本发明制备的聚氯乙烯下水管具有优异的耐老化性能和耐冲击性能，通过添加2,5-呋喃二甲酸改性淀粉与腰果酚-锌络合物的协同作用，能够显著的提高聚氯乙烯下水管的耐老化性能和冲击强度，其中，腰果酚-锌络合物的添加对于聚氯乙烯下水管老化性能和冲击强度的影响明显较大，采用白炭黑替代腰果酚-锌络合物时，效果并不明显，可见本发明 制备的腰果酚-锌络合物虽然含有一定量的白炭黑，但是性能特点与白炭黑明显不同，在本发明中发挥了较为重要的作用，本发明制备的2,5-呋喃二甲酸改性淀粉，在制备过程中，能够对淀粉结晶具有明显的破坏作用，极大的降低了淀粉的结晶度，明显的提高淀粉的化学活性，从而使得制备的2,5-呋喃二甲酸改性淀粉在聚氯乙烯体系中能够更好的与其它组分相容，大分子链与聚氯乙烯分子链能够相互缠绕连接，在腰果酚-锌络合物的协同促进作用下，形成较强的网络结构，增强了体系的冲击强度和耐环境老化的性能，进而提高了聚氯乙烯下水管的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，包括如下步骤制成：
（1）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉制备：
将淀粉均匀分散到质量分数为25%的乙醇溶液中，搅拌均匀，得到淀粉浆液，所述淀粉与乙醇溶液混合比例为210g：380ml，然后向淀粉浆液中添加其质量2.8%的2,5-呋喃二甲酸，然后加热至68℃，以1400r/min转速搅拌40min，再向淀粉浆液中加入混匀后的丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺，在80℃下搅拌反应2小时，然后自然冷却至室温，再进行旋转蒸发干燥，烘干至恒重，即得2,5-呋喃二甲酸改性淀粉；所述丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺摩尔比为5:2:3，所述丙烯酸丁酯与淀粉质量比为1:10；
（2）腰果酚-锌络合物：
称取一定量的腰果酚，然后再将腰果酚溶于去离子水中，在32℃下水浴中以500r/min转速搅拌15min，然后再采用超声波处理2min，得到腰果酚溶液，所述腰果酚溶液质量分数为22.5%，向腰果酚溶液中添加腰果酚质量15%的氯化锌，继续搅拌20min，然后再将氯化锌等摩尔质量的固体碳酸氢钠溶于去离子水中，得到质量分数为15%的碳酸氢钠溶液，然后再将碳酸氢钠溶液滴加到腰果酚溶液中，再添加腰果酚质量20%的白炭黑，以120r/min转速搅拌4小时，然后静置3小时，再进行离心、洗涤、干燥，即得腰果酚-锌络合物；
（3）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管的制备：
按重量份计将聚氯乙烯80、2,5-呋喃二甲酸改性淀粉15、腰果酚-锌络合物5、碳酸钙25、增塑剂2、玻璃纤维3、沸石粉12、铅系稳定剂1.2、润滑剂1.1加入高速混合机中进行混合1小时后，将物料输送到冷混机中搅拌降温，待物料温度降至30℃时，出料；最后将混合料送至双螺杆挤出机中挤出成型制成管材。
进一步的，所述淀粉为栗子淀粉与大豆淀粉按1:4质量比混合得到。
进一步的，所述超声波功率为800W，频率为35kHz。
进一步的，所述白炭黑粒度为1200目。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
进一步的，所述铅系稳定剂为二盐基硬脂酸铅。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述双螺杆挤出机加工温度为189℃。
实施例2
一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，包括如下步骤制成：
（1）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉制备：
将淀粉均匀分散到质量分数为26.5%的乙醇溶液中，搅拌均匀，得到淀粉浆液，所述淀粉与乙醇溶液混合比例为210g：380ml，然后向淀粉浆液中添加其质量3%的2,5-呋喃二甲酸，然后加热至72℃，以1400r/min转速搅拌40min，再向淀粉浆液中加入混匀后的丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺，在80℃下搅拌反应2小时，然后自然冷却至室温，再进行旋转蒸发干燥，烘干至恒重，即得2,5-呋喃二甲酸改性淀粉；所述丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺摩尔比为5:2:3，所述丙烯酸丁酯与淀粉质量比为1:10；
（2）腰果酚-锌络合物：
称取一定量的腰果酚，然后再将腰果酚溶于去离子水中，在32℃下水浴中以500r/min转速搅拌15min，然后再采用超声波处理2min，得到腰果酚溶液，所述腰果酚溶液质量分数为22.5%，向腰果酚溶液中添加腰果酚质量15%的氯化锌，继续搅拌20min，然后再将氯化锌等摩尔质量的固体碳酸氢钠溶于去离子水中，得到质量分数为15%的碳酸氢钠溶液，然后再将碳酸氢钠溶液滴加到腰果酚溶液中，再添加腰果酚质量20%的白炭黑，以120r/min转速搅拌4小时，然后静置3小时，再进行离心、洗涤、干燥，即得腰果酚-锌络合物；
（3）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管的制备：
按重量份计将聚氯乙烯90、2,5-呋喃二甲酸改性淀粉18、腰果酚-锌络合物7、碳酸钙30、增塑剂4、玻璃纤维5、沸石粉16、铅系稳定剂1.5、润滑剂1.4加入高速混合机中进行混合1小时后，将物料输送到冷混机中搅拌降温，待物料温度降至30℃时，出料；最后将混合料送至双螺杆挤出机中挤出成型制成管材。
进一步的，所述淀粉为栗子淀粉与大豆淀粉按1:4质量比混合得到。
进一步的，所述超声波功率为800W，频率为35kHz。
进一步的，所述白炭黑粒度为1200目。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
进一步的，所述铅系稳定剂为二盐基硬脂酸铅。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述双螺杆挤出机加工温度为189℃。
实施例3
一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，包括如下步骤制成：
（1）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉制备：
将淀粉均匀分散到质量分数为26%的乙醇溶液中，搅拌均匀，得到淀粉浆液，所述淀粉与乙醇溶液混合比例为210g：380ml，然后向淀粉浆液中添加其质量2.9%的2,5-呋喃二甲酸，然后加热至70℃，以1400r/min转速搅拌40min，再向淀粉浆液中加入混匀后的丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺，在80℃下搅拌反应2小时，然后自然冷却至室温，再进行旋转蒸发干燥，烘干至恒重，即得2,5-呋喃二甲酸改性淀粉；所述丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺摩尔比为5:2:3，所述丙烯酸丁酯与淀粉质量比为1:10；
（2）腰果酚-锌络合物：
称取一定量的腰果酚，然后再将腰果酚溶于去离子水中，在32℃下水浴中以500r/min转速搅拌15min，然后再采用超声波处理2min，得到腰果酚溶液，所述腰果酚溶液质量分数为22.5%，向腰果酚溶液中添加腰果酚质量15%的氯化锌，继续搅拌20min，然后再将氯化锌等摩尔质量的固体碳酸氢钠溶于去离子水中，得到质量分数为15%的碳酸氢钠溶液，然后再将碳酸氢钠溶液滴加到腰果酚溶液中，再添加腰果酚质量20%的白炭黑，以120r/min转速搅拌4小时，然后静置3小时，再进行离心、洗涤、干燥，即得腰果酚-锌络合物；
（3）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管的制备：
按重量份计将聚氯乙烯82、2,5-呋喃二甲酸改性淀粉16、腰果酚-锌络合物6、碳酸钙28、增塑剂3、玻璃纤维4、沸石粉15、铅系稳定剂1.3、润滑剂1.2加入高速混合机中进行混合1小时后，将物料输送到冷混机中搅拌降温，待物料温度降至30℃时，出料；最后将混合料送至双螺杆挤出机中挤出成型制成管材。
进一步的，所述淀粉为栗子淀粉与大豆淀粉按1:4质量比混合得到。
进一步的，所述超声波功率为800W，频率为35kHz。
进一步的，所述白炭黑粒度为1200目。
进一步的，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
进一步的，所述铅系稳定剂为二盐基硬脂酸铅。
进一步的，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
进一步的，所述双螺杆挤出机加工温度为189℃。
对比例1：与实施例1区别仅在于将2,5-呋喃二甲酸改性淀粉替换为未处理的大豆淀粉。
对比例2：与实施例1区别仅在于将2,5-呋喃二甲酸改性淀粉替换为201210256568.0方法处理得到的改性大豆淀粉。
对比例3：与实施例1区别仅在于不添加腰果酚-锌络合物。
对比例4：与实施例1区别仅在于将腰果酚-锌络合物替换为白炭黑。
对相同规格的实施例与对比例聚氯乙烯下水管进行耐老化性能检测：
耐老化试验按GB/T16422.2-1999中A法的规定进行，黑板温度为（66±3）℃，相对湿度为（52±5）%，测试300h后比较
表1
| 项目 | 耐老化后表面颜色变化 | 冲击强度（0℃）J | 耐老化后冲击强度J |
| 实施例1 | △E≤3 | 86 | 85 |
| 实施例2 | △E≤3 | 83 | 81 |
| 实施例3 | △E≤3 | 85 | 83 |
| 对比例1 | △E≤6 | 76 | 70 |
| 对比例2 | △E≤6 | 78 | 72 |
| 对比例3 | △E≥10 | 72 | 53 |
| 对比例4 | △E≥10 | 73 | 54 |
| 对照组 | △E≥16 | 65 | 36 |
对照组为纯聚氯乙烯下水管；
由表1可以看出，本发明制备的聚氯乙烯下水管具有优异的耐老化性能和耐冲击性能，通过添加2,5-呋喃二甲酸改性淀粉与腰果酚-锌络合物的协同作用，能够显著的提高聚氯乙烯下水管的耐老化性能和冲击强度，其中，腰果酚-锌络合物的添加对于聚氯乙烯下水管老化性能和冲击强度的影响明显较大，采用白炭黑替代腰果酚-锌络合物时，效果并不明显，可见本发明 制备的腰果酚-锌络合物虽然含有一定量的白炭黑，但是性能特点与白炭黑明显不同，在本发明中发挥了较为重要的作用。
Claims (8)
1.一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，包括如下步骤制成：
（1）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉制备：
将淀粉均匀分散到质量分数为25-26.5%的乙醇溶液中，搅拌均匀，得到淀粉浆液，所述淀粉与乙醇溶液混合比例为210g：380ml，然后向淀粉浆液中添加其质量2.8-3%的2,5-呋喃二甲酸，然后加热至68-72℃，以1400r/min转速搅拌40min，再向淀粉浆液中加入混匀后的丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺，在80℃下搅拌反应2小时，然后自然冷却至室温，再进行旋转蒸发干燥，烘干至恒重，即得2,5-呋喃二甲酸改性淀粉；所述丙烯酸丁酯、过氧化苯甲酰和N，N-二甲基苯胺摩尔比为5:2:3，所述丙烯酸丁酯与淀粉质量比为1:10；
（2）腰果酚-锌络合物：
称取一定量的腰果酚，然后再将腰果酚溶于去离子水中，在32℃下水浴中以500r/min转速搅拌15min，然后再采用超声波处理2min，得到腰果酚溶液，所述腰果酚溶液质量分数为22.5%，向腰果酚溶液中添加腰果酚质量15%的氯化锌，继续搅拌20min，然后再将氯化锌等摩尔质量的固体碳酸氢钠溶于去离子水中，得到质量分数为15%的碳酸氢钠溶液，然后再将碳酸氢钠溶液滴加到腰果酚溶液中，再添加腰果酚质量20%的白炭黑，以120r/min转速搅拌4小时，然后静置3小时，再进行离心、洗涤、干燥，即得腰果酚-锌络合物；
（3）2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管的制备：
按重量份计将聚氯乙烯80-90、2,5-呋喃二甲酸改性淀粉15-18、腰果酚-锌络合物5-7、碳酸钙25-30、增塑剂2-4、玻璃纤维3-5、沸石粉12-16、铅系稳定剂1.2-1.5、润滑剂1.1-1.4加入高速混合机中进行混合1小时后，将物料输送到冷混机中搅拌降温，待物料温度降至30℃时，出料；最后将混合料送至双螺杆挤出机中挤出成型制成管材。
2.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述淀粉为栗子淀粉与大豆淀粉按1:4质量比混合得到。
3.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述超声波功率为800W，频率为35kHz。
4.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述白炭黑粒度为1200目。
5.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述增塑剂为柠檬酸三丁酯。
6.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述铅系稳定剂为二盐基硬脂酸铅。
7.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸丁酯。
8.根据权利要求1所述的一种2,5-呋喃二甲酸改性淀粉基聚氯乙烯下水管，其特征在于，所述双螺杆挤出机加工温度为189℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190628 |
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