CN109988383A - 一种新型改性的聚苯乙烯管件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种新型改性的聚苯乙烯管件及其制备方法。所述的改性的聚氯乙烯管件，按重量份数由以下原料组成：聚氯乙烯、膨胀阻燃材料、增强剂、相容剂、抗氧化剂、增强填料助剂和润滑剂。所述的改性的聚氯乙烯管件的制备方法：S1.准备和称量各种，并将各种混合；S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合；S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，得到制粒；S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。本发明所制备的聚氯乙烯管件的阻燃性能和力学性能都有明显提升能更好满足日常使用需求。

Description

一种新型改性的聚苯乙烯管件及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种新型改性的聚苯乙烯管件及其制备方法。
背景技术
PVC是(Polyvinylchlorid)的简称，主要成份为聚氯乙烯，加入其他成分来增强其耐热性、韧性、延展性的一种材料。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂。
近年来，PVC管道凭借其自重轻，耐腐蚀，耐压强度高，安全方便等特点受到了工程界的一直好评。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料，它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。近些年来，随着国内经济快速发展，各行各业也得到了快速发展，因为PVC管道发展也进入到了一个新的阶段。
PVC管道的抗拉、抗压强度等力学性能较好，并且其还具有耐腐蚀性好、耐药品性优良和良好的水密性等优点，因而被广泛使用深受消费者和市场喜欢。
但是，随着PVC管道使用范围的日益扩大，市场对于其性能的要求也在不断提高，传统的PVC管道的耐燃性能一般，容易燃烧，不能不能用于温度较高的地方和易燃环境当中；这极大限制了其使用范围，不能满足市场对其日益提高的性能需求。
因而，市场上先急需一种耐燃性能好的PVC管件，以满足消费者和市场对其日益提高的性能需求。
发明内容
针对传统的PVC管件在使用过程中，耐燃性能一般，使用范围受限，使用的领域还存在很大局限，对PVC管件使用情况耐燃效果还不尽理想的问题，本发明目的在于提供一种新型改性的聚苯乙烯管件及其制备方法。
传统的PVC管件因其耐燃性能不能满足消费和市场上日益提升的性能要求，进一步扩大使用范围和领域受到限制；本发明通过往聚苯乙烯材料中加入耐燃材料和抗氧化剂，一方面通过往里加入耐燃性材料，提高材料自身的耐燃性能，从而提高材料的耐燃性；另一方面，通过往里抗氧化剂，提升材料自身的抗氧化性能，既能提高材料和管件的寿命，同时，也可以抗氧化性能，增强材料和管件的耐燃性能，能更好地满足消费者和市场的需求。
为了实现上述目标，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种新型改性的聚苯乙烯管件，以重量份数计，包含以下组分：聚氯乙烯65～95份、膨胀阻燃材料18～35份、增强剂1～5份、相容剂3～12份、抗氧化剂1～8份、增强填料助剂3～10份和润滑剂0.08～0.75份。
优选地，所述的膨胀阻燃材料为可膨胀石墨和磷酸三苯酯组成的复合材料。
优选地，所述的复合材料中的可膨胀石墨和磷酸三苯酯的组成比例为2.5～3.2:0.85～1.25。
更优选地，所述的复合材料中的可膨胀石墨和磷酸三苯酯的组成比例为2.7～3.0:0.95～1.15。
优选地，所述的增强剂为纳米硫酸钡或二氧化硅中的任意一种。
更优选地，所述的增强剂为纳米硫酸钡。
优选地，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚氯乙烯。
优选地，所述的抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168中的一种。
优选地，所述的增强填料助剂为聚酰胺-6、碳酸钙和膨润土中的一种。
更优选地，所述的增强填料助剂为碳酸钙和膨润土中的一种。
优选地，所述的润滑剂为二甲基硅油润滑剂、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种。
优选地，所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为5～10min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为150～480rpm/min，螺杆温度为185～215℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
更优选地，所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为8min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为180～420rpm/min，螺杆温度为195～205℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
一种新型改性的聚苯乙烯管件，按重量份数由以下原料组成：聚氯乙烯65～95份、膨胀阻燃材料(可膨胀石墨和磷酸三苯酯的添加比例为2.5:0.85)20份、纳米硫酸钡1份、马来酸酐接枝聚氯乙烯5份、抗氧化剂1010 2份、聚酰胺-6 3份和二甲基硅油润滑剂0.10份。
一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为6min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为180rpm/min，螺杆温度为185～215℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
实施例2
一种新型改性的聚苯乙烯管件，以重量份数计，包含以下组分：聚氯乙烯80份、膨胀阻燃材料(可膨胀石墨和磷酸三苯酯的添加比例为3.0:1.0)25份、纳米硫酸钡3份、马来酸酐接枝聚氯乙烯7份、抗氧化剂168 5份、碳酸钙6份和硅酮粉0.25份。
一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为8min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为250rpm/min，螺杆温度为185～215℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
实施例3
一种新型改性的聚苯乙烯管件，以重量份数计，包含以下组分：聚氯乙烯90份、膨胀阻燃材料(可膨胀石墨和磷酸三苯酯的添加比例为3.1:1.15)30份、二氧化硅4份、马来酸酐接枝聚氯乙烯10份、抗氧化剂1010 5份、膨润土8份和季戊四醇硬脂酸酯0.45份。
一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为8min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为360rpm/min，螺杆温度为185～215℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
实施例4
一种新型改性的聚苯乙烯管件，以重量份数计，包含以下组分：聚氯乙烯70份、膨胀阻燃材料(可膨胀石墨和磷酸三苯酯的添加比例为2.7:1.05)28份、纳米硫酸钡2份、马来酸酐接枝聚氯乙烯5份、抗氧化剂168 3份、碳酸钙5份和二甲基硅油润滑剂0.33份。
一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为10min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为450rpm/min，螺杆温度为185～215℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
性能测试
根据聚苯乙烯管件的相关标准要求，对本发明制备的改性的聚苯乙烯管件的相关性能进行测试，并选取市售的PVC管件作为对照组进行测试；相关测试如表1所示：
表1性能测试
从表1中的测试数据可以得知，本发明制备的新型改性的聚苯乙烯管件的各项性能参数均符合国家的相关性能要求，并且与对照组相比，对照组的PVC管件的烘箱的实验结果不能完全满足相关要求，同时本发明制备的新型改性的聚苯乙烯管件的光洁度也相对较好，总体来说，本发明制备新型改性的聚苯乙烯管件符合国家相关材料质量要求，相关性能总体更好。
阻燃性能测试
极限氧指数(是评定材料燃烧性能的一项重要指标，以氧气所占的最低百分数表示。它是指在规定条件下，试样在氧气、氮气的混合气流中维持平稳燃烧所需要的最低氧气浓度。这是通常的划分标准是易燃材料LOI≤17％，可燃材料LOI≤21％，难燃材料LOI≥27％。
LOI测试操作方法如下：将试样装在试样夹中间并加以固定，然后将试样夹连同试样垂直安插在燃烧玻璃筒内的支架上。旋转氧气压力控制和氮气压力控制旋钮，使氧气压力表和氮气压力表的压力稳定在0.1MPa到0.3MPa之间；然后旋转氧气流量表和氮气流量表的控制旋钮，使流量接近于(稍低于)实验需要的流量。用打火机从气嘴管口处点燃点火器，将点火器伸入燃烧玻璃筒内在试样上点火。待试样上端全部点燃后，点火时间应注意控制在内)，移去点火器，并立即开始测定续燃和阴燃时间，随后测定损毁长度。
取市售PVC管件作为对照组，本发明实施例1～4制备样品为测试组，进行测试，相关的测试结果如表2所示。
表2极限氧指数
组别 LOI％ 阻燃等级
对照组 19 失败
测试组1 31.5 V-0
测试组2 31.8 V-0
测试组3 31.9 V-0
测试组4 31.2 V-0
从表2中的阻燃性能测试数据可以看出，市售PVC管件的阻燃性能较差，LOI指数较低，阻燃性较差；而本发明实施例1～4制备的新型改性的聚苯乙烯管件的LOI指数明显要高于对照组，且其阻燃等级较高，这显示其阻燃性能要明显优于市售PVC管件，本发明制备的新型改性的聚苯乙烯管件的阻燃性能有较好的阻燃性能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，按重量份数由以下原料组成：聚氯乙烯65～95份、膨胀阻燃材料18～35份、增强剂1～5份、相容剂3～12份、抗氧化剂1～8份、增强填料助剂3～10份和润滑剂0.08～0.75份。
2.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的膨胀阻燃材料为可膨胀石墨和磷酸三苯酯组成的复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的复合材料中的可膨胀石墨和磷酸三苯酯的组成比例为2.5～3.2:0.85～1.25。
4.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的增强剂为纳米硫酸钡或二氧化硅中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚氯乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的增强填料助剂为聚酰胺-6、碳酸钙和膨润土中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件，其特征在于，所述的润滑剂为二甲基硅油润滑剂、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为5～10min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为150～480rpm/min，螺杆温度为185～215℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
10.根据权利要求1所述的一种新型改性的聚苯乙烯管件的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.准备和称量各种，并将各种混合；
S2.将准备好的各种原料投入到高速混合器中进行混合，混合时间为8min；
S3.混合完成后，经由喂料器将上述混合物料投送至双螺杆挤出机中经过混炼、挤出、拉条、冷却和切粒等工序进行处理，螺杆的转速为180～420rpm/min，螺杆温度为195～205℃，螺杆长径比为35～45，得到制粒；
S4.将所得的颗粒加入注塑机料斗，加工成型为管件产品。
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