CN110272603B - 一种高耐压pvc树脂组合物及其制备的高耐内压pvc管材 - Google Patents

一种高耐压pvc树脂组合物及其制备的高耐内压pvc管材 Download PDF

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Abstract

本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种高耐压PVC树脂组合物，并进一步公开其制备的高耐内压PVC管材。本发明所述高耐压PVC树脂组合物，以PVC树脂、PVC稳定剂、甲基丙烯酸甲酯‑丙烯腈共聚树脂、加工改性树脂、加工助剂、硬脂酸钙、石蜡和PE蜡为加工原料，利用各组分的协调作用，能够有效促进管材的塑化性能及塑化均匀性，从而提高管材的耐内压性能。尤其是甲基丙烯酸甲酯‑丙烯腈共聚树脂与苯乙烯‑压克力橡胶‑丙烯腈共聚物(ASA树脂)可产生较好的协同作用，进一步促进整个体系实现塑化，有效提高了整个PVC管材的耐内压性能。

Description

一种高耐压PVC树脂组合物及其制备的高耐内压PVC管材
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种高耐压PVC树脂组合物，并进一步公开其制备的高耐内压PVC管材。
背景技术
聚氯乙烯(PVC，Polyvinyl chloride)是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂，或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物。PVC曾是世界上产量最大的通用塑料，在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
众所周知，PVC管材因具有优良的化学稳定性，卓越的电绝缘性和良好的柔软性和着色性，可以用来代替传统橡胶管、聚乙烯管材，用以输送液体，也用作电缆套管及电线绝缘管等，应用十分广泛。而随着科技水平的快速发展，对PVC管材的特定性能要求也愈来愈高。目前，市场上的多数PVC管材存在着耐压性能尤其是耐内压性能不足的问题，大大限制了其在某些高压领域的应用。耐内压性能是评价PVC耐压管材的是一项很重要的性能指标，以一定环应力下的静液压爆破时间来表示，它反映了管材在应用中所能承受压力的大小和管材的寿命，是PVC管材应用中一个十分重要的性能参数。
如中国专利CN105924851A公开了一种耐热改性PVC塑料管材，该PVC塑料管材的制备原料包括PVC树脂55-60份、稳定剂2-5份、润滑剂1-3份、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯共聚物20-30份、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物25-35份、填充剂5-10份、以及耐热改性剂4-8份，经挤出机挤出成型制得。该方案制得的PVC管材具有优异的强度、抗冲击性和耐热性，能在高温液体中长久稳定使用，但尽管提高了管材的抗冲击性能，却会大幅降低管材的耐内压性能，依然不利于在高压环境下的应用。
又如中国专利CN104530589A公开了一种纤维增强高抗冲PVC-U管材，其制备原料包括PVC树脂50份、钙锌稳定剂1-2份、轻质碳酸钙5-20份、硬脂酸0.2-0.6份、PE蜡0.4-1.2份、ACR抗冲改性剂0.5-1.5份、氯化聚乙烯0.4-1.4份、以及偶联剂改性短切纤维10-25份，上述原料混合均匀后在双辊塑炼机上制得纤维增强PVC母料并进一步制得PVC-U管材。该PVC-U管材的抗冲击强度及静液压强度等性能显著提高，但整个管材的耐压尤其是耐内压性能依然不甚理想。
因此，开发一种具有良好的耐压尤其是耐内压性能的PVC管材对于提高PVC管材的应用性能及扩大PVC管材的应用范围具有积极的意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种高耐压PVC树脂组合物，该组合物具有较高的耐压性能，可用于制备高耐压PVC产品；
本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述组合物制备的高耐内压PVC管材。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种高耐压PVC树脂组合物，包括如下重量份的组分：
PVC树脂100重量份；
PVC稳定剂0.8-1.0重量份；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂2.0-5.0重量份；
加工改性树脂3.0-4.0重量份；
加工助剂0.9-1.2重量份；
硬脂酸钙0.5-0.8重量份；
石蜡0.4-0.6重量份；
PE蜡0.3-0.4重量份。
具体的，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂中，所述甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈的用量比例为9：1-1：9。
优选的，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂中，所述甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈的用量比例为7：3-4：6。
具体的，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂是以甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈为功能单体，通过乳液聚合法制得。
具体的，所述PVC树脂的平均聚合度为1000-1100、表观密度为0.58-0.62g/mL。
具体的，所述加工改性树脂包括ASA树脂。
具体的，所述PVC稳定剂包括硫醇甲基锡稳定剂。
本发明还公开了一种制备所述高耐压PVC树脂组合物的方法，包括取选定量的各组分高速混匀的步骤，以及将所得混合料冷却后进行放料的步骤。
本发明还公开了所述的高耐压PVC树脂组合物用于制备高耐内压PVC管材的用途。
本发明还公开了一种高耐内压PVC管材，由所述的高耐压PVC树脂组合物按照常规工艺制得。
本发明还公开了一种制备所述的高耐内压PVC管材的方法，包括将混合后的所述高耐压PVC树脂组合物置于管材挤出机组中进行加工的步骤。
本发明所述高耐压PVC树脂组合物，以PVC树脂、PVC稳定剂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂、加工改性树脂、加工助剂、硬脂酸钙、石蜡和PE蜡为加工原料，利用各组分的协调作用，能够有效促进管材的塑化性能及塑化均匀性，从而提高管材的耐内压性能。尤其是甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂与苯乙烯-压克力橡胶-丙烯腈共聚物(ASA树脂)可产生较好的协同作用，进一步促进整个体系实现塑化，有效提高了整个PVC管材的耐内压性能。
本发明所述高耐压PVC树脂组合物中，当甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂的甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈的比例为7：3-4：6时，所述PVC管材具有更高的耐内压性能，抗压效果更佳。
具体实施方式
本发明下述实施例中：
所述加工助剂选用PVC加工助剂PA-20；
所述加工改性树脂选用ASA树脂XC-280G；
所述PVC稳定剂选用硫醇甲基锡稳定剂SW-977；
所述PVC树脂选用平均聚合度为1000-1100、表观密度为0.58-0.62g/mL的通用PVC树脂；
所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(a：b)表示所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂中甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈的质量比例为a：b；所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(a：b)为按照常规乳液聚合法，以选定质量比的甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈为功能单体制备所得，具体制备方法包括：在保护气体气氛下，以十二烷基硫酸钠为乳化剂溶入去离子水中，并加入选定质量比的所述功能单体混匀，温度升至55-65℃，并加入过硫酸钠为引发剂，持续搅拌反应得到白色乳液；将乳液进行破乳、洗涤、并真空干燥，记得到所需聚合物。
实施例1
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.8kg；
加工助剂1.2kg；
ASA树脂3.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)2.0kg；
硬脂酸钙0.5kg；
石蜡0.4kg；
PE蜡0.3kg。
实施例2
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.9kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂3.5kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
实施例3
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂1.0kg；
加工助剂0.9kg；
ASA树脂4.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)5.0kg；
硬脂酸钙0.8kg；
石蜡0.6kg；
PE蜡0.4kg。
实施例4
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.8kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂3.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)5.0kg；
硬脂酸钙0.8kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
实施例5
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂1.0kg；
加工助剂1.2kg；
ASA树脂4.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)2.0kg；
硬脂酸钙0.8kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.4kg。
实施例6
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.9kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂3.5kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(5：5)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
实施例7
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.9kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂3.5kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(4：6)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
实施例8
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.9kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂3.5kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(9：1)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
实施例9
本实施例所述高耐压PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.9kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂3.5kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(1：9)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
对比例1
本对比例所述PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.8kg；
加工助剂1.2kg；
ASA树脂3.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)1.0kg；
硬脂酸钙0.5kg；
石蜡0.4kg；
PE蜡0.3kg。
对比例2
本对比例所述PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂1.0kg；
加工助剂0.9kg；
ASA树脂4.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)7.0kg；
硬脂酸钙0.8kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.4kg。
对比例3
本对比例所述PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂1.0kg；
加工助剂1.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
对比例4
本对比例所述PVC树脂组合物，包括如下用量的组分：
PVC树脂100kg；
硫醇甲基锡稳定剂0.9kg；
加工助剂1.0kg；
ASA树脂6.0kg；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂(7：3)3.5kg；
硬脂酸钙0.6kg；
石蜡0.5kg；
PE蜡0.3kg。
实验例
分别按照上述实施例1-9及对比例1-4中各PVC树脂组合物的原料成分，将选定组分准确称量后放入高速混合机中在1400r/min下搅拌15分钟，随后放入到冷却搅拌机中于60r/min转速冷却至40℃后放料，制得高耐内压PVC管材组合物；将上述混合后的组合物置于管材挤出机组中进行挤出加工，控制温度参数不变，主机转速设置为7.5r/min，加工制得高耐内压PVC管材，所得管材的性能参数见下表1所示。
ISO1452-2：2009中规定，耐压等级为PVC-U250的管材的20℃，环应力42MPa的静液压时间必须大于等于1小时，环应力35MPa的静液压时间必须大于等于100小时。
表1PVC管材的性能
Figure BDA0002105006150000101
Figure BDA0002105006150000111
由上述实施例和对比例性能数据可看出，当甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂的甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈的比例为7：3-4：6时，管材具有较高的耐内压性能；而本发明所述PVC树脂组合物中，选用ASA树脂XC-280G与甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂产生协同作用，能够促进管材组合物塑化及塑化均匀性，从而提高管材的耐内压性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种高耐压PVC树脂组合物，其特征在于，包括如下重量份的组分：
PVC树脂100重量份；
PVC稳定剂0.8-1.0重量份；
甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂2.0-5.0重量份；
ASA树脂XC-280G 3.0-4.0重量份；
加工助剂0.9-1.2重量份；
硬脂酸钙0.5-0.8重量份；
石蜡0.4-0.6重量份；
PE蜡0.3-0.4重量份；
所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂中，所述甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈的用量比例为7：3-4：6。
2.根据权利要求1所述的高耐压PVC树脂组合物，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈共聚树脂是以甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈为功能单体，通过乳液聚合法制得。
3.根据权利要求2所述的高耐压PVC树脂组合物，其特征在于，所述PVC树脂的平均聚合度为1000-1100、表观密度为0.58-0.62g/mL。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高耐压PVC树脂组合物，其特征在于，所述PVC稳定剂包括硫醇甲基锡稳定剂。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述高耐压PVC树脂组合物的方法，其特征在于，包括取选定量的各组分高速混匀的步骤，以及将所得混合料冷却后进行放料的步骤。
6.权利要求1-4任一项所述的高耐压PVC树脂组合物用于制备高耐内压PVC管材的用途。
7.一种高耐内压PVC管材，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的高耐压PVC树脂组合物置于管材挤出机组中进行加工制得。
8.一种制备权利要求7所述的高耐内压PVC管材的方法，其特征在于，包括将混合后的所述高耐压PVC树脂组合物置于管材挤出机组中进行加工的步骤。
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