CN110408147A - 一种耐热抗老化的pvc管材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：PVC树脂40～60份；无机粉体50～70份；氯化聚乙烯1～3份；稳定剂2～8份；抗老化剂0.1～1份；颜料0.05～1份；润滑剂0.5～2份。本发明的耐热抗老化的PVC管材，具有优异的拉伸强度、断裂生长率、抗击冲性能、耐老化性。

Description

一种耐热抗老化的PVC管材及其制备方法

技术领域

本发明涉及管材技术领域，具体涉及的是一种耐热抗老化的PVC管材及其制备方法。

背景技术

电缆导管是近年来各地电缆铺设中常用的保护管材，经常采用的塑料管如MPP、PVC等，其强度较差，不能承受重压，易燃易碎，不耐热，不抗老化、寿命短。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的在于提供一种耐热抗老化的PVC管材及其制备方法，其具有优异的耐热性能和抗老化性能。

本发明的技术方案概述如下：

一种耐热抗老化的PVC管材，其中，按重量份计，包括以下组分：

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，所述无机粉体包括65～75wt％的重质碳酸钙和25～35wt％的云母。

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，所述稳定剂包括35～40wt％三盐基硫酸铅、10～20wt％二盐基硫酸铅、10～20wt％硬脂酸钡、15～25wt％硬脂酸铅、20～30wt％二辛酸酯。

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，所述抗老化剂包括40～45wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和55～60wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯。

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，所述颜料35～40wt％酞青绿和60～65wt％炭黑。

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，所述润滑剂35～40wt％氟化乙烯丙烯共聚物、35～45wt％石蜡、20～25wt％月桂酸锰。

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，还包括0.1～1份的氧化镝。

优选的是，所述的耐热抗老化的PVC管材，其中，还包括0.5～2份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，其中，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到10～15mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到20～25mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的耐热抗老化的PVC管材，具有优异的拉伸强度、断裂生长率、抗击冲性能、耐老化性。

(2)本发明的PVC管材，通过加入氯化聚乙烯改善耐候性能、耐老化性能和耐高温性能；通过加入重质碳酸钙和云母改善PVC的表面光泽、抗拉强度、热变形温度、抗冲击性；通过加入三盐基硫酸铅、二盐基硫酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸铅、二辛酸酯改善PVC树脂的热稳定性能和光稳定性能；酞青绿具有着色力强，具有优异的耐光、耐热、耐酸、耐碱、耐溶剂的性能；炭黑作为PVC树脂的光稳定剂和增强剂；氟化乙烯丙烯共聚物与PVC有良好的相容性，它在PVC内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔料的内摩擦生热和熔体的流动性；通过加入石蜡和月桂酸锰改善PVC熔料与设备的热金属表面的摩擦状况，使PVC管材容易脱模；氧化镝改善PVC管材的冲击性能和韧性；3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷改善PVC树脂和无机粉体的相容性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种耐热抗老化的PVC管材，其中，按重量份计，包括以下组分：

PVC树脂是一个极性非结晶性高聚物，分子之间有较强的作用力，是一个坚硬而脆的材料，抗冲击强度较低，化学稳定性很高，具有良好的可塑性，除少数有机溶剂外，常温下可耐任何浓度的盐酸、90％以下的硫酸、50～60％的硝酸及20％以下的烧碱；氯化聚乙烯为白色粉末，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能，韧性良好，与PVC树脂具有良好的相容性，分解温度较高，通过加入氯化聚乙烯改善耐候性能、耐老化性能和耐高温性能。

作为本案又一实施例，其中，所述无机粉体包括65～75wt％的重质碳酸钙和25～35wt％的云母。通过加入无机粉体改善PVC的表面光泽、抗拉强度、热变形温度、抗冲击性，本案优选的无机粉体为重质碳酸钙和云母协同作用。

作为本案又一实施例，其中，所述稳定剂包括35～40wt％三盐基硫酸铅、10～20wt％二盐基硫酸铅、10～20wt％硬脂酸钡、15～25wt％硬脂酸铅、20～30wt％二辛酸酯。通过加入稳定剂改善PVC树脂的热稳定性能和光稳定性能，本案优选的稳定剂为三盐基硫酸铅、二盐基硫酸铅、硬脂酸钡、硬脂酸铅、二辛酸酯协同作用。

作为本案又一实施例，其中，所述抗老化剂包括40～45wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和55～60wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯。抗老化剂用于PVC管材的高效抗老化，本案优选的抗老剂为羟乙基乙二胺三乙酸和癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯。

作为本案又一实施例，其中，所述颜料35～40wt％酞青绿和60～65wt％炭黑。酞青绿具有着色力强，具有优异的耐光、耐热、耐酸、耐碱、耐溶剂的性能；炭黑作为PVC树脂的光稳定剂和增强剂。

作为本案又一实施例，其中，所述润滑剂35～40wt％氟化乙烯丙烯共聚物、35～45wt％石蜡、20～25wt％月桂酸锰。氟化乙烯丙烯共聚物与PVC有良好的相容性，它在PVC内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔料的内摩擦生热和熔体的流动性；石蜡和月桂酸锰改善PVC熔料与设备的热金属表面的摩擦状况，使PVC管材容易脱模。

作为本案又一实施例，其中，还包括0.1～1份的氧化镝。氧化镝改善PVC管材的冲击性能和韧性。

作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～2份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷改善PVC树脂和无机粉体的相容性能。

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，其中，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到10～15mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到20～25mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

通过在管材外表面上缠绕碳化钽极大程度的提高了管材的强度、耐高温性能和抗老化性能，管材在使用的过程中不易出现破裂、断裂、被刮伤等情况的发生，延长管材的使用寿命；碳化硅纤维连续纤维布增强PVC管材，具有高刚性、高韧性、耐高温、耐冲击。

下面列出具体的实施例和对比例：

实施例1：

一种耐热抗老化的PVC管材，其中，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括65wt％的重质碳酸钙和35wt％的云母；稳定剂包括35wt％三盐基硫酸铅、10wt％二盐基硫酸铅、10wt％硬脂酸钡、15wt％硬脂酸铅、30wt％二辛酸酯；抗老化剂包括40wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和60wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料35wt％酞青绿和65wt％炭黑；润滑剂35wt％氟化乙烯丙烯共聚物、40wt％石蜡、25wt％月桂酸锰。

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到10mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到20mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

实施例2：

一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括70wt％的重质碳酸钙和30wt％的云母；稳定剂包括37wt％三盐基硫酸铅、15wt％二盐基硫酸铅、12wt％硬脂酸钡、16wt％硬脂酸铅、20wt％二辛酸酯；抗老化剂包括42wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和58wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料38wt％酞青绿和62wt％炭黑；润滑剂37wt％氟化乙烯丙烯共聚物、40wt％石蜡、23wt％月桂酸锰；

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到13mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到24mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

实施例3：

一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括75wt％的重质碳酸钙和25wt％的云母；稳定剂包括40wt％三盐基硫酸铅、10wt％二盐基硫酸铅、10wt％硬脂酸钡、20wt％硬脂酸铅、20wt％二辛酸酯；抗老化剂包括45wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和55wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料40wt％酞青绿和60wt％炭黑；润滑剂40wt％氟化乙烯丙烯共聚物、35wt％石蜡、25wt％月桂酸锰；

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到15mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到25mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

对比例1：

一种耐热抗老化的PVC管材，其中，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括65wt％的重质碳酸钙和35wt％的云母；稳定剂包括65wt％三盐基硫酸铅、10wt％二盐基硫酸铅、10wt％硬脂酸钡、15wt％硬脂酸铅；抗老化剂包括40wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和60wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料35wt％酞青绿和65wt％炭黑；润滑剂35wt％氟化乙烯丙烯共聚物、40wt％石蜡、25wt％月桂酸锰。

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到10mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到20mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

对比例2：

一种耐热抗老化的PVC管材，其中，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括65wt％的重质碳酸钙和35wt％的云母；稳定剂包括35wt％三盐基硫酸铅、10wt％二盐基硫酸铅、10wt％硬脂酸钡、15wt％硬脂酸铅、30wt％二辛酸酯；抗老化剂为癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料35wt％酞青绿和65wt％炭黑；润滑剂35wt％氟化乙烯丙烯共聚物、40wt％石蜡、25wt％月桂酸锰。

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到10mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到20mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

对比例3：

一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括70wt％的重质碳酸钙和30wt％的云母；稳定剂包括37wt％三盐基硫酸铅、15wt％二盐基硫酸铅、12wt％硬脂酸钡、16wt％硬脂酸铅、20wt％二辛酸酯；抗老化剂包括42wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和58wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料为炭黑；润滑剂37wt％氟化乙烯丙烯共聚物、40wt％石蜡、23wt％月桂酸锰；

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到13mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到24mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

对比例4：

一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括70wt％的重质碳酸钙和30wt％的云母；稳定剂包括37wt％三盐基硫酸铅、15wt％二盐基硫酸铅、12wt％硬脂酸钡、16wt％硬脂酸铅、20wt％二辛酸酯；抗老化剂包括42wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和58wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料38wt％酞青绿和62wt％炭黑；润滑剂为77wt％石蜡、23wt％月桂酸锰；

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到13mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到24mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

对比例5：

一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括75wt％的重质碳酸钙和25wt％的云母；稳定剂包括40wt％三盐基硫酸铅、10wt％二盐基硫酸铅、10wt％硬脂酸钡、20wt％硬脂酸铅、20wt％二辛酸酯；抗老化剂包括45wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和55wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料40wt％酞青绿和60wt％炭黑；润滑剂40wt％氟化乙烯丙烯共聚物、35wt％石蜡、25wt％月桂酸锰；

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到15mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到25mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

对比例6：

一种耐热抗老化的PVC管材，按重量份计，包括以下组分：

无机粉体包括75wt％的重质碳酸钙和25wt％的云母；稳定剂包括40wt％三盐基硫酸铅、10wt％二盐基硫酸铅、10wt％硬脂酸钡、20wt％硬脂酸铅、20wt％二辛酸酯；抗老化剂包括45wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和55wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯；颜料40wt％酞青绿和60wt％炭黑；润滑剂40wt％氟化乙烯丙烯共聚物、35wt％石蜡、25wt％月桂酸锰；

一种耐热抗老化的PVC管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到25mm，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。

实施例和对比例的性能测试结果如表1：

表1

从表1中数据可以看出，本发明的PVC管材，具有优异的拉伸强度、断裂生长率、抗击冲性能、耐老化性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (9)

1.一种耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，所述无机粉体包括65～75wt％的重质碳酸钙和25～35wt％的云母。

3.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，所述稳定剂包括35～40wt％三盐基硫酸铅、10～20wt％二盐基硫酸铅、10～20wt％硬脂酸钡、15～25wt％硬脂酸铅、20～30wt％二辛酸酯。

4.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，所述抗老化剂包括40～45wt％的羟乙基乙二胺三乙酸和55～60wt％癸二酸双(1，2，2，6，6-五甲基-4-羟基哌啶)酯。

5.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，所述颜料35～40wt％酞青绿和60～65wt％炭黑。

6.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，所述润滑剂35～40wt％氟化乙烯丙烯共聚物、35～45wt％石蜡、20～25wt％月桂酸锰。

7.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，还包括0.1～1份的氧化镝。

8.根据权利要求1所述的耐热抗老化的PVC管材，其特征在于，还包括0.5～2份的3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。

9.根据权利要求1～8任一项所述的耐热抗老化的PVC管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将原料：PVC树脂、无机粉体、氯化聚乙烯、稳定剂、抗老化剂、颜料、润滑剂投入至搅拌机中搅拌均匀后，采用成型机挤出成型管胚；

(2)通过缠绕设备在管胚外缠绕碳化硅纤维，并在碳化硅纤维的缠绕厚度达到10～15mm后，向正在缠绕碳化硅纤维的管胚投放碳化钽，使得碳化硅纤维能够在缠绕的过程中将碳化钽包覆至管胚外，待缠绕完成一层碳化钽后，停止碳化钽的投放；

(3)继续缠绕碳化硅纤维，待碳化硅纤维重新缠绕达到20～25mm厚度后，停止缠绕碳化硅纤维，制得PVC管材。