CN110667068A - 一种增强型塑料管道材料的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增强型塑料管道材料的制备工艺，包括如下步骤：步骤S1、备料；步骤S2、混料；步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径；步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置进行降温冷却。本发明通过采用聚氯乙烯为管材基材，并通过增强填料对基材进行增韧增强处理，使得到的管材具有优异的力学性能和耐腐蚀性能；同时，采用特制的管材成型冷却喷淋装置对成型后的管材进行冷却降温，不仅能够使管材均匀降温，保证塑料管道的质量，还能达到水资源的循环利用的目的，方法简单易行，具有较广的应用范围。

Description

一种增强型塑料管道材料的制备工艺
技术领域
本发明属于塑料管道材料技术领域，具体地，涉及一种增强型塑料管道材料的制备工艺。
背景技术
塑料管材作为化学建材的重要组成部分，而化学建材是继钢材、木材、水泥之后，当代新兴的第四大类新型建筑材料。近年来，化学建材得了长足进步迅猛发展。塑料管材因具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水以及燃气管等领域，成为城建管网的主力军。但是，塑料管材普遍存在刚性低、尺寸稳定性差，易发生蠕变及应力松弛破坏的缺陷，单一的树脂材料往往无法满足高载荷、易沉降等特殊工况条件的要求，往往需要通过改性手段对其进行增强、增韧。
发明专利CN1844722A公开了一种连续长纤维缠绕增强塑料管材，该申请采用连续长纤维增强热塑性塑料管，缠绕成型制造不同口径的塑料管，由粘结剂包覆的连续纤维束缠绕到已经有底层的塑料管上，或者在线复合挤出涂覆，就地缠绕到一个已加热的圆柱形不锈钢胚上，层层叠加，形成具有规定内径的连续长纤维增强塑料管材。该申请生产的管材采用连续长纤维进行改性，具有高强度和高抗拉性，但是纤维束在基体树脂中的一维分布只能在单方向上对管材进行增强，而无法有效地提高管材整体的韧性和抗冲性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强型塑料管道材料的制备工艺，通过采用聚氯乙烯作为管材基材，并通过增强填料对基材进行增韧增强处理，使得到的管材具有优异的力学性能和耐腐蚀性能；同时，采用特制的管材成型冷却喷淋装置对挤出成型后的管材进行冷却降温处理，不仅能够使管材均匀降温，保证塑料管道的质量，还能达到水资源的循环利用的目的，方法简单易行，具有较广的应用范围。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种增强型塑料管道材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤S1、备料：按照如下重量份：聚氯乙烯树脂90-100份、氯化聚氯乙烯4-5份、增强填料3-4份、稳定剂2-3份、硬脂酸0.3-0.5份、液体石蜡0.4-0.5份准备好各原料；
步骤S2、混料：将各原料在高速混和机中混和，先500r/min混合，待混和温度达到110-120℃，转至200r/min低速混合，直至温度达到45-50℃，制得共混料；
步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；
步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；
步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径，输出成型产品；
步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置的承载装置侧面进入并放置于承载架上，使喷淋直管位于成型产品内部，通过控制第一电机调节承载架的高度，使得喷淋直管位于成型产品的轴线位置处，开启喷淋直管和喷淋环管连接的冷却水，喷淋直管对成型产品的内壁进行冷却，喷淋环管对成型产品的外壁进行冷却，冷却结束后，输出最终产品，制得增强型塑料管道材料。
进一步地，所述增强填料由如下方法制备：
(1)将纳米碳酸钙置于100℃、-0.05MPa的真空干燥箱中干燥30min，密封待用；
(2)配制质量分数为60％的丙酮溶液，用醋酸酐调节pH值至4.9-5.2，在室温和匀速搅拌下加入硅烷偶联剂KH-590并使其溶解；硅烷偶联剂KH-590的加入量为丙酮溶液质量的5％；
(3)按照固液比1g：15mL将纳米碳酸钙加入上述溶液中，超声35-40min，过滤、真空干燥得到预改性纳米碳酸钙粒子；
(4)将二甲基亚砜、偶联剂SEA-17、偶氮二异丁腈和2-甲基吡啶加入装有搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的三颈瓶中，再加入预改性纳米碳酸钙粒子，超声10min后，油浴加热至75℃-80℃，以8-10滴/s的速度滴加甲基丙烯酸甲酯，恒温搅拌保持反应115-120min，产物经过滤、抽滤和高速离心处理，并用无水乙醇、丙酮各清洗三次后，真空干燥，得到增强填料。
进一步地，所述管材成型冷却喷淋装置，包括承载装置和安装于承载装置上的喷淋装置和成型产品；
承载装置包括支撑底板和承载底板，承载底板的下表面安装有第一轴杆，第一轴杆上固定有第一齿轮，承载底板的表面开设有两个第一圆形通孔，两个第一圆形通孔位于第一轴杆的两侧，第一圆形通孔内安装有第一螺纹轴，第一螺纹轴与承载底板转动连接，第一螺纹轴的底端固定有第二齿轮，第一齿轮和两个第二齿轮啮合，第一螺纹轴上安装有承载架，承载架安装于螺纹轴上；承载底板的上表面固定有循环水储存箱和侧板，侧板位于循环水储存箱一侧，侧板的表面从下至上依次开设有第二圆形通孔和第三圆形通孔，侧板的表面垂直固定有两根第二限位杆，两根第二限位杆分别位于第三圆形通孔的两侧；
喷淋装置包括喷淋直管、第二螺纹轴、滑动块和喷淋环管，喷淋直管通过第二圆形通孔安装于侧板上，喷淋直管与侧板转动连接，喷淋直管上固定有第三齿轮；第二螺纹轴通过第三圆形通孔安装于侧板上，第二螺纹轴与侧板转动连接，第二螺纹轴上固定有第四齿轮，第四齿轮与第三齿轮啮合；滑动块的表面开设有第二螺纹通孔和两个第四圆形通孔，第二螺纹通孔与第二螺纹轴螺纹配合，第四圆形通孔与第二限位杆配合，滑动块的下端表面还固定有安装圆筒；喷淋环管的周侧设有进水直管和连接杆，连接杆与安装圆筒配合，喷淋环管通过连接杆安装于滑动块上，喷淋环管与喷淋直管同轴线设置；
成型产品放置于承载架上。
进一步地，所述支撑底板和承载底板行设置且支撑底板和承载底板之间通过立柱连接固定。
进一步地，所述第一轴杆通过轴承安装于承载底板的下表面，且第一轴杆连接有第一电机。
进一步地，所述承载架包括第一弧形板和固定于第一弧形板上的第二弧形板，第二弧形板固定于第一弧形板的弧形侧壁且与第一弧形板的弧度相同，第二弧形板的表面开设有第一螺纹通孔，第一螺纹通孔与第一螺纹轴螺纹配合，承载底板的表面固定有第一限位杆，第二弧形板的表面开设有与第一限位杆配合的圆形通孔。
进一步地，所述喷淋直管的侧壁均匀开设有喷水孔，喷淋环管的内侧壁沿圆周方向均匀开设有喷水孔，喷淋直管和喷淋环管均通过软管连接至冷却水源。
本发明的有益效果：
本发明的管材采用聚氯乙烯作为管材基体材料，并加入增强填料对聚氯乙烯材料进行增强，增强填料采用的是改性纳米碳酸钙，先通过硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性，使纳米碳酸钙表面接枝硅烷分子链，再在经过预改性的纳米碳酸钙表面进行聚甲基丙烯酸甲酯的共聚反应，使聚甲基丙烯酸甲酯的高分子链接枝于纳米碳酸钙粒子上；经聚合物接枝后，表面增加了许多活性基团(酯基、双键)和自由基，容易与PVC基体发生物理作用和化学反应，在PVC长链线性分子间发生纵横向聚合形成网状结构，增大了空间上的交联密度，克服了有机基体线性长链分子的缺点，起到了对PVC基体的增强增韧的作用；并且，纳米碳酸钙粒子表面的有机层增大了无机纳米粒子与高聚物基体之间的相容性，加强了两相之间的黏结弹性，使基体分子链之间有足够的能力抗击外力和容纳形变，促进了PVC基材的增强增韧能力的提高；再者，改性纳米碳酸钙粒子除了与基体实现界面作用和接枝键合外，还有部分颗粒填于聚合物线性长链分子之间的缝隙内，增加PVC基材的致密性，当复合材料受力承载时，在空隙间发生相对位移，起到“滚珠”作用消散载荷，当材料受力产生“银纹”时，会镶嵌在裂纹上，产生“弹性形变”耗散裂纹上的能量，阻止“银纹”的延长、加深和连通，进一步加强了复合材料的增强增韧作用；
本发明采用自制的管材成型冷却喷淋装置对成型后的管材进行冷却降温，将成型产品由承载装置的侧面进入并放置于承载架上，使喷淋直管位于成型产品内部，通过控制第一电机调节承载架的高度，使得喷淋直管正好位于成型产品的轴线位置处，喷淋直管不停旋转，冷却水由喷水孔喷射出来，并且在离心力作用下向四周喷洒，对成型产品的内壁进行冷却；同时，喷淋环管连接的冷却水由喷水孔喷射而出，由于喷淋环管套设于成型产品上，相对于成型产品来说，冷却水由四面八方向向成型产品喷射，并且，喷淋环管在滑动块的带动下，沿成型产品的轴向来回移动，因此，喷淋环管对成型产品的外壁进行全面冷却；喷淋直管不断旋转对成型产品的内壁进行喷淋冷却，喷淋环管对成型产品的外壁进行360°方向的冷却，二者由同一电机驱动，相辅相成，对成型产品进行全面冷却，能够使成型产品均匀降温，从而提高管材的质量；另外，喷淋直管和喷淋环管通过软管连接至冷却水源，冷却水源包括直接的冷却水源和循环水储存箱内的循环冷却水，冷却后的水直接进入循环水储存箱内冷却存储，可再次循环利用，达到节约水资源的目的；采用本发明特制的管材成型冷却喷淋装置对成型产品进行冷却降温，不仅能提高管材的降温均匀性，进而提高管材的质量，另外，还能循环利用水资源，达到节约水资源的目的；
本发明通过采用聚氯乙烯作为管材基材，并通过增强填料对基材进行增韧增强处理，使得到的管材具有优异的力学性能和耐腐蚀性能；同时，采用特制的管材成型冷却喷淋装置对挤出成型后的管材进行冷却降温处理，不仅能够使管材均匀降温，保证塑料管道的质量，还能达到水资源的循环利用的目的，方法简单易行，具有较广的应用范围。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明管材成型冷却喷淋装置的结构示意图；
图2为本发明管材成型冷却喷淋装置的承载装置的结构示意图；
图3为图2的局部结构示意图；
图4为图3的局部结构示意图；
图5为本发明管材成型冷却喷淋装置的喷淋装置的结构示意图；
图6为图5的局部结构示意图；
图7为图5的局部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种增强型塑料管道材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤S1、备料：按照如下重量份：聚氯乙烯树脂90-100份、氯化聚氯乙烯4-5份、增强填料3-4份、稳定剂2-3份、硬脂酸0.3-0.5份、液体石蜡0.4-0.5份准备好各原料；
所述稳定剂为有机锡稳定剂或钙锌复合稳定剂；
所述增强填料由如下方法制备：
(1)将纳米碳酸钙置于100℃、-0.05MPa的真空干燥箱中干燥30min，密封待用；
(2)配制质量分数为60％的丙酮溶液，用醋酸酐调节pH值至4.9-5.2，在室温和匀速搅拌下加入硅烷偶联剂KH-590并使其溶解；硅烷偶联剂KH-590的加入量为丙酮溶液质量的5％；
(3)按照固液比1g：15mL将纳米碳酸钙加入上述溶液中，超声35-40min，过滤、真空干燥得到预改性纳米碳酸钙粒子；
(4)将二甲基亚砜、偶联剂SEA-17、偶氮二异丁腈和2-甲基吡啶加入装有搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的三颈瓶中，再加入预改性纳米碳酸钙粒子，超声10min后，油浴加热至75℃-80℃，以8-10滴/s的速度滴加甲基丙烯酸甲酯，恒温搅拌保持反应115-120min，产物经过滤、抽滤和高速离心处理，并用无水乙醇、丙酮各清洗三次后，真空干燥，得到增强填料；
甲基丙烯酸甲酯、二甲基亚砜、偶联剂SEA-17、偶氮二异丁腈、2-甲基吡啶、预改性纳米碳酸钙的质量之比为10：100:0.8:0.5：0.3:1；
先通过硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性，使纳米碳酸钙表面接枝硅烷分子链，再在经过预改性的纳米碳酸钙表面进行聚甲基丙烯酸甲酯的共聚反应，使聚甲基丙烯酸甲酯的高分子链接枝于纳米碳酸钙粒子上；经聚合物接枝后，表面增加了许多活性基团(酯基、双键)和自由基，容易与PVC基体发生物理作用和化学反应，在PVC长链线性分子间发生纵横向聚合形成网状结构，增大了空间上的交联密度，克服了有机基体线性长链分子的缺点，起到了对PVC基体的增强增韧的作用；并且，纳米碳酸钙粒子表面的有机层增大了无机纳米粒子与高聚物基体之间的相容性，加强了两相之间的黏结弹性，使基体分子链之间有足够的能力抗击外力和容纳形变，促进了PVC基材的增强增韧能力的提高；再者，改性纳米碳酸钙粒子除了与基体实现界面作用和接枝键合外，还有部分颗粒填于聚合物线性长链分子之间的缝隙内，增加PVC基材的致密性，当复合材料受力承载时，在空隙间发生相对位移，起到“滚珠”作用消散载荷，当材料受力产生“银纹”时，会镶嵌在裂纹上，产生“弹性形变”耗散裂纹上的能量，阻止“银纹”的延长、加深和连通，进一步加强了复合材料的增强增韧作用；
步骤S2、混料：将各原料在高速混和机中混和，先500r/min混合，待混和温度达到110-120℃，转至200r/min低速搅拌，直至温度达到45-50℃，制得共混料；
步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；
步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；
步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径，输出成型产品；
步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置的承载装置1侧面进入并放置于承载架19上，使喷淋直管21位于成型产品内部，通过控制第一电机调节承载架19的高度，使得喷淋直管21位于成型产品的轴线位置处，开启喷淋直管21和喷淋环管24连接的冷却水，喷淋直管21对成型产品的内壁进行冷却，喷淋环管24对成型产品的外壁进行冷却，冷却结束后，输出最终产品，制得增强型塑料管道材料；
请参阅图1-7所示，步骤S6中所述管材成型冷却喷淋装置，如图1所示，包括承载装置1和安装于承载装置1上的喷淋装置2和成型产品3；
如图2、3所示，承载装置1包括支撑底板11和承载底板12，具体的，支撑底板11和承载底板12平行设置且支撑底板11和承载底板12之间通过立柱13连接固定；承载底板12的下表面安装有第一轴杆，第一轴杆上固定有第一齿轮14，具体的，第一轴杆通过轴承安装于承载底板12的下表面，且第一轴杆连接有第一电机；承载底板12的表面开设有两个第一圆形通孔，两个第一圆形通孔位于第一轴杆12的两侧，第一圆形通孔内安装有第一螺纹轴15，第一螺纹轴15与承载底板12转动连接，第一螺纹轴15的底端固定有第二齿轮16，第一齿轮14和两个第二齿轮16啮合，第一螺纹轴15上还安装有承载架19，具体的，如图4所示，承载架19包括第一弧形板1901和固定于第一弧形板1901上的第二弧形板1902，第二弧形板1902固定于第一弧形板1901的弧形侧壁且与第一弧形板1901的弧度相同，第二弧形板1902的表面开设有第一螺纹通孔1903，第一螺纹通孔1903与第一螺纹轴15螺纹配合，需要说明的是，承载底板12的表面固定有第一限位杆，第二弧形板1902的表面开设有与第一限位杆配合的圆形通孔，在第一限位杆的限位作用下，承载架19在第一螺纹轴15的旋转作用下，做沿轴向的移动；承载底板12的上表面固定有循环水储存箱17和侧板18，循环水储存箱17用于盛放用过的冷却水，侧板18位于循环水储存箱17一侧，侧板18的表面从下至上依次开设有第二圆形通孔1801和第三圆形通孔1802，侧板18的表面垂直固定有两根第二限位杆1803，两根第二限位杆1803分别位于第三圆形通孔1802的两侧；
如图5所示，喷淋装置2包括喷淋直管21、第二螺纹轴22、滑动块23和喷淋环管24，具体的，喷淋直管21通过第二圆形通孔1801安装于侧板18上，喷淋直管21与侧板18转动连接，喷淋直管21上固定有第三齿轮2101，喷淋直管21的侧壁均匀开设有喷水孔，喷淋直管21通过软管连接至冷却水源，冷却水源包括直接的冷却水源和循环水储存箱17内的循环冷却水；第二螺纹轴22通过第三圆形通孔1802安装于侧板18上，第二螺纹轴22与侧板18转动连接，第二螺纹轴22上固定有第四齿轮2201，第四齿轮2201与第三齿轮2101啮合，第二螺纹轴22还连接有第二电机；如图6所示，滑动块23的表面开设有第二螺纹通孔2301和两个第四圆形通孔2302，第二螺纹通孔2301与第二螺纹轴22螺纹配合，第四圆形通孔2302与第二限位杆1803配合，滑动块23的下端表面还固定有安装圆筒2303；如图7所示，喷淋环管24的周侧设有进水直管2401和连接杆2402，连接杆2402与安装圆筒2303配合，喷淋环管24通过连接杆2402安装于滑动块23上，喷淋环管24与喷淋直管21同轴线设置，喷淋环管24的内侧壁沿圆周方向均匀开设有喷水孔，需要说明的是，进水直管2401通过软管连接至冷却水源，冷却水源包括直接的冷却水源和循环水储存箱17内的循环冷却水；
成型产品3放置于承载架19上；
该管材成型冷却喷淋装置的工作原理及方式：
第一轴杆连接有第一电机，第一电机驱动其旋转，带动固定于其上的第一齿轮14旋转，通过第一齿轮14和第二齿轮16啮合，两个第二齿轮16带动第一螺纹轴15旋转，承载架19与第一螺纹柱15螺纹配合，在第一限位杆的限位作用下，承载架19沿轴向上下移动，即通过控制第一电机，能够控制承载架19的上下移动；
第二螺纹轴22连接有第二电机，第二电机可设为步进电机，第二电机驱动第二螺纹轴22旋转时，通过第三齿轮2101和第四齿轮2201的啮合，使得喷淋直管21旋转，并且，第二螺纹轴22旋转的过程中，带动滑动块23沿第二螺纹轴22的轴向滑动，使得喷淋环管24沿第二螺纹轴22的轴向滑动；
使用时，将成型产品3由承载装置1的侧面进入并放置于承载架19上，使喷淋直管21位于成型产品3内部，通过控制第一电机调节承载架19的高度，使得喷淋直管21正好位于成型产品3的轴线位置处，喷淋直管21不停旋转，冷却水由喷水孔喷射出来，并且在离心力作用下向四周喷洒，对成型产品3的内壁进行冷却；同时，喷淋环管24连接的冷却水由喷水孔喷射而出，由于喷淋环管24套设于成型产品3上，相对于成型产品3来说，冷却水由四面八方向向成型产品3喷射，并且，喷淋环管24在滑动块23的带动下，沿成型产品3的轴向来回移动，因此，喷淋环管24对成型产品3的外壁进行全面冷却；喷淋直管21不断旋转对成型产品3的内壁进行喷淋冷却，喷淋环管24对成型产品3的外壁进行360°方向的冷却，二者由同一电机驱动，相辅相成，对成型产品3进行全面冷却，能够使成型产品3均匀降温，从而提高管材的质量；另外，喷淋直管21和喷淋环管24通过软管连接至冷却水源，冷却水源包括直接的冷却水源和循环水储存箱17内的循环冷却水，冷却后的水直接进入循环水储存箱17内冷却存储，可再次循环利用，达到节约水资源的目的；采用本发明特制的管材成型冷却喷淋装置对成型产品3进行冷却降温，不仅能提高管材的降温均匀性，进而提高管材的质量，另外，还能循环利用水资源，达到节约水资源的目的。
实施例1
一种增强型塑料管道材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤S1、备料：按照如下重量份：聚氯乙烯树脂90份、氯化聚氯乙烯4份、增强填料3份、稳定剂2份、硬脂酸0.3份、液体石蜡0.4份准备好各原料；
步骤S2、混料：将各原料在高速混和机中混和，先500r/min混合，待混和温度达到110℃，转至200r/min低速混合，直至温度达到45℃，制得共混料；
步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；
步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；
步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径，输出成型产品；
步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置进行冷却降温，制得增强型塑料管道材料。
实施例2
一种增强型塑料管道材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤S1、备料：按照如下重量份：聚氯乙烯树脂95份、氯化聚氯乙烯4.5份、增强填料3.5份、稳定剂2.5份、硬脂酸0.4份、液体石蜡0.45份准备好各原料；
步骤S2、混料：将各原料在高速混和机中混和，先500r/min混合，待混和温度达到115℃，转至200r/min低速混合，直至温度达到48℃，制得共混料；
步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；
步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；
步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径，输出成型产品；
步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置进行冷却降温，制得增强型塑料管道材料。
实施例3
一种增强型塑料管道材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤S1、备料：按照如下重量份：聚氯乙烯树脂100份、氯化聚氯乙烯5份、增强填料4份、稳定剂3份、硬脂酸0.5份、液体石蜡0.5份准备好各原料；
步骤S2、混料：将各原料在高速混和机中混和，先500r/min混合，待混和温度达到120℃，转至200r/min低速混合，直至温度达到50℃，制得共混料；
步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；
步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；
步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径，输出成型产品；
步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置进行冷却降温，制得增强型塑料管道材料。
对比例1
将实施例1原料中的增强填料换成普通纳米碳酸钙。
对比例2
将实施例1成型后的管道材料采用普通淋洗方式进行冷却。
对实施例1-3和对比例1-2制得的塑料管道进行如下性能测试：
冲击强度、弯曲强度和邵氏硬度：均按GB/T 2567-2008测试；将各试样于95℃下鼓风干燥30min，用电子天平分别称量其初始质量，然后分别放入装有饱和氢氧化钠、浓硫酸的碘量瓶中浸泡48h，到达预定时间后，取出以滤纸擦净板材表面残留的溶液，放入真空干燥箱中于95℃下烘烤30min，用电子天平分别称量各编号板材的最终质量，并分别计算其先后质量变化以及相对应的耐强酸腐蚀率和耐强碱腐蚀率，测试结果如下表：
Figure BDA0002211375970000131
Figure BDA0002211375970000141
由表可知，实施例1-3制得的塑料管道材料的冲击强度为3.52-3.63kJ·m2，弯曲强度为67.3-67.9MPa，邵氏硬度为75.8-76.8HD，腐蚀率为0.05-0.06％，说明本发明制得的塑料管道材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，结合对比例1.说明纳米碳酸钙经过改性后加入至PVC基材中，能够起到增强增韧的效果；结合对比例2，说明经过本发明特制的管材成型冷却喷淋装置对成型后的塑料管道进行冷却降温，能够提高降温均匀性，进而提升塑料管道的性能。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、备料：按照如下重量份：聚氯乙烯树脂90-100份、氯化聚氯乙烯4-5份、增强填料3-4份、稳定剂2-3份、硬脂酸0.3-0.5份、液体石蜡0.4-0.5份准备好各原料；
步骤S2、混料：将各原料在高速混和机中混和，先500r/min混合，待混和温度达到110-120℃，转至200r/min低速混合，直至温度达到45-50℃，制得共混料；
步骤S3、熔融：利用塑料挤出机将共混料熔融，并将熔融料向外输出；
步骤S4、挤出：将熔融料挤出成型，输出成型的管坯；
步骤S5、定型：将挤出成型的管坯定径，输出成型产品；
步骤S6、冷却：将成型产品由管材成型冷却喷淋装置的承载装置(1)侧面进入并放置于承载架(19)上，使喷淋直管(21)位于成型产品内部，通过控制第一电机调节承载架(19)的高度，使得喷淋直管(21)位于成型产品的轴线位置处，开启喷淋直管(21)和喷淋环管(24)连接的冷却水，喷淋直管(21)对成型产品的内壁进行冷却，喷淋环管(24)对成型产品的外壁进行冷却，冷却结束后，输出最终产品，制得增强型塑料管道材料。
2.根据权利要求1所述的一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，所述增强填料由如下方法制备：
(1)将纳米碳酸钙置于100℃、-0.05MPa的真空干燥箱中干燥30min，密封待用；
(2)配制质量分数为60％的丙酮溶液，用醋酸酐调节pH值至4.9-5.2，在室温和匀速搅拌下加入硅烷偶联剂KH-590并使其溶解；硅烷偶联剂KH-590的加入量为丙酮溶液质量的5％；
(3)按照固液比1g：15mL将纳米碳酸钙加入上述溶液中，超声35-40min，过滤、真空干燥得到预改性纳米碳酸钙粒子；
(4)将二甲基亚砜、偶联剂SEA-17、偶氮二异丁腈和2-甲基吡啶加入装有搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的三颈瓶中，再加入预改性纳米碳酸钙粒子，超声10min后，油浴加热至75℃-80℃，以8-10滴/s的速度滴加甲基丙烯酸甲酯，恒温搅拌保持反应115-120min，产物经过滤、抽滤和高速离心处理，并用无水乙醇、丙酮各清洗三次后，真空干燥，得到增强填料。
3.根据权利要求1所述的一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，所述管材成型冷却喷淋装置，包括承载装置(1)和安装于承载装置(1)上的喷淋装置(2)和成型产品(3)；
承载装置(1)包括支撑底板(11)和承载底板(12)，承载底板(12)的下表面安装有第一轴杆，第一轴杆上固定有第一齿轮(14)，承载底板(12)的表面开设有两个第一圆形通孔，两个第一圆形通孔位于第一轴杆(12)的两侧，第一圆形通孔内安装有第一螺纹轴(15)，第一螺纹轴(15)与承载底板(12)转动连接，第一螺纹轴(15)的底端固定有第二齿轮(16)，第一齿轮(14)和两个第二齿轮(16)啮合，第一螺纹轴(15)上安装有承载架(19)，承载架(19)安装于螺纹轴(15)上；承载底板(12)的上表面固定有循环水储存箱(17)和侧板(18)，侧板(18)位于循环水储存箱(17)一侧，侧板(18)的表面从下至上依次开设有第二圆形通孔(1801)和第三圆形通孔(1802)，侧板(18)的表面垂直固定有两根第二限位杆(1803)，两根第二限位杆(1803)分别位于第三圆形通孔(1802)的两侧；
喷淋装置(2)包括喷淋直管(21)、第二螺纹轴(22)、滑动块(23)和喷淋环管(24)，喷淋直管(21)通过第二圆形通孔(1801)安装于侧板(18)上，喷淋直管(21)与侧板(18)转动连接，喷淋直管(21)上固定有第三齿轮(2101)；第二螺纹轴(22)通过第三圆形通孔(1802)安装于侧板(18)上，第二螺纹轴(22)与侧板(18)转动连接，第二螺纹轴(22)上固定有第四齿轮(2201)，第四齿轮(2201)与第三齿轮(2101)啮合；滑动块(23)的表面开设有第二螺纹通孔(2301)和两个第四圆形通孔(2302)，第二螺纹通孔(2301)与第二螺纹轴(22)螺纹配合，第四圆形通孔(2302)与第二限位杆(1803)配合，滑动块(23)的下端表面还固定有安装圆筒(2303)；喷淋环管(24)的周侧设有进水直管(2401)和连接杆(2402)，连接杆(2402)与安装圆筒(2303)配合，喷淋环管(24)通过连接杆(2402)安装于滑动块(23)上，喷淋环管(24)与喷淋直管(21)同轴线设置；
成型产品(3)放置于承载架(19)上。
4.根据权利要求3所述的一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，所述支撑底板(11)和承载底板(12)平行设置且支撑底板(11)和承载底板(12)之间通过立柱(13)连接固定。
5.根据权利要求3所述的一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，所述第一轴杆通过轴承安装于承载底板(12)的下表面，且第一轴杆连接有第一电机。
6.根据权利要求3所述的一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，所述承载架(19)包括第一弧形板(1901)和固定于第一弧形板(1901)上的第二弧形板(1902)，第二弧形板(1902)固定于第一弧形板(1901)的弧形侧壁且与第一弧形板(1901)的弧度相同，第二弧形板(1902)的表面开设有第一螺纹通孔(1903)，第一螺纹通孔(1903)与第一螺纹轴(15)螺纹配合，承载底板(12)的表面固定有第一限位杆，第二弧形板(1902)的表面开设有与第一限位杆配合的圆形通孔。
7.根据权利要求3所述的一种增强型塑料管道材料的制备工艺，其特征在于，所述喷淋直管(21)的侧壁均匀开设有喷水孔，喷淋环管(24)的内侧壁沿圆周方向均匀开设有喷水孔，喷淋直管(21)和喷淋环管(24)均通过软管连接至冷却水源。
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CN113844000A (zh) * 2021-08-09 2021-12-28 宝鸡天联汇通复合材料有限公司 一种大口径柔性复合管的生产工艺

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