CN111073170B - 一种环保高性能pvc给水管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保高性能PVC给水管材及其制备方法。所述PVC给水管材由如下重量份数的组分组成：SG‑3型树脂25～75份；SG‑5型树脂25～75份；填充料2～5份；钙/锌稳定剂3～4份；润滑剂0.2～0.4份；ACR加工助剂0.5～1.0份；钛白粉2.0～3.0份。所述环保高性能PVC给水管材通过平行双螺杆挤出机挤出成型。本发明通过选用SG‑3型树脂和SG‑5型树脂复配作为PVC给水管材的基础树脂，并配合特定的挤出工艺，在不添加抗冲改性剂的基础上，可获得具有优异的抗冲击性能的PVC给水管材，材料强度高，配方环保；另外，得到的PVC给水管材还具有更佳的液压性能，综合性能优异。

Description

一种环保高性能PVC给水管材及其制备方法
技术领域
本发明属于PVC给水管材技术领域，具体涉及一种环保高性能PVC给水管材及其制备方法。
背景技术
PVC管材因具有力学性能好，绝缘性能好，耐腐蚀性强，使用寿命长，重量轻、易于运输、安装等诸多优点，广泛应用于各种给水工程中。近几年，随着科技水平的快速发展和人民生活水平的不断提高，对PVC给水管材的性能要求愈来愈高，目前市场上的PVC给水管材抗冲击性能较差，受到外力冲击作用容易发生开裂现象，大大降低了PVC管的使用寿命，限制了其应用范围。
中国发明专利CN201410271872.1公开了一种耐压PVC给水管材及其制备方法，其选用的原料组成有聚乙烯和铅组份(不是环保材料)，配方组份太过复杂，而且另外需要经过填充母粒造粒工序。
中国实用新型专利CN201620163145.8公开了一种PVC-M高抗冲环保给水管，其主要通过增加抗冲击层来提高管材的冲击强度，工艺复杂。
另外，加入抗冲改性剂也可提升PVC给水管材抗冲击性能，是目前最为常用的方法。但抗冲改性剂加入的同时也会降低管材的液压性能。开发一种兼具抗冲击性能和液压性能的PVC给水管材具有较大的难度和研究意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中PVC给水管材无法兼顾抗冲击性能和液压性能的缺陷，提供一种环保高性能PVC给水管材。本发明通过选用SG-3型树脂和SG-5型树脂复配作为PVC给水管材的基础树脂，并配合特定的挤出工艺，在不添加抗冲改性剂的基础上，可获得具有优异的抗冲击性能的PVC给水管材，配方环保；另外，得到的PVC给水管材还具有更佳的液压性能，综合性能优异。
本发明的另一目的在于提供上述环保高性能PVC给水管材的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种环保高性能PVC给水管材，由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002281597940000011
Figure BDA0002281597940000021
所述环保高性能PVC给水管材通过平行双螺杆挤出机挤出成型。
一种环保高性能PVC给水管材，由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002281597940000022
所述环保高性能PVC给水管材通过平行双螺杆挤出机挤出成型。
常规的PVC管材选用SG-5型树脂主要原料，但SG-5型树脂材料强度较低，不适合用于高性能管材的生产。
本发明经过研究发现，如选用SG-3型树脂和SG-5型树脂树脂进行复配，在不添加抗冲改性剂的情况下，既可保证材料强度也可兼顾加工性能，更适合高性能管材的生产。这主要是因为SG-3型树脂的粘度较高，能够提高管材的拉伸强度和冲击强度，但树脂的熔体加工流动性差容易导致管材外观尺寸产生缺陷。若两者进行复配将有效的解决上述问题。两者的复配比例将影响得到的PVC给水管材的冲击和液压性能；如SG-3型树脂的比重过高，管材表面容易产生花纹和划痕，而且尺寸均匀性得不到保证；如SG-3型树脂的比重过低，管材的冲击和液压性能会有所下降。
除此之外，利用SG-3型树脂和SG-5型树脂树脂进行合理复配，还可提高得到的PVC给水管材的液压性能，可由国家标准环应力的38MPa提升至42MPa，提升了约11％。
另外，本发明的发明人在研究过程中还发现，挤出工艺对PVC给水管材的性能也具有较大的影响。如选用本行业最常用锥双螺杆挤出机进行挤出，成品率较低，无法得到高性能的PVC给水管材，这可能是因为该类型设备剪切力较强，对材料的塑化程度不好控制。
经过反复研究发现，将SG-3型树脂和SG-5型树脂树脂按照合适的比例进行复配后，选用平行双螺杆挤出机挤出成型，可获得性能优异的PVC给水管材。
本发明通过选用SG-3型树脂和SG-5型树脂复配作为PVC给水管材的基础树脂，并配合特定的挤出工艺，在不添加抗冲改性剂的基础上，可获得具有优异的抗冲击性能的PVC给水管材，材料强度高，配方环保；另外，得到的PVC给水管材还具有更佳的液压性能，综合性能优异。
优选地，由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002281597940000031
更为优选地，由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002281597940000032
优选地，所述填充料为活性碳酸钙和/或纳米碳酸钙。
优选地，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡和/或高熔点聚乙烯蜡。
优选地，所述ACR加工助剂为PA-40。
优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
上述环保高性能PVC给水管材的制备方法，包括如下步骤：
S1：将SG-3型树脂、SG-5型树脂、填充料、钙/锌稳定剂、润滑剂、AC加工助剂和钛白粉混合，搅拌均匀得混合料；
S2：将混合料加入平行双螺杆挤出机中，通过加热塑化挤出，成型即得所述环保高性能PVC给水管材。
本发明提供的制备方法工艺简单，产品质量稳定。
优选地，S2所述成型的过程为模具成型和真空冷却成型；所述成型后还包括切割和收集的步骤。
优选地，所述平行双螺杆挤出机为93平行双螺杆挤出机。
优选地，所述述平行双螺杆挤出机的长径比为32。
优选地，所述平行双螺杆挤出机各区温度设定为：1区140℃、2区195℃、3区185℃、4区180℃、5区175℃、法兰段165℃、模体区160～170℃、口模200℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过选用SG-3型树脂和SG-5型树脂复配作为PVC给水管材的基础树脂，并配合特定的挤出工艺，在不添加抗冲改性剂的基础上，可获得具有优异的抗冲击性能的PVC给水管材，配方环保；另外，得到的PVC给水管材还具有更佳的液压性能，综合性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种环保高性能PVC给水管材，由以下原料组成：50份的SG-3型树脂粉、50份的SG-5型树脂粉、5份的活性碳酸钙、4份的环保钙/锌稳定剂、0.3份的氧化聚乙烯蜡、1份的ACR加工助剂(PA-40)和2份的金红石型钛白粉。
该PVC给水管材通过如下方法制备得到：
A、准确称量各种原料，并按顺序投入高速捏合机内，加料顺序为：树脂粉、钙/锌稳定剂、氧化聚乙烯蜡、ACR加工助剂、钛白粉和碳酸钙原料，经过10分钟高速捏合后达到120℃～125℃时，放入冷却搅拌机中，冷却至60℃以下停机卸料。
B、挤出设备为93平行双螺杆挤出机，长径比为32，各区温度设定为1区140℃、2区195℃、3区185℃、4区180℃、5区175℃、法兰段165℃、模体区160～170℃、口模200～210℃。
C、模具成型、真空冷却成型，匀速牵引最后至切割收集得到PVC给水管材。
实施例2
本实施例提供一种环保高性能PVC给水管材，由以下原料组成：25份的SG-3型树脂粉、75份的SG-5型树脂粉、5.0份的活性碳酸钙、3.0份的环保钙/锌稳定剂、0.2份的氧化聚乙烯蜡、1.0份的ACR加工助剂(PA-40)和2.0份的金红石型钛白粉。
其制备过程如实施例1一致。
实施例3
本实施例提供一种环保高性能PVC给水管材，由以下原料组成：75份的SG-3型树脂粉、25份的SG-5型树脂粉、2.0份的活性碳酸钙、4.0份的环保钙/锌稳定剂、0.4份的氧化聚乙烯蜡、0.5份的ACR加工助剂(PA-40)和3.0份的金红石型钛白粉。
其制备过程如实施例1一致。
实施例4
本实施例提供一种环保高性能PVC给水管材，由以下原料组成：40份的SG-3型树脂粉、60份的SG-5型树脂粉、5.0份的活性碳酸钙、3份的环保钙/锌稳定剂、0.2份的氧化聚乙烯蜡、0.5份的ACR加工助剂(PA-40)和2.0份的金红石型钛白粉。
其制备过程如实施例1一致。
实施例5
本实施例提供一种环保高性能PVC给水管材，由以下原料组成：60份的SG-3型树脂粉、40份的SG-5型树脂粉、2.0份的活性碳酸钙、4.0份的环保钙/锌稳定剂、0.4份的氧化聚乙烯蜡、1.0份的ACR加工助剂(PA-40)和3.0份的金红石型钛白粉。
其制备过程如实施例1一致。
实施例6
本实施例提供一种环保高性能PVC给水管材，由以下原料组成：50份的SG-3型树脂粉、50份的SG-5型树脂粉、5份的纳米碳酸钙、4份的钙/锌稳定剂、0.3份的氧化聚乙烯蜡、1份的ACR加工助剂和2份的金红石型钛白粉。
对比例1
本对比例提供一种PVC给水管材，其添加100份SG-5型树脂粉和5份氯化聚乙烯抗冲改性剂(山东日科CPE 135A)，不添加SG-3型树脂粉外，其余组分及用量、制备过程均与实施例1一致。
对比例2
本对比例提供一种PVC给水管材，其除额外添加5份氯化聚乙烯抗冲改性剂(山东日科CPE 135A)外，其余均与实施例1一致。
对比例3
本对比例提供一种PVC给水管材，其除制备时步骤B选用的设备为80锥型双螺杆挤出机(各区温度设定为1区180℃、2区175℃、3区170℃、4区160℃、法兰段165℃、模体区160～170℃、口模200～210℃)外，其余条件均与实施例1一致。
添加100份SG-5型树脂粉，不添加SG-3型树脂粉外，其余组分及用量、制备过程均与实施例1一致。
对比例4
本对比例提供一种PVC给水管材，其添加100份SG-5型树脂粉，不添加SG-3型树脂粉外，其余组分及用量、制备过程均与实施例1一致。
对各实施例和对比例提供的PVC给水管材的性能进行测定。
测试方法如下：
(1)落锤冲击性能测试，参照国标GB/T 14152-2001进行；
(2)液压性能测试，参照国标GB/T 6111-2003进行；
(3)纵向回缩率测试，参照国标GB/T 6671-2001进行；
(4)二氯甲烷浸渍测试，参照国标GB/T 13526-1992进行。
测试结果如表1和表2。
表1实施例1～6的性能测试结果
Figure BDA0002281597940000071
表2实施例1和对比例1～4的性能测试结果
Figure BDA0002281597940000072
从表2可知，本申请各实施例的PVC给水管材具有优异的抗冲击性能和液压性能，综合性能优异。而对比例1由于仅选用SG-5型树脂粉，虽然添加了聚乙烯抗冲改性剂，抗冲击性能较好，但液压性能降低；对比例2虽然选用SG-3型树脂粉和SG-5型树脂粉复配，并添加了抗冲改性剂，抗冲击性能得到提升，但液压性能相对较差；对比例3利用80锥型双螺杆挤出机挤出成型，抗冲击性能和液压性能略差。对比例4仅选用SG-5型树脂粉，抗冲击性能较差。
综上，本发明通过选用SG-3型树脂和SG-5型树脂复配作为PVC给水管材的基础树脂，并配合特定的挤出工艺，在不添加抗冲改性剂的基础上，可获得具有优异的抗冲击性能的PVC给水管材，配方环保；另外，得到的PVC给水管材还具有更佳的液压性能，综合性能优异。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种环保高性能PVC给水管材，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
Figure FDA0003509075690000011
所述环保高性能PVC给水管材通过平行双螺杆挤出机挤出成型；所述平行双螺杆挤出机的长径比为32。
2.根据权利要求1所述环保高性能PVC给水管材，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
Figure FDA0003509075690000012
3.根据权利要求1所述环保高性能PVC给水管材，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
Figure FDA0003509075690000013
4.根据权利要求1所述环保高性能PVC给水管材，其特征在于，所述填充料为活性碳酸钙和/或纳米碳酸钙。
5.根据权利要求1所述环保高性能PVC给水管材，其特征在于，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡和/或高熔点聚乙烯蜡。
6.根据权利要求1所述环保高性能PVC给水管材，其特征在于，所述ACR加工助剂为PA-40。
7.根据权利要求1所述环保高性能PVC给水管材，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
8.权利要求1～7任一所述环保高性能PVC给水管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将SG-3型树脂、SG-5型树脂、填充料、钙/锌稳定剂、润滑剂、AC加工助剂和钛白粉混合，搅拌均匀得混合料；
S2：将混合料加入平行双螺杆挤出机中，通过加热塑化挤出，成型即得所述环保高性能PVC给水管材；所述平行双螺杆挤出机的长径比为32。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，S2所述成型的过程为模具成型和真空冷却成型；所述成型后还包括切割和收集的步骤。
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