CN111087718A - 一种抗冲型pvc-u管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗冲型PVC‑U管材及其制备方法。该抗冲型PVC‑U管材由包括以下质量份数的组分制成：PVC树脂100份，纳米钙填充剂6份～10份，钙锌稳定剂4份～6份，润滑剂0.5份～0.9份，抗冲改性剂6份～12份，加工助剂1份～3份，钛白粉1.0份～1.5份。本发明的配方中各组分选择恰当，配伍合理，制成的PVC‑U管材各方面综合性能优良，尤其是抗冲击性能很高，韧性很高，更重要的是无毒安全环保。

Description

一种抗冲型PVC-U管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料加工技术领域，特别涉及一种抗冲型PVC-U管材及其制备方法。
背景技术
PVC-U管材具有是卫生、环保型管材，其具有重量轻、耐腐蚀、水流阻力小、节约能源、安装迅捷、造价低等优点。目前PVC-U排水管道已不断取代高能耗、高污染、高造价、低卫生指标的传统管道，广泛应用于在建筑排水、排污工程等领域，并取得了良好的经济效益和社会效益。
目前PVC-U管材的生产方法是：以卫生级聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料，再选择性地加入稳定剂、润滑剂、填充剂、增色剂等添加剂，经塑料挤出机挤出成型，最后通过冷却、固化、定型、检验、包装等工序完成管材的生产。但是这种方法制成的PVC-U管材存在某些性能欠佳，尤其是抗冲击强度不够高的缺陷；此外，采用上述方法还存在添加剂选择不当，造成PVC-U管材制品具有毒性，导致其安全、环保性能不达标的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可达到安全环保要求的抗冲型PVC-U管材及其制备方法。
本发明提供的抗冲型PVC-U管材，其特征在于，由包括以下质量份数的组分制成：
Figure BDA0002346428690000021
进一步地，在本发明提供的抗冲型PVC-U管材中，还具有这样的特征：其中，抗冲改性剂是由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯以及苯乙烯三者采用乳液接枝聚合法聚合而成的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)。
进一步地，在本发明提供的抗冲型PVC-U管材中，还具有这样的特征：其中，PVC树脂为PVC-5型树脂。
进一步地，在本发明提供的抗冲型PVC-U管材中，还具有这样的特征：其中，加工助剂为丙烯酸酯类共聚物(ACR)。
进一步地，在本发明提供的抗冲型PVC-U管材中，还具有这样的特征：其中，纳米钙填充剂是粒径为40纳米～100纳米的纳米级碳酸钙。
进一步地，在本发明提供的抗冲型PVC-U管材中，还具有这样的特征：其中，润滑剂为硬脂酸、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、多官能团脂肪酸酯中的一种或几种的组合。
上述多官能团脂肪酸酯为结构中除-COO-官能团之外，还具有碳碳双键、碳碳三键、羟基、羧基、醚键、醛基中的一种或几种官能团的脂肪酸酯。
本发明还提供上述抗冲型PVC-U管材的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：步骤1：按配方中质量份数称取各种原料；步骤2：将除抗冲改性剂之外的其它原料投入高速搅拌机中，充分搅拌混合均匀；步骤3：再将抗冲改性剂加入到高速搅拌机中，继续搅拌，得到混合均匀的共混料；步骤4：将混合均匀的共混料投入挤出机中挤出成型；步骤5：经冷却、固化、定型，制得抗冲型PVC-U管材。
进一步地，在本发明提供的制备方法中，还具有这样的特征：其中，步骤2中高速搅拌机在400-600rpm的转速下搅拌5-15分钟；步骤3中高速搅拌机在300-450rpm的转速下继续搅拌20-30分钟。
进一步地，在本发明提供的制备方法中，还具有这样的特征：其中，步骤4中共混料在150℃～210℃温度下塑化、挤出成型。
本发明的有益效果：
本发明的配方中，采用稳定剂为钙锌稳定剂，该种稳定剂是一种安全环保的良好的无毒稳定剂，钙锌稳定剂是由钙盐、锌盐、润滑剂、抗氧剂等为主要组分采用特殊复合工艺复合而成的。它不但可以取代传统的铅镉盐类和有机锡类等有毒稳定剂，而且具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力。本发明将其引入PVC-U管材加工过程中，其表现为具有很好的分散性、相容性、加工流动性以及热稳定性，并且初期色相小，无析出现象；而且该组分不含重金属及其他有毒成分，无硫化现象；该组分的加入使得PVC-U管材还具有优良的电绝缘性、高效的耐候性；并且可有效改善制品表面光洁度。
在本发明的配方中，采用了MBS作为抗冲改性剂，可大幅提高PVC-U管材的抗冲击强度和韧性。MBS力学性能优良，透明度高，且具有良好的刚性、成型加工性和较高的尺寸稳定性等优点。本发明将MBS作为抗冲改性剂以特定的配比引入PVC树脂中，可实现共混改性使最终所得的PVC-U管材制品抗冲击强度提高4-15倍，制成高抗冲击型的PVC-U管材及管件。
在本发明的配方中，ACR作为PVC树脂的加工助剂，可明显缩短塑化时间，加快熔融，促进塑化；可有效地降低PVC熔融加工温度，在小幅节能的基础上同时提高制品的耐候性能；可有效防止挤出和注塑时由于挤压成型所产生的压力波动和流动伤痕，有效避免产生波纹、斑马线等表面问题；对挤出制品，可使其平衡扭矩提高，使其塑化均匀；能够提高制品的表面光泽度，由于塑化均匀，同时能够辅助提高制品的抗张强度、抗冲击强度、断裂伸长率等力学性能。
在本发明的配方中，采用了粒径为40纳米～100纳米的纳米级碳酸钙作填充剂。粒径小、比表面积大的纳米尺度的颗粒均匀地分布在基体塑料之中时，使得PVC-U管材的各方面性能实现质的飞跃。
与现有技术相比，本发明的配方中将钙锌稳定剂、MBS抗冲改性剂、ACR加工助剂、纳米碳酸钙这几种添加剂以特定的比例、合理配伍，加入PVC树脂加工中，具有协同增效作用。并且，本发明采用了先混合均匀除MBS抗冲改性剂之外的其他原料，再加入MBS抗冲改性剂这样的特定制备步骤，且以特定的搅拌速度和特定的温度条件下制备形成PVC-U管材，通过本发明这样的配方及制备方法制作出PVC-U管材各方面综合性能优良，尤其是抗冲击强度很高，韧性很高，更重要的是无毒安全环保。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例对本发明抗冲型PVC-U管材及其制备方法作具体阐述。
<实施例1>
配方：
Figure BDA0002346428690000051
制备方法：
步骤1：按配方中质量份数称取各种原料。
步骤2：将除抗冲改性剂之外的其它原料投入高速搅拌机中，在400rpm的转速下搅拌10分钟，使其充分搅拌混合均匀。
步骤3：再将抗冲改性剂加入到高速搅拌机中，在300rpm的转速下继续搅拌30分钟，得到混合均匀的共混料。
步骤4：将混合均匀的共混料投入挤出机中，在150℃℃温度下塑化、挤出成型。
步骤5：经冷却、固化、定型，制得抗冲型PVC-U管材。
<实施例2>
配方：
Figure BDA0002346428690000061
制备方法：
步骤1：按配方中质量份数称取各种原料。
步骤2：将除抗冲改性剂之外的其它原料投入高速搅拌机中，在600rpm的转速下搅拌5分钟，使其充分搅拌混合均匀。
步骤3：再将抗冲改性剂加入到高速搅拌机中，在400rpm的转速下继续搅拌28分钟，得到混合均匀的共混料。
步骤4：将混合均匀的共混料投入挤出机中，在210℃温度下塑化、挤出成型。
步骤5：经冷却、固化、定型，制得抗冲型PVC-U管材。
<实施例3>
配方：
Figure BDA0002346428690000071
制备方法：
步骤1：按配方中质量份数称取各种原料。
步骤2：将除抗冲改性剂之外的其它原料投入高速搅拌机中，在550rpm的转速下搅拌15分钟，使其充分搅拌混合均匀。
步骤3：再将抗冲改性剂加入到高速搅拌机中，在450rpm的转速下继续搅拌20分钟，得到混合均匀的共混料。
步骤4：将混合均匀的共混料投入挤出机中，在170℃温度下塑化、挤出成型。
步骤5：经冷却、固化、定型，制得抗冲型PVC-U管材。
<性能测试实验>
1)将上述实施例1-3所得的PVC-U管材以及现有常规PVC-U管材产品(对照例)进行韧性及抗冲击性能测试(测试拉伸屈服应力)，测试结果如下表。
序号 拉伸屈服应力/MPa
实施例1 42.7
实施例2 43.0
实施例3 42.1
对照例 40.0
2)对上述实施例1-3所得的PVC-U管材进行毒性检测，检测结果均为无毒。
由上述试验结果可知，本发明的PVC-U管材具有良好的抗冲击性能，且本发明的PVC-U管材是无毒安全环保的。

Claims (9)

1.一种抗冲型PVC-U管材，其特征在于，由包括以下质量份数的组分制成：
Figure FDA0002346428680000011
2.如权利要求1所述的抗冲型PVC-U管材，其特征在于：
其中，所述抗冲改性剂是由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯以及苯乙烯三者采用乳液接枝聚合法聚合而成的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。
3.如权利要求1所述的抗冲型PVC-U管材，其特征在于：
其中，所述PVC树脂为PVC-5型树脂。
4.如权利要求1所述的抗冲型PVC-U管材，其特征在于：
其中，所述加工助剂为丙烯酸酯类共聚物。
5.如权利要求1所述的抗冲型PVC-U管材，其特征在于：
其中，所述纳米钙填充剂是粒径为40纳米～100纳米的纳米级碳酸钙。
6.如权利要求1所述的抗冲型PVC-U管材，其特征在于：
其中，所述润滑剂为硬脂酸、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、多官能团脂肪酸酯中的一种或几种的组合。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的抗冲型PVC-U管材的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1：按配方中质量份数称取各种原料；
步骤2：将除抗冲改性剂之外的其它原料投入高速搅拌机中，充分搅拌混合均匀；
步骤3：再将抗冲改性剂加入到所述高速搅拌机中，继续搅拌，得到混合均匀的共混料；
步骤4：将混合均匀的共混料投入挤出机中挤出成型；
步骤5：经冷却、固化、定型，制得所述抗冲型PVC-U管材。
8.如权利要求7所述的抗冲型PVC-U管材的制备方法，其特征在于：
其中，步骤2中高速搅拌机在400-600rpm的转速下搅拌5-15分钟；
步骤3中高速搅拌机在300-450rpm的转速下继续搅拌20-30分钟。
9.如权利要求7所述的抗冲型PVC-U管材的制备方法，其特征在于：
其中，步骤4中所述共混料在150℃～210℃温度下塑化、挤出成型。
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