CN111440392A - 一种抗拉伸的pvc通信管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信管道技术领域，公开了一种抗拉伸的PVC通信管及其制备方法，包括以下原材料，按质量分数，PVC单体90‑100份、碳酸钙8‑10份，辛基硫醇锡5‑6份、光稳定剂4‑6份、抗氧剂3‑5份、烷基锂0.5‑1.0份和石墨烯1‑2份；制备时，将石墨烯清洗、过滤和干燥，将PVC单体分散于乙醚中，加入烷基锂，加热反应，对产物一逐渐加热，然后加入碳酸钙，辛基硫醇锡、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂和生物抑制剂，搅拌，熔融混合，得到熔融混合物，置于挤出机中挤出得到通信管。本发明制备通信管的抗拉伸强度更大，能够满足通信管在较大跨度的安装需求。
Description
技术领域
本发明涉及通信管道技术领域，尤其涉及一种抗拉伸的PVC通信管及其制备方法。
背景技术
PVC管材已成为人们日常生活中不可缺少的一部分，每个建筑都有它的身影，作为新型材料管材，其良好的特性深受人们的青睐。PVC管材凭借其自重轻，耐腐蚀，耐压强度高，安全方便等特点受到了工程界的一直好评，这也是PVC管材作为通信管材所必要的特性。
PVC管在用于通信时，一般安装在室外用于保护通信线路，但是现有的PVC通信管材安装在室外时，受外力拉扯容易破损，需要更换新的PVC通信管材来保护通信线路，增大了通信成本，故而提出一种抗拉伸PVC通信管材制备工艺来解决以上所提出的问题。
申请号为CN201711287409.6的专利公开了一种抗拉伸PVC通信管材制备工艺，其包括以下的原料：PVC树脂，碳酸钙，ACR，辛基硫醇锡，HALS，抗氧剂，象亚磷酸酯，环氧大豆油，润滑剂，着色剂和其它助剂。该抗拉伸PVC通信管材制备工艺，通过添加ACR，ACR是一种以弹性体增韧为基本原理的抗冲改性，ACR抗冲改性剂的抗冲改性和耐候性优异且兼具一定的加工改性效果，可以提高PVC通信管材的韧性，从而提高PVC通信管材的抗拉伸性，避免在安装时PVC通信管材受外力拉扯破损，混合工艺中将PVC树脂与其他辅料分开添加，能够使助剂充分地与PVC树脂接触，提高了PVC管材的各项性能。
上述的技术方案虽然一定程度上提升了PVC管材的各项性能，但是其还存在以下的问题：该技术方案仅仅通过在其配方中添加具有增韧特性的ACR来提升PVC通信管的抗拉伸性能，但ACR的加入对PVC通信管的抗拉伸性能提升有限；在较大跨度的通信管安装时，因为跨度大，通信管将承受的重量更大，对通信管的抗拉性能要求更高，上述方案的通信管的抗拉伸性能还是不能满足要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种抗拉伸的PVC通信管及其制备方法，通信管的抗拉伸强度更大，能够满足通信管在较大跨度的安装需求。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
一种抗拉伸的PVC通信管，所述抗拉伸的PVC通信管包括以下原材料，按质量分数，PVC单体90-100份、碳酸钙8-10份，辛基硫醇锡5-6份、光稳定剂4-6份、抗氧剂3-5份、烷基锂0.5-1.0份和石墨烯1-2份。碳酸钙作为一种填充物，辛基硫醇锡作为热稳定剂；光稳定剂的加入，可以使得PVC管在长久的日晒下，依然保持良好的性能；抗氧剂的加入可以使得PVC管暴露在空气中，受氧化影响更小，增加使用寿命；烷基锂和石墨烯的加入，在烷基锂的催化作用下，PVC单体的分子链将接枝到网状结构的石墨烯上，在单个石墨烯网状结构上接枝多个PVC单体链条后，其结构强度将更强，抗拉伸性能更好。
进一步，所述抗拉伸的PVC通信管还包括以下原材料：抗静电剂0.3-0.5份、阻燃剂0.1-0.2份、润滑剂0.2-0.3份和生物抑制剂0.5-0.7份。抗静电剂的加入可以使得通信管在使用时免于产生静电而影响通信质量；阻燃剂的加入可以使得通信管的阻燃性能更好，避免因火灾导致通信管及其内部的通信线缆被烧损的问题；润滑剂的加入可以使得通信管在穿设通信线缆的时候更加的方便快捷；生物抑制剂的加入可以避免通信管在使用过程中收到微生物的腐蚀，延长使用寿命。
进一步，所述抗拉伸的PVC通信管包括以下原材料：PVC单体95份、碳酸钙9份、辛基硫醇锡5.5份、光稳定剂5份、抗氧剂4份、烷基锂0.75份、石墨烯1.5份、抗静电剂0.4份、阻燃剂0.15份、润滑剂0.25份、生物抑制剂0.6份。
进一步，所述烷基锂为甲基锂，所述石墨烯的粒径为1-5μm。甲基锂相对于其他的烷基锂，其毒性较小，生产时对人体和环境影响小；石墨烯的粒径为1-5μm的石墨烯，其网状结构的石墨烯接枝合适数量的聚氯乙烯分子链，其抗拉伸性能更强。
进一步，所述光稳定剂为2,2,6,6-四甲基哌啶；所述抗氧剂为抗氧剂1076；所述润滑剂为皂化油，所述抗静电剂为烷基季铵，所述阻燃剂为氢氧化铝，所述生物抑制剂为二硫氰基甲烷。
本发明还公开了上述抗拉伸的PVC通信管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将石墨烯使用20000-30000HZ频率的超声波超声分散于100-120份的去离子水中，清洗、过滤和干燥后，得到无污染的石墨烯；
S2、将PVC单体使用20000-30000Hz频率的超声波超声分散于200-220份的乙醚中，然后在氮气保护下加入烷基锂，继续超声分散，得到PVC单体混合液；
S3、将步骤S1得到的石墨烯置于步骤S2中的PVC单体混合液，加热至40-50℃，反应5-7h，得到产物一；在反应中，Li+作为带电中间体，其不断的在聚氯乙烯与石墨烯的表面置换，将聚氯乙烯分子链接枝到网状结构的石墨烯上，石墨烯自身就为网状结构，在网状结构的石墨烯上的各个交接点上又不断的接枝线状结构的聚氯乙烯分子链，如此产生大量分子的交接与聚集，使得分子间的作用力更加的牢固，从而使得生产出的通信管的抗拉伸性能更强。
S4、对步骤S3的产物一逐渐加热到100-120℃，然后加入碳酸钙，辛基硫醇锡、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂和生物抑制剂，搅拌，熔融混合，得到熔融混合物；
S5、将步骤S4中得到的熔融混合物，置于挤出机中挤出，得到挤出料，其中机头温度控制在180-200℃，牵引速度0.8-1.0m/min，主机转速18-22r/min；
S6、将步骤S5中得到的挤出料进行真空定型，冷却，牵引后切割，得到PVC通信管。
进一步，所述步骤S1后，将无污染的石墨烯加入到硝酸和浓硫酸的混合物中超声分散10-15min，所述硝酸和浓硫酸的体积比为1:2，质量3-5份，所述浓硫酸为体积浓度98％的浓硫酸，所述硝酸为体积浓度68％的硝酸。石墨烯加入到浓硫酸和硝酸的混合液中超声分散，石墨烯在强氧化的作用下，增加其化学活性，将有利于PVC单体在石墨烯网状结构上的接枝。
进一步，在步骤S3的混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，所述对阳极电极板和阴极电极板通的电压为18-36V，电流为0.5-1.5A，时间60-120min。在混合液中加入电极板，电极板之间接通交流电，可以使得石墨烯带电，增强其化学活性，石墨烯将吸附更多的带电中间体Li+，在烷基锂的催化作用下，Li+作为带电中间体，石墨烯的网状结构上能够接枝上更多的聚氯乙烯分子链，使得整个石墨烯网上的分子链更多，其网状结构的结构强度更大。
进一步，所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为1-3Hz。采用交流电对阳极电极板和阴极电极板进行通电，使得电流的方向不断的变化，Li+可在溶液中不定向的移动，将更多的结合在石墨烯的网状结构上，进而可以使得石墨烯上接枝更多的PVC分子链，通信管的抗拉伸性能更强。
进一步，在所述步骤S4的加热过程中，加热梯度0.5-1.0℃/min，并在加热过程中，对挥发的乙醚进行收集。逐渐的加热，可以对乙醚进行回收，乙醚作为溶剂，其不参与反应，在加热过程中，其逐渐挥发，回收后可以再次使用，节约成本。
本发明的有益效果：
1、本发明在配方中加入石墨烯和烷基锂，在制备通信管时，烷基锂产生的Li+作为带电中间体，其不断的在聚氯乙烯与石墨烯的表面置换，将聚氯乙烯分子链接枝到网状结构的石墨烯上，石墨烯自身就为网状结构，在网状结构的石墨烯上的各个交接点上又不断的接枝线状结构的聚氯乙烯分子链，如此产生大量分子的交接与聚集，使得分子间的作用力更加的牢固，从而使得生产出的通信管的抗拉伸性能更强。
2、本发明在制备通信管时，在混合液中加入电极板，电极板之间接通交流电，可以使得石墨烯带电，增强其化学活性，石墨烯将吸附更多的带电中间体Li+，在烷基锂的催化作用下，Li+作为带电中间体，石墨烯的网状结构上能够接枝上更多的聚氯乙烯分子链，使得整个石墨烯网上的分子链更多，其网状结构的结构强度更大，可进一步增强生产出的通信管的抗拉伸性能。
具体实施方式
以实施例1-实施例5和对比实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
本实施例的抗拉伸的PVC通信管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将粒径为3μm的石墨烯粒径1.5kg使用30000Hz频率的超声波超声分散于110kg的去离子水中，清洗、过滤和干燥后，得到无污染的石墨烯，然后将其加入到硝酸和浓硫酸的混合物中超声分散12min，其中硝酸和浓硫酸的体积比为1:2，硝酸和浓硫酸混合质量4kg，浓硫酸为体积浓度98％的浓硫酸，硝酸为体积浓度68％的硝酸。
S2、将95kg的PVC单体使用30000Hz频率的超声波超声分散于210kg的乙醚中，然后在氮气保护下加入0.75kg的甲基锂，继续超声分散，得到PVC单体混合液。
S3、将步骤S1得到的石墨烯加入到步骤S2中的PVC单体混合液，加热至45℃，并混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，对阳极电极板和阴极电极板接通频率为2Hz交流电，其中对阳极电极板和阴极电极板通的电压为27V，电流为1.0A，时间90min，得到产物一。
S4、对步骤S3的产物一逐渐加热到110℃，加热梯度0.75℃/min，然后加入9kg碳酸钙、5.5kg辛基硫醇锡、5kg的2,2,6,6-四甲基哌啶、4kg抗氧剂1076、0.25kg皂化油、0.4kg烷基季铵、0.15kg氢氧化铝和0.6kg二硫氰基甲烷，搅拌，熔融混合，得到熔融混合物；在加热过程中对乙醚进行收集。
S5、将步骤S4中得到的熔融混合物，置于挤出机中挤出，得到挤出料，其中机头温度控制在190℃，牵引速度0.9m/min，主机转速20r/min。
S6、将步骤S5中得到的挤出料进行真空定型，冷却，牵引后切割，得到PVC通信管。
实施例2
本实施例的抗拉伸的PVC通信管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将粒径为1μm的石墨烯粒径1.5kg使用30000Hz频率的超声波超声分散于100kg的去离子水中，清洗、过滤和干燥后，得到无污染的石墨烯，然后将其加入到硝酸和浓硫酸的混合物中超声分散10min，其中硝酸和浓硫酸的体积比为1:2，质量3kg，浓硫酸为体积浓度98％的浓硫酸，硝酸为体积浓度68％的硝酸。
S2、将90kg的PVC单体使用30000Hz频率的超声波超声分散于200kg的乙醚中，然后在氮气保护下加入0.5kg的甲基锂，继续超声分散，得到PVC单体混合液。
S3、将步骤S1得到的石墨烯加入到步骤S2中的PVC单体混合液，加热至40℃，并混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，对阳极电极板和阴极电极板接通频率为1Hz交流电，其中对阳极电极板和阴极电极板通的电压为18V，电流为0.5A，时间60min，得到产物一。
S4、对步骤S3的产物一逐渐加热到100℃，加热梯度0.5℃/min，然后加入8kg碳酸钙、5kg辛基硫醇锡、4kg的2,2,6,6-四甲基哌啶、3kg抗氧剂1076、0.2kg皂化油、0.3kg烷基季铵、0.1kg氢氧化铝和0.5kg二硫氰基甲烷，搅拌，熔融混合，得到熔融混合物；在加热过程中对乙醚进行收集。
S5、将步骤S4中得到的熔融混合物，置于挤出机中挤出，得到挤出料，其中机头温度控制在180℃，牵引速度0.8m/min，主机转速18r/min。
S6、将步骤S5中得到的挤出料进行真空定型，冷却，牵引后切割，得到PVC通信管。
实施例3
本实施例的抗拉伸的PVC通信管的制备方法，包括以下步骤：
S1、将粒径为5μm的石墨烯粒径2kg使用30000Hz频率的超声波超声分散于120kg的去离子水中，清洗、过滤和干燥后，得到无污染的石墨烯，然后将其加入到硝酸和浓硫酸的混合物中超声分散15min，其中硝酸和浓硫酸的体积比为1:2，质量5kg，浓硫酸为体积浓度98％的浓硫酸，硝酸为体积浓度68％的硝酸。
S2、将100kg的PVC单体使用30000Hz频率的超声波超声分散于220kg的乙醚中，然后在氮气保护下加入1kg的甲基锂，继续超声分散，得到PVC单体混合液。
S3、将步骤S1得到的石墨烯加入到步骤S2中的PVC单体混合液，加热至50℃，并混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，对阳极电极板和阴极电极板接通频率为3Hz交流电，其中对阳极电极板和阴极电极板通的电压为36V，电流为1.5A，时间120min，得到产物一。
S4、对步骤S3的产物一逐渐加热到120℃，加热梯度1.0℃/min，然后加入10kg碳酸钙、6kg辛基硫醇锡、6kg的2,2,6,6-四甲基哌啶、5kg抗氧剂1076、0.3kg皂化油、0.5kg烷基季铵、0.2kg氢氧化铝和0.7kg二硫氰基甲烷，搅拌，熔融混合，得到熔融混合物；在加热过程中对乙醚进行收集。
S5、将步骤S4中得到的熔融混合物，置于挤出机中挤出，得到挤出料，其中机头温度控制在200℃，牵引速度1m/min，主机转速22r/min。
S6、将步骤S5中得到的挤出料进行真空定型，冷却，牵引后切割，得到PVC通信管。
实施例4
实施例4与实施例1对比，去区别仅仅在于，在步骤S1中不进行浓硫酸和硝酸混合液的活性处理，实施例4的S1步骤具体为：将粒径为3μm的石墨烯粒径1.5kg使用30000Hz频率的超声波超声分散于110kg的去离子水中，清洗、过滤和干燥后，得到无污染的石墨烯。
实施例5
实施例5与实施例1对比，去区别仅仅在于，在步骤S3中，不对混合液中插入阴极电极板和阳极电极进行通电处理，实施例5的S1步骤具体为：步骤S1得到的石墨烯加入到步骤S2中的PVC单体混合液，加热至45℃，反应5-7h，得到产物一。
对比实施例
对比实施例采用背景技术提到的申请号为CN201711287409.6的技术方案制备的通信管，此实施例为现有技术，可参加该专利文件的实施例1，此处不在列出其制备步骤。
在制备实施例1-实施例5，以及对比实施例的通信管后，分别对各个实施例的通信管，在35℃、10℃、-10℃、-25℃进行拉伸强度指标的检测，检测方法参见国家标准GB/T1040-92进行检测试验。其中使用的检测仪器为：万能电子实验机(WDW-1002型)，拉伸速度控制在10mm/min。
最终的检测数据如下表所示：
从上述的试验结果，可以看出：
1、从实施例1与实施例2、实施例3的对比，可以看出，采用实施例1的通信管配方，生产出来的通信管的拉伸强度最优。
2、从实施例1与实施例4的对比，可以看出，对石墨烯进行浓硫酸和硝酸混合液的活性处理，可以提升通信管的拉伸强度，但影响较小。
3、从实施例1与实施例5的对比，可以看出，对混合液中插入阴极电极板和阳极电极进行通电处理，可以增强通信管的拉伸强度，且影响较大。
4、从实施例1-实施例5与对比实施例的对比，可以看出，本发明的通信管的抗拉强度较对比实施例的更优。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种抗拉伸的PVC通信管，其特征在于：所述抗拉伸的PVC通信管包括以下原材料，按质量分数，PVC单体90-100份、碳酸钙8-10份，辛基硫醇锡5-6份、光稳定剂4-6份、抗氧剂3-5份、烷基锂0.5-1.0份和石墨烯1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种抗拉伸的PVC通信管，其特征在于：所述抗拉伸的PVC通信管还包括以下原材料，抗静电剂0.3-0.5份、阻燃剂0.1-0.2份、润滑剂0.2-0.3份和生物抑制剂0.5-0.7份。
3.根据权利要求2所述的一种抗拉伸的PVC通信管，其特征在于：所述抗拉伸的PVC通信管包括以下原材料，PVC单体95份、碳酸钙9份、辛基硫醇锡5.5份、光稳定剂5份、抗氧剂4份、烷基锂0.75份、石墨烯1.5份、抗静电剂0.4份、阻燃剂0.15份、润滑剂0.25份、生物抑制剂0.6份。
4.根据权利要求3所述的一种抗拉伸的PVC通信管，其特征在于：所述烷基锂为甲基锂，所述石墨烯的粒径为1-5μm。
5.根据权利要求4所述的一种抗拉伸的PVC通信管，其特征在于：所述光稳定剂为2,2,6,6-四甲基哌啶，所述抗氧剂为抗氧剂1076，所述润滑剂为皂化油，所述抗静电剂为烷基季铵，所述阻燃剂为氢氧化铝，所述生物抑制剂为二硫氰基甲烷。
6.根据权利要求5所述的一种抗拉伸的PVC通信管的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、将石墨烯超声分散于质量份数为100-120份的去离子水中，清洗、过滤和干燥后，得到无污染的石墨烯；
S2、将PVC单体超声分散于质量份数为200-220份的乙醚中，然后在氮气保护下加入烷基锂，继续超声分散，得到PVC单体混合液；
S3、将步骤S1得到的石墨烯加入步骤S2中的PVC单体混合液，加热至40-50℃，反应5-7h，得到产物一；
S4、对步骤S3的产物一逐渐加热到100-120℃，然后加入碳酸钙，辛基硫醇锡、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂和生物抑制剂，搅拌，熔融混合，得到熔融混合物；
S5、将步骤S4中得到的熔融混合物，置于挤出机中挤出，得到挤出料，其中机头温度控制在180-200℃，牵引速度0.8-1.0m/min，主机转速18-22r/min；
S6、将步骤S5中得到的挤出料进行真空定型，冷却，牵引后切割，得到PVC通信管。
7.根据权利要求6所述的一种抗拉伸的PVC通信管的其制备方法，其特征在于：所述步骤S1后，将无污染的石墨烯加入到硝酸和浓硫酸的混合物中超声分散10-15min，所述硝酸和浓硫酸的体积比为1:2，硝酸和浓硫酸的混合物质量3-5份，所述浓硫酸为体积浓度98％的浓硫酸，所述硝酸为体积浓度68％的硝酸。
8.根据权利要求7所述的一种抗拉伸的PVC通信管的其制备方法，其特征在于：在步骤S3的混合液中插入阴极电极板和阳极电极板，对阳极电极板和阴极电极板接通交流电，所述对阳极电极板和阴极电极板通的电压为18-36V，电流为0.5-1.5A，时间60-120min。
9.根据权利要求8所述的一种抗拉伸的PVC通信管的其制备方法，其特征在于：所述阳极电极板和阴极电极板接通交流电的频率为1-3Hz。
10.根据权利要求9所述的一种抗拉伸的PVC通信管的其制备方法，其特征在于：在所述步骤S4的加热过程中，加热梯度0.5-1.0℃/min，并在加热过程中，对挥发的乙醚进行收集。
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|---|---|---|---|---|
| US20100028559A1 (en) * | 2007-03-12 | 2010-02-04 | The State Of Oregon Acting By And Through State Board Of Higher Education On Behalf Of Portland | Method for functionalizing materials and devices comprising such materials |
| CN103788556A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种石墨烯基聚合物复合材料及其制备方法 |
| CN107955294A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-04-24 | 扬州市兴隆塑料有限公司 | 一种抗拉伸pvc通信管材制备工艺 |
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