CN112646292A - 一种耐磨pvc管材及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨pvc管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及PVC管材生产加工领域，具体公开了一种耐磨PVC管材及其制备方法。一种耐磨PVC管材，包括以下重量份数组分：聚氯乙烯树脂50‑80份；增韧剂3‑5份；稳定剂1‑3份；润滑剂0.5‑2份；改性耐磨助剂0.5‑6份；所述改性耐磨助剂包括二氧化钼的内核，包覆于内核外由蜡微粉形成的外壳；其通过以下制备步骤制得：称取权利要求1中各组分的重量份数；将上述原料搅拌均匀，并在40‑50℃下捏合70‑90min；将捏合后的物料加入挤出机内挤出，冷却、牵引、切割，得到管材。本申请的耐磨PVC管材具有耐磨性能较好的优点。

Description

一种耐磨PVC管材及其制备方法
技术领域
本申请涉及PVC管材生产加工领域，更具体地说，它涉及一种耐磨PVC管材及其制备方法。
背景技术
PVC管材即为硬聚氯乙烯管，是由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后用热压法挤压成型，是最早得到开发应用的塑料管材。目前PVC管材包括PVC-U管、PVC-M管和PVC-O管。PVC管材具有耐腐蚀性强、强度高、刚性好等特点，因此，被广泛应用在给水、建筑排水、排污、化工等技术领域，是一种适用范围仅次于聚乙烯的塑料管材。
但是，市场上的管材大多耐磨性能一般，用来输送电厂、电石厂、铅矿厂等工矿企业所产生的含有废矿渣的液体时管材容易破损，需要人工进行维修，较为麻烦。
发明内容
为了提高管材的耐磨性能，本申请提供一种耐磨PVC管材及其制备方法。
本申请提供的一种耐磨PVC管材，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种耐磨PVC管材，采用如下的技术方案：
一种耐磨PVC管材，包括以下重量份数组分：聚氯乙烯树脂50-80份；增韧剂3-5份；稳定剂1-3份；润滑剂0.5-2份；改性耐磨助剂0.5-6份；所述改性耐磨助剂包括二氧化钼的内核，包覆于内核外由蜡微粉形成的外壳。
通过采用上述技术方案，由于采用二氧化钼，二氧化钼具有良好的自润滑性，加上二氧化钼的表面硬度较强，使得其具有较强的耐磨性能，然后在二氧化钼外包覆蜡微粉，使得二氧化钼能够均匀分散在聚氯乙烯树脂内，避免二氧化钼团聚，使得PVC管材的耐磨效果较好；同时，在混料挤出时，蜡微粉融化使得二氧化钼分散在混料中，同时蜡微粉能够起到充当润滑的作用。
优选的，所述改性耐磨助剂通过以下步骤制备而得：1.1、称取蜡微粉，对蜡微粉加热使其融化；1.2、称取二氧化钼，加入融化的蜡微粉中，超声分散至其均匀分散；1.3、采用喷雾造粒法将1.2中混合物喷出，待混合物冷却凝固后，得到改性耐磨助剂。
通过采用上述技术方案，采用喷雾造粒法进行造粒，制备速度快，且通过蜡微粉包覆在二氧化钼的外侧，使得二氧化钼能够均匀分散在聚氯乙烯树脂内，从而提高PCV管材的耐磨性能。
优选的，所述蜡微粉和二氧化钼的重量比为10：(1-3)。
通过采用上述技术方案，控制蜡微粉和二氧化钼的比例，以此控制改性耐磨助剂的成品率，降低生产成本，避免蜡微粉或二氧化钼的用量过多导致物料的浪费。
优选的，所述蜡微粉为聚乙烯蜡和石蜡中的一种。
通过采用上述技术方案，聚乙烯蜡蜡具有非常强的极性中心的很长的非极性碳链，其结构中在极性上与塑料相容的部分起内润滑作用，在极性上与塑料不相容的部分起外润滑和脱模的作用；石蜡起润滑剂的作用在于减少聚合物和设备之间的摩擦力,以及聚合物分子链之间的内摩擦。
优选的，所述二氧化钼的粒径选用10-30nm。
通过采用上述技术方案，控制二氧化钼的粒径，以此保证蜡微粉对二氧化钼的包覆，从而保证改性耐磨助剂的成品率。
优选的，所述增韧剂为氯化聚乙烯，所述稳定剂为双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
通过采用上述技术方案，增韧剂的加入，主要是用于改善PVC管材的韧性和抗冲击性能；在聚氯乙烯树脂加工的过程中，热稳定剂的加入，能够防止或抑制其脱HCl，及因脱HCl而引起的变色。在PVC管材的有效使用期内，保持其足够的热稳定性并减缓热、光、引起的降解，延长其使用寿命。
优选的，还添加有0.5-2份纳米硫酸钡。
通过采用上述技术方案，纳米硫酸钡具有化学惰性强，稳定性好，耐酸碱，硬度适中，高比重，高白度，能吸收有害射线等优点，通过纳米硫酸钡对PVC的微晶化，能够提高PVC的刚性，以此提高PVC管材的硬度。
第二方面，本申请提供一种耐磨PVC管材的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐磨PVC管材的制备方法，包括以下制备步骤：
1.1、称取权利要求1中各组分的重量份数；
1.2、将上述原料搅拌均匀，并在40-50℃下捏合70-90min；
1.3、将捏合后的物料加入挤出机内挤出，冷却、牵引、切割，得到管材。
通过采用上述技术方案，在制备PVC管材时，将聚氯乙烯树脂、增韧剂、稳定剂、润滑剂和改性耐磨助剂混合均匀，使得耐磨助剂均匀分散在聚氯乙烯树脂内，然后通过挤出机对混合物挤出造型，期间使得蜡微粉融化，二氧化钼分散在聚氯乙烯树脂内，从而提高PVC管材的耐磨性能。
优选的，所述挤出成型的温度为180-220℃。
通过采用上述技术方案，控制挤出成型机的成型温度，在完成正常挤出的工作时，能够避免温度过低导致蜡微粉无法融化，又同时避免温度过高导致蜡微粉气化。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于采用二氧化钼，二氧化钼具有良好的自润滑性，加上二氧化钼的表面硬度较强，使得其具有较强的耐磨性能，然后在二氧化钼外包覆蜡微粉，使得二氧化钼能够均匀分散在聚氯乙烯树脂内，避免二氧化钼团聚，使得PVC管材的耐磨效果较好；同时，在混料挤出时，蜡微粉融化使得二氧化钼分散在混料中，同时蜡微粉能够起到充当润滑的作用；
2、采用喷雾造粒法进行造粒，制备速度快，且通过蜡微粉包覆在二氧化钼的外侧，使得二氧化钼能够均匀分散在聚氯乙烯树脂内，从而提高PCV管材的耐磨性能。
3、控制挤出成型机的成型温度，在完成正常挤出的工作时，能够避免温度过低导致蜡微粉无法融化，又同时避免温度过高导致蜡微粉气化。
具体实施方式
以下结合对比例和实施例对本申请作进一步详细说明。
下述实施例和制备的原料来源如表1所示：
Figure BDA0002851085290000031
表1
制备例
制备例1
一种改性耐磨助剂，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取10Kg聚乙烯蜡，将其加入搅拌罐内，加热至其处于熔融状态；
1.2、称取1Kg粒径为10nm的二氧化钼，将其加入搅拌罐内，在600r/min下搅拌50min，得到混合物；
1.3、将混合物加入喷雾造粒干燥机内，进行喷雾干燥后得到改性耐磨助剂。
制备例2
一种改性耐磨助剂，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取10Kg聚乙烯蜡，将其加入搅拌罐内，加热至其处于熔融状态；
1.2、称取2Kg粒径为20nm的二氧化钼，将其加入搅拌罐内，在600r/min下搅拌50min，得到混合物；
1.3、将混合物加入喷雾造粒干燥机内，进行喷雾干燥后得到改性耐磨助剂。
制备例3
一种改性耐磨助剂，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取10Kg石蜡，将其加入搅拌罐内，加热至其处于熔融状态；
1.2、称取3Kg粒径为30nm的二氧化钼，将其加入搅拌罐内，在600r/min下搅拌50min，得到混合物；
1.3、将混合物加入喷雾造粒干燥机内，进行喷雾干燥后得到改性耐磨助剂。
制备例4
一种改性耐磨助剂，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取12Kg石蜡，将其加入搅拌罐内，加热至其处于熔融状态；
1.2、称取5Kg粒径为30nm的二氧化钼，将其加入搅拌罐内，在600r/min下搅拌50min，得到混合物；
1.3、将混合物加入喷雾造粒干燥机内，进行喷雾干燥后得到改性耐磨助剂。
制备例5
一种改性耐磨助剂，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取10Kg石蜡，将其加入搅拌罐内，加热至其处于熔融状态；
1.2、称取3Kg粒径为30nm的二氧化钼，将其加入搅拌罐内，在1800r/min下搅拌40min，得到混合物；
1.3、将混合物加入喷雾造粒干燥机内，进行喷雾干燥后得到改性耐磨助剂。
制备例6
一种改性耐磨助剂，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取10Kg石蜡，将其加入搅拌罐内，加热至其处于熔融状态；
1.2、称取3Kg粒径为30nm的二氧化钼，将其加入搅拌罐内，在3000r/min下搅拌30min，得到混合物；
1.3、将混合物加入喷雾造粒干燥机内，进行喷雾干燥后得到改性耐磨助剂。
实施例
实施例1
一种耐磨PVC管材，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取50-80Kg聚氯乙烯树脂、10-20Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、1-3Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、0.5-2Kg聚乙烯蜡、0.5-6Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在40-50℃下捏合70-90min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在180-220℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例2-6
一种耐磨PVC管材，与实施例1区别点在于，改性耐磨助剂分别采用制备例2-6制得的改性耐磨助剂。
实施例7
1.1、称取60Kg聚氯乙烯树脂、12Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、1.5Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、1.3Kg聚乙烯蜡、1.8Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在40℃下捏合90min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在180℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例8
一种耐磨PVC管材，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取70Kg聚氯乙烯树脂、17Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、2.3Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、1.7Kg聚乙烯蜡、3Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在40℃下捏合90min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在180℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例9
一种耐磨PVC管材，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取80Kg聚氯乙烯树脂、20Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、1-3Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、2Kg聚乙烯蜡、6Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在40℃下捏合90min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在180℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例10
一种耐磨PVC管材，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取60Kg聚氯乙烯树脂、12Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、1.5Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、1.3Kg聚乙烯蜡、1.8Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在40℃下捏合90min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在180℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例11
一种耐磨PVC管材，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取60Kg聚氯乙烯树脂、12Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、1.5Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、1.3Kg聚乙烯蜡、1.8Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在45℃下捏合80min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在200℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例12
一种耐磨PVC管材，通过以下步骤制备而得：
1.1、称取60Kg聚氯乙烯树脂、12Kg邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、1.5Kg双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、1.3Kg聚乙烯蜡、1.8Kg制备例1中的改性耐磨助剂；
1.2、将上述称好的物料进入捏合机，在50℃下捏合70min；
1.3、将捏合后的产物加入挤出机，在220℃下挤出，冷却、牵引、切割，得到耐磨PVC管材。
实施例13
一种耐磨PVC管材，与实施例1区别点在于，还添加有0.5份纳米硫酸钡。
实施例14
一种耐磨PVC管材，与实施例1区别点在于，还添加有1.3份纳米硫酸钡。
实施例15
一种耐磨PVC管材，与实施例1区别点在于，还添加有2份纳米硫酸钡。
对比例
对比例1
一种PVC管材，通过公开号为CN104072909B公开的PVC管材组合物和PVC管材的制备方法中实施例1记载制备而得。
对比例2
一种PVC管材，与实施例1区别点在于，未添加改性耐磨助剂。
对比例3
一种PVC管材，与实施例1区别点在于，将改性耐磨助剂替换为等重量份数的聚乙烯蜡。
性能检测试验
实验样品：将实施例1-15和对比例1-3制得的钢材作为样品；
实验方法：
采用MSH型腐蚀磨损试验机对样品进行磨损实验，实验结果见表2；
磨耗率(mg)
实施例1 22.9
实施例2 21.4
实施例3 20.1
实施例4 19.4
实施例5 18.9
实施例6 18.6
实施例7 19.2
实施例8 19.6
实施例9 18.9
实施例10 19.3
实施例11 18.9
实施例12 18.7
实施例13 18.9
实施例14 18.7
实施例15 18.3
对比例1 89.5
对比例2 83.1
对比例3 91.3
表2
结合实施例1-12和实施例13-15并结合表2可以看出，纳米硫酸钡的加入，使得PVC管材的磨耗率从最低19.2mg降低至18.9mg，可以看出纳米硫酸钡的加入能够提高PVC管材的耐磨性能；
结合实施例1-12和对比例1-3并结合表2可以看出，改性耐磨助剂的加入，能够显著的提高管材的耐磨性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种耐磨PVC管材，其特征在于，包括以下重量份数组分：
聚氯乙烯树脂 50-80份；
增韧剂 3-5份；
稳定剂 1-3份；
润滑剂 0.5-2份；
改性耐磨助剂 0.5-6份；
所述改性耐磨助剂包括二氧化钼的内核，包覆于内核外由蜡微粉形成的外壳。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC管材，其特征在于：所述改性耐磨助剂通过以下步骤制备而得：
1.1、称取蜡微粉，对蜡微粉加热使其融化；
1.2、称取二氧化钼，加入融化的蜡微粉中，超声分散至其均匀分散；
1.3、采用喷雾造粒法将1.2中混合物喷出，待混合物冷却凝固后，得到改性耐磨助剂。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨PVC管材，其特征在于：所述蜡微粉和二氧化钼的重量比为10：（1-3）。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨PVC管材，其特征在于：所述蜡微粉为聚乙烯蜡和石蜡中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC管材，其特征在于：所述二氧化钼的粒径选用10-30nm。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC管材，其特征在于：所述增韧剂为氯化聚乙烯，所述稳定剂为双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨PVC管材，其特征在于：还添加有0.5-2份纳米硫酸钡。
8.权利要求1-7任一所述的一种耐磨PVC管材的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
1.1、称取权利要求1中各组分的重量份数；
1.2、将上述原料搅拌均匀，并在40-50℃下捏合70-90min；
1.3、将捏合后的物料加入挤出机内挤出，冷却、牵引、切割，得到管材。
9.根据权利要求8所述的一种耐磨PVC管材的制备方法，其特征在于：所述挤出成型的温度为180-220℃。
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