CN112679873A - 一种耐热耐压pvc管材组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种耐热耐压PVC管材组合物及其制备方法。所述的耐热耐压PVC管材组合物，如下重量份数的原料组成：PVC树脂，100份；有机锡稳定剂，0.8‑2.0份；聚酮树脂与氯乙烯‑丙烯腈共聚物的混合物，10‑20份；AS树脂，1‑3份；冲击改性树脂，0.8‑1.5份；加工助剂ACR，1.0‑1.5份；复合润滑剂1‑3份；轻质活性碳酸钙，0‑5份。本发明组合物，既满足耐热耐压的性能要求，又满足管材耐低温冲击性能的要求；其制备方法，科学合理、简单易行。
Description
技术领域
本发明属于塑料加工技术领域，具体涉及一种耐热耐压PVC管材组合物及其制备方法。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)管材因具有优良的化学稳定性，卓越的电绝缘性，可以用来代替传统聚乙烯管材，用以输送液体、做生活用上下水管，也用作电缆套管及电线绝缘管等，应用十分广泛。但是，PVC树脂的维卡软化温度只有80℃左右，热变形温度在70℃左右，其耐热性能较低，同时其高温耐压的不足，均限制了其在某些耐热耐压领域的应用，例如PVC管材耐60℃静液压性能等。耐内压性能是评价PVC管材耐压的一项很重要的性能指标，以一定环应力下的静液压爆破时间来表示，反映了管材在使用过程中所能承受压力的大小和管材的寿命，是PVC管材长期应用的重要性能参数。
目前，国内有不少改进耐热的相关专利，如申请号为201910168309.4的中国专利，公开了一种耐热PVC水管配方，按照重量份数包括以下原材料：PVC为80-120份，碳酸钙10-16份，硬脂酸钙15-30份，丁基羟基茴香醚20-50份，邻苯二甲酸二正辛脂20-40份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2-6份，钛白粉15-30份，柠檬酸钾5-10份，硫酸亚铁6-8份，氧化锌10-20份，氢氧化铝4-6份，六甲基磷酰三胺5-10份，群青2-4份，氯化石蜡1-3份，PE蜡1-3份，海藻粉2-6，MBS为4-6份和高分子添加剂0.2-0.6份。该发明耐热性强，抗氧化效果良好，延长PVC水管使用寿命，提高PVC水管的耐热性能以及综合使用性能。该专利由于添加有较多液体增塑剂，造成管材强度不高，耐压性能不足。申请号201810258542.7的中国专利，公开了一种新型耐热PVC塑料，包括PVC基体50-60份，三元共聚树脂40-45份，MMA改性ABS树脂15-20份，EnBACO接枝马来酸酐5-10份，9nm碳酸钙1-5份，苯乙烯5份，丙烯酸酯10份。该发明具有耐热性好，寿命长的优点。但是由于材料改性树脂用量较大，降低了材料的力学性能，从而造成管材耐内压性能，尤其是耐60℃静液压性能不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种耐热耐压PVC管材组合物，既满足耐热耐压的性能要求，又满足管材耐低温冲击性能的要求；本发明还提供其制备方法，科学合理、简单易行。
本发明所述的耐热耐压PVC管材组合物，如下重量份数的原料组成：
PVC树脂，100份；有机锡稳定剂，0.8-2.0份；聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物，10-20份；AS树脂，1-3份；冲击改性树脂，0.8-1.5份；加工助剂ACR，1.0-1.5份；复合润滑剂1-3份；轻质活性碳酸钙，0-5份。
其中：
所述PVC树脂为悬浮法聚合生产，平均聚合度为950-1050，表观密度为0.58-0.65g/mL。
所述有机锡稳定剂为硫醇甲基锡稳定剂，牌号1928。
所述聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物，聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的质量比为1：1.5-2。
所述聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物的制备方法如下：按比例称取聚酮树脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物，加入到丙酮和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶剂中，丙酮和N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：1.8-2.2，按照1重量份聚酮树脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物混合物2重量份丙酮和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶剂的比例，搅拌，使其溶解混合，得到互穿网络混合物。
所述AS树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，台湾奇美公司生产。
所述冲击改性树脂为KM-355P。
所述加工助剂ACR为PA-20。
所述复合润滑剂为硬脂酸钙、石蜡和聚乙烯蜡三种润滑剂的复配物。
所述轻质活性碳酸钙目数2000目以上，经过活化处理。
本发明所述的耐热耐压PVC管材组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、有机锡稳定剂、AS树脂、冲击改性树脂、加工助剂ACR、复合润滑剂和轻质活性碳酸钙按比例称取，加入到高速混合机中高速混合，混合转速1000-1500转/分钟，优选1200转/分钟，混合时间5-15分钟，混合温度100-120℃，此时，加入聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物混合物，采用低速继续混合，混合转速700-1000转/分钟，优选800转/分钟，待溶剂挥发后，放出物料至低速混合机中，冷却至40-45℃放出物料，备用；
(2)将步骤(1)混配好的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为140-170℃，喂料频率为20-25Hz，主机转速为85-95r/min，最后经切粒、冷却、包装，即得到耐热耐压PVC管材组合物。
将组合物在65-132型锥形双螺杆挤出机中挤出口径为32的管材。
步骤(1)中，所述放出物料至低速混合机中，混合转速60-120转/分钟。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物在溶剂中混合，各组份分子链充分缠绕，形成互溶贯穿网络，降低了聚酮树脂的加工温度，从而提高了PVC管材的耐热性能；同时，由于AS树脂以及氯乙烯的存在，极大地提高了与PVC树脂的相容性，从而使得PVC管材组合物具有较高的力学性能，同时AS树脂对提高组合物的耐热性能起到了协同作用；少量抗冲改性剂的加入提高了材料低温冲击性能，同时又不降低材料的力学性能；经过上述改性，本发明PVC管材组合物既满足耐热耐压的性能要求，又满足管材耐低温冲击性能的要求。
2、本发明所述的制备方法，科学合理、简单易行。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。
实施例中采用的原料除特殊说明外，均为市售材料。
实施例1-6
所述的耐热耐压PVC管材组合物的配料见表1。表1中涉及的原料具体如下：
所述PVC树脂为悬浮法聚合生产，平均聚合度为1000，表观密度为0.62g/mL。
所述有机锡稳定剂为硫醇甲基锡稳定剂，牌号1928。
所述聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物，聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的质量比为1：1.8。
所述聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物的制备方法如下：按比例称取聚酮树脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物，加入到丙酮和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶剂中，丙酮和N-甲基吡咯烷酮体积比为1：2，按照1重量份聚酮树脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物混合物2重量份丙酮和N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶剂的比例，搅拌，使其溶解混合，得到互穿网络混合物。
所述AS树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物，台湾奇美公司生产。
所述复合润滑剂为硬脂酸钙、石蜡和聚乙烯蜡三种润滑剂的复配物，质量比为1：0.8：0.5。
所述轻质活性碳酸钙目数为2500目，经过活化处理。
实施例的制备方法为：
(1)将PVC树脂、有机锡稳定剂、AS树脂、冲击改性树脂、加工助剂ACR、复合润滑剂、轻质活性碳酸钙按比例称取，加入到高速混合机中，高速混合，混合转速1200转/分钟，混合时间10分钟，混合温度110℃，此时，加入聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物混合物，采用低速继续混合，混合转速800转/分钟，待溶剂充分挥发，放出物料至低速混合机中，冷却至45℃放出物料，备用。
(2)将上述混配好的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为155℃，喂料频率为25Hz，主机转速为90r/min，最后经切粒、冷却、包装，即得到该发明耐热耐压PVC管材组合物。
将组合物在65-132型锥形双螺杆挤出机中挤出口径为32的管材，挤出温度为180℃。
表1实施例1-6所述的耐热耐压PVC管材组合物的配料
对比例1-5
对比例1、2、3分别对应实施例1、2、3，不同之处在于所用耐热改性树脂不同，其余组份均相同。对比例4、5分别为添加20份增塑剂DOP和添加40份三元共聚树脂，其余组份与实施例4、5相同。
对比例的制备方法为：
(1)将PVC树脂、有机锡稳定剂、AS树脂、冲击改性树脂、加工助剂ACR、复合润滑剂、轻质活性碳酸钙按比例称取，加入到高速混合机中，高速混合，混合转速1200转/分钟，混合时间10分钟，混合温度110℃，此时，加入氯乙烯-丙烯腈共聚物、MMA-ABS共混物或MMA-苯乙烯-丙烯腈共聚物，采用低速继续混合，混合转速800转/分钟，待溶剂充分挥发，放出物料至低速混合机中，冷却至45℃放出物料，备用。
(2)将上述混配好的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为155℃，喂料频率为25Hz，主机转速为90r/min，最后经切粒、冷却、包装，即得PVC管材组合物。
将组合物在65-132型锥形双螺杆挤出机中挤出口径为32的管材，挤出温度为180℃。
表2对比例1-5所述的耐热耐压PVC管材组合物的配料
分别对实施例1-6和对比例1-5制备的PVC管材进行性能测试，测试结果见表3和表4。
表3实施例1-6管材性能测试结果
表4对比例1-5性能测试结果
由上述实施例和对比例性能数据可看出，当本发明实施例60℃管材静液压时间明显高于对比例，实施例维卡软化温度均高于对比例，说明本发明管材组合物具有较高的耐压性能和耐热性能。
Claims (10)
1.一种耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：如下重量份数的原料组成：
PVC树脂，100份；有机锡稳定剂，0.8-2.0份；聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物，10-20份；AS树脂，1-3份；冲击改性树脂，0.8-1.5份；加工助剂ACR，1.0-1.5份；复合润滑剂1-3份；轻质活性碳酸钙，0-5份。
2.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述PVC树脂为悬浮法聚合生产，平均聚合度为950-1050，表观密度为0.58-0.65g/mL。
3.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述有机锡稳定剂为硫醇甲基锡稳定剂。
4.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物，聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的质量比为1：1.5-2。
5.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物的混合物的制备方法如下：按比例称取聚酮树脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物，加入到丙酮和N-甲基吡咯烷酮混合溶剂中，丙酮和N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：1.8-2.2，按照1重量份聚酮树脂、氯乙烯-丙烯腈共聚物混合物2重量份丙酮和N-甲基吡咯烷酮混合溶剂的比例，搅拌，使其溶解混合，得到互穿网络混合物。
6.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述AS树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物。
7.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述冲击改性树脂为KM-355P；所述加工助剂ACR为PA-20。
8.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述复合润滑剂为硬脂酸钙、石蜡和聚乙烯蜡三种润滑剂的复配物。
9.根据权利要求1所述的耐热耐压PVC管材组合物，其特征在于：所述轻质活性碳酸钙目数2000目以上，经过活化处理。
10.一种权利要求1-9任一所述的耐热耐压PVC管材组合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将PVC树脂、有机锡稳定剂、AS树脂、冲击改性树脂、加工助剂ACR、复合润滑剂和轻质活性碳酸钙按比例称取，加入到高速混合机中高速混合，混合转速1000-1500转/分钟，混合时间5-15分钟，混合温度100-120℃，此时，加入聚酮树脂与氯乙烯-丙烯腈共聚物混合物，采用低速继续混合，混合转速700-1000转/分钟，待溶剂挥发后，放出物料至低速混合机中，冷却至40-45℃放出物料，备用；
(2)将步骤(1)混配好的物料在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机温度为140-170℃，喂料频率为20-25Hz，主机转速为85-95r/min，最后经切粒、冷却、包装，即得到耐热耐压PVC管材组合物。
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