CN113185791A - 一种环保型高强韧pvc管材及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：PVC树脂40‑50份，马来酸酐接枝共聚物15‑25份，水滑石10‑20份，润滑剂8‑10份，聚乙烯蜡1‑3份，纳米碳酸钙4‑6份，抗氧剂3‑5份，辅助稳定剂2‑4份，紫外线吸收剂3‑5份，硫代双酚2‑4份，亚磷酸酯3‑5份，酚醛树脂交联剂1‑3份，复合纤维5‑7份，顺丁烯二酸酐0.5‑1份，复合热稳定剂1‑3份，改性助剂1‑2份。本发明克服了现有技术的不足，设计合理，通过以PVC树脂为主料，同时在其中添加水滑石和马来酸酐接枝共聚物作为主料，使得大大降低制得的PVC管材的成本，同时增强PVC管材的承压性能和抗冲击性能，具有较高的社会使用价值和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及PVC管材技术领域，尤其涉及一种环保型高强韧PVC管材及其制备工艺。
背景技术
聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯单体聚合而成的高分子化合物，是产量较大的通用塑料品种之一；因其化学稳定性、耐酸性和耐碱性优良而具有优良的抗腐蚀能力，在工业、农业、市政工程、建筑给排水等领域方面得到了广泛的应用。
聚氯乙烯结构单元中含侧基氯原子，因而分子链刚性较大，聚氯乙烯韧性低，耐冲击性能差，使得聚氯乙烯管材在储运、安装和使用过程中极易发生脆性破裂。为提高聚氯乙烯材料的韧性，一般都利用丁苯橡胶SBR，氯化聚乙烯作为增韧剂，然而这些增韧剂由于和聚氯乙烯分子链极性相差较大，往往需要较大量才能起到增韧效果，这就会导致改性聚氯乙烯树脂拉伸强度损失和耐热变形性能下降。同时，丁苯橡胶分子链中含有双建、苯环等结构，也会引起改性聚氯乙烯树脂耐候性变差，使用寿命变短。
经检索，中国专利公布号CN103739988B，公开日2016.08.31，公开了一种高抗冲耐液压灌溉PVC管材，它由下述重量份的原料制成：SG-5型树脂粉100份，轻质碳酸钙8～10份，钙锌复合稳定剂2.0～2.4份，ACR-2013～5份，CPE-135A5～7份，复合润滑剂0.2～0.4份，炭黑0.6～0.9份，氧化铝13～17份。SG-5型树脂粉的粘数110～116；所述轻质碳酸钙的细度为400～600目；所述复合润滑剂是指硬脂酸和PE蜡按1kg：0.7～0.8kg的比例混合而成；所述炭黑为ZY-5型；所述氧化铝的粒径为1000～1200目。该发明的高抗冲耐液压灌溉PVC管材老化速度较快，而且老化后质量急剧下降。
于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种环保型高强韧PVC管材及其制备工艺，以期达到更具有实用价值的目的。
发明内容
为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种环保型高强韧PVC管材及其制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂40-50份，马来酸酐接枝共聚物15-25份，水滑石10-20份，润滑剂8-10份，聚乙烯蜡1-3份，纳米碳酸钙4-6份，抗氧剂3-5份，辅助稳定剂2-4份，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚2-4份，亚磷酸酯3-5份，酚醛树脂交联剂1-3份，复合纤维5-7份，顺丁烯二酸酐0.5-1份，复合热稳定剂1-3份，改性助剂1-2份。
优选的，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂35-45份，纳米稀土氧化物15-25份，异辛酸锌13-15份，异辛酸镧6-8份，油酸钙10-20份，异辛酸镁15-25份，亚磷酸酯10-15份，季戊四醇6-8份，β-二酮6-8份。
优选的，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维30-50份，陶瓷纤维20-30份，碳纤维20-30份，十三氟辛基三乙氧基硅烷10-20份，交联剂10-20份。
优选的，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT30-40份、次氯酸钠20-30份、乙酰丙酮铝20-30份、软脂酸10-15份、异戊烯醇聚氧乙烯醚10-15份、脂肪酸钠8-10份、十二烷基胺聚氧乙烯醚8-10份、木质素磺酸钙6-8份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂35-45份，纳米稀土氧化物15-25份，油酸钙10-20份，异辛酸镁15-25份，亚磷酸酯10-15份，季戊四醇6-8份，β-二酮6-8份先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S3：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S4：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过以PVC树脂为主料，同时在其中添加水滑石和马来酸酐接枝共聚物作为主料，使得可以大大降低制得的PVC管材的成本，给生产带来了极大的节约；
2、通过在PVC树脂中添加复合热稳定剂，使得制得的PVC管材物理性能大幅提升，且提高了PVC管材的质量；
3、通过有效添加改性助剂，能够大幅提升PVC管材的理化性能，增强其防腐蚀性能和抗断裂率；
4、通过有效添加复合纤维，增强PVC管材的承压性能和抗冲击性能。
综上，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，通过以PVC树脂为主料，同时在其中添加水滑石和马来酸酐接枝共聚物作为主料，使得大大降低制得的PVC管材的成本，同时增强PVC管材的承压性能和抗冲击性能，具有较高的社会使用价值和应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂40份，马来酸酐接枝共聚物15份，水滑石10份，润滑剂8份，聚乙烯蜡1份，纳米碳酸钙4份，抗氧剂3份，辅助稳定剂2份，紫外线吸收剂3份，硫代双酚2份，亚磷酸酯3份，酚醛树脂交联剂1份，复合纤维5份，顺丁烯二酸酐0.5份，复合热稳定剂1份，改性助剂1份。
优选的，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂35份，纳米稀土氧化物15份，异辛酸锌13份，异辛酸镧6份，油酸钙10份，异辛酸镁15份，亚磷酸酯10份，季戊四醇6份，β-二酮6份。
优选的，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维30份，陶瓷纤维20份，碳纤维20份，十三氟辛基三乙氧基硅烷10份，交联剂10份。
优选的，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT30份、次氯酸钠20份、乙酰丙酮铝20份、软脂酸10份、异戊烯醇聚氧乙烯醚10份、脂肪酸钠8份、十二烷基胺聚氧乙烯醚8份、木质素磺酸钙6份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂，纳米稀土氧化物，油酸钙，异辛酸镁，亚磷酸酯，季戊四醇，β-二酮6-8份先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S3：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S4：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
实施例2
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂45份，马来酸酐接枝共聚物20份，水滑石15份，润滑剂9份，聚乙烯蜡2份，纳米碳酸钙5份，抗氧剂4份，辅助稳定剂3份，紫外线吸收剂4份，硫代双酚3份，亚磷酸酯4份，酚醛树脂交联剂2份，复合纤维6份，顺丁烯二酸酐0.7份，复合热稳定剂2份，改性助剂1.5份。
优选的，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂40份，纳米稀土氧化物20份，异辛酸锌14份，异辛酸镧7份，油酸钙15份，异辛酸镁20份，亚磷酸酯12份，季戊四醇7份，β-二酮7份。
优选的，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维40份，陶瓷纤维25份，碳纤维25份，十三氟辛基三乙氧基硅烷15份，交联剂15份。
优选的，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT35份、次氯酸钠25份、乙酰丙酮铝25份、软脂酸12份、异戊烯醇聚氧乙烯醚12份、脂肪酸钠9份、十二烷基胺聚氧乙烯醚9份、木质素磺酸钙7份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂，纳米稀土氧化物，油酸钙，异辛酸镁，亚磷酸酯，季戊四醇，β-二酮先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S3：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S4：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
实施例3
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂50份，马来酸酐接枝共聚物25份，水滑石20份，润滑剂10份，聚乙烯蜡3份，纳米碳酸钙6份，抗氧剂5份，辅助稳定剂4份，紫外线吸收剂5份，硫代双酚4份，亚磷酸酯5份，酚醛树脂交联剂3份，复合纤维7份，顺丁烯二酸酐1份，复合热稳定剂3份，改性助剂2份。
优选的，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂45份，纳米稀土氧化物25份，异辛酸锌15份，异辛酸镧8份，油酸钙20份，异辛酸镁25份，亚磷酸酯15份，季戊四醇8份，β-二酮8份。
优选的，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维50份，陶瓷纤维30份，碳纤维30份，十三氟辛基三乙氧基硅烷20份，交联剂20份。
优选的，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT40份、次氯酸钠30份、乙酰丙酮铝30份、软脂酸15份、异戊烯醇聚氧乙烯醚15份、脂肪酸钠10份、十二烷基胺聚氧乙烯醚10份、木质素磺酸钙8份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂，纳米稀土氧化物，油酸钙，异辛酸镁，亚磷酸酯，季戊四醇，β-二酮先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S3：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S4：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
对比例1
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂45份，马来酸酐接枝共聚物20份，水滑石15份，润滑剂9份，聚乙烯蜡2份，纳米碳酸钙5份，抗氧剂4份，辅助稳定剂3份，紫外线吸收剂4份，硫代双酚3份，亚磷酸酯4份，酚醛树脂交联剂2份，复合纤维6份，顺丁烯二酸酐0.7份，改性助剂1.5份。
优选的，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维40份，陶瓷纤维25份，碳纤维25份，十三氟辛基三乙氧基硅烷15份，交联剂15份。
优选的，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT35份、次氯酸钠25份、乙酰丙酮铝25份、软脂酸12份、异戊烯醇聚氧乙烯醚12份、脂肪酸钠9份、十二烷基胺聚氧乙烯醚9份、木质素磺酸钙7份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S2：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S3：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材
对比例2
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂45份，马来酸酐接枝共聚物20份，水滑石15份，润滑剂9份，聚乙烯蜡2份，纳米碳酸钙5份，抗氧剂4份，辅助稳定剂3份，紫外线吸收剂4份，硫代双酚3份，亚磷酸酯4份，酚醛树脂交联剂2份，复合纤维6份，顺丁烯二酸酐0.7份，复合热稳定剂2份。
优选的，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂40份，纳米稀土氧化物20份，异辛酸锌14份，异辛酸镧7份，油酸钙15份，异辛酸镁20份，亚磷酸酯12份，季戊四醇7份，β-二酮7份。
优选的，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维40份，陶瓷纤维25份，碳纤维25份，十三氟辛基三乙氧基硅烷15份，交联剂15份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂，纳米稀土氧化物，油酸钙，异辛酸镁，亚磷酸酯，季戊四醇，β-二酮先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S3：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
对比例3
一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂45份，马来酸酐接枝共聚物20份，水滑石15份，润滑剂9份，聚乙烯蜡2份，纳米碳酸钙5份，抗氧剂4份，辅助稳定剂3份，紫外线吸收剂4份，硫代双酚3份，亚磷酸酯4份，酚醛树脂交联剂2份，顺丁烯二酸酐0.7份，复合热稳定剂2份，改性助剂1.5份。
优选的，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂40份，纳米稀土氧化物20份，异辛酸锌14份，异辛酸镧7份，油酸钙15份，异辛酸镁20份，亚磷酸酯12份，季戊四醇7份，β-二酮7份。
优选的，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT35份、次氯酸钠25份、乙酰丙酮铝25份、软脂酸12份、异戊烯醇聚氧乙烯醚12份、脂肪酸钠9份、十二烷基胺聚氧乙烯醚9份、木质素磺酸钙7份。
优选的，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂，纳米稀土氧化物，油酸钙，异辛酸镁，亚磷酸酯，季戊四醇，β-二酮先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S3：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
对实施例1-3和对比例1-3中制备所得的环保型高强韧PVC管材进行性能测试，测试项目包括：外观、拉伸强度、断裂伸长率、纵向回缩率、维卡软化温度、落锤冲击试验六个方面，并选取市面上常见的PVC管材作为对照组，且测试结果见表1所示：
通过表1可以看出，相对于对比例1-3和对照组，本发明实施例1-3所制备的环保型高强韧PVC管材性能显著，其中实施例2制备所得的环保型高强韧PVC管材性能最佳。
在本发明范围内制得的PVC管材，其纵向回缩率明显小于常规PVC管材，其维卡软化温度也明显大于常规PVC管材，从而说明其热塑性明显优于常规PVC管材；
在本发明优选范围内制得的PVC管材，其性能明显优于不在优选范围内制得的PVC管材，通过在PVC树脂中加入复合热稳定剂，使得制得的PVC管材物理性能大幅提升，且提高了PVC管材的质量；
通过有效添加改性助剂，能够大幅提升PVC管材的理化性能，增强其防腐蚀性能和抗断裂率；
通过有效添加复合纤维，有效增强PVC管材的承压性能和抗冲击性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种环保型高强韧PVC管材，包括PVC管材本体，其特征在于，所述PVC管材本体的内圈壁涂覆有一层防腐蚀涂层，PVC管材本体的外圈壁涂覆有一层耐磨涂层；
所述PVC管材本体由以下重量份的原材料制作而成：
PVC树脂40-50份，马来酸酐接枝共聚物15-25份，水滑石10-20份，润滑剂8-10份，聚乙烯蜡1-3份，纳米碳酸钙4-6份，抗氧剂3-5份，辅助稳定剂2-4份，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚2-4份，亚磷酸酯3-5份，酚醛树脂交联剂1-3份，复合纤维5-7份，顺丁烯二酸酐0.5-1份，复合热稳定剂1-3份，改性助剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种环保型高强韧PVC管材，其特征在于，所述复合热稳定剂由以下重量份的原材料复配而成：
碱式酒石酸稀土稳定剂35-45份，纳米稀土氧化物15-25份，异辛酸锌13-15份，异辛酸镧6-8份，油酸钙10-20份，异辛酸镁15-25份，亚磷酸酯10-15份，季戊四醇6-8份，β-二酮6-8份。
3.根据权利要求1所述的一种环保型高强韧PVC管材，其特征在于，所述复合纤维由以下重量份的原材料复配而成：
石墨烯纤维30-50份，陶瓷纤维20-30份，碳纤维20-30份，十三氟辛基三乙氧基硅烷10-20份，交联剂10-20份。
4.根据权利要求1所述的一种环保型高强韧PVC管材，其特征在于，所述改性助剂由以下重量份的原材料复配而成：
促进剂MBT30-40份、次氯酸钠20-30份、乙酰丙酮铝20-30份、软脂酸10-15份、异戊烯醇聚氧乙烯醚10-15份、脂肪酸钠8-10份、十二烷基胺聚氧乙烯醚8-10份、木质素磺酸钙6-8份。
5.根据权利要求1所述的一种环保型高强韧PVC管材，其特征在于，所述纳米稀土氧化物选用纳米二氧化钛，纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米氧化铝，纳米氧化锆，纳米氧化铈和纳米氧化铁中的一种或几种。
6.一种环保型高强韧PVC管材的制备工艺，其特征在于，制备如权利要求1-5任意一项所述的一种环保型高强韧PVC管材，还包括以下步骤：
S1：复合热稳定剂的制备
将上述重量份的碱式酒石酸稀土稳定剂，纳米稀土氧化物，油酸钙，异辛酸镁，亚磷酸酯，季戊四醇，β-二酮先加入高速搅拌机中，在55-60℃条件下搅拌15-20min；在50-55℃条件下，再加入异辛酸锌和异辛酸镧，搅拌12-15min，冷却后得到复合热稳定剂；
S2：复合纤维的制备
将石墨烯纤维，陶瓷纤维，碳纤维与交联剂水溶液混合，得到混合纤维溶液；
将所述混合溶液喷丝后经十三氟辛基三乙氧基硅烷洗涤和干燥，得到所述复合纤维；
S3：改性助剂的制备
将促进剂MBT、次氯酸钠、乙酰丙酮铝、软脂酸、脂肪酸钠溶于异戊烯醇聚氧乙烯醚中，得到溶液A；
将木质素磺酸钙溶于十二烷基胺聚氧乙烯醚中，得到溶液B；
将溶液A和溶液B进行混合，并用超声分散均匀，然后升温至65-70℃，在搅拌条件下反应6-8h，反应完毕后过滤、干燥，即得改性助剂；
S4：PVC管材本体的制备
按组成原料的重量份称取各原材料，在热混锅内加入PVC树脂和马来酸酐接枝共聚物，加热5-8分钟，然后依次加入水滑石，润滑剂，聚乙烯蜡，纳米碳酸钙，抗氧剂，辅助稳定剂，紫外线吸收剂3-5份，硫代双酚，亚磷酸酯，酚醛树脂交联剂，复合纤维，顺丁烯二酸酐，复合热稳定剂，改性助剂，混料8-10分钟；
然后加入到平行双螺杆挤出机中进行熔融共混并造粒，即得混合粒子，挤出机机筒温度为170-180℃，模头温度为182-184℃，螺杆转速为540-570rpm；
采用锥形双螺杆挤出机将所得的混合粒子挤出成型，即得环保型高强韧PVC管材。
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