CN113337055A - 一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法 - Google Patents

一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法，属于管道材料及其加工技术领域。为了解决现有的耐热性差等问题，提供一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法，该混配料包括以下重量份的成分：PVC‑SG 5：25～50；PVC‑SG 3：50～70；稳定剂：1.5～3.0；复配增强材料：5.0～20；润滑剂：0.1～5.0；着色剂：0.1～0.5；复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成；该方法通过将混配料进行混料、熔融挤出，定型、冷却、切割，得到相应管材。本发明能够实现材料高耐磨、高耐热、高拉伸强度、低纵向回缩率的效果。

Description

一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法，属于管道材料及其加工技术领域。
背景技术
硬质聚氯乙烯(以下简称PVC-U)塑料管材以其质量比重轻、性价比高、耐酸碱腐蚀、安装维护快捷等优点，广泛应用于建筑给排水领域，是目前国内外运用最多的塑料管材。
在塑料管道行业，PVC-U管材基体树脂通常是采用SG5型PVC树脂，PVC-U管件加工过程中对物料的流动性要求更高，普遍采用聚合度更低但流动性更好的SG7、SG8型PVC树脂，但是，采用聚合度更低的PVC树脂会造成产品的力学性能、耐热性能变差，进而影响管道的整体使用寿命。
随着社会的快速发展，城市楼盘、地标性等建筑高度越来越高，目前市场上现有的硬质聚氯乙烯给水管材由于其拉伸强度较低、耐热性能较差、耐静液压等力学性能性能不足，管道在安装后纵向回缩率较大，尤其是夏季温差大，管道伸缩容易导致接头渗水。同时PVC-U管材在生产下线、运输、储存、安装过程中产生的拖拉摩擦，也会对管道外表面造成一定的损伤，进一步降低了管道的性能。综上所述，现有的PVC-U给水管道已无法满足高层及超高层建筑给水管道的性能要求，高层及超高层领域常用的给水管道为镀锌钢管和PSP钢塑复合管。
但是，镀锌钢管安装、维护困难，久而久之内部接头容易生锈造成堵塞，影响水质卫生；PSP钢塑复合管同样也存在安装维护困难、以及不耐磨损的缺点。因此，通过配方设计，开发出一种具有超高性能的PVC-U给水管材，进一步拓展PVC-U给水管道产品的应用领域，使其完全能满足高层、超高层建筑的供水需求，具有十分重大的商业价值和社会效益。为了解决上述的一些问题，现有文献中也有不同的研究和改进方式，如现有专利文献(公开号：CN103289223B)公开的通过采用PVC和CPVC共混的方式来提高PVC管材的耐热性能，但是，由于CPVC加工过程中对温度极为敏感，腐蚀性也较强，不利于生产，且原料配方、生产费用较高，不利于推广。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料及制备方法，解决的问题是如何使PVC-U给水管道同时具有高耐热、高耐液压和高耐磨的性能。
本发明的目的之一是通过以下技术方案得以实现的，一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，该混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG 5：25～50；PVC-SG 3：50～70；稳定剂：1.5～3.0；复配增强材料：5.0～20；润滑剂：0.1～5.0；着色剂：0.1～0.5；所述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且所述丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1：0.8～1.0：0.8～1.0：0.5～1.0。
由于管道在作为给水管道使用时，需要考虑给水管的耐静液压性能，本发明人在对管道材料配方设计对比的研究过程中发现采用单一的PVC-SG5作为基体树脂材料时，管道的耐静液压性能提升极其有限。因此，通过采用添加PVC-SG3与PVC-SG5共同混合作为基体材料，通过两者的不同的分子量分布能有效保证其加工性和最终制品的高耐静液压性能；同时，通过将丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯(丙烯酸接枝聚氯乙烯共聚物)、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂预先加工成复配增强材料，并使复配增强材料中含有丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯和碳酸钙晶须材料，能够使混配料整体在高温摩擦下仍具有较高的完整性和稳定性，使材料具有良好的耐磨性；以及配合纳米活性碳酸钙和分散剂的添加，使它们均匀的分散在硬聚氯乙烯的整体体系内，相比于常规的对于碳酸钙材料的添加是作为填料降低成本使用，纳米活性碳酸钙与碳酸钙晶须的搭配，协同增强了材料加工成管材时的耐热性能、拉伸强度，并大大降低管材产品的纵向回缩率，极大地增强了管材抵御昼夜温差变形的能力。本发明的材料制成的PVC-U给水管道同时具有高耐热、低纵向回缩率、高耐磨、高拉伸强度、高耐液压性能，使其完全能替代镀锌钢管/PSP钢塑复合管，应用于高层/超高层建筑供水领域。
本发明通过上述的复合增强材料的各成分之间的协同作用，在耐磨性和耐热性的性能方面起到了预料不到的优异效果，而稳定剂和润滑剂的添加能够保证材料整体的加工性，降低设备损耗的同时防止物料分解。对于上述的PVC-SG5型树脂宜采用平均聚合度约为1000的树脂，具有良好的流动加工性能，对于上述的PVC-SG3型树脂宜采用平均聚合度约为1300的树脂，具有优异的综合力学性能。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述碳酸钙晶须为长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须两种不同长径比的混合物。通过采用两种不同长径比的碳酸钙晶须，能够达到平衡混配料制成管材时，同时起到兼具提高耐磨性和耐热性能及表面增亮的效果。作为进一步的优选，所述长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须的质量比为1：0.8～1.2。更进一步的优选方案，最好使所述碳酸钙晶须的长度为20～60μm。研究中发现使晶须保证具有一定的长度，在管道加工成型的过程中，会使晶须在流体或管材运动方向的作用下以相对有序的方式分布在管材内，且使其在管材中的分布稳定和均匀，更有利于使达到高耐磨性的特性，而如果太长反而会减弱其受管材的运动方向的影响；同时，采用上述长度的晶须，晶须的排列高度有序，在高温磨擦下仍能够保持其晶须的完整性，保证晶须尺寸的稳定性，从而达到更好的耐磨性和耐热稳定性能。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。能够提高复配增强材料中原料分布的均匀性，同样的也能提高复配增强材料在整体配方体系中的分布均匀性，使采用本发明的材料制成的管道制品的性能下限大大提高；另一方面，在管材挤出加工过程中，良好的分散性大大降低了由于复配增强材料在体系中的不均匀分散而导致的管材壁厚波动和主机电流不稳定的影响。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述纳米活性碳酸钙的粒径为30～50nm。采用上述粒径的纳米活性碳酸钙粒子能够改善复合增强材料的流变性，且采用纳米级的粒子具有高比表面积和高表面能，使混配料在加工过程中混合料的界面间更容易形成相互搭接的结构，起到提高耐热性能的效果。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述润滑剂为内润滑剂和外润滑剂的混合物，所述内润滑剂选自单甘脂、硬脂酸和氧化聚乙烯中的一种或多种；所述外润滑剂选自聚乙烯蜡和/或石蜡。内润滑剂的添加会直接作用于聚氯乙烯初级粒子内部，增加初级粒子间的摩擦，有利于提高树脂的塑化程度；而外润滑剂的添加，能够使物料在加工过程中避免粘料，保证管材挤出过程的连续性和稳定性。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述混配料中还含有0.5～3.0重量份的丙烯酸酯类加工助剂。在作为管道材料使用时，在模具内熔融后，能够起到降低混配料的熔体粘度和压力，提高物料的整体流动性。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述复配增强材料中还含有0.2～0.5重量份的钛酸钾晶须，且所述钛酸钾晶须的长度为22～25μm。能够与碳酸钙晶须形成更好的协同效应，能够更好的提高材料的耐磨性和耐热稳定性能。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述稳定剂最好采用钙锌复合稳定剂，能够保证混配料在加工挤出过程中的稳定性，利于加工成型。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料中，作为优选，所述着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且所述钛白粉的质量含量占着色剂的80％～85％，既能够赋予作为给水管的管材时的颜色要求，又能够增强管材的耐老化性能。当然，这里的着色剂也可以采用其它颜料进行添加(CJ/T493-2016标准中推荐的高性能聚氯乙烯给水管材颜色为蓝色，因此本发明采用的颜料为有机蓝)。
本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的，一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、将上述混配料的原料投入混料机中进行混料；
B、再将混料后的原料加入挤出机中控制温度在170℃～220℃进行熔融挤出，再经真空定型、冷却、切割，得到相应的高性能硬聚氯乙烯给水管材。
通过采用上述混配料原料以及复合增强材料的各成分之间的协同作用，得到了提高耐磨性和耐热性的优异效果；通过采用PVC-SG3与PVC-SG5共同混合作为基体材料，并使混配料在190℃～220℃进行熔融挤出加工成给水管材，得到了优异的耐静液压性能；同时，采用上述混配料的各成分之间的协同效应，使混配料具有更好稳定性和流动性，利于生产加工。
在上述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的制备方法中，作为优选，步骤A中所述碳酸钙晶须采用以下方法制备得到：
先将干燥的氧化钙粉末加入水中配置成悬浊液，再加入多孔聚四氟乙烯塑料片；
再对悬浊液进行升温控温至80℃～90℃，并加入氯化钾和氯化镁作为晶型控制剂，以及持续通入二氧化碳气体至悬浊液体系中进行反应，直至体系PH值为中性时，停止二氧化碳通入，将沉淀物进行分离、烘干和粉碎，得到相应的碳酸钙晶须。
通过加入多孔聚四氟乙烯塑料片，目的在于增加气体附着面积，有利于通入的二氧化碳气体的吸附，使利于形成碳酸钙晶须，且也有利于提高碳酸钙晶须的产出效率；同时，通过加入氯化钾和氯化镁主要是起到作为晶型控制剂的作用，使能够有效的形成碳酸钙晶须的特性，还能保证其具有理想的晶须长径比。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.通过采用复配增强材料的各成分组成，通过碳酸钙晶须、丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、纳米活性碳酸钙和分散剂的搭配，能够实现材料高耐磨、高耐热、高拉伸强度、低纵向回缩率的效果。
2.通过采用两种不同长径比的碳酸钙晶须，能够达到平衡混配料在加工成管材制品时，同时起到提高耐磨性、耐热性能及表面光亮度的效果。
3.通过在加工碳酸钙晶须的过程中加入多孔聚四氟乙烯塑料片作为载体，能够更有利于形成碳酸钙晶须和提高产出效率，且通过氯化钾和氯化镁的添加能够更有利于形成理想长径比的碳酸钙晶须。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例1
本实施例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：50；PVC-SG3：50；钙锌稳定剂：3.0；复配增强材料：20；内润滑剂单甘脂：0.1；内润滑剂氧化聚乙烯：0.1；外润滑剂聚乙烯蜡：1.5，外润滑剂石蜡：0.2；加工助剂：1.0；着色剂：0.5；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：1.0：1.0：1.0，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；碳酸钙晶须为长径比为30-35的碳酸钙晶须且碳酸钙晶须的长度为40μm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的80％。
上述混配料用于硬质聚氯乙烯给水管制备的工艺：
采用SJZ-92/188型锥形双螺杆挤出机，螺杆头尾部直径为92mm、188mm，螺杆有效长度2000mm，开机升温至140℃时保温2h，然后将料筒温度设定170-190℃，合流芯温度设定170℃，模具温度设定180-220℃，熔体温度设定190-220℃，将高性能硬聚氯乙烯给水管材混配料输入料筒，开启喂料、主机螺杆，缓慢提高至喂料15-20rpm、主机15-20rpm，主机真空-0.06MPa，物料经螺杆、模具挤出，再经定径套定型、水箱冷却，最后切割即可得到高性能硬聚氯乙烯给水管材。
对上述用到的丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯可通过市场直接购买得到，最好是采用以下的方法制备得到上述的丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：
按照各原料的用量配比，将聚氯乙烯树脂粉末加入二甲苯溶剂中，水浴升温并控温至95℃，加入氧化二异丙苯DCP/过氧化二苯甲酰DBP作为引发剂体系，再加入丙烯酸ACC溶液，其中DCP:DBP:ACC比例为1:1:25，并控制温度在95℃左右的条件下进行搅拌反应2h，对产物进行分离提纯，即可得到相应的丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯PVC-g-ACC。
对上述用到的碳酸钙晶须最好采用以下方法制备得到：
将干燥的高纯度氧化钙粉末加入去离子水中反应配置成氢氧化钙悬浊液，再加入多孔聚四氟乙烯塑料片，然后，将悬浊液进行水浴升温控温至85℃，加入氯化钾和氯化镁饱和溶液作为晶型控制剂，按一定速率持续通入二氧化碳气体至悬浊液体系中，直至体系pH值为中性时，切断二氧化碳供气，将沉淀物进行分离烘干粉碎，筛选得到相应的碳酸钙晶须。
上述复配增强材料可通过如下预混方法：
采用油温控制的SHR50L小型混料机，开机油温设定预热至40℃，依次投入按比例称量的丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂，以750rpm主轴转速低速混料2min，然后，再转至1500rpm高速混料至70℃，放料既得到复配增强材料。
上述的高性能硬聚氯乙烯给水管材混配料的混料最好采用以下方法进行混合形成混配料：
采用油温控制的SHR800L大型混料机，油温设定预热至60℃，依次将按比例称量的PVC-SG5型树脂、PVC-SG3型树脂、稳定剂、内润滑剂、外润滑剂、加工助剂和着色剂投入至热混锅内，以850rpm主轴转速热混至物料60℃时，再加入复配增强材料，并以1200rpm主轴转速热混至130℃时混料结束，放料至冷混锅，冷混锅以200rpm转速冷混至40℃时放料，既得到高性能硬聚氯乙烯给水管材混配料。
实施例2
本实施例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：50；PVC-SG3：50；钙锌稳定剂：3.0；复配增强材料：10；内润滑剂单甘脂：0.1；内润滑剂氧化聚乙烯：0.1；外润滑剂聚乙烯蜡：1.0；加工助剂：1.0；着色剂：0.5；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：1.0：1.0：0.8，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；碳酸钙晶须为长径比为5～10的碳酸钙晶须且碳酸钙晶须的长度为30μm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的85％。
上述混配料用于硬聚氯乙烯给水管制备和碳酸钙晶须的制备均同实施例1一致，这里不再赘述。
实施例3
本实施例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：25；PVC-SG3：75；钙锌稳定剂：3.0；复配增强材料：10；内润滑剂单甘脂：0.1；内润滑剂硬脂酸：0.1；内润滑剂氧化聚乙烯：0.1；外润滑剂聚乙烯蜡：1.5；加工助剂：1.5；着色剂：0.5；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：1.0：1.0：1.0，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺，纳米活性碳酸钙的粒径为30nm；碳酸钙晶须为长径比为25～35的碳酸钙晶须且碳酸钙晶须的长度为20μm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的85％。
上述混配料用于硬聚氯乙烯给水管制备和碳酸钙晶须的制备均同实施例1一致，这里不再赘述。
实施例4
本实施例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：35；PVC-SG3：70；钙锌稳定剂：1.5；复配增强材料：15；内润滑剂单甘脂：1.0；内润滑剂硬脂酸：0.5；内润滑剂氧化聚乙烯：1.0；外润滑剂聚乙烯蜡：1.0；加工助剂：0.5；着色剂：0.3；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：0.8：1.0：0.5。上述的纳米活性碳酸钙的粒径为30nm，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；碳酸钙晶须为长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须两种不同长径比的混合物，且长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须的质量比为1：0.8，且上述两种长径比的碳酸钙晶须的长度均为20μm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的85％。
上述混配料用于硬聚氯乙烯给水管制备和碳酸钙晶须的制备均同实施例1一致，这里不再赘述。
实施例5
本实施例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：45；PVC-SG3：60；钙锌稳定剂：2.5；复配增强材料：15；内润滑剂单甘脂：1.0；内润滑剂硬脂酸：2.0；外润滑剂聚乙烯蜡：2.0；加工助剂：2.0；着色剂：0.4；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：0.8：0.8：0.5，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；碳酸钙晶须为长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须两种不同长径比的混合物，且长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须的质量比为1：1，且上述两种长径比的碳酸钙晶须的长度均为40μm，纳米活性碳酸钙的粒径为40nm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的82％。
上述混配料用于硬质聚氯乙烯给水管制备和碳酸钙晶须的制备均同实施例1一致，这里不再赘述。
实施例6
本实施例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：45；PVC-SG3：60；钙锌稳定剂：2.5；复配增强材料：15；内润滑剂单甘脂：1.0；内润滑剂硬脂酸：2.0；外润滑剂聚乙烯蜡：2.0；加工助剂：2.0；着色剂：0.4；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙、分散剂和钛酸钾晶须组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：0.8：0.8：0.5：0.2；钛酸钾晶须的长度为22μm，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。碳酸钙晶须为长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须两种不同长径比的混合物，且长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须的质量比为1：1，且上述两种长径比的碳酸钙晶须的长度均为40μm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的82％。
上述混配料用于硬聚氯乙烯给水管制备和碳酸钙晶须的制备均同实施例1一致，这里不再赘述。
比较例1
为了说明本发明采用本发明的复配增强材料各成分之间的协同作用对加工成管材的耐磨和耐热性能的影响，本比较例通过将碳酸钙晶须采用纳米活性碳酸钙进行代替。
本比较例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：35；PVC-SG3：70；钙锌稳定剂：1.5；复配增强材料：15；内润滑剂单甘脂：1.0；内润滑剂硬脂酸：0.5；内润滑剂氧化聚乙烯：1.0；外润滑剂聚乙烯蜡：1.0；加工助剂：0.5；着色剂：0.3；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：1.8：0.5。上述的纳米活性碳酸钙的粒径为30nm，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的85％。
比较例2
为了说明本发明采用PVC-SG5和PVC-SG3的两种混合进行协同作用对加工成管材的耐水压性能的影响，本比较例通过将PVC-SG3采用PVC-SG5进行代替，即采用单一的PVC-SG5作为基体材料进行实施比较。
本比较例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：100；钙锌稳定剂：3.0；复配增强材料：10；内润滑剂单甘脂：0.1；内润滑剂硬脂酸：0.1；内润滑剂氧化聚乙烯：0.1；外润滑剂聚乙烯蜡：1.5；加工助剂：1.5；着色剂：0.5；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：1.0：1.0：1.0，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺，纳米活性碳酸钙的粒径为30nm；着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的85％。
比较例3
为了表明碳酸钙晶须的长度对耐磨性能的影响，本比较例通过采用较长的碳酸钙晶须进行比较说明。
本比较例的高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：50；PVC-SG3：50；钙锌稳定剂：3.0；复配增强材料：20；内润滑剂单甘脂：0.1；内润滑剂氧化聚乙烯：0.1；外润滑剂聚乙烯蜡：1.5，外润滑剂石蜡：0.2；加工助剂：1.0；着色剂：0.5；上述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1.0：1.0：1.0：1.0，其中，分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺；碳酸钙晶须为长径比为30-35的碳酸钙晶须且碳酸钙晶须的长度为100μm。
着色剂为钛白粉和有机蓝颜料的共混物，且钛白粉的质量含量占着色剂的80％。
随机选取上述实施例和比较例得到的混配料进行相应的性能测试。具体的测试方法按城建标准《CJ/T 493-2016给水用高性能硬聚氯乙烯管材及其连接件》中混配料要求进行检测。
具体的测试结果如下表1所示：
表1：
Figure BDA0003172838250000131
Figure BDA0003172838250000141
从上述表1的结果表明，通过采用本发明的复配增强材料能够有效的提高材料的耐热性能，具有较高的负载热变形温度，尤其是以复配增强材料中添加少量的钛酸钾晶须，配合碳酸钙晶须的整体，相比于不添加钛酸钾晶须的复配增强材料，具有更好的负载热变形温度，表明了具有高耐热的性能。
随机选取上述实施例和比较例得到的混配料加工成相应管材样品进行相应的性能测试。具体的测试方法参考城建标准《CJ/T493-2016给水用高性能硬聚氯乙烯管材及其连接件》规定(管材规格(外径×壁厚)：200×4.9mm)。具体的测试结果如下表2和表3所示：
表2：
Figure BDA0003172838250000151
从表2中的维卡软化温度也能够表明本发明的材料具有较好的耐热性能。
表3：
Figure BDA0003172838250000161
从表3的结果可以看出，从其中的静液压测试20℃，42MPa环应力看出，具有较好的耐水压性能。
随机选取上述实施例和比较例的混配料加工成片材进行耐磨性能的检测，依据《GB/T 11982.1-2005聚氯乙烯卷材地板第1部分：带基材的聚氯乙烯卷材地板》中“6.12耐磨性”检测部分引用了标准《GB/T 18102-2000浸渍纸层压木质地板》，该标准中“6.3.11表面耐磨性能检验”详细规定了具体检测方法。具体测试结果如下表4所示：
表4：
Figure BDA0003172838250000171
结果表明采用本发明的混配料具有更高的耐磨性能，且若使碳酸钙晶须的长度过长反而不利于形成耐磨性更好的要求。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，该混配料包括以下重量份的成分：
PVC-SG5：25～50；PVC-SG3：50～70；稳定剂：1.5～3.0；复配增强材料：5.0～20；润滑剂：0.1～5.0；着色剂：0.1～0.5；所述复配增强材料主要由丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯、碳酸钙晶须、纳米活性碳酸钙和分散剂组成，且所述丙烯酸接枝共聚聚氯乙烯：碳酸钙晶须：纳米活性碳酸钙：分散剂的质量比为1：0.8～1.0：0.8～1.0：0.5～1.0。
2.根据权利要求1所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述碳酸钙晶须为长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须两种不同长径比的混合物。
3.根据权利要求2所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述长径比为25～35的碳酸钙晶须和长径比为5～10的碳酸钙晶须的质量比为1：0.8～1.2。
4.根据权利要求2所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述碳酸钙晶须的长度为20～60μm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述分散剂为乙撑双硬脂酸酰胺。
6.根据权利要求1或2或3或4所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述纳米活性碳酸钙的粒径为30～50nm。
7.根据权利要求1或2或3或4所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述润滑剂为内润滑剂和外润滑剂的混合物，所述内润滑剂选自单甘脂、硬脂酸和氧化聚乙烯中的一种或多种；所述外润滑剂选自聚乙烯蜡和/或石蜡。
8.根据权利要求1或2或3或4所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的混配料，其特征在于，所述混配料中还含有0.5～3.0重量份的丙烯酸酯类加工助剂。
9.一种高性能硬质聚氯乙烯给水管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、将上述权利要求1-8任意一项所述的混配料的原料投入混料机中进行混料；
B、再将混料后的原料加入挤出机中控制温度在170℃～220℃进行熔融挤出，再经定型、冷却，得到相应的高性能硬聚氯乙烯给水管材。
10.根据权利要求9所述高性能硬质聚氯乙烯给水管材的制备方法，其特征在于，步骤A中所述碳酸钙晶须采用以下方法制备得到：
先将干燥的氧化钙粉末加入水中配置成悬浊液，再加入多孔聚四氟乙烯塑料片；
再对悬浊液进行升温控温至80℃～90℃，并加入氯化钾和氯化镁作为晶型控制剂，以及持续通入二氧化碳气体至悬浊液体系中进行反应，直至体系PH值为中性时，停止二氧化碳通入，将沉淀物进行分离、烘干和粉碎，得到相应的碳酸钙晶须。
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