CN113736197B - 一种cpvc消防管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种CPVC消防管及其制备方法。在CPVC树脂配方体系中添加丙烯酸酯类加工助剂ACR，会导致CPVC在加工过程中扭矩较高，还会导致CPVC消防管的维卡软化点降低。基于上述问题，本发明提供一种CPVC消防管，其成分中含有自制的助加工改性剂，所述助加工改性剂采用氯乙烯、偏二氯乙烯和叔碳酸乙烯酯作为原料共聚获得，助加工改性剂分子结构中的氯乙烯、偏二氯乙烯链结构与CPVC具有良好的相容性，对提高CPVC消防管综合性能十分有利。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种CPVC消防管及其制备方法。
背景技术
近年来，得利于房地产的蓬勃发展和老旧小区改造的需要，塑料管道得到了前所未有的发展。其中，CPVC消防管因其阻燃、耐热、耐化学腐蚀、抑菌、长寿命的特性受到了人们的青睐，使用量越来越大。
CPVC消防管的应用，对其加工性能、耐热性能、阻燃性能和抗冲性能都有较高要求。为了改善CPVC消防管的加工性能，常用的手段是在CPVC树脂配方体系中添加丙烯酸酯类加工助剂ACR，加工助剂ACR在使用过程中会导致CPVC在加工过程中扭矩较高，还会导致CPVC消防管的维卡软化点降低，阻燃性能下降。
面对持续增长的CPVC行业，获得一款加工性能佳、维卡软化点高、阻燃性能优异的助加工改性剂具有极强的商业意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：在CPVC树脂配方体系中添加丙烯酸酯类加工助剂ACR，会导致CPVC在加工过程中扭矩较高，还会导致CPVC消防管的维卡软化点降低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
具体地，所述CPVC树脂粉为挤出级CPVC树脂。
具体地，所述热稳定剂为甲基硫醇锡。
具体地，所述润滑剂是由OPE蜡、硬脂酸和PE蜡组成的混合物。
具体地，所述助加工改性剂，以重量份数计，按照以下步骤制备：
(1)依次将3.5-10.5份叔碳酸乙烯酯、0.2-0.6份引发剂、75-97.5份去离子水、1.5-3.75份的分散剂加入反应釜内，抽真空，当真空度达到0.09MPa，向反应釜内加入24.5-35.7份的氯乙烯，搅拌1-1.5h，使各物料均匀分散；
(2)将25-32.5份的去离子水、0.5-1.25份的分散剂、19.6-29.75份的氯乙烯和7-10.5份的偏二氯乙烯加入到搅拌分散釜中，搅拌1-2h，得到分散充分的单体分散液；
(3)将步骤(1)中的反应釜升温至58-68℃，反应釜内开始发生反应，当反应釜内的压力降低0.25MPa时，在2-3h内连续、均匀地加入步骤(2)配制的单体分散液，当反应釜内的压力降至0.3MPa以下时，对反应釜进行汽提回收体系中未反应的氯乙烯；
(4)将反应釜内的物料倒出，并依次进行脱水、漂洗、离心和干燥处理，然后用40目的筛网对干燥后的物料进行筛分，即得助助加工改性剂。
具体地，所述引发剂为偶氮二异丁腈与过氧化特戊酸叔丁酯按重量比3:2组成的混合物。
具体地，所述分散剂为聚乙烯醇KH-20、羟丙基甲基纤维素E50、聚乙烯醇LL-02按重量比3:1:2组成的混合物。
具体地，所述的一种CPVC消防管，其特征在于，其制备过程包括以下步骤：
(1)按照配方量称取CPVC、热稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、助加工改性剂并混合均匀，得到混合物料，10-15min内使混合物料从室温经自摩擦加热至125-130℃，之后降温至45-50℃，放置18h后，得到预处理物料；
(2)将预处理物料加入到锥形双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出物料在18℃以下进行真空定型、水温冷却后，以2-3m/min的速度牵引后，即得到CPVC消防管。
具体地，所述锥形双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的喂料速度为25rpm；双螺杆挤出机转速为35rpm；双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为170-175℃，二区温度为190-195℃，三区温度为193-198℃，四区温度为190-195℃。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一种CPVC消防管，其成分中含有自制的助加工改性剂，所述助加工改性剂采用氯乙烯、偏二氯乙烯和叔碳酸乙烯酯作为原料共聚获得，助加工改性剂分子结构中的氯乙烯、偏二氯乙烯链结构与CPVC具有良好的相容性，对提高CPVC消防管综合性能十分有利；
(2)助加工改性剂分子结构中含有低玻璃化转变温度的偏二氯乙烯和叔碳酸乙烯酯结构，在CPVC中具有较好的增塑效果，能有效改善CPVC消防管的加工性能，降低加工负荷；
(3)本发明的CPVC消防管在制备过程中采用甲基硫醇锡作为热稳定剂，具有更好的热稳定效果；
(4)本发明通过对CPVC消防管的成分进行合理设计，成功解决了现有CPVC消防管加工扭矩高、氧指数和维卡软化点较低、抗冲性能不佳的问题，具有较好的市场前景。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例中所采用的CPVC树脂粉为挤出级CPVC树脂。
本发明以下实施例中所采用的抗冲改性剂MBS为日本钟渊MBS B564。
本发明以下实施例中所采用的热稳定剂为甲基硫醇锡。
本发明以下实施例中所采用的润滑剂是由OPE蜡、硬脂酸和PE蜡组成的混合物。
本发明以下实施例中所采用的助加工改性剂，以重量份数计，按照以下步骤制备：
(1)依次将3.5-10.5份叔碳酸乙烯酯、0.2-0.6份引发剂、75-97.5份去离子水、1.5-3.75份的分散剂加入反应釜内，抽真空，当真空度达到0.09MPa，向反应釜内加入24.5-35.7份的氯乙烯，搅拌1-1.5h，使各物料均匀分散；
(2)将25-32.5份的去离子水、0.5-1.25份的分散剂、19.6-29.75份的氯乙烯和7-10.5份的偏二氯乙烯加入到搅拌分散釜中，搅拌1-2h，得到分散充分的单体分散液；
(3)将步骤(1)中的反应釜升温至58-68℃，反应釜内开始发生反应，当反应釜内的压力降低0.25MPa时，在2-3h内连续、均匀地加入步骤(2)配制的单体分散液，当反应釜内的压力降至0.3MPa以下时，对反应釜进行汽提回收体系中未反应的氯乙烯；
(4)将反应釜内的物料倒出，并依次进行脱水、漂洗、离心和干燥处理，然后用40目的筛网对干燥后的物料进行筛分，即得助助加工改性剂。
本发明以下实施例中所采用的引发剂为偶氮二异丁腈与过氧化特戊酸叔丁酯按重量比3:2组成的混合物。
本发明以下实施例中所采用的分散剂为聚乙烯醇KH-20、羟丙基甲基纤维素E50、聚乙烯醇LL-02按重量比3:1:2组成的混合物。
本发明以下实施例中所采用的CPVC消防管，均按照以下步骤制备：
(1)按照配方量称取CPVC、热稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、助加工改性剂并混合均匀，得到混合物料，10-15min内使混合物料从室温经自摩擦加热至125-130℃，之后降温至45-50℃，放置18h后，得到预处理物料；
(2)将预处理物料加入到锥形双螺杆挤出机中熔融挤出，双螺杆挤出机的喂料速度为25rpm；双螺杆挤出机转速为35rpm；双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为170-175℃，二区温度为190-195℃，三区温度为193-198℃，四区温度为190-195℃，挤出物料在18℃以下进行真空定型、水温冷却后，以2-3m/min的速度牵引后，即得到CPVC消防管材。
实施例1
CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
CPVC消防管的制备过程中，在10min内将混合物料从室温经自摩擦加热至125℃，之后再降至45℃。
锥形双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为170℃，二区温度为190℃，三区温度为193℃，四区温度为190℃。
物料从锥形双螺杆挤出机挤出后的牵引速度为2m/min。
实施例2
CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
CPVC消防管的制备过程中，在12min内将混合物料从室温经自摩擦加热至128℃，之后再降至48℃。
锥形双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为172℃，二区温度为193℃，三区温度为195℃，四区温度为192℃。
物料从锥形双螺杆挤出机挤出后的牵引速度为2.5m/min。
实施例3
CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
CPVC消防管的制备过程中，在15min内将混合物料从室温经自摩擦加热至130℃，之后再降至50℃。
锥形双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为175℃，二区温度为195℃，三区温度为198℃，四区温度为195℃。
物料从锥形双螺杆挤出机挤出后的牵引速度为3m/min。
实施例4
CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
CPVC消防管的制备过程中，在12min内将混合物料从室温经自摩擦加热至125℃，之后再降至45℃。
锥形双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为170℃，二区温度为190℃，三区温度为193℃，四区温度为190℃。
物料从锥形双螺杆挤出机挤出后的牵引速度为2m/min。
实施例5
CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
CPVC消防管的制备过程中，在10min内将混合物料从室温经自摩擦加热至125℃，之后再降至45℃。
锥形双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为170℃，二区温度为190℃，三区温度为193℃，四区温度为190℃。
物料从锥形双螺杆挤出机挤出后的牵引速度为2.5m/min。
实施例6
CPVC消防管，以重量份数计，包括以下成分：
CPVC消防管的制备过程中，在10min内将混合物料从室温经自摩擦加热至125℃，之后再降至45℃。
锥形双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为175℃，二区温度为195℃，三区温度为198℃，四区温度为195℃。
物料从锥形双螺杆挤出机挤出后的牵引速度为2m/min。
对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1中CPVC消防管，以重量份数计，包含以下成分：
对比例2同实施例1，不同之处在于，对比例2中的CPVC消防管，以重量份数计，包含以下成分：
对比例3同实施例1，不同之处在于，对比例3中助加工改性剂在制备过程中不存在步骤(2)，待步骤(1)中的反应釜升温至58-68℃，反应釜内开始发生反应，当反应釜内的压力降低0.25MPa时，将步骤(2)的各组分直接加入到反应釜中。
对比例4同实施例1，不同之处在于，对比例4所采用的热稳定剂为辛基硫醇锡。
对比例5同实施例1，不同之处在于，对比例5中的分散剂为聚乙烯醇KH-20、羟丙基甲基纤维素E50、聚乙烯醇LL-02按重量比1:1:2组成的混合物。
对比例6同实施例1，不同之处在于，对比例6中的分散剂为聚乙烯醇KH-20、羟丙基甲基纤维素E50、聚乙烯醇LL-02按重量比3:1:1组成的混合物。
性能测试：
实施例1-6以及对比例1-6所获得的CPVC消防管均按照GB/T5135.19-2010测试其相关性能，具体测试结果见表1：
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种CPVC消防管，其特征在于，以重量份数计，包括以下成分：
所述助加工改性剂，以重量份数计，按照以下步骤制备：
(1)依次将3.5-10.5份叔碳酸乙烯酯、0.2-0.6份引发剂、75-97.5份去离子水、1.5-3.75份的分散剂加入反应釜内，抽真空，当真空度达到0.09MPa，向反应釜内加入24.5-35.7份的氯乙烯，搅拌1-1.5h，使各物料均匀分散；
(2)将25-32.5份的去离子水、0.5-1.25份的分散剂、19.6-29.75份的氯乙烯和7-10.5份的偏二氯乙烯加入到搅拌分散釜中，搅拌1-2h，得到分散充分的单体分散液；
(3)将步骤(1)中的反应釜升温至58-68℃，反应釜内开始发生反应，当反应釜内的压力降低0.25MPa时，在2-3h内连续、均匀地加入步骤(2)配制的单体分散液，当反应釜内的压力降至0.3MPa以下时，对反应釜进行汽提回收体系中未反应的氯乙烯；
(4)将反应釜内的物料倒出，并依次进行脱水、漂洗、离心和干燥处理，然后用40目的筛网对干燥后的物料进行筛分，即得助加工改性剂。
2.根据权利要求1所述的一种CPVC消防管，其特征在于，所述CPVC树脂粉为挤出级CPVC树脂。
3.根据权利要求1所述的一种CPVC消防管，其特征在于，所述热稳定剂为甲基硫醇锡。
4.根据权利要求1所述的一种CPVC消防管，其特征在于，所述润滑剂是由OPE蜡、硬脂酸和PE蜡组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种CPVC消防管，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈与过氧化特戊酸叔丁酯按重量比3:2组成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种CPVC消防管，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯醇KH-20、羟丙基甲基纤维素E50、聚乙烯醇LL-02按重量比3:1:2组成的混合物。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种CPVC消防管，其特征在于，其制备过程包括以下步骤：
(1)按照配方量称取CPVC、热稳定剂、润滑剂、抗冲改性剂、助加工改性剂并置于高速混料机中混合均匀，得到混合物料，10-15min内使混合物料从室温经自摩擦加热至125-130℃，之后降温至45-50℃，放置18h后，得到预处理物料；
(2)将预处理物料加入到锥形双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出物料在18℃以下进行真空定型、水温冷却后，以2-3m/min的速度牵引后，即得到CPVC消防管。
8.根据权利要求7所述的一种CPVC消防管，其特征在于：所述锥形双螺杆挤出机的工艺参数为：双螺杆挤出机的喂料速度为25rpm；双螺杆挤出机转速为35rpm；双螺杆挤出机采用分区温度控制，一区温度为170-175℃，二区温度为190-195℃，三区温度为193-198℃，四区温度为190-195℃。
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