CN115386180A - 一种环保高韧性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高韧性PVC管材及其制备工艺，包括由以下重量份原料组成：80～120重量份PVC树脂、3～8重量份滑石粉、2～6重量份钙锌稳定剂、1～3重量份二氧化钛、1～4重量份PVC环保增塑剂，其特征在于，还包括有丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的2～4重量份复合乳化剂以及2～4重量份过硫酸钾。本发明利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的复合乳化剂以及过硫酸钾相配合的抗冲击改性剂，使得制得PVC管材具有优良的抗冲击性能同时还具有优异的力学性能，能够有效解决存在热稳定性差、抗冲击性低和加工性能不佳等问题。

Description

一种环保高韧性PVC管材及其制备工艺
技术领域
本发明涉及PVC管材制备技术领域，特别涉及一种环保高韧性PVC管材及其制备工艺。
背景技术
PVC管材在建筑内给水与排水、自来水给水、地下排水、屋顶和楼顶排水农田灌溉、矿山及实验室通风等领域广泛应用。PVC树脂加工性能差、耐冲击性能差，故应用时要对其进行增塑、增韧改性。聚氯乙烯增韧改性方法主要有两种，一是与增韧剂及其他韧性塑料共混，二是共聚及接枝。前者只是机械方法的混合，方法简单，效果较好，故普遍采用。
对PVC管材来讲，传统的PVC管材制备是以聚氯乙烯作为主要的原材料，然后在原材料中加入适量的改性剂和抗老化剂，并经过生产工艺制备而成。这种传统的制备思路中，通过实践应用发现其存在热稳定性差、抗冲击性低和加工性能不佳等问题，从而造成PVC管材质量严重受损，使用寿命较短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保高韧性PVC管材及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保高韧性PVC管材及其制备工艺，包括由以下重量份原料组成：80～120重量份PVC树脂、3～8重量份滑石粉、2～6重量份钙锌稳定剂、1～3重量份二氧化钛、1～4重量份PVC环保增塑剂，其特征在于，还包括有丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的2～4重量份复合乳化剂以及2～4重量份过硫酸钾。
优选的，所述PVC树脂的平均聚合度在1700以上。
优选的，所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的复合乳化剂各个成分占比为1:1:1:1。
优选的，所述过硫酸钾作为引发剂可与复合乳化剂相互配合，进行乳液聚合制成抗冲击改性剂。
优选的，所述抗冲击改性剂的制备方法，由以下步骤组成：
步骤一：将1份丙烯酸丁酯加入到分液漏斗中，并加入0.1份氢氧化钠溶液，充分震荡，再静置一端时间后，溶液进行分层，下层为深棕色液体，保留上层有机相，并重复萃取有机相三次，直至下层水相变为无色透明；
步骤二：用1份蒸馏水分为五份，多次重复清洗有机相，直至下层水相pH值为7为止，将有机相倒出并备用；
步骤三：用步骤一和步骤二相同的方法精制处1份甲基丙烯酸甲酯；
步骤四：将过硫酸钾溶于水中进行过滤并重新进行冷却出晶体，将晶体置于真空干燥器中去除水分，备用；
步骤五：将制好的比例为1:1:1的丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚加入装配有回流冷凝管、氮气导管和温度计的反应釜中，并加入1份去离子水，启动电机带动反应釜内部的搅拌器进行搅拌；
步骤六：保持转速为400r/pm,在室温下进行乳化15分钟，同时向内部通入氮气进行保护，用循环水浴将反应釜内部的温度控制在70℃左右；
步骤七：将制好的过硫酸钾晶体加入反应釜中，保持转速为400r/pm、反应釜温度为70℃的情况下反应1小时；
步骤八：将制好的甲基丙烯酸甲酯加入反应釜中，继续保持反应釜内部的转速为400r/pm，提高反应釜温度至80℃的情况下反应1小时，并进行脱水后即可制得抗冲击改性剂。
本发明还提供了一种环保高韧性PVC管材的制备工艺，包括以下具体使用步骤：
步骤一：将PVC树脂、滑石粉、钙锌稳定剂、二氧化硅、PVC环保增塑剂、以及制好的抗冲击改性剂加入高速混合机中熔融搅拌混合，在120℃温度下熔融共混1h；
步骤二：搅拌均匀后进行冷却，将冷却好的混合料转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，注塑成型，所述挤出机机筒温度为240℃，模头温度为260℃，螺杆转速为500r/pm，得到所述环保高韧性PVC管材。
本发明的技术效果和优点：
(1)本发明利用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的复合乳化剂以及过硫酸钾相配合的抗冲击改性剂，使得制得PVC管材具有优良的抗冲击性能同时还具有优异的力学性能，能够有效解决存在热稳定性差、抗冲击性低和加工性能不佳等问题；
(2)本发明利用PVC环保增塑剂的设置方式，使得在PVC管材制成后具备有环保防污染的特性，解决了传统PVC管材在长时间使用后管材内部含有有害物质污染土壤和水资源的问题；
(3)本发明利用PVC环保增塑剂的设置方式，通过以PVC树脂为主料，同时在其中添加滑石粉以及钙锌稳定剂和二氧化硅作为主料，使得大大降低制得的PVC管材的成本，同时增强了PVC管材的承压性能和耐磨性能，具有较高的社会使用价值和应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明提供了一种环保高韧性PVC管材及其制备工艺，包括由以下重量份原料组成：80～120重量份PVC树脂、3～8重量份滑石粉、2～6重量份钙锌稳定剂、1～3重量份二氧化钛、1～4重量份PVC环保增塑剂，其特征在于，还包括有丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的2～4重量份复合乳化剂以及2～4重量份过硫酸钾。
PVC树脂的平均聚合度在1700以上，平均聚合度在1700以上的PVC树脂除保持普通PVC树脂的特性外，还具有强度高、回弹性好、压缩永久变形性小、耐候、耐老化、耐疲劳、耐磨和蠕变性小等优点，而且其制品具有一定的消光作用。
丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的复合乳化剂各个成分占比为1:1:1:1，在进行乳化前需将各个成分精制一遍以防掺杂有杂质影响乳化反应，从而导致后续制成的抗冲击改性剂效果降低。
过硫酸钾作为引发剂可与复合乳化剂相互配合，进行乳液聚合制成抗冲击改性剂，过硫酸钾在进行反应前需重新与水进行混合并过滤，去除杂质后重新结晶出来，才能正常使用。
本发明使用方法：
首先过硫酸钾作为引发剂可与复合乳化剂相互配合，进行乳液聚合制成抗冲击改性剂；
抗冲击改性剂的制备方法，由以下步骤组成：
步骤一：将1份丙烯酸丁酯加入到分液漏斗中，并加入0.1份氢氧化钠溶液，充分震荡，再静置一端时间后，溶液进行分层，下层为深棕色液体，保留上层有机相，并重复萃取有机相三次，直至下层水相变为无色透明；
步骤二：用1份蒸馏水分为五份，多次重复清洗有机相，直至下层水相pH值为7为止，将有机相倒出并备用；
步骤三：用步骤一和步骤二相同的方法精制处1份甲基丙烯酸甲酯；
步骤四：将过硫酸钾溶于水中进行过滤并重新进行冷却出晶体，将晶体置于真空干燥器中去除水分，备用；
步骤五：将制好的比例为1:1:1的丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚加入装配有回流冷凝管、氮气导管和温度计的反应釜中，并加入1份去离子水，启动电机带动反应釜内部的搅拌器进行搅拌；
步骤六：保持转速为400r/pm,在室温下进行乳化15分钟，同时向内部通入氮气进行保护，用循环水浴将反应釜内部的温度控制在70℃左右；
步骤七：将制好的过硫酸钾晶体加入反应釜中，保持转速为400r/pm、反应釜温度为70℃的情况下反应1小时；
步骤八：将制好的甲基丙烯酸甲酯加入反应釜中，继续保持反应釜内部的转速为400r/pm，提高反应釜温度至80℃的情况下反应1小时，并进行脱水后即可制得抗冲击改性剂；
得到抗冲击改性剂后进行高性能环保PVC管材的制备方法，由以下步骤组成：
步骤一：将PVC树脂、滑石粉、钙锌稳定剂、二氧化硅、PVC环保增塑剂、以及制好的抗冲击改性剂加入高速混合机中熔融搅拌混合，在120℃温度下熔融共混1h；
步骤二：搅拌均匀后进行冷却，将冷却好的混合料转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，注塑成型，所述挤出机机筒温度为240℃，模头温度为260℃，螺杆转速为500r/pm，得到所述环保高韧性PVC管材。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种环保高韧性PVC管材，包括由以下重量份原料组成：80～120重量份PVC树脂、3～8重量份滑石粉、2～6重量份钙锌稳定剂、1～3重量份二氧化钛、1～4重量份PVC环保增塑剂，其特征在于，还包括有丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的2～4重量份复合乳化剂以及2～4重量份过硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的一种环保高韧性PVC管材，其特征在于，所述PVC树脂的平均聚合度在1700以上。
3.根据权利要求1所述的一种环保高韧性PVC管材，其特征在于，所述丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚组成的复合乳化剂各个成分占比为1:1:1:1。
4.根据权利要求1所述的一种环保高韧性PVC管材，其特征在于，所述过硫酸钾作为引发剂可与复合乳化剂相互配合，进行乳液聚合制成抗冲击改性剂。
5.根据权利要求4所述的一种环保高韧性PVC管材，其特征在于，所述抗冲击改性剂的制备方法，由以下步骤组成：
步骤一：将1份丙烯酸丁酯加入到分液漏斗中，并加入0.1份氢氧化钠溶液，充分震荡，再静置一端时间后，溶液进行分层，下层为深棕色液体，保留上层有机相，并重复萃取有机相三次，直至下层水相变为无色透明；
步骤二：用1份蒸馏水分为五份，多次重复清洗有机相，直至下层水相pH值为7为止，将有机相倒出并备用；
步骤三：用步骤一和步骤二相同的方法精制处1份甲基丙烯酸甲酯；
步骤四：将过硫酸钾溶于水中进行过滤并重新进行冷却出晶体，将晶体置于真空干燥器中去除水分，备用；
步骤五：将制好的比例为1:1:1的丙烯酸丁酯、十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚加入装配有回流冷凝管、氮气导管和温度计的反应釜中，并加入1份去离子水，启动电机带动反应釜内部的搅拌器进行搅拌；
步骤六：保持转速为400r/pm,在室温下进行乳化15分钟，同时向内部通入氮气进行保护，用循环水浴将反应釜内部的温度控制在70℃左右；
步骤七：将制好的过硫酸钾晶体加入反应釜中，保持转速为400r/pm、反应釜温度为70℃的情况下反应1小时；
步骤八：将制好的甲基丙烯酸甲酯加入反应釜中，继续保持反应釜内部的转速为400r/pm，提高反应釜温度至80℃的情况下反应1小时，并进行脱水后即可制得抗冲击改性剂。
6.根据权利要求1-5任意一项的一种环保高韧性PVC管材的制备工艺，其特征在于，包括以下具体使用步骤：
步骤一：将PVC树脂、滑石粉、钙锌稳定剂、二氧化硅、PVC环保增塑剂、以及制好的抗冲击改性剂加入高速混合机中熔融搅拌混合，在120℃温度下熔融共混1h；
步骤二：搅拌均匀后进行冷却，将冷却好的混合料转移至双螺杆挤出机中挤出造粒，注塑成型，所述挤出机机筒温度为240℃，模头温度为260℃，螺杆转速为500r/pm，得到所述环保高韧性PVC管材。
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