CN116199982A - 一种高强度pvc发泡管道及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度PVC发泡管道及其制备方法，包括具体如下步骤：1)取PVC树脂粉、外润滑剂、内润滑剂、脱模剂、稳定剂、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物，硅烷改性纳米二氧化硅，发泡剂偶氮二甲酰胺及发泡调节剂加至高速混料机中，在低速下搅拌初步混合，随后调节至高速，在高速下搅拌物料，接着将物料排入至冷混机冷却，冷却完毕后排出，得到挤出用料；2)将得到的挤出用料移入锥形双螺杆挤出机中挤出成型，即可得到高强度PVC发泡管道，采用本发明制备方法制备的PVC发泡管道，发泡数大、泡孔直径小且均匀，力学强度增强，与市面出售的发泡管材相比较，本发明的PVC发泡管道保温降噪性能优异，抗冲强度增强，耐候性及热稳定型提高。
Description
技术领域
本发明涉及塑料管道制备技术领域，具体涉及一种高强度PVC发泡管道及其制备方法。
背景技术
PVC(聚氯乙烯)作为五大通用塑料之一，因其具有较好的绝缘性，不易燃烧，价格低廉，耐腐蚀性等优点而广泛的应用于因此广泛应用于包装、建筑等领域。其中PVC发泡材料因具有质轻、保温、降噪和防潮等优势，故被消费者所青睐。但由于PVC分子链中存在大量C-Cl极性键，使得分子间存在较大的作用力，导致PVC刚性较大而韧性不足，并且受热后易分解，因而以PVC为原料制备发泡管道存在发泡量少而不匀、热稳定性差和强度低易破碎等问题，从而使PVC发泡管道的应用受到限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高强度PVC发泡管道及其制备方法，旨在改善PVC发泡管道发泡量少而不匀、热稳定性差和强度低易破碎等问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种高强度PVC发泡管道，包括以下重量份的原料：
PVC树脂粉100份、外润滑剂1-1.2份、内润滑剂1-1.2份、脱模剂0.2-0.4份、稳定剂1.5-2.5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2.5-5.0份，硅烷改性纳米二氧化硅3-5份，发泡剂偶氮二甲酰胺3-5份，发泡调节剂4-8份。
进一步地，所述PVC树脂粉为DG-800型。
进一步地，所述硅烷改性纳米二氧化硅是利用硅烷偶联剂KH550水解后，其中的乙氧基变成硅羟基官能团，会与纳米二氧化硅上的硅羟基发生脱水缩合反应，从而达到提高其与基体材料相容性和分散性的目的，其反应机理如下过程所示：
本发明还提出了一种高强度PVC发泡管道的制备方法，包括具体如下步骤：
1)取PVC树脂粉、外润滑剂、内润滑剂、脱模剂、稳定剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，硅烷改性纳米二氧化硅，发泡剂偶氮二甲酰胺及发泡调节剂加至高速混料机中，在低速下搅拌初步混合，随后调节至高速，在高速下搅拌物料，接着将物料排入至冷混机冷却，冷却完毕后排出，得到挤出用料；
2)将1)步骤中得到的挤出用料移入锥形双螺杆挤出机中挤出成型，即可得到高强度PVC发泡管道。
进一步地，1)步骤中低速为380-420rpm，搅拌时间为4.5-5.2min；在高速为1150-1250rpm下，搅拌物料至100-110℃。
进一步地，1)步骤中冷却温度为40-48℃。
进一步地，2)步骤中锥形双螺杆挤出机的机筒温度为155-170℃，口模出口处温度为180-200℃，螺杆转速为25-35pm，喂料转速为26-34rpm。
本发明的原理如下：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)会在PVC初级粒子周围形成类似网络结构或准网络结构的连续相，能够对中央的PVC粒子起到保护的作用；当整个共混合金受到外力冲击时，网络结构的弹性体会起到传递、分散、缓冲和吸收能量的作用，避免局部应力集中而导致的PVC断裂，同时弹性体断裂时也会引发银纹和剪切带来吸收冲击能量从而提高材料韧性；
此外，EVA的柔性连段会改善PVC基体的刚性，从而使得发泡量增多，泡孔更为均匀，减少应力集中的情况，从而提高发泡管道的自身强度；EVA材料具有的耐候性，热稳定性优于PVC，故加入后会使PVC发泡管道的耐候性及热稳定性得到提高。
经硅烷改性后Nano-SiO2与PVC基体的相容性较好，改性Nano-SiO2在基体中均匀呈现出圆形状态，当受到外力作用时，Nano-SiO2会首先发生形变，在形变过程中，吸收了应力作用于基体产生的能量，从而提高了发泡管道的韧性。此外，在发泡过程中Nano-SiO2充当成核剂的作用，降低成核势能，增加成核数，从而增大了泡孔密度和均匀度，减小了泡孔直径，从而提高了发泡管道的力学强度，并且提高了复合体系的热稳定性能。
与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
1)本发明中添加的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)的柔性连段能够改善PVC机体的刚性，从而使得发泡量增多，泡孔更为均匀，减少应力集中的情况，从而提高了发泡管道的自身强度；
2)本发明中添加的硅烷改性纳米二氧化硅，增大了泡孔密度和均匀度，减小了泡孔直径，从而提高了发泡管道的力学强度；
3)与市面产品相比，采用本发明制备方法制备的PVC发泡管道，发泡数大、泡孔直径小且均匀，力学强度增强；
4)本发明的PVC发泡管道保温降噪性能优异，抗冲强度增强，耐候性及热稳定型提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地说明，但本发明所保护的范围不限于所述范围。
实施例1
1)取PVC树脂粉100份、外润滑剂1.0份、内润滑剂1.0份、脱模剂0.2份、稳定剂2份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2.5份，硅烷改性纳米二氧化硅3份，发泡剂偶氮二甲酰胺3份及发泡调节剂4份加至高速混料机中，在410转/min搅拌5min初步混合，随后调节至高速，在1200转/min下搅拌物料至105℃，接着将物料排入冷混机冷却至45℃，冷却完毕后排出，得到挤出用料；
2)将挤出用料移入锥形双螺杆挤出机中，机筒温度为155℃，口模出口处温度为190℃，螺杆转速为30rpm，喂料转速为30rpm，挤出成型即得到高强度PVC发泡管道，标记为PVC发泡管1。
本发明依据GB/T 9647-2015《热塑性塑料管材环刚度的测定》进行环刚度测试；依据GB/T14152-2001《热塑性塑料管材耐外冲击性能试验方法》进行落锤冲击测试；依据GB/T8802-2001《热塑性塑料管材、管件维卡软化温度的测定》进行维卡软化温度测试；依据ISO22007-2008《塑料·热传导率和热扩散率的测定》进行导热系数测试；依据GB/T 19466.6-2009《塑料差示扫描量热法(DSC)第6部分：氧化诱导时间(OIT)和氧化诱导温度(动态OIT)的测定》对进行氧化诱导时间测试；依据CJ/T 312-2009《建筑排水管道系统噪声测试方法》进行噪声声压级测试(排水量2L/s)；依据Image-pro Plus软件统计及SEM图综合分析泡孔密度。
对实施例1制备的PVC发泡管1和市面售出的PVC发泡管进行性能测试，其结果如下表所示：
实施例2
1)取PVC树脂粉100份、外润滑剂1.0份、内润滑剂1.0份、脱模剂0.2份、稳定剂2份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份，硅烷改性纳米二氧化硅4份，发泡剂偶氮二甲酰胺4份及发泡调节剂6份加至高速混料机中，在410转/min搅拌5min初步混合，随后调节至高速，在1200转/min下搅拌物料至105℃，接着将物料排入冷混机冷却至45℃，冷却完毕后排出，得到挤出用料；
2)将挤出用料移入锥形双螺杆挤出机中，机筒温度为160℃，口模出口处温度为190℃，螺杆转速为30rpm，喂料转速为30rpm，挤出成型即得到高强度PVC发泡管道，标记为PVC发泡管2。
本发明依据GB/T 9647-2015《热塑性塑料管材环刚度的测定》进行环刚度测试；依据GB/T14152-2001《热塑性塑料管材耐外冲击性能试验方法》进行落锤冲击测试；依据GB/T8802-2001《热塑性塑料管材、管件维卡软化温度的测定》进行维卡软化温度测试；依据ISO22007-2008《塑料·热传导率和热扩散率的测定》进行导热系数测试；依据GB/T 19466.6-2009《塑料差示扫描量热法(DSC)第6部分：氧化诱导时间(OIT)和氧化诱导温度(动态OIT)的测定》对进行氧化诱导时间测试；依据CJ/T 312-2009《建筑排水管道系统噪声测试方法》进行噪声声压级测试(排水量2L/s)；依据Image-pro Plus软件统计及SEM图综合分析泡孔密度。
对实施例2制备的PVC发泡管2和市面售出的PVC发泡管进行性能测试，其结果如下表所示：
实施例3
1)取PVC树脂粉100份、外润滑剂1.0份、内润滑剂1.0份、脱模剂0.2份、稳定剂2份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7.5份，硅烷改性纳米二氧化硅5份，发泡剂偶氮二甲酰胺5份及发泡调节剂8份加至高速混料机中，在410转/min搅拌5min初步混合，随后调节至高速，在1200转/min下搅拌物料至105℃，接着将物料排入冷混机冷却至45℃，冷却完毕后排出，得到挤出用料；
2)将挤出用料移入锥形双螺杆挤出机中，机筒温度为170℃，口模出口处温度为190℃，螺杆转速为30rpm，喂料转速为30rpm，挤出成型即得到高强度PVC发泡管道，标记为PVC发泡管3。
本发明依据GB/T 9647-2015《热塑性塑料管材环刚度的测定》进行环刚度测试；依据GB/T14152-2001《热塑性塑料管材耐外冲击性能试验方法》进行落锤冲击测试；依据GB/T8802-2001《热塑性塑料管材、管件维卡软化温度的测定》进行维卡软化温度测试；依据ISO22007-2008《塑料·热传导率和热扩散率的测定》进行导热系数测试；依据GB/T 19466.6-2009《塑料差示扫描量热法(DSC)第6部分：氧化诱导时间(OIT)和氧化诱导温度(动态OIT)的测定》对进行氧化诱导时间测试；依据CJ/T 312-2009《建筑排水管道系统噪声测试方法》进行噪声声压级测试(排水量2L/s)；依据Image-pro Plus软件统计及SEM图综合分析泡孔密度。
对实施例3制备的PVC发泡管3和市面售出的PVC发泡管进行性能测试，其结果如下表所示：
Claims (6)
1.一种高强度PVC发泡管道，其特征在于包括以下重量份的原料：
PVC树脂粉100份、外润滑剂1-1.2份、内润滑剂1-1.2份、脱模剂0.2-0.4份、稳定剂1.5-2.5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2.5-5.0份，硅烷改性纳米二氧化硅3-5份，发泡剂偶氮二甲酰胺3-5份，发泡调节剂4-8份。
2.根据权利要求1所述的高强度PVC发泡管道，其特征在于所述PVC树脂粉为DG-800型。
3.一种如权利要求1所述的高强度PVC发泡管道的制备方法，其特征在于包括具体如下步骤：
1)取PVC树脂粉、外润滑剂、内润滑剂、脱模剂、稳定剂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，硅烷改性纳米二氧化硅，发泡剂偶氮二甲酰胺及发泡调节剂加至高速混料机中，在低速下搅拌初步混合，随后调节至高速，在高速下搅拌物料，接着将物料排入至冷混机冷却，冷却完毕后排出，得到挤出用料；
2)将1)步骤中得到的挤出用料移入锥形双螺杆挤出机中挤出成型，即可得到高强度PVC发泡管道。
4.根据权利要求3所述的一种高强度PVC发泡管道的制备方法，其特征在于1)步骤中低速为380-420rpm，搅拌时间为4.5-5.2min；在高速为1150-1250rpm下，搅拌物料至100-110℃。
5.根据权利要求3所述的一种高强度PVC发泡管道的制备方法，其特征在于1)步骤中冷却温度为40-48℃。
6.根据权利要求3所述的一种高强度PVC发泡管道的制备方法，其特征在于2)步骤中锥形双螺杆挤出机的机筒温度为155-170℃，口模出口处温度为180-200℃，螺杆转速为25-35rpm，喂料转速为26-34rpm。
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