CN116874951A - 一种高抗冲、减振降噪的pvc给/排水管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改性PVC管材的技术领域，提供了一种高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管及制备方法。本发明的PVC给/排水管的组分包括PVC树脂100重量份、增韧/减振复合填料6‑12重量份、无机填料10‑25重量份、增塑剂4‑6重量份、热稳定剂3‑5重量份、偶联剂1‑2重量份、润滑剂2‑4重量份。其中，所述增韧/减振复合填料为EVA/聚酮互穿网络聚合物。通过添加该增韧/减振复合填料，不仅明显提高了PVC塑料水管的抗冲击性能，而且可对PVC塑料水管起到良好的减振降噪作用。
Description
技术领域
本发明涉及改性PVC管材的技术领域，尤其涉及一种高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管及制备方法。
背景技术
PVC管是在聚氯乙烯树脂中加入其他成分来增加其耐热性、稳定性等制备而成的塑料管，在自来水工程、电气工程、电信工程等领域应用广泛。PVC管具有较高的抗拉强度和抗压强度，管壁光滑可减小流体阻力，具有优异的耐酸、耐碱、耐药品腐蚀性能，水密性好，不会受到啮齿动物的咬啮，正是由于这些优异性能，PVC管在工程应用中广受好评。
但是，由于PVC分子链侧基为电负性极强的Cl原子，形成大量C-Cl键，极大增加了分子链的极性，分子链间相互作用强，在一定程度上阻碍了链段运动，因而PVC在室温下韧性较差，冲击强度低，在受到冲击时容易发生破碎，这给PVC管的应用造成限制。
PVC抗冲击改性途径有化学改性和物理改性，化学改性是将改性单体以共聚、接枝、交联等方式与PVC分子链化学连接，从根本上改性PVC分子链的结构，而物理改性是指将改性剂(如弹性体、刚性粒子)与PVC混合均匀再进行挤出等加工，实现韧性的改善。物理改性因设备简单、操作方便、成本低而应用更多。
另外，PVC管在应用于给排水及其他流体输送时，流体流速快慢、方向的改变，控制阀门等附件的启动、关闭太快，水泵运行等都会引起管道振动，这些振动会产生噪音，并且振动和噪音随着管道传递，成为室内噪声污染的主要来源之一，对PVC给排水管进行减振降噪有利于降低噪音污染，并且提高管道使用寿命。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提出一种高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管及制备方法，以期获得具有良好抗冲击性能和减振降噪性能的PVC塑料水管。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，所述PVC给/排水管的组分包括PVC树脂100重量份、增韧/减振复合填料6-12重量份、无机填料10-25重量份、增塑剂4-6重量份、热稳定剂3-5重量份、偶联剂1-2重量份、润滑剂2-4重量份。其中，所述增韧/减振复合填料为EVA/聚酮互穿网络聚合物。
所述增韧/减振复合填料的制备过程为：抽真空除去不锈钢高压反应釜中的空气，加入乙酸钯、1,3-双二苯基膦丙烷、对甲苯磺酸、对苯二醌，再加入甲醇、六氟异丙醇、溶有EVA的甲苯，以300-500rpm搅拌，通入乙烯、丙烯、一氧化碳，使釜内压力维持在2-3MPa，加热至60-80℃反应2-3h，冷却至室温，缓慢释放釜内压力；转移出釜内物料，加热除去甲醇、六氟异丙醇，再加入过氧化二异丙苯，搅拌均匀，加入螺杆挤出机中，在210-220℃进行挤出造粒，真空干燥，制得增韧/减振复合填料。
在上述增韧/减振复合填料的制备过程中，各原料用量为：乙酸钯1重量份、1,3-双二苯基膦丙烷2-3重量份、对甲苯磺酸3-5重量份、对苯二醌10-15重量份、甲醇25重量份、六氟异丙醇25重量份、甲苯50重量份、EVA3-6重量份、过氧化二异丙苯0.04-0.08重量份；乙烯、丙烯、一氧化碳的摩尔比n：(1-n)：1，n＝0.6-0.7。
本发明以甲醇/六氟异丙醇/甲苯为混合溶剂，以乙酸钯、1,3-双二苯基膦丙烷、对甲苯磺酸为催化体系，以对苯二醌为氧化剂，在溶有EVA的溶液中，以乙烯、丙烯、一氧化碳原位合成聚酮，然后除去甲醇、六氟异丙醇，加入过氧化二异丙苯，加入挤出机中，在挤出塑化过程中，甲苯逐渐挥发除去，过氧化二异丙苯使EVA、聚酮发生交联，得到EVA、聚酮交联结构相互穿插形成的互穿网络聚合物。
本发明以EVA/聚酮互穿网络聚合物作为PVC塑料管的增韧/减振复合填料。一方面，EVA是一种常用于塑料增韧的弹性体，具有弹性体增韧作用，而聚酮本身是一种抗冲击性能很好的材料，将二者复合并制成互穿网络结构，不仅可诱发产生大量银纹，而且可通过网络结构促进应力的分散传递，促进冲击能量的消耗，进一步防止产生裂纹及裂纹扩展，因而可明显提高PVC管材的抗冲击性能；另一方面，EVA的玻璃化温度为-40～-20℃左右，脂肪族聚酮的玻璃化温度为10～15℃左右，二者在室温下的阻尼性能均不够理想，难以起到良好的减振降噪作用，而将二者制成互穿网络聚合物后，可使得损耗曲线宽而平缓，有效阻尼温度范围变大(涵盖室温)，在室温下可将更多管道振动的机械能转变为热能，从而对PVC管起到良好的减振降噪作用。
优选的，无机填料为纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米硫酸钡中的一种或几种。
优选的，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯中的一种或几种。
优选的，热稳定剂为钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钡镉复合稳定剂中的一种或几种。
优选的，偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或几种。
优选的，润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡中的一种或几种。
进一步的，上述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管的制备方法为：将PVC树脂、增韧/减振复合填料、无机填料、增塑剂、热稳定剂、偶联剂、润滑剂在高速混合机中混合均匀，再熔融挤出成型为塑料水管，即可。
由上可见，本发明提供了一种高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管及制备方法，其有益效果在于：本发明将EVA/聚酮互穿网络聚合物作为增韧/减振复合填料，加入PVC管材的配方中，不仅明显提高了PVC塑料水管的抗冲击性能，而且可对PVC塑料水管起到良好的减振降噪作用。
具体实施方式
下列实施例是本发明的部分实施方式，不构成对本发明保护范围的限制。在本发明技术思路的前提下做出的简单变更或替换，也属于本发明的保护范围。
实施例1
增韧/减振复合填料的制备：
抽真空除去不锈钢高压反应釜中的空气，加入乙酸钯、1,3-双二苯基膦丙烷、对甲苯磺酸、对苯二醌，再加入甲醇、六氟异丙醇、溶有EVA(VAc占25％)的甲苯，以300rpm搅拌，通入乙烯、丙烯、一氧化碳，使釜内压力维持在2MPa，加热至60℃反应3h，冷却至室温，缓慢释放釜内压力；转移出釜内物料，加热除去甲醇、六氟异丙醇，再加入过氧化二异丙苯，搅拌均匀，加入螺杆挤出机中，挤出造粒，再以乙醇洗涤，真空干燥，制得增韧/减振复合填料；
各原料用量为，乙酸钯1重量份、1,3-双二苯基膦丙烷2.5重量份、对甲苯磺酸3重量份、对苯二醌12重量份、甲醇25重量份、六氟异丙醇25重量份、甲苯50重量份、EVA6重量份、过氧化二异丙苯0.08重量份；
乙烯、丙烯、一氧化碳的摩尔比0.65：0.35：1。
PVC水管的制备：
以型号为SG-5的PVC树脂为基体，以纳米碳酸钙为无机填料，以邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂，以钡镉复合稳定剂为热稳定剂，以kh570为偶联剂，以石蜡为润滑剂；
将PVC树脂100重量份、增韧/减振复合填料6重量份、无机填料15重量份、增塑剂5重量份、热稳定剂4重量份、偶联剂1.5重量份、润滑剂3重量份在高速混合机中混合均匀，再通过挤出机成型为塑料水管。
对比例1
未制备EVA/聚酮互穿网络聚合物(未在聚酮制备体系中加入EVA，未采用过氧化二异丙苯进行交联)，而是将EVA3重量份、聚酮3重量份直接加入PVC管材配方中，再进行高速混合、挤出成型，其他原料及工艺与实施例1相同。
实施例2
增韧/减振复合填料的制备：
抽真空除去不锈钢高压反应釜中的空气，加入乙酸钯、1,3-双二苯基膦丙烷、对甲苯磺酸、对苯二醌，再加入甲醇、六氟异丙醇、溶有EVA(VAc占25％)的甲苯，以500rpm搅拌，通入乙烯、丙烯、一氧化碳，使釜内压力维持在2.5MPa，加热至70℃反应2.5h，冷却至室温，缓慢释放釜内压力；转移出釜内物料，加热除去甲醇、六氟异丙醇，再加入过氧化二异丙苯，搅拌均匀，加入螺杆挤出机中，挤出造粒，再以乙醇洗涤，真空干燥，制得增韧/减振复合填料；
各原料用量为，乙酸钯1重量份、1,3-双二苯基膦丙烷2重量份、对甲苯磺酸5重量份、对苯二醌14重量份、甲醇25重量份、六氟异丙醇25重量份、甲苯50重量份、EVA4.5重量份、过氧化二异丙苯0.06重量份；
乙烯、丙烯、一氧化碳的摩尔比0.65：0.35：1。
PVC水管的制备：
以型号为SG-5的PVC树脂为基体，以纳米二氧化硅为无机填料，以磷酸三苯酯为增塑剂，以钙锌复合稳定剂为热稳定剂，以kh550为偶联剂，以聚乙烯蜡为润滑剂；
将PVC树脂100重量份、增韧/减振复合填料9重量份、无机填料15重量份、增塑剂5重量份、热稳定剂4重量份、偶联剂1.5重量份、润滑剂3重量份在高速混合机中混合均匀，再通过挤出机成型为塑料水管。
对比例2
未制备EVA/聚酮互穿网络聚合物，而是将EVA4.5重量份、聚酮4.5重量份直接加入PVC管材配方中，再进行高速混合、挤出成型，其他原料及工艺与实施例2相同。
实施例3
增韧/减振复合填料的制备：
抽真空除去不锈钢高压反应釜中的空气，加入乙酸钯、1,3-双二苯基膦丙烷、对甲苯磺酸、对苯二醌，再加入甲醇、六氟异丙醇、溶有EVA(VAc占25％)的甲苯，以400rpm搅拌，通入乙烯、丙烯、一氧化碳，使釜内压力维持在3MPa，加热至80℃反应2h，冷却至室温，缓慢释放釜内压力；转移出釜内物料，加热除去甲醇、六氟异丙醇，再加入过氧化二异丙苯，搅拌均匀，加入螺杆挤出机中，挤出造粒，再以乙醇洗涤，真空干燥，制得增韧/减振复合填料；
各原料用量为，乙酸钯1重量份、1,3-双二苯基膦丙烷3重量份、对甲苯磺酸4重量份、对苯二醌13重量份、甲醇25重量份、六氟异丙醇25重量份、甲苯50重量份、EVA3重量份、过氧化二异丙苯0.04重量份；
乙烯、丙烯、一氧化碳的摩尔比0.65：0.35：1。
PVC水管的制备：
以型号为SG-5的PVC树脂为基体，以纳米蒙脱土为无机填料，以邻苯二甲酸二辛酯为增塑剂，以钡锌复合稳定剂为热稳定剂，以kh560为偶联剂，以石蜡为润滑剂；
将PVC树脂100重量份、增韧/减振复合填料12重量份、无机填料15重量份、增塑剂5重量份、热稳定剂4重量份、偶联剂1.5重量份、润滑剂3重量份在高速混合机中混合均匀，再通过挤出机成型为塑料水管。
对比例3
未制备EVA/聚酮互穿网络聚合物，而是将EVA6重量份、聚酮6重量份直接加入PVC管材配方中，再进行高速混合、挤出成型，其他原料及工艺与实施例3相同。
上述制得的塑料水管的尺寸均为dn110×4.2mm，再进行性能测试：
(1)参照《压力用改性PVC管材》(AS/N2S 4765(Int)：2000)标准，在22℃下进行20m快速冲击试验，冲锤质量为10kg，测得断裂韧度。测试结果见表1。
(2)自制两层实验室，长3m宽2m，层高2m，上层为配管间，下层为测试间，两层之间做好隔音，室内温度均为室温。测试间内沿墙角布置排水管、给水管、排水横支管、三通接头和通气管，采用变频调速泵供水，使用超声波流量计计量，噪音测试采用量程为10-120dB的精密声级计，频率范围为10-20kHz。试验时，采用恒流量长流水的方式，流量设置为5L/s，声级计探头置于测试间正中位置。测试得到PVC管发出的噪音分贝峰值。测试结果见表1。
表1：
Claims (7)
1.一种高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，其特征在于，所述PVC给/排水管的组分包括PVC树脂100重量份、增韧/减振复合填料6-12重量份、无机填料10-25重量份、增塑剂4-6重量份、热稳定剂3-5重量份、偶联剂1-2重量份、润滑剂2-4重量份；
所述增韧/减振复合填料为EVA/聚酮互穿网络聚合物；
所述增韧/减振复合填料的制备过程为：抽真空除去不锈钢高压反应釜中的空气，加入乙酸钯、1,3-双二苯基膦丙烷、对甲苯磺酸、对苯二醌，再加入甲醇、六氟异丙醇、溶有EVA的甲苯，以300-500rpm搅拌，通入乙烯、丙烯、一氧化碳，使釜内压力维持在2-3MPa，加热至60-80℃反应2-3h，冷却至室温，缓慢释放釜内压力；转移出釜内物料，加热除去甲醇、六氟异丙醇，再加入过氧化二异丙苯，搅拌均匀，加入螺杆挤出机中，在210-220℃进行挤出造粒，真空干燥，制得增韧/减振复合填料；各原料用量为，乙酸钯1重量份、1,3-双二苯基膦丙烷2-3重量份、对甲苯磺酸3-5重量份、对苯二醌10-15重量份、甲醇25重量份、六氟异丙醇25重量份、甲苯50重量份、EVA3-6重量份、过氧化二异丙苯0.04-0.08重量份；乙烯、丙烯、一氧化碳的摩尔比为n：(1-n)：1，n＝0.6-0.7。
2.根据权利要求1所述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，其特征在于：无机填料为纳米碳酸钙、纳米蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米硫酸钡中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，其特征在于：增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三苯酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，其特征在于：热稳定剂为钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钡镉复合稳定剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，其特征在于：偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管，其特征在于：润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡中的一种或几种。
7.权利要求1-6任一项所述高抗冲、减振降噪的PVC给/排水管的制备方法，其特征在于：将PVC树脂、增韧/减振复合填料、无机填料、增塑剂、热稳定剂、偶联剂、润滑剂在高速混合机中混合均匀，再熔融挤出成型为塑料水管，即可。
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