CN1304957A - 一种发泡upvc塑料管材及其制备工艺 - Google Patents

一种发泡upvc塑料管材及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发泡UPVC塑料管材及其制备工艺,它含有PVC树脂40—60份,稳定剂1—4份,发泡剂0.5—8,丙烯酸树脂1—4份,工程塑料3—10份,增容剂1—4份,增韧剂3—4份,交联剂0.5—4份,润滑剂0.5—2份,填充剂10—30份,采用一步法挤出生产工艺制成高性能的发泡UPVC塑料管材,该管材的刚度、抗冲性、耐候性、拉伸强度等性能均超过现有的发泡UPVC塑料管材。

Description

一种发泡UPVC塑料管材及其制备工艺
本发明涉及一种发泡UPVC塑料管材及其制备工艺，属塑料加工技术领域。
由于PVC发泡塑料具有低噪音、节省材料等优点，因此常被用来制做PVC发泡管材，但由于PVC本身的分子结构特性，表现为强极性和主链单链内旋转空间位阻大，耐低温性差，易碎，耐候性差，为此常用加入增韧剂来进行改性，但却以牺牲PVC刚性为代价，所以无论采用一步法还是二步法进行生产，由于未加入工程塑料，没有进行微交联和高填充，因此其综合性能未能发生显著改善；同时国内外采用的配方大都是采用铅盐体系，不仅卫生性能差，且对人体有害，力学性能也较差。
本发明的目的在于克服上述不足，通过微交联、加入多种助剂，采用一步法生产工艺，提供一种抗冲性，拉伸强度、耐候性均有较大提高的无毒的发泡UPVC塑料管材。
本发明的又一目的在于提供一种发泡UPVC塑料管材的制备工艺。
本发明的目的是通过下述方案实现的：一种发泡UPVC塑料管材，它含有(按重量份计)PVC树脂40-60份，稳定剂1-4份，发泡剂0.5-8，丙烯酸树脂1-4份，工程塑料3-10份，增容剂1-4份，增韧剂3-4份，交联剂0.5-4份，润滑剂0.5-2份，填充剂10-30份。
所述的稳定剂为稀土稳定剂、有机锡稳定剂中的任意一种。
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、戊次甲基四胺中的任意一种或两种的混合物。
所述的工程塑料为ABS、聚碳酸醋、聚酰胺中的任意一种或两种以上的混合物。
所述的增韧剂为氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物中的任意一种或两种以上的混合物。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二乙烯基苯的任意一种。
所述的润滑剂为石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡中的任意一种。
所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉、石英粉、高岭土、云母中的任意一种或两种以上的混合物。
所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸-丁苯弹性体接枝共聚物、EPDM中的任意一种或两种以上的混合物。
本发明的发泡UPVC塑料中还可含有活性纳米材料0.5-5份。
本发明的一种发泡UPVC塑料的制备工艺，其步骤依序为：
a、将填充剂进行活化处理，制成活性填充剂，备用；
b、取1/3量的PVC树脂，加入稳定剂、发泡剂、丙烯酸树脂、工程塑料、增韧剂、交联剂、润滑剂、增容剂、活性填充剂，搅拌均匀，再加入剩余的PVC树脂，在100-125℃的温度下高温捏合；
c、将上述混合物冷却至30-40℃；
d、将上述混合物置入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶10-36
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶2-5
机筒温度：输送段：180-190℃
          压缩段：175-185℃
          熔融段：170-180℃
          计量段：170-180℃
合流芯：160-180℃
机  头：160-180℃
口  模：190-210℃。
本发明通过微交联使PVC分子间形成部分网状结构，分子间纵横向作用力更趋于平衡，使抗冲性、拉伸强度、耐候性提高，加入高填充和工程塑料、活性纳米材料等助剂，使UPVC塑料管材的刚性和稳定性提高。本发明打破传统的铅盐体系而采用无毒稳定剂进行发泡，使之成为无毒卫生的绿色原料。对用本发明发泡UPVC原料制成的Φ110×3.2mm塑料管材进行国标测试，结果为：拉伸强变＞40Mpa，比未交联发泡管材高15-35％；环刚度S2＞9.5，比未交联发泡管材高10-20％；0℃落锤冲击试验，落锤重量3kg，冲击高度2m，100％通过，优于国标UPVC实心管材5-6倍，比未交联发泡管材高15-50％，热变形温度比实心管材和普通发泡管材高10℃以上。
为了便于理解与实施，下面结合实施例对本发明进行更进一步的说明。
实施例1
取碳酸钙90kg，滑石粉90kg，按照常规工艺进行活化处理，制成活性填充剂，备用；取200kg的PVC树脂，加入稀土稳定剂28kg，偶氮二甲酰胺15kg，戊次甲基四胺5kg，丙烯酸树脂30kg，ABS 40kg，聚碳酸酯40kg，氯化聚乙烯30kg，过氧化二异丙苯15kg，硬脂酸15kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物40kg，活性纳米材料二氧化钛5kg和备用的活性填充剂，搅拌均匀，再加入400kg的PVC树脂，在115℃的温度高温捏合，然后冷却至40℃；将上述混合物放入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，挤出机参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶30
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶5
机筒温度：输送段：188℃
          压缩段：180℃
          熔融段：175℃
          计量段：170℃
合流芯：170℃
机  头：175℃
口  模：200℃。
实施例2
取碳酸钙120kg，按照常规工艺进行活化处理，制成活性填充剂，备用；取130kg的PVC树脂，加入有机锡稳定剂24kg，偶氮二甲酰胺5kg，丙烯酸树脂20kg，ABS 67kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物18kg，乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物17kg，过氧化苯甲酰40kg，聚乙烯蜡14kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物15kg，乙烯-丙烯酸酯共聚物15kg，活性纳米材料二氧化硅12kg和备用的活性填充剂，搅拌均匀，再加入270kg的PVC树脂，在100℃的温度下高温捏合，然后冷却至35℃；将上述混合物放入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，挤出机参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶22
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶4
机简温度：输送段：185℃
          压缩段：178℃
          熔融段：170℃
          计量段：170℃
合流芯：160℃
机  头：165℃
口  模：200℃。
实施例3
取碳酸钙60kg，滑石粉60kg，石英粉60kg，高岭土60kg，云母60kg，按照常规工艺进行活化处理，制成活性填充剂，备用；取170kg的PVC树脂，加入有机锡稳定剂35kg，戊次甲基四胺30kg，丙烯酸树脂40kg，ABS40kg，聚碳酸酯30kg，聚酰胺30kg，氯化聚乙烯10kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物10kg，丁腈橡胶10kg，乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物10kg，二乙烯基苯35kg，石蜡20kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物10kg，乙烯-丙烯酸醋共聚物10kg，甲基丙烯酸-丁苯弹性体接枝共聚物10kg，商品EPDM 10kg和备用的活性填充剂，搅拌均匀，再加入330kg的PVC树脂，在125℃的温度下高温捏合，然后冷却至40℃；将上述混合物放入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，挤出机参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶36
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶5
机筒温度：输送段：190℃
          压缩段：185℃
          熔融段：180℃
          计量段：175℃
合流芯：180℃
机  头：180℃
口  模：210℃。
实施例4
取碳酸钙70kg，滑石粉60kg，高岭土60kg，云母60kg，按照常规工艺进行活化处理，制成活性填充剂，备用；取150kg的PVC树脂，加入稀土稳定剂10kg，偶氮二甲酰胺60kg，丙烯酸树脂15kg，聚碳酸酯30kg，氯化聚乙烯15kg，丁腈橡胶13kg，乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物10kg，过氧化苯甲酰20kg，石蜡5kg，甲基丙烯酸-丁苯弹性体接枝共聚物8kg，商品EPDM7kg，活性纳米材料碳酸钙50kg和备用的活性填充剂，搅拌均匀，再加入300kg的PVC树脂，在120℃的温度下高温捏合，然后冷却至35℃；将上述混合物放入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，挤出机参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶20
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶2
机筒温度：输送段：180℃
          压缩段：175℃
          熔融段：172℃
          计量段：170℃
合流芯：165℃
机  头：165℃
口  模：190℃。
实施例5
取碳酸钙62.5kg，滑石粉60kg，石英粉60kg，按照常规工艺进行活化处理，制成活性填充剂，备用；取170kg的PVC树脂，加入有机锡稳定剂25kg，偶氮二甲酰胺30kg，丙烯酸树脂20kg，聚碳酸酯35kg、聚酰胺32kg，氯化聚乙烯20kg，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物15kg，过氧化二异丙苯30kg，硬脂酸14.5kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物8kg，乙烯-丙烯酸醋共聚物9kg，甲基丙烯酸-丁苯弹性体接枝共聚物8kg和备用的活性填充剂，搅拌均匀，再加入330kg的PVC树脂，在110℃的温度下高温捏合，然后冷却至30℃；将上述混合物放入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，挤出机参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶15
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶3
机筒温度：输送段：190℃
          压缩段：185℃
          熔融段：180℃
          计量段：180℃
合流芯：172℃
机  头：180℃
口  模：205℃。
实施例6
取滑石粉100kg，按照常规工艺进行活化处理，制成活性填充剂，备用；取180kg的PVC树脂，加入有机锡稳定剂40kg，偶氮二甲酰胺40kg，戊次甲基四胺40kg，丙烯酸树脂10kg，聚酰胺50kg，甲基丙烯酸甲醋-丁二烯-苯乙烯共聚物32kg，二乙烯基苯5kg，聚乙烯蜡10kg，EPDM 10kg和备用的活性填充剂，搅拌均匀，再加入370kg的PVC树脂，在105℃的温度下高温捏合，然后冷却至30℃；将上述混合物放入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，挤出机参数为：
模头压缩比：S1∶ S2=1∶10
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶4
机筒温度：输送段：185℃
          压缩段：175℃
          熔融段：170℃
          计量段：170℃
合流芯：160℃
机  头：160℃
口  模：195℃。
本发明发泡UPVC塑料管材具有无铅、无增塑、高拉伸强度、高抗冲性等特点，经测试，其综合性能均比未交联UPVC发泡管材或有增塑PVC塑料管材的综合性能有很大的提高。

Claims (15)

1、一种发泡UPVC塑料管材，它含有(按重量份计)PVC树脂40-60份，稳定剂1-4份，发泡剂0.5-8份，丙烯酸树脂1-4份，工程塑料3-10份，增容剂1-4份，增韧剂3-4份，交联剂0.5-4份，润滑剂0.5-2份，填充剂10-30份。
2、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述组分的含量为(按重量份计)：PVC树脂45-55份，稳定剂2.4-2.8份，发泡剂2-6份，丙烯酸树脂1.5-3份，工程塑料5-8份，增容剂1.5-3份，增韧剂3.2-3.8份，交联剂1.5-3.5份，润滑剂1-1.5份，填充剂12-25份。
3、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述组分的含量为(按重量份计)：PVC树脂50份，稳定剂2.5份，发泡剂3份，丙烯酸树脂2份，工程塑料6.7份，增容剂2.5份，增韧剂3.5份，交联剂3份，润滑剂1.45份，填充剂18.25份。
4、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的稳定剂为稀土稳定剂、有机锡稳定剂中的任意一种。
5、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺、戊次甲基四胺中的任意一种或两种的混合物。
6、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的工程塑料为ABS、聚碳酸醋、聚酰胺中的任意一种或两种以上的混合物。
7、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的增韧剂为氯化聚乙烯、甲基丙烯酸甲酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、丁腈橡胶、乙烯-醋酸乙烯-一氧化碳共聚物中的任意一种或两种以上的混合物。
8、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二乙烯基苯的任意一种。
9、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的润滑剂为石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡中的任意一种。
10、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的填充剂为碳酸钙、滑石粉、石英粉、高岭土、云母中的任意一种或两种以上的混合物。
11、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的增容剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸醋共聚物、甲基丙烯酸-丁苯弹性体接枝共聚物、EPDM中的任意一种或两种以上的混合物。
12、按照权利要求1所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，它还含有活性纳米材料0.5-5份。
13、按照权利要求12所述的一种发泡UPVC塑料管材，其特征在于，所述的活性纳米材料为二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙中的任意一种。
14、按照权利要求1-13所述的任意一种发泡UPVC塑料管材的制备工艺，其步骤依序为：
a、将填充剂进行活化处理，制成活性填充剂，备用；
b、取1/3量的PVC树脂，加入稳定剂、发泡剂、丙烯酸树脂、工程塑料、增韧剂、交联剂、润滑剂、增容剂、活性填充剂，搅拌均匀，再加入剩余的PVC树脂，在100-125℃的温度下高温捏合；
c、将上述混合物冷却至30-40℃；
d、将上述混合物置入超锥形双螺杆挤出机中，采用一步法制作塑料管材，参数为：
模头压缩比：S1∶S2=1∶10-36
口模直径与模头平直部分长度比为：D∶L=1∶2-5
机筒温度：输送段：180-190℃
          压缩段：175-185℃
          熔融段：170-180℃
          计量段：170-180℃
合流芯：160-180℃
机  头：160-180℃
口  模：190-210℃。
15、按照权利要求14所述的制备工艺，其特征在于，在步骤(b)中还可加入活性纳米材料。
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