CN1990537B - 输送电子级水的硬聚氯乙烯管道及其配件的材料组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其重量份组成为：K＝68～68聚氯乙烯树脂100份、有机锡稳定剂0.8～1.8份、碳酸钙0.0～5.0份、抗冲改性剂1.5～4.0份、内润滑剂0.4～1.5份、外润滑剂0.3～1.5份、加工型ACR 1.0～2.5份、调色颜料1.0～2.0份。本发明还公开了一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物。使用本发明的材料制备的管道和配件特别适用于半导体、医药和电子行业，符合电子级水输送管道的要求，并且成本低廉、坚固耐用。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其涉及构成硬聚氯乙烯管道及其配件的材料，特别是一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道及其配件的材料组合物。
背景技术
半导体、医药和电子行业的发展，对电子级水(行业俗称超高纯水)的使用等级要求越来越高，目前电子级水的使用等级按电阻率从18～256M.Ω分级，其中256M·Ω为较高等级。电子级水对输送管道的要求也要随之提高。按照EW-I级(18.2M·Ω)电子级水的输送要求，管道必须符合两个方面的要求：其一是管道材料应需要符合要求的机械物理性能，如国标GB/T 4219-1996《化工用硬聚氯乙烯管材》标准和部标QB/T 3802-1999《化工用硬聚氯乙烯管件》标准；其二是管道需要满足电子级水的浸泡试验要求，如GB/T 11446电子级水系列标准。
传统的硬聚氯乙烯(UPVC)管道为了增加系统的润滑性能和稳定性能、提高强度并降低成本，其配方中通常都含有不少数量的含金属离子成分的物料(如金属皂类)和无机物(如碳酸钙)添加剂。在电子级水的浸泡过程中，传统的硬聚氯乙烯(UPVC)管道的离子析出量较高，不符合EW-I级电子级水的输送要求。原有的PP管、不锈钢管也满足不了EW-I级电子级水的输送要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，本发明的这种材料组合物要解决现有技术中硬聚氯乙烯(UPVC)管道、PP管和不锈钢管不符合EW-I级电子级水输送要求的技术问题。
本发明的这种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，由聚氯乙烯树脂、有机锡稳定剂、碳酸钙、抗冲改性剂、内润滑剂、外润滑剂、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
有机锡稳定剂 0.8～1.4份
碳酸钙 0.0～5.0份
抗冲改性剂 1.5～4.0份
内润滑剂 0.4～1.0份
外润滑剂 0.3～1.2份
加工型ACR 1.0～2.5份
辅料 1.0～2.0份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为66～68。
更进一步的方案是：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.0～1.2份
碳酸钙 1.0～3.0份
抗冲改性剂 2.0～3.0份
单甘脂 0.6～0.8份
PE蜡 0.5～0.9份
加工型ACR 1.5～2.0份
辅料 1.2～1.6份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为68。
再优选的方案是：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.1份
碳酸钙 2.0份
抗冲改性剂 2.0份
单甘脂 0.7份
PE蜡 0.6份
加工型ACR 1.8份
辅料 1.4份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为68。
具体的，所述的有机锡稳定剂是甲基锡或者丁基锡。
具体的，所述的抗冲改性剂是抗冲击ACR、或者MBS。所述的抗冲击ACR是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯的共聚物，所述的MBS是甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物。
具体的，所述的内润滑剂是单甘脂、或者是硬脂酸、或者是单甘脂和硬脂酸的混合物。
具体的，所述的外润滑剂是聚乙烯蜡、或者是氧化聚乙烯蜡、或者是聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡的混合物。
具体的，所述的辅料包括调色颜料，主要为碳黑和钛白粉，其它可能添加的都是少量成分，纯粹为了改变产品颜色的，故不列举。
本发明还提供了一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、有机锡稳定剂、碳酸钙、抗冲改性剂、内润滑剂、外润滑剂、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
有机锡稳定剂 1.0～1.8份
碳酸钙 0.0～3.0份
抗冲改性剂 1.5～4.0份
内润滑剂 0.6～1.5份
外润滑剂 0.6～1.5份
加工型ACR 1.0～2.5份
辅料 1.0～2.0份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为62～55。
进一步的，用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.2～1.6份
碳酸钙 0.0～2.0份
抗冲改性剂 2.0～3.0份
单甘脂 0.8～1.2份
PE蜡 0.8～1.2份
加工型ACR 1.5～2.0份
辅料 1.4～1.6份。
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为60。
再进一步的，用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.4份
碳酸钙 1.0份
抗冲改性剂 2.5份
单甘脂 0.9份
PE蜡 0.9份
加工型ACR 2.0份
辅料 1.5份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为60。
具体的，在用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物中，所述的有机锡稳定剂是甲基锡或者丁基锡。
具体的，在用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物中，所述的抗冲改性剂是抗冲击ACR、或者MBS。
具体的，在用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物中，所述的内润滑剂是单甘脂、或者是硬脂酸、或者是单甘脂和硬脂酸的混合物。
具体的，在用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物中，所述的外润滑剂是聚乙烯蜡、或者是氧化聚乙烯蜡、或者是聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡的混合物。
具体的，在用于制造输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物中，所述的辅料包括调色颜料，主要为碳黑和钛白粉，其它可能添加的都是少量成分，纯粹为了改变产品颜色的，故不列举。
上述组份中，聚氯乙烯树脂作为基本原料，其K值范围为管材68～66(即平均聚合度为1100～1000)，管件62～55(即平均聚合度为850～650)。碳酸钙用作填料，增加产品的强度同时提高产品尺寸稳定性。
本发明的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道及其配件的材料组合物具有以下的优点：
管道符合GB/t11446电子级水的应用标准，由于本发明的管材、管件采用了同样的组分，其效果相同；其中管件中的内外润滑剂组分增加了用量，有利了提高物料的流动性能，便于加工。
管材、管件的机械理化性能优良，符合GB/T4219和GB/T10002.1标准。
成本降低，约为同类规格聚偏氟乙烯(PVDF)管道的1/2。
附图说明
图1显示了制备本发明的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道的工艺流程图。
图2显示了制备本发明的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本发明产品的实施工艺过程同普通PVC管道的生产过程类似。根据发明组合物的配方配备，在设备上完成操作和后处理。
实施例1
制备管材1，管径为φ50mm。生产机台：φ65锥形双螺杆挤出机。
如图1所示，输送电子级水的硬聚氯乙烯管道工艺流程中，其步骤包括：配料，混合，挤出，后处理，检验，包装，入库。
1、取聚氯乙烯树脂(S-1000，K＝68)100份(重量份)，甲基锡1.2份，碳酸钙3.0份，抗冲型ACR2.0份，单甘脂0.5份，PE蜡0.6份，加工型ACR1.8份，其它辅料碳黑0.025份和钛白粉1.6份；
2、将配制好的在SRL-Z200/500A高速捏合机中进行混合，热混温度110℃，冷混温度45℃；
3、将混合好的物料投入φ65锥形双螺杆挤出机中生产，加工工艺如下：
设备工艺段分布温度(℃)175 182 180 170 160(合流芯)175198
主机转速10rpm 加料速度15rpm 电流50A 熔体压力16.5MPa
熔体温度190℃ 主机真空0.07MPa 牵引速度1.6m/min
在上述工艺条件下从生产线设备上挤出，生产出半成品管材(去掉开始和结束时生产的若干米管材)；
4、将管材半成品进行后处理，工艺为温度70℃，时间5h，得到成品，成品为浅灰色，内外表面光滑；
5、检验管材成品；
6、将检验好的管材按卫生级要求用包装物进行包装；
7、产品入库。
实施例2
制备管材2生产机台φ80锥形双螺杆挤出机。
如实施例1输送电子级水的硬聚氯乙烯管道的操作条件和步骤，按重量份配比取料，其中：聚氯乙烯树脂100，甲基锡1.6，CaCO35.0，MBS2.2，单甘脂0.7，PE蜡0.9，加工型ACR2.0，其它辅料碳黑和钛白粉共1.9，得到成品为浅灰色，内外表面光滑；
实施例3
制备管材3生产机台φ80锥形双螺杆挤出机。
如实施例1输送电子级水的硬聚氯乙烯管道的操作条件和步骤，按重
量份配比取料，其中：
聚氯乙烯树脂100，甲基锡1.5，碳酸钙2.0，抗冲改性剂2.5，单甘脂0.9，PE蜡0.6，加工型ACR 2.2，其它辅料碳黑和钛白粉1.5；
得到成品为浅灰色，内外表面光滑。
实施例4、5、6、7
管道材料组合物的重量组份为：
实施例8
制备输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件1-90°弯头，生产机台：HT250J2。
如图2所示，制备输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的工艺流程中，其步骤包括：配料，混合，注塑，后处理，检验，包装，入库。
1、称取(重量份)聚氯乙烯树脂(S-700，K＝60)100，甲基锡1.3，CaCO31.0，抗冲型ACR 2.5，单甘脂0.8，PE蜡0.6，加工型ACR 2.2，辅料碳黑和钛白粉2.0；
2、将配制好的在SRL-Z200/500A高速捏合机中进行混合，热混温度105℃，冷混温度45℃；
3、将混合好的原料投入注塑机生产，工艺如下：
温度(℃)172 176 182 188 190
压力 速度 时间 位置
第一段 60 8 180
第二段 55 4 170
第三段 65 28 50
第四段 70 22 30 10
保压一 75 10 8
保压二 80 5 5
保压三 85 3 3
冷却时间 180S
压力 速度 位置
预塑一 75 45 160
预塑二 80 40 190
4、将生产出的产品进行后处理，工艺如下：温度60℃时间8h；
5、得到产品，浅灰色，内外壁光滑平整。
实施例9
制备输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件2-三通，生产机台：HT1600J2。
如实施例8输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的操作条件和步骤，按重量份配比取料，其中：
聚氯乙烯树脂100，甲基锡1.5，CaCO31.5，MBS3.0，单甘脂0.9，PE蜡0.8，加工型ACR 2.0，辅料碳黑和钛白粉1.8；
得到产品，浅灰色，内外壁光滑平整。
实施例10
制备输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件3-三通，生产机台：HT180J2。
如实施例8制备输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的操作条件和步骤，按重量份配比取料，其中：
聚氯乙烯树脂，甲基锡1.2，CaCO32.5，抗冲型ACR 2.0，单甘脂0.5，PE蜡0.6，加工型ACR加工型ACR 2.5，辅料碳黑和钛白粉1.8；
得到产品，浅灰色，内外壁光滑平整。
实施例11、12、13、14
管材配件组合物的重量组份为：
本发明的产品达到了下述表列的综合技术指标：
表一管材物理化学性能要求
表二管材力学性能要求
表三管材及水质分析要求
根据GB/T 11446.1-10-1997的检测方法，测得如下数据：
表三管件及水质分析要求
根据GB/T 11446.1-10-1997的检测方法，测得如下数据：
表四管件物理性能要求
表五管件力学性能要求
由列表数据可知，本发明的管材和管件机械理化性能达到了GB/T10002.1GB/T 10002.2国家标准要求，而水质分析结果则符合GB/T 11446标准中EW-I级电子级水要求。因此，本发明的电子级水用(洁净型)管道能完全符合EW-I级电子级水输送要求，而且通过预算，成本非常低廉。
Claims (16)
1. 一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、有机锡稳定剂、碳酸钙、抗冲改性剂、内润滑剂、外润滑剂、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
有机锡稳定剂 0.8～1.4份
碳酸钙 0.0～5.0份
抗冲改性剂 1.5～4.0份
内润滑剂 0.4～1.0份
外润滑剂 0.3～1.2份
加工型ACR 1.0～2.5份
辅料 1.0～2.0份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为66～68，加工型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物。
2. 根据权利要求1所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.0～1.2份
碳酸钙 1.0～3.0份
抗冲改性剂 2.0～3.0份
单甘脂 0.6～0.8份
PE蜡 0.5～0.9份
加工型ACR 1.5～2.0份
辅料 1.2～1.6份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为68，加工型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物。
3. 根据权利要求1所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.1份
碳酸钙 2.0份
抗冲改性剂 2.0份
单甘脂 0.7份
PE蜡 0.6份
加工型ACR 1.8份
辅料 1.4份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为68，加工型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物。
4. 根据权利要求1所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的有机锡稳定剂是甲基锡或者丁基锡。
5. 根据权利要求1所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的抗冲改性剂是抗冲击ACR、或者MBS，所述的抗冲击ACR是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯的共聚物，所述的MBS是甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物。
6. 根据权利要求1所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的内润滑剂是单甘脂、或者是硬脂酸、或者是单甘脂和硬脂酸的混合物。
7. 根据权利要求1所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的外润滑剂是聚乙烯蜡、或者是氧化聚乙烯蜡、或者是聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡的混合物。
8. 根据权利要求1、或者2、或者3所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道材料组合物，其特征在于：所述的辅料包括碳黑和钛白粉。
9. 一种输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、有机锡稳定剂、碳酸钙、抗冲改性剂、内润滑剂、外润滑剂、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
有机锡稳定剂 1.0～1.8份
碳酸钙 0.0～3.0份
抗冲改性剂 1.5～4.0份
内润滑剂 0.6～1.5份
外润滑剂 0.6～1.5份
加工型ACR 1.0～2.5份
辅料 1.0～2.0份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为62～55，所述的加工型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物。
10. 根据权利要求9所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.2～1.6份
碳酸钙 0.0～2.0份
抗冲改性剂 2.0～3.0份
单甘脂 0.8～1.2份
PE蜡 0.8～1.2份
加工型ACR 1.5～2.0份
辅料 1.4～1.6份。
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为60，所述的加工型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物。
11. 根据权利要求9所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的材料组合物由聚氯乙烯树脂、甲基锡、碳酸钙、抗冲改性剂、单甘脂、PE蜡、加工型ACR和辅料按以下重量份组成：
聚氯乙烯树脂 100份
甲基锡 1.4份
碳酸钙 1.0份
抗冲改性剂 2.5份
单甘脂 0.9份
PE蜡 0.9份
加工型ACR 2.0份
辅料 1.5份，
其中，所述的聚氯乙烯树脂的K值为60，所述的加工型ACR是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸乙酯的共聚物。
12. 根据权利要求9所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的有机锡稳定剂是甲基锡或者丁基锡。
13. 根据权利要求9、或者10、或者11所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的抗冲改性剂是抗冲击ACR、或者MBS，所述的抗冲击ACR是甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸乙酯的共聚物，所述的MBS是甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丁二烯嵌段聚合物。
14. 根据权利要求9所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的内润滑剂是单甘脂、或者是硬脂酸、或者是单甘脂和硬脂酸的混合物。
15. 根据权利要求9所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的外润滑剂是聚乙烯蜡、或者是氧化聚乙烯蜡、或者是聚乙烯蜡和氧化聚乙烯蜡的混合物。
16. 根据权利要求9、或者10、或者11所述的输送电子级水的硬聚氯乙烯管道配件的材料组合物，其特征在于：所述的辅料包括碳黑和钛白粉。
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| CN1164462A (zh) * | 1996-05-06 | 1997-11-12 | 中国科学院化学研究所 | 一种硬质聚氯乙烯直混注塑料及其制备方法 |
| CN1247209A (zh) * | 1999-09-24 | 2000-03-15 | 中国科学院化学研究所 | 一种聚氯乙烯组合物及其管材 |
| CN1559781A (zh) * | 2004-03-03 | 2005-01-05 | 佛山塑料集团股份有限公司 | 一种建筑给水用硬质聚氯乙烯管件及其制造方法 |
-
2005
- 2005-12-26 CN CN200510111995XA patent/CN1990537B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1164462A (zh) * | 1996-05-06 | 1997-11-12 | 中国科学院化学研究所 | 一种硬质聚氯乙烯直混注塑料及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CN 1559781 A,说明书第1页发明内容部分、实施例2－5. |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1990537A (zh) | 2007-07-04 |
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