耐低溫絡合增強型PVC管材的制作方法
耐低溫絡合增強型pvc管材
技術領域
1.本發明涉及pvc管材技術領域，更具體地說涉及一種耐低溫、強度更好的pvc管材配方。
背景技術：
2.我國pvc-u管材是市場份額最大的塑料管道,國內聚氯乙烯管材約占國內外通用管材的一半。但我們面臨的問題是聚氯乙烯管材性能始終提升不大。國內的聚氯乙烯管道行業存在許許多多問題,一方面我國能夠生產高質量聚氯乙烯管材的企業很少,絕大部分企業制造的產品不能達到國家標準,檔次較低。總的結果就是技術水平低下,使得聚氯乙烯管材在國內市場的口碑較差。另外絕大多數人認為聚氯乙烯管道已經沒有多少創新的余地了,對于管材的連接技術,管道修復技術,配方,制造工藝等很少有人再去深入研究，這些都是我國聚氯乙烯管道行業發展停滯不前的關鍵原因。
3.對于國外發達國家而言,當性能與價格更占優勢的管材面世的同時,聚氯乙烯管材用量仍然在提高。通過技術創新,技術進步使得聚氯乙烯管材性價比更高,應用范圍更廣這其中的原因包括原料的生產以及成型加工過程技術創新、技術進步。例如南非和英國的pvc管道早已工業化生產,并且都采用了共混改性的技術。采用的改性劑是氯化聚乙烯(cpe),添加量在10phr左右,要求既保證足夠的韌性,同時最小要求強度(mrs)在25mppa以上。氯化聚氯乙烯cpe對于pvc的增韌主要是通過共混后在pvc基體之間形成了網絡結構進而提高了材料的沖擊強度,但此種方法對于工藝要求較高,只有在特定溫度下才能形成網絡結構。英國采用的改性劑是氯化聚乙烯(cpe)和丙烯酸衍生物,也能達到不錯的效果。日本采用的改性劑主要是丙烯酸樹脂,如日本積水化學高抗沖管材。
4.傳統的pvc管材在零下30℃時受到沖擊，易破碎，低溫下受沖擊性能較差。
技術實現要素：
5.本發明的目的就是針對現有技術之不足，而提供耐低溫絡合增強型pvc管材，它經檢測在零下30℃時受到沖擊性能較好，具有更強的低溫下抗沖擊性能。
6.本發明的技術解決措施如下：
7.耐低溫絡合增強型pvc管材，它的配方按重量計各組份含量為： pvc樹脂100kg,離子絡合劑4—4.5kg；
8.所述離子絡合劑離子絡合劑的配方按重量計為：鈣鋅穩定劑5— 5.5kg，納米輕鈣5—10kg，加工助劑改性劑3—4kg，鈦白粉0.5— 1.5kg，潤滑劑0.8—1kg；
9.所述pvc樹脂為傳統pvc管材用有機氯醋樹脂，所述鈣鋅穩定劑為硫酸鋅，所述納米輕鈣為納米級碳配鈣，所述加工助劑改性劑為丙烯酸酯，所述潤滑劑為烷烴。
10.所述鈣鋅穩定劑所采用的硫酸鋅為水溶性硫酸鋅。
11.所述加工助劑改性劑采用的丙烯酸酯為粉末狀，所述潤滑劑采用的烷烴為粉末狀。
12.本發明的有益效果在于：
13.本項目通過配方上的創新,開發出耐低溫、抗沖型聚氯乙烯管材，保持了硬聚氯乙烯管材的高強度、高模量等特點,又具有相當的韌性, 提高了管材抵抗點載荷的能力。在成型工藝上進行創新,通過雙軸取向加工過程分子鏈形成交織的網狀結構,即降低了生產成本,又使得管材具備了相當的韌性。實現把傳統pvc-u制品物理機械性能提高 20％，具有高耐寒高強度特性，將實現“以塑代鋼”開創硬聚氯乙烯管道應用新紀元，為國家“節能降耗，低碳發展”目標做出更多貢獻。
具體實施方式
14.實施例：耐低溫絡合增強型pvc管材，它的配方按重量計各組份含量為：pvc樹脂100kg,離子絡合劑4—4.5kg；
15.所述離子絡合劑離子絡合劑的配方按重量計為：鈣鋅穩定劑5— 5.5kg，納米輕鈣5—10kg，加工助劑改性劑3—4kg，鈦白粉0.5— 1.5kg，潤滑劑0.8—1kg；
16.所述pvc樹脂為傳統pvc管材用有機氯醋樹脂，所述鈣鋅穩定劑為硫酸鋅，所述納米輕鈣為納米級碳配鈣，所述加工助劑改性劑為丙烯酸酯，所述潤滑劑為烷烴。
17.所述鈣鋅穩定劑所采用的硫酸鋅為水溶性硫酸鋅。
18.所述加工助劑改性劑采用的丙烯酸酯為粉末狀，所述潤滑劑采用的烷烴為粉末狀。
19.工作原理：(1)、小分子過渡金屬化合物制備耐低溫抗沖擊pvc 管材的配方及工藝。pvc樹脂在160～200℃條件下加工易降解變，需要加入熱穩定劑避免pvc的降解。鈣鋒穩定劑作為熱穩定劑單獨使用初期著性嚴重,但長期熱穩定性較好；硬脂酸單獨使用初期著性優良，但試樣后期顏急劇變黑。兩者復合使用，通過調整其配比可達到較為優良的協同熱穩定效果。當協同作用作為熱穩定劑時，氯原子可與鈣配位體之間發生交換,提高pvc穩定性。另外，作為一種長效型熱穩定劑,在反應后期還可以起到吸除hci的作用,使長期熱穩定性得到提高。
20.(2)、聚合物過渡金屬鹽制備耐低溫抗沖擊pvc管材的配方及工藝。pvc低溫沖擊強度與沖擊改性劑的玻璃化溫度有關，玻璃化溫度越低，低溫沖擊強度越高。丙烯酸酯類金屬鹽聚合物的玻璃化溫度遠低于cpe，所以沖擊改性劑的化學成分以丙烯酸酯類金屬鹽為主。由于丙烯酸酯類金屬鹽聚合物的玻璃化溫度很低，常溫下易結塊，所以在丙烯酸酯類金屬鹽聚合物的核上包上一層硬的甲基丙烯酸甲酯的殼。項目核部分的丙烯酸酯類橡膠體的含量為95％(質量分數)左右，殼部分的含量為5％(質量分數)左右，突破了傳統的沖擊改性劑acr 的組成極限，顯著提高了該pvc制品的低溫沖擊強度。
21.(3)、聚合物過渡金屬鹽添加劑的設計、選型及小樣制備。水溶性過渡金屬鹽選用的是硫酸鋅，加入量為n(硫酸鋅)：n(引發劑過氧化二碳酸二肉豆蔻酯)為(1：100)～(1：2)，m(硫酸鋅)：m(氯乙烯) 為(5
×
10-6)～(250
×
10-6)。絡合劑是能將水溶性鋅轉化為可溶于單體的絡合形式而對引發體系和聚合反應沒有任何抑制作用的化合物，選取異抗壞血酸作為絡合劑，加入量為n(異抗壞血酸)：n(硫酸鋅)＝(1：1)～(5：1)。鋅鹽與絡合物混合加入的時間是從聚合反應開始到壓降出現前，以勻速等質量均勻遞減批次加入。可以明顯提高聚合早期的反應速度，同時可以提高樹脂的熱穩定性，并降低其單體殘留量。
22.(4)、采用dsc、edx/xps、xrd、sem/tem、dma等分析管材的結構和耐溫、增強機制。高分子鏈的立構與構象在結構上是兩個不同的概念，然而從振動光譜發現和觀測高分子鏈結構的角度來說，立構與構象又聯系在一起，往往同時被觀測到。pvc屬于單取代乙烯的聚合物，有全同、間同和無規之分，它們之間在結構上的差別是可以在紅外光譜上明顯地反映出來，pvc的紅外光譜在500-700cm-1區域有3 條c-cl伸縮振動吸收譜帶,分別對應pvc分子鏈結構的構象。 614.5cm-1為tt構象,639.8cm-1為tttt構象,695.5cm-1為tgtg, 此外在1390-1480cm-1的ch2的彎曲振動對pvc的構象也有一定的影響,熱穩定劑的加入,pvc的構象將發生變化。采用傅里葉變換紅外 (ir、ftir)分析、tem(透射電鏡)、sem(掃描電鏡)、tga(熱失重分析)、dsc差視熱量測試、dma動態力學分析等，來分析分析管材的結構和耐溫、增強機制。
23.(5)、管材耐低溫抗沖擊等性能測試。
24.①
、拉伸性能按照gb/t1040.2—2006《塑料拉伸性能的測定第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗條件》測試，1a型樣條，拉伸速度：20mm/min。
25.②
、沖擊性能按照gb/t 1043.1—2008《塑料簡支梁沖擊性能的測定第1部分：非儀器化沖擊試驗》測試，a型缺口。
26.③
、-30℃低溫落錘沖擊試驗按照gb/t 14152—2001《熱塑性塑料管材耐性外沖擊性能試驗方法時針旋轉法》測試。
27.④
、靜液壓試驗按照iso 1452—2：2009《plastics pipingsystems for water supply and for buried andabove-grounddrainage and sewerage under pressure.unplasticized poly(vinylchloride)(pvc—u).part2：pipes》測試，a型封頭。
28.⑤
、維卡軟化溫度按照gb/t 1633—2000《熱塑性塑料維卡軟化溫度(vst)的測定》，b50方法測試。
29.⑥
、密度按照gb/t 1033.1—2008《塑料非泡沫塑料密度的測定第1部分：浸漬法、液體比重瓶法和滴定法》測試。
30.⑦
、縱向回縮率按照gb/t 6671—2001《熱塑性塑料管材縱向回縮率的測定》測試。
31.⑧
、二氯甲烷浸漬試驗按照gb/t 13526—2007(硬聚氯乙烯(pvc —u)管材二氯甲烷浸漬試驗方法》進行。
技術特征：
1.耐低溫絡合增強型pvc管材，其特征在于：它的配方按重量計各組份含量為：pvc樹脂100kg,離子絡合劑4—4.5kg；所述離子絡合劑離子絡合劑的配方按重量計為：鈣鋅穩定劑5—5.5kg，納米輕鈣5—10kg，加工助劑改性劑3—4kg，鈦白粉0.5—1.5kg，潤滑劑0.8—1kg；所述pvc樹脂為傳統pvc管材用有機氯醋樹脂，所述鈣鋅穩定劑為硫酸鋅，所述納米輕鈣為納米級碳配鈣，所述加工助劑改性劑為丙烯酸酯，所述潤滑劑為烷烴。2.根據權利要求1所述的耐低溫絡合增強型pvc管材，其特征在于：所述鈣鋅穩定劑所采用的硫酸鋅為水溶性硫酸鋅。3.根據權利要求1所述的耐低溫絡合增強型pvc管材，其特征在于：所述加工助劑改性劑采用的丙烯酸酯為粉末狀，所述潤滑劑采用的烷烴為粉末狀。
技術總結
耐低溫絡合增強型PVC管材，它的配方按重量計各組份含量為：PVC樹脂100Kg,離子絡合劑4—4.5Kg；所述離子絡合劑離子絡合劑的配方按重量計為：鈣鋅穩定劑5—5.5Kg，納米輕鈣5—10Kg，加工助劑改性劑3—4Kg，鈦白粉0.5—1.5Kg，潤滑劑0.8—1Kg；所述PVC樹脂為傳統PVC管材用有機氯醋樹脂，所述鈣鋅穩定劑為硫酸鋅，所述納米輕鈣為納米級碳配鈣，所述加工助劑改性劑為丙烯酸酯，所述潤滑劑為烷烴。它經檢測在零下30℃時受到沖擊性能較好，具有更強的低溫下抗沖擊性能。的低溫下抗沖擊性能。
