[发明专利]一种低密度抗冲改性聚氯乙烯管材及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种低密度抗冲改性聚氯乙烯管材及其生产工艺，属于聚氯乙烯（PVC）给水管材技术领域。

背景技术

在供水系统中，塑料管材具有不腐蚀、卫生性能好、易于安装等特点，在我国得到了大力推广，替代传统的镀锌铁管已是大势所趋。塑料给水管材按材料分主要包括：PVC、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等，由于PVC管道与其他聚烯烃管道相比具有强度高、阻燃性能好、高环刚度、优异的耐候性能、价格较低等优点，得到广泛的应用。

PVC管道在低温下韧性差是公认的事实，主要表现在：在运输、安装及使用过程中易发生脆性破坏。因此，国内、国外相继开发出了高抗冲PVC管材，主要采用弹性体进行增韧，应用最多的是氯化聚乙烯（CPE），采用该方法可以提高PVC管材的韧性，但CPE的加入量较大，由于CPE的网状增韧机理，对加工工艺条件比较苛刻，而且较难实现刚韧平衡。虽然，这种管材得到了一定的推广，但是其在低温下（-10℃）的抗冲击性能仍较差，同时现有的管材密度高，耐压时间短，生产陈本高。因此，需要采用更好的改性方法提高管材的韧性，以满足其在给水管材中的应用。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种低密度抗冲改性聚氯乙烯管材，其具有低密度、良好的韧性和耐低温冲击性能，同时生产成本低。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低密度抗冲改性聚氯乙烯管材，是由以下重量份的组分制成的：聚氯乙烯树脂100份、稳定剂0.4～4.0份、增韧剂2～8份、加工助剂0.5～3.0份、润滑剂1.1～2.5份、抗氧剂0.05～0.5份、着色剂0.03～3份、填充剂0～5份。

优选的，是由以下重量份的组分制成的：聚氯乙烯树脂100份、稳定剂0.4～1.0份、增韧剂3～5份、加工助剂0.5～1.5份、润滑剂1.1～1.8份、内润滑剂0.5～0.8份、抗氧剂0.05～0.1份、着色剂0.03～0.1份、填充剂0～3份。

所述稳定剂为有机锡稳定剂或/和钙锌稳定剂。

所述增韧剂为高分子空心微球。

所述刚性粒子为无机刚性粒子碳酸钙或/和有机刚性粒子丙烯腈-苯乙烯共聚物（AS）。

所述加工助剂为丙烯酸酯类聚合物，比如ACR-201或/和ACR-401。

所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸、石蜡、沙索蜡、费托蜡、聚乙烯蜡或氧化聚乙烯蜡中的任一种或它们的混合物。

所述抗氧剂为位阻酚类抗氧剂2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（BHT）或/和四-（4-羟基-3,5-叔丁基苯基丙酸）季戊四醇酯（抗氧剂1010）。

所述着色剂为炭黑或/和钛白粉。

所述填充剂为碳酸钙。

一种低密度低温抗冲击性能优异聚氯乙烯管材的制备工艺，步骤如下：

a)按配方量称取各原料，将聚氯乙烯树脂、稳定剂、增韧剂、刚性粒子、加工助剂、润滑剂、抗氧剂、着色剂、填充剂在90～120℃混合均匀，并在该温度范围内保持10分钟以上；

b)将上述混合物放入冷混机中冷却至25～45℃，打入干燥料仓；

c)将干燥料仓中的混合料用锥形双螺杆挤出管材，工艺参数选择如下：机身温度：140～185℃，合流芯温度：180～150℃，机头温度：170～220℃；主机转速：10～90转/分，喂料转速：10～90转/分；

d)挤出的管材经真空定径、冷却成型；

e)定长切割、扩口、包装。

本发明的管材与普通PVC管材相比，力学性能的显著改善主要表现在：耐低温冲击性能，在冲锤坠落高度、破损率相同的情况下，冲锤的重量可以5～6倍；管材受到快速冲击时为韧性破坏，破坏后裂纹终止。

本发明的抗冲改性聚氯乙烯管材使用了增韧剂与刚性粒子协同增韧的方法，解决了制约抗冲型PVC管材难以实现刚韧平衡的问题，使得管材在保持硬质PVC管材刚性的同时，韧性明显提高，在配方中加入加工助剂保证了管材有较高的塑化程度，通过调节润滑平衡，得到的管材具有力学性能好，制品表面光亮度高的特点。此外，本发明所提出的制备方法，与普通PVC管材加工工艺过程相同，工艺简单，由于采用刚性粒子与弹性体协同增韧，具有成本低的优点。

具体实施方式