[发明专利]一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法。其包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80‑90份，钙锌稳定剂4‑6份，氯化聚乙烯2‑4份，石蜡2‑4份，高分子蜡1‑3份，轻钙6‑8份，芳砜纶纤维3‑5份，甜菜碱3‑5份，经过原料预处理、混料、挤出管坯、初步双向拉伸、二次双向拉伸和切割、扩口成型等步骤制备得到。本发明制备得到的管材耐老化性能优良，取向结构相对固定，进而增加管材的强度、韧性等性能，提高了管材的整体使用性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法。

背景技术

随着社会和科学的发展，人们对材料性能的需求日益提高，产品具有性能多样化、功能化及优质化也是我们所追求的目标。双轴取向聚氯乙烯PVC-O管材与普通的PVC-U管材比较，PVC-O给水管较PVC-U给水管可减少壁厚35％-40％，大大节约了材料，降低了成本。PVC-O卓越在结合了高强度和高韧性，与M管相比，M管虽有了高韧度但强度没有增加。PVC-O取向加工产生了薄片分层结构，这点是高韧度的关键，如果由于缺陷和点负载产生了裂纹，分层结构会阻碍裂纹在材料中通过，从而减少裂纹扩展，被有效的抑制。PVC-O管材还有非常好的抗疲劳损坏性能，特别适用在预计有压力周期变化的场合，让设计者更加放心。同时PVC-O管有非常好的抗水锤性能，完全能够承受比额定工作压力大两倍的瞬间压力。而且由于其突出的韧性和强度，管的设计应力可高达28和32MPa。

PVC-O作为一种新型管材，具有性能好、成本低、管材质量轻、搬运和铺设容易等优点，超强的性能使其可以应用到较高的压力和更恶劣的环境中。但现有技术中双轴取向PVC-O管材的存在着扩口阶段被双向拉伸取向的分子重新回复至原来的无规则卷曲状态、取向结构难以固定，进而导致强度和韧度方面达不到使用要求的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，对制备管材的原料进行合理选择和预处理以及制备工艺的改进，提供一种取向结构固定，并具有高强度和高韧度的双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双轴取向聚氯乙烯管材，包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80-90份，钙锌稳定剂4-6份，氯化聚乙烯2-4份，石蜡2-4份，高分子蜡1-3份，轻钙6-8份，芳砜纶纤维3-5份，甜菜碱3-5份。

优选地，所述芳砜纶纤维由纤维长度6-10μm和纤维长度15-32μm两种长度芳砜纶纤维组成，两种长度芳砜纶纤维的重量比为4∶3-5。

一种上述双轴取向聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：

(1)原料预处理：将上述各组分按比例称重备用，将PVC树脂、甜菜碱、石蜡加入到反应釜中，加热温度为40-45℃，搅拌速度为3000-3500r/min，反应时间为30-40min，然后将物料转移到胶体磨中，保持研磨速度为8000-10000r/min，研磨8-10分钟，喷雾干燥得颗粒；

(2)混料：将其余各组分与步骤(1)得到的混合物料混合，在90-110℃下用高速混合机混合12-18分钟，冷却至40-50℃，出料，得到预混料；

(3)挤出管坯：将第(2)步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为10-15r/min，料筒和机头温度为160-180℃，挤出定型，水冷处理，得到管坯；

(4)初步双向拉伸：经真空定径套和冷却喷淋箱冷却定型，然后经前置牵引装置进入加热区加热到指定温度，并强行塞入第一扩展芯模，管材经扩展芯模圆锥体段后被径向拉伸，同时经后置牵引机的强力牵引而被轴向拉伸，后经扩展芯模圆锥体连续的平直圆柱骤冷定型，得到完成初步双轴取向的管材；