[发明专利]一种提高韧性与抗冲击性的聚氯乙烯复合管及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种纳米粒子改性的聚氯乙烯复合管及其制备方法，包括聚氯乙烯树脂、纳米粒子/石墨烯复合材料、热稳定剂与复合增韧剂、相容剂、改性剂以及阻燃剂。本发明中采用纳米粒子/石墨烯复合材料来提高其抗冲击性能，并且与复合增韧剂一起可以提高管材的韧性，在受到外界作用力时，复合增韧剂中的氯化聚乙烯能够通过自身形变，起到吸收大量的外界能量的作用，而纳米碳化硅则可以充当应力集中体的作用，并迫使基体发生塑性形变，吸收外界能量；而分散于管材中的纳米粒子/石墨烯复合材料，在受到外界能量的冲击时，应力传递到纳米粒子/石墨烯复合材料上，起到了阻碍裂纹发展的作用，减少了管材的疲劳和粘着。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种提高韧性与抗冲击性的聚氯乙烯复合管及其制备方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是世界上最早实现工业化生产的热塑性塑料品种之一，由于其价格低廉，原材料来源广泛，具有耐磨、抗化学腐蚀、电绝缘性能良好等优点，在工业、农业、日用品等方面具有广泛的应用。但是PVC同时也具有抗冲击强度低，耐热性能不足等缺点，这些缺点限制了PVC的进一步发展。因此加入不同的改性剂对PVC进行改性是行业研究的重点。

关于聚氯乙烯的改性及其应用方面，国内外均有研究，实例如下：

曾晓飞等人，研究了纳米CaCO3的用量对PVC复合材料结构形态与性能的影响，结果表明，在PVC共混体系中加入纳米CaCO3可明显地提高材料的韧性，而不降低材料的强度。当共混体系中纳米CaCO3的用量为8份(质量)时，复合材料的缺口冲击强度达到81 .1KJ/m2，是不加纳米CaCO3的7 .3倍。

肖人东等人，研究了改性硫铁矿渣填充聚氯乙烯对体系加工性能和物理机械性能的影响，结果表明，在PVC中加入经过碱化的硫铁矿渣，材料在240℃时的失重率降低了50％，材料的弯曲强度达到91MPa，缺口冲击强度达到3 .3KJ/㎡ ，拉伸强度保持率100％(130℃，25天)。

王辉等人，研究了由原位悬浮聚合制备的PVC/纳米水滑石复合材料的的形态和力学性能，结果表明纳米水滑石的加入可以显著提高体系的耐热性能并减缓体系的热分解，当水滑石的含量为5wt％时，复合材料体系的杨氏模量达到3 .4GPa，抗冲击强度达到3.2KJ/㎡ ，拉伸强度达到70MPa。

刘荣榕等人，分别使用硅烷偶联剂和微波蒸汽爆破法处理过的木粉与PVC材料复合。采用2％的硅烷偶联剂、30％的木粉与PVC复合，材料冲击性提高了13 .13％，拉伸强度提高了23 .67％；经过微波蒸汽爆破法处理过的木粉50％与PVC复合，材料的冲击强度提高了21 .77％，拉伸强度提高了27 .14％。

硬聚氯乙烯(PVC-U)加筋管是由硬聚氯乙烯为主要原料加工生产的内壁光滑，外壁带有垂直加强筋的新颖管道。其主要性能是：强度和刚度能承受地理环境下的负载能力；水力特性适合输送液体的能力；不泄露，防止对环境污染、耐磨损、便于安装，具有综合的经济性。主要用于地下排污、排水系统。由于外壁采用了工字钢原理，聚氯乙烯加筋管具有了独特的性能优势，该产品八十年代开始已在发达国家排水排污系统中得到了广泛应用，逐步取代了传统的水泥管和钢管等，成为目前世界上最先进的埋地排水、排污管材。PVC-U加筋管因材料本身的特性和管材特殊的结构具有较高的强度和刚性，但其存在易破裂、韧性差等缺点，在抗震、抗地基不均匀沉降、抗点载荷等功能方面明显不足，大大限制其应用和推广。因此 ，需要对PVC材料进行改性来提高材料的性能。如中国专利申请 (公开号 ：CN105778355A)公开了一种低密度抗冲改性聚氯乙烯管材及其生产工艺，其通过以聚氯乙烯树脂为基体材料，通过加入高分子空心微珠来提高复合材料的韧性和耐低温冲击性能，然而，该高分子空心微珠在生产加工过程中成本较高，不易加工，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有PVC管材易老化、易脆、韧性差的缺陷而提供一种提高其抗冲击性能、韧性的提高韧性与抗冲击性的聚氯乙烯复合管及其制备方法。