本發(fā)明屬于新型高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚氯乙烯耐高低溫軟管及制備方法。
背景技術(shù)：
目前，聚氯乙烯軟管用途非常廣泛，如車(chē)用套管、電線電纜保護(hù)軟管、工業(yè)耐酸堿軟管、耐高溫輸送軟管等領(lǐng)域。雖然聚氯乙烯軟管具有如下優(yōu)點(diǎn)：⑴重量輕，僅為同尺寸鋼重量的六分之一；⑵耐腐蝕性能好；⑶電絕緣性能好；⑷摩擦阻力?。虎蓪?dǎo)熱系數(shù)??；⑹著色方便；⑺生產(chǎn)能耗低，但其在使用過(guò)程中也存在如下缺陷：⑴低溫下易變硬，發(fā)脆；⑵高溫下易老化，變硬；⑶使用溫度范圍窄，一般在-15～70℃之間；⑷熱變形較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的在高、低溫下性能較差的問(wèn)題，提供一種可耐高低溫的聚氯乙烯軟管及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
一種聚氯乙烯耐高低溫軟管，該軟管的原料組成及其重量份比為：聚氯乙烯樹(shù)脂SH-20030～50、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-130030～50、丁腈粉末P838～10、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 8～10、增塑劑50～65、穩(wěn)定劑6～8、交聯(lián)助劑8～10、抗氧劑0.8～1、防老劑0.3～0.5、潤(rùn)滑劑1～2、填料9～12；
所述軟管由上述原料按所需比例通過(guò)輻照交聯(lián)改性制得。
所述增塑劑由癸二酸二辛酯DOS、鄰苯二甲酸二辛酯DOP按10～15:40～50的重量比混合而成，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑8890，所述交聯(lián)助劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA，所述抗氧劑為雙酚A，所述防老劑為4010NA，所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟，所述填料由納米碳酸鈣、色母料按8～10:1～2的重量比混合而成。
一種聚氯乙烯耐高低溫軟管的制備方法，依次包括以下步驟：
原料熔融共混：先將聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-1300、丁腈粉末P83、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、增塑劑、穩(wěn)定劑、交聯(lián)助劑、抗氧劑、防老劑、潤(rùn)滑劑、填料按所需比例加入高速混合機(jī)中混合均勻以得到混合物料，再將混合物料排入雙階式擠出造粒機(jī)組中熔融擠出、風(fēng)冷切料以得到管材粒子；
軟管的制備：先將所述管材粒子于單螺桿擠出機(jī)中擠制得到內(nèi)、外壁均光滑的管材，再用電子加速器對(duì)擠制的管材進(jìn)行輻照交聯(lián)，即得到聚氯乙烯耐高低溫軟管。
所述原料熔融共混步驟中，混合溫度為70～90℃，混合時(shí)間為7～8min，
雙階式擠出造粒機(jī)的工藝溫度為：
平行雙螺桿：一區(qū)125～135℃，二區(qū)135～145℃，三區(qū)145～155℃，四區(qū)155～165℃，五區(qū)160～170℃，六區(qū)165～175℃，機(jī)頭155～165℃，
單螺桿：一區(qū)135～145℃，二區(qū)140～150℃，三區(qū)145～155℃，四區(qū)155～165℃，五區(qū)160～170℃，機(jī)頭155～165℃；
所述軟管的制備步驟中，輻照劑量為15～18兆拉德，
單螺桿擠出機(jī)的工作溫度為：一區(qū)130～140℃，二區(qū)140～150℃，三區(qū)150～160℃，四區(qū)160～170℃，五區(qū)165～175℃，機(jī)頭160～170℃。
所述增塑劑由癸二酸二辛酯DOS、鄰苯二甲酸二辛酯DOP按10～15:40～50的重量比混合而成，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑8890，所述交聯(lián)助劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA，所述抗氧劑為雙酚A，所述防老劑為4010NA，所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟，所述填料由納米碳酸鈣、色母料按8～10:1～2的重量比混合而成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明一種聚氯乙烯耐高低溫軟管的原料組成包括高聚合度的聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200、丁腈粉末P83以及乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO，聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200的低溫韌性良好，丁腈粉末P83不僅可有效降低產(chǎn)品的低溫脆化溫度，而且具有增塑的效果，乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO在提高聚氯乙烯的低溫韌性的同時(shí)也能起到增塑的作用，三者聯(lián)合使用保證了產(chǎn)品能夠在零下50℃的條件下正常使用并保持較高的柔軟度，將上述原料通過(guò)電子束輻照交聯(lián)改性，可使聚氯乙烯交聯(lián)形成網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，由熱塑性材料轉(zhuǎn)變成熱固性材料，保證了產(chǎn)品能夠在105℃的環(huán)境下長(zhǎng)期使用。因此，本發(fā)明具有良好的耐高低溫性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
一種聚氯乙烯耐高低溫軟管，該軟管的原料組成及其重量份比為：聚氯乙烯樹(shù)脂SH-20030～50、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-130030～50、丁腈粉末P838～10、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 8～10、增塑劑50～65、穩(wěn)定劑6～8、交聯(lián)助劑8～10、抗氧劑0.8～1、防老劑0.3～0.5、潤(rùn)滑劑1～2、填料9～12；
所述軟管由上述原料按所需比例通過(guò)輻照交聯(lián)改性制得。
所述增塑劑由癸二酸二辛酯DOS、鄰苯二甲酸二辛酯DOP按10～15:40～50的重量比混合而成，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑8890，所述交聯(lián)助劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA，所述抗氧劑為雙酚A，所述防老劑為4010NA，所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟，所述填料由納米碳酸鈣、色母料按8～10:1～2的重量比混合而成。
一種聚氯乙烯耐高低溫軟管的制備方法，依次包括以下步驟：
原料熔融共混：先將聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-1300、丁腈粉末P83、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、增塑劑、穩(wěn)定劑、交聯(lián)助劑、抗氧劑、防老劑、潤(rùn)滑劑、填料按所需比例加入高速混合機(jī)中混合均勻以得到混合物料，再將混合物料排入雙階式擠出造粒機(jī)組中熔融擠出、風(fēng)冷切料以得到管材粒子；
軟管的制備：先將所述管材粒子于單螺桿擠出機(jī)中擠制得到內(nèi)、外壁均光滑的管材，再用電子加速器對(duì)擠制的管材進(jìn)行輻照交聯(lián)，即得到聚氯乙烯耐高低溫軟管。
所述原料熔融共混步驟中，混合溫度為70～90℃，混合時(shí)間為7～8min，
雙階式擠出造粒機(jī)的工藝溫度為：
平行雙螺桿：一區(qū)125～135℃，二區(qū)135～145℃，三區(qū)145～155℃，四區(qū)155～165℃，五區(qū)160～170℃，六區(qū)165～175℃，機(jī)頭155～165℃，
單螺桿：一區(qū)135～145℃，二區(qū)140～150℃，三區(qū)145～155℃，四區(qū)155～165℃，五區(qū)160～170℃，機(jī)頭155～165℃；
所述軟管的制備步驟中，輻照劑量為15～18兆拉德，
單螺桿擠出機(jī)的工作溫度為：一區(qū)130～140℃，二區(qū)140～150℃，三區(qū)150～160℃，四區(qū)160～170℃，五區(qū)165～175℃，機(jī)頭160～170℃。
所述增塑劑由癸二酸二辛酯DOS、鄰苯二甲酸二辛酯DOP按10～15:40～50的重量比混合而成，所述穩(wěn)定劑為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑8890，所述交聯(lián)助劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA，所述抗氧劑為雙酚A，所述防老劑為4010NA，所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟，所述填料由納米碳酸鈣、色母料按8～10:1～2的重量比混合而成。
本發(fā)明的原理說(shuō)明如下：
聚氯乙烯樹(shù)脂：
高聚合度的聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200雖然具有較好的耐熱和耐低溫性能，但其彈性大，加工性能較差，因此本發(fā)明在其基礎(chǔ)上加入了低聚合度的聚氯乙烯樹(shù)脂WS-1300，以保證在滿足產(chǎn)品性能的同時(shí)還能滿足擠出工藝的要求。
丁腈粉末P83：
為改性丁腈橡膠，當(dāng)P83彈性體分散于聚氯乙烯基體中時(shí)，P83彈性體會(huì)把聚氯乙烯包覆在中間，形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。材料受到?jīng)_擊時(shí)，連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠吸收大量的沖擊能量，從而保護(hù)材料，使材料避免受到破壞；即使所述連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不足以吸收全部的沖擊能量，聚氯乙烯初級(jí)粒子在破裂時(shí)也能吸收很多能量以保護(hù)材料，從而顯著改善材料的低溫韌性。另外，P83彈性體還可作為高分子固體增塑劑，尤其當(dāng)材料處于低溫時(shí)，該高分子固體增塑劑不會(huì)像小分子液體增塑劑那樣容易遷移析出，這樣保證了聚氯乙烯的低溫柔韌性，提高了低溫沖擊強(qiáng)度，降低了脆化溫度。
乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO：
該共聚物作為柔韌性的增塑劑，其體系中引入了酮羰基，與聚氯乙烯的相容性極好，作為改性劑分散在聚氯乙烯基體中可形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，聚氯乙烯初級(jí)粒子位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。當(dāng)材料受到外力沖擊時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以吸收大量的沖擊能量，提高材料的低溫沖擊強(qiáng)度；另外，乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO同樣可作為高分子固體增塑劑，使材料在持續(xù)低溫環(huán)境中保持良好的性能。
耐寒增塑劑癸二酸二辛酯DOS：
耐寒增塑劑的耐寒性與其結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。一般相溶性良好的增塑劑耐寒性都較差，特別是當(dāng)含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，耐寒性顯著降低。癸二酸二辛酯DOS作為以直鏈亞甲基(-CH2-)為主體的脂肪族酯類具有良好的耐寒性，其引入可降低聚氯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而降低聚氯乙烯的低溫脆化溫度，提高材料的耐寒性能。
原料熔融共混步驟：
該步驟將混合溫度控制在70～90℃，易于聚氯乙烯樹(shù)脂對(duì)液體增塑劑的吸收，在該溫度范圍混合7～8min，可保證增塑劑完全被聚氯乙烯樹(shù)脂吸收。
實(shí)施例1：
一種聚氯乙烯耐高低溫軟管，該軟管的原料組成及其重量份比為：聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200 30、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-1300 30、丁腈粉末P83 8、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 8、癸二酸二辛酯DOS 10、鄰苯二甲酸二辛酯DOP 40、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑8890 6、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA 8、抗氧劑雙酚A 0.8、防老劑4010NA 0.3、聚乙烯蠟1、納米碳酸鈣8、色母料1。
所述聚氯乙烯耐高低溫軟管依次采用以下步驟制得：
原料熔融共混：先將聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-1300、丁腈粉末P83、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO、增塑劑、穩(wěn)定劑、交聯(lián)助劑、抗氧劑、防老劑、潤(rùn)滑劑、填料按上述比例加入高速混合機(jī)中于70℃下混合7min以得到混合物料，再將混合物料排入雙階式擠出造粒機(jī)組中熔融擠出、風(fēng)冷切料以得到管材粒子，其中，所述雙階式擠出造粒機(jī)的工藝溫度為：
平行雙螺桿：一區(qū)125～135℃，二區(qū)135～145℃，三區(qū)145～155℃，四區(qū)155～165℃，五區(qū)160～170℃，六區(qū)165～175℃，機(jī)頭155～165℃，
單螺桿：一區(qū)135～145℃，二區(qū)140～150℃，三區(qū)145～155℃，四區(qū)155～165℃，五區(qū)160～170℃，機(jī)頭155～165℃；
軟管的制備：先將所述管材粒子于單螺桿擠出機(jī)中擠制得到內(nèi)、外壁均光滑的管材，再用電子加速器對(duì)擠制的管材進(jìn)行輻照交聯(lián)，即得到聚氯乙烯耐高低溫軟管，其中，所述單螺桿擠出機(jī)的工作溫度為：一區(qū)130～140℃，二區(qū)140～150℃，三區(qū)150～160℃，四區(qū)160～170℃，五區(qū)165～175℃，機(jī)頭160～170℃，所述輻照劑量為16兆拉德。
實(shí)施例2：
步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：
所述聚氯乙烯耐高低溫軟管的原料組成及其重量份比為：聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200 50、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-130050、丁腈粉末P8310、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 10、癸二酸二辛酯DOS 15、鄰苯二甲酸二辛酯DOP 50、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑88908、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA 10、抗氧劑雙酚A 1、防老劑4010NA 0.5、聚乙烯蠟2、納米碳酸鈣10、色母料2。
所述原料熔融共混步驟中，混合溫度為90℃，混合時(shí)間為8min；
所述軟管的制備步驟中，輻照劑量為18兆拉德。
實(shí)施例3：
步驟同實(shí)施例1，不同之處在于：
所述聚氯乙烯耐高低溫軟管的原料組成及其重量份比為：聚氯乙烯樹(shù)脂SH-200 40、聚氯乙烯樹(shù)脂WS-130040、丁腈粉末P839、乙烯-醋酸乙烯羰基共聚物E/VA/CO 9、癸二酸二辛酯DOS 12.5、鄰苯二甲酸二辛酯DOP 45、鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑8890 7、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TMPTMA 9、抗氧劑雙酚A 0.9、防老劑4010NA 0.4、聚乙烯蠟1.5、納米碳酸鈣9、色母料1.5。
所述原料熔融共混步驟中，混合溫度為75℃，混合時(shí)間為8min；
所述軟管的制備步驟中，輻照劑量為15兆拉德。
將采用上述實(shí)施例制備的聚氯乙烯耐高低溫軟管進(jìn)行了性能檢測(cè)，結(jié)果如下：
拉伸強(qiáng)度≥16.3MPa；
斷裂伸長(zhǎng)率≥389％；
低溫沖擊脆化溫度達(dá)零下56℃；
200℃時(shí)熱穩(wěn)定時(shí)間：186分鐘；
熱老化實(shí)驗(yàn)(135℃×240h)：老化后拉伸強(qiáng)度≥16.1MPa，老化后斷裂伸長(zhǎng)率≥376％；
熱老化質(zhì)量損失(115℃×240h)≤9.8g/m2；
20℃時(shí)體積電阻率：3.8×1010Ω·m；
熱變形≤22.7％。