本發(fā)明涉及管材技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管及其制備方法。
背景技術(shù)：
塑料管材由于其輕便、制造簡單、成本低廉以及較強(qiáng)的耐腐蝕性而被廣泛應(yīng)用于水路鋪設(shè)、建筑構(gòu)造以及燃?xì)鈧鬏數(shù)阮I(lǐng)域。聚氯乙烯(pvc)塑料管材是塑料管材中使用最多的一種高分子材料，聚氯乙烯材料具有優(yōu)良的耐酸堿腐蝕性和電絕緣性，但卻對光和熱的耐受力較差，pvc材料使用久了會(huì)自動(dòng)催化降解，使其材質(zhì)變脆，降低了柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度。
碳納米管(cnts)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能使其具備良好的應(yīng)用前景，以碳納米管和其它工程材料進(jìn)行復(fù)合制備出的復(fù)合材料，表現(xiàn)出了驚人的強(qiáng)度、彈性、韌性和抗疲勞性等，碳納米管由于其擁有各項(xiàng)優(yōu)異的性能，近些年來一直倍受各國研究人員的關(guān)注。
本發(fā)明就是提供一種官能化增強(qiáng)碳納米管，并將其與聚氯乙烯的復(fù)合材料進(jìn)一步與纖維材料進(jìn)行復(fù)合，從而提高管材的柔韌性和其他各項(xiàng)性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有聚氯乙烯塑料管柔韌性較差的缺陷，提供一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管，由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成：
羥丙基甲基纖維素1-2份、油酸聚氧乙烯酯0.7-1份、丙酸纖維素2-3份、碳納米管3-4份、濃度為90-93％的硫酸40-60份、濃度為95-97％的硝酸60-70份、丙烯酰氯1-2份、1，4-二氧六環(huán)0.01-0.02份、偶氮二異丁腈0.2-0.3份、丙烯酸羥乙酯6-10份、三乙胺7-8份、液體三元乙丙橡膠10-14份、過氧化二異丙苯1-1.2份、聚氯乙烯100-120份、鄰苯二甲酸丁芐酯2-3份、硬脂酸鋇1-2份、聚天冬氨酸0.7-1份、聚氧化丙烯二醇3-4份、超細(xì)硫酸鋇10-14份、碳酸鋯銨0.7-1份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.1-0.2份。
一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述羥丙基甲基纖維素加入到其質(zhì)量16-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入碳酸鋯銨，升高溫度為70-80℃，保溫?cái)嚢?-7分鐘，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，攪拌至常溫，得纖維分散液；
(2)將上述碳納米管加入到上述90-93％的硫酸、95-97％的硝酸的混合溶液中，超聲攪拌20-24小時(shí)，在136-140℃下保溫50-60分鐘，抽濾，水洗3-4次，在70-80℃下干燥20-30分鐘，得酸化碳納米管；
(3)將上述丙酸纖維素加入到其重量40-54倍的去離子水中，攪拌均勻，加入硬脂酸鋇、酸化碳納米管、纖維分散液，磁力攪拌2-4分鐘，過濾，將沉淀水洗3-4次，常溫干燥，得纖維改性酸化碳納米管；
(4)將上述偶氮二異丁腈加入到其重量20-30倍的無水乙醇中，攪拌均勻，與上述丙烯酰氯、1，4-二氧六環(huán)混合，磁力攪拌2-3分鐘，升高溫度為60-65℃，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下保溫反應(yīng)47-50小時(shí)，得接枝助劑；
(5)取上述纖維改性酸化碳納米管，加入到其重量100-130倍的無水乙醇中，磁力攪拌2-3分鐘，加入上述接枝助劑，升高溫度為80-85℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)40-50小時(shí)，離心，將固形物依次用四氫呋喃、無水乙醇、去離子水洗滌2-3次，常溫干燥，得接枝改性碳納米管；
(6)將上述接枝改性碳納米管加入到其重量100-120倍的無水乙醇中，加入上述丙烯酸羥乙酯、三乙胺，升高溫度為60-65℃，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下保溫?cái)嚢?0-30小時(shí)，離心，將固形物依次用四氫呋喃、去離子水洗滌3-4次，常溫干燥，得乙烯基碳納米管；
(7)將上述油酸聚氧乙烯酯加入到聚氧化丙烯二醇中，攪拌均勻，加入液體三元乙丙橡膠，在80-90℃下預(yù)熱4-7分鐘，保溫備用，得預(yù)處理橡膠液；
(8)將上述乙烯基碳納米管加入到其重量30-47倍的四氫呋喃中，加入上述預(yù)處理橡膠液、過氧化二異丙苯，在室溫下攪拌10-13小時(shí)，送入真空烘箱中，在76-80℃下干燥1-2小時(shí)，出料后在常溫下放置2-3天，抽濾，將濾餅在90-100℃下真空干燥20-30分鐘，得改性復(fù)合材料；
(9)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合，采用雙螺桿造粒，造粒溫度為120-150℃，并將粒料在雙螺桿擠出機(jī)上擠出管材，擠出機(jī)溫度為170-190℃，管材經(jīng)冷卻、切割、擴(kuò)徑、包裝即為管材成品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
本發(fā)明將碳納米管與聚氯乙烯塑料管進(jìn)行復(fù)合，提高了聚氯乙烯塑料管的力學(xué)強(qiáng)度；
本發(fā)明采用羥丙基甲基纖維素、丙酸纖維素共混，可以有效提高碳納米管的韌性和表面強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管，由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成：
羥丙基甲基纖維素1份、油酸聚氧乙烯酯0.7份、丙酸纖維素2份、碳納米管3份、濃度為90％的硫酸40份、濃度為95％的硝酸60份、丙烯酰氯1份、1，4-二氧六環(huán)0.01份、偶氮二異丁腈0.2份、丙烯酸羥乙酯6份、三乙胺7份、液體三元乙丙橡膠10份、過氧化二異丙苯1份、聚氯乙烯100份、鄰苯二甲酸丁芐酯2份、硬脂酸鋇1份、聚天冬氨酸0.7份、聚氧化丙烯二醇3份、超細(xì)硫酸鋇10份、碳酸鋯銨0.7份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.1份。
一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管的制備方法，包括以下步驟：
(1)將上述羥丙基甲基纖維素加入到其重量16-20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入碳酸鋯銨，升高溫度為70-80℃，保溫?cái)嚢?-7分鐘，加入脂肪醇聚氧乙烯醚，攪拌至常溫，得纖維分散液；
(2)將上述碳納米管加入到上述90-93％的硫酸、95-97％的硝酸的混合溶液中，超聲攪拌20-24小時(shí)，在136-140℃下保溫50-60分鐘，抽濾，水洗3-4次，在70-80℃下干燥20-30分鐘，得酸化碳納米管；
(3)將上述丙酸纖維素加入到其重量40-54倍的去離子水中，攪拌均勻，加入硬脂酸鋇、酸化碳納米管、纖維分散液，磁力攪拌2-4分鐘，過濾，將沉淀水洗3-4次，常溫干燥，得纖維改性酸化碳納米管；
(4)將上述偶氮二異丁腈加入到其重量20-30倍的無水乙醇中，攪拌均勻，與上述丙烯酰氯、1，4-二氧六環(huán)混合，磁力攪拌2-3分鐘，升高溫度為60-65℃，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下保溫反應(yīng)47-50小時(shí)，得接枝助劑；
(5)取上述纖維改性酸化碳納米管，加入到其重量100-130倍的無水乙醇中，磁力攪拌2-3分鐘，加入上述接枝助劑，升高溫度為80-85℃，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌反應(yīng)40-50小時(shí)，離心，將固形物依次用四氫呋喃、無水乙醇、去離子水洗滌2-3次，常溫干燥，得接枝改性碳納米管；
(6)將上述接枝改性碳納米管加入到其重量100-120倍的無水乙醇中，加入上述丙烯酸羥乙酯、三乙胺，升高溫度為60-65℃，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下保溫?cái)嚢?0-30小時(shí)，離心，將固形物依次用四氫呋喃、去離子水洗滌3-4次，常溫干燥，得乙烯基碳納米管；
(7)將上述油酸聚氧乙烯酯加入到聚氧化丙烯二醇中，攪拌均勻，加入液體三元乙丙橡膠，在80-90℃下預(yù)熱4-7分鐘，保溫備用，得預(yù)處理橡膠液；
(8)將上述乙烯基碳納米管加入到其重量30-47倍的四氫呋喃中，加入上述預(yù)處理橡膠液、過氧化二異丙苯，在室溫下攪拌10-13小時(shí)，送入真空烘箱中，在76-80℃下干燥1-2小時(shí)，出料后在常溫下放置2-3天，抽濾，將濾餅在90-100℃下真空干燥20-30分鐘，得改性復(fù)合材料；
(9)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合，采用雙螺桿造粒，造粒溫度為120-150℃，并將粒料在雙螺桿擠出機(jī)上擠出管材，擠出機(jī)溫度為170-190℃，管材經(jīng)冷卻、切割、擴(kuò)徑、包裝即為管材成品。
實(shí)施例2
一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管，由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成：
羥丙基甲基纖維素2份、油酸聚氧乙烯酯1份、丙酸纖維素3份、碳納米管4份、濃度為93％的硫酸60份、濃度為97％的硝酸70份、丙烯酰氯2份、1，4-二氧六環(huán)0.02份、偶氮二異丁腈0.3份、丙烯酸羥乙酯10份、三乙胺8份、液體三元乙丙橡膠14份、過氧化二異丙苯1.2份、聚氯乙烯120份、鄰苯二甲酸丁芐酯3份、硬脂酸鋇2份、聚天冬氨酸1份、聚氧化丙烯二醇4份、超細(xì)硫酸鋇14份、碳酸鋯銨1份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2份。
其制備方法與實(shí)施例1制備方法一樣。
實(shí)施例3
一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管，由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成：
羥丙基甲基纖維素2份、油酸聚氧乙烯酯1份、丙酸纖維素3份、碳納米管4份、濃度為91％的硫酸50份、濃度為96％的硝酸65份、丙烯酰氯2份、1，4-二氧六環(huán)0.02份、偶氮二異丁腈0.3份、丙烯酸羥乙酯8份、三乙胺8份、液體三元乙丙橡膠12份、過氧化二異丙苯1.1份、聚氯乙烯110份、鄰苯二甲酸丁芐酯3份、硬脂酸鋇2份、聚天冬氨酸0.8份、聚氧化丙烯二醇4份、超細(xì)硫酸鋇12份、碳酸鋯銨0.9份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2份。
其制備方法與實(shí)施例1制備方法一樣。
對本發(fā)明的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，得如下性能參數(shù)：
性能測試：
維卡軟化溫度：87.2℃；
二氯甲烷浸漬實(shí)驗(yàn)(15℃)：內(nèi)外表面變化均為0n；
縱向回縮率(150℃、1h)：3.2％；
拉伸屈服強(qiáng)度：48mpa；
落錘沖擊實(shí)驗(yàn)(0℃)：tir≤10％。
本發(fā)明所提供的聚氯乙烯塑料管的配制中加入了碳納米管，并將羥丙基甲基纖維素、丙酸纖維素共混，有效提高了柔韌性，使得聚氯乙烯塑料管的抗擊打、抗彎折等機(jī)械性能增強(qiáng)，提高了其實(shí)用性。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。