雙向拉伸的pvc管材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氯乙烯管材的制備技術(shù)，具體涉及一種雙向拉伸的PVC管材及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氯乙烯管材在眾多塑料管材中占有重要的地位，其具有質(zhì)量輕、耐酸堿腐蝕、輸 送流體時(shí)阻力小、絕緣性優(yōu)良、施工迅速容易、使用壽命長、二次加工方便、原材料來源充 足、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域，但相對于PE管材優(yōu)異 的韌性和抗沖擊性能，其機(jī)械性能的不足仍亟需解決。
[0003] 近年來，國外相繼報(bào)道了雙向拉伸聚氯乙烯管材（稱為PVC-O管材），這種管材在 加工過程中通過特定的雙軸取向工藝，可以明顯增強(qiáng)管材的機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，具體 是在聚氯乙烯（PVC)管材的生產(chǎn)中，通過雙向拉伸工藝的自增強(qiáng)作用，可以在保持管材軸 向性能的同時(shí)強(qiáng)化其徑向性能，而為了適應(yīng)這種雙向拉伸工藝，在雙向拉伸自增強(qiáng)PVC管 材的配方設(shè)計(jì)中，所設(shè)計(jì)的材料除應(yīng)符合強(qiáng)度與加工性能要求以外，還應(yīng)具有足夠的延展 性，目前國內(nèi)乃至全球都在PVC配方方面做了很多研究，但是延展性不足、脆性較大的缺點(diǎn) 仍然制約了PVC在雙向拉伸的管材領(lǐng)域中進(jìn)一步發(fā)展的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種雙向拉伸的PVC管材，以解決現(xiàn)有PVC管材延展 性不足、脆性較大的問題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案如下：雙向拉伸的PVC管材，由以下質(zhì)量份數(shù) 的組分組成：PVC樹脂90-105份、環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑0. 5-2份、硬脂酸鈣0. 15-0. 4份、 聚乙烯蠟0. 1-0. 3份、丙烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑1-3份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚 物（AS) 0. 4-0. 8份、ACR核-殼型增韌劑5-8份、鈦白粉（TiO2) 2-5份。
[0006] 本基礎(chǔ)方案的效果和優(yōu)點(diǎn)為：PVC塑料的性能主要取決于其配混物中PVC樹脂與 各種助劑的組成和配比，由于PVC配方中潤滑劑、加工助劑等對材料的性能影響較大，本方 案主要配方中潤滑劑、加工助劑等因素對PVC力學(xué)性能和加工性能的影響，在此基礎(chǔ)上優(yōu) 化了配方的配比，經(jīng)多次試驗(yàn)證明，采用本方案中配方制得的PVC管材延展性更好，管材的 脆性得到了控制，管材的抗壓能力也得到了很大提高，具備優(yōu)良的物理機(jī)械性能。
[0007] 在基礎(chǔ)方案上的優(yōu)選方案1為，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：PVC樹脂100份、環(huán) 保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑1. 2份、硬脂酸鈣0. 3份、聚乙烯蠟0. 1份、丙烯酸酯類共聚物（ACR) 加工助劑2份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS) 0. 5份、ACR核-殼型增韌劑7. 5份、鈦白粉 (TiO2) 2 份，
[0008] 本發(fā)明的目的之二在于提供一種雙向拉伸的PVC管材的其制備方法，包括以下步 驟：
[0009] (1)預(yù)混：啟動(dòng)高速攪拌機(jī)并加熱至60-70°C，將備好的PVC樹脂、環(huán)保型有機(jī)錫熱 穩(wěn)定劑、硬脂酸鈣、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS)依次加入高速攪拌機(jī)中，邊加熱邊攪拌 至100-1KTC后再加入丙烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑，最后再加入聚乙烯蠟，攪拌均勻 后，冷卻到60°C以下出料，再進(jìn)行冷混，完成后得到預(yù)混物；
[0010] (2)擠出：將步驟（1)中預(yù)混物的干粉料加入到擠出機(jī)中，經(jīng)過熔融、塑化、混合 從擠出機(jī)的機(jī)頭連續(xù)擠出物料，完成后得到擠出混合物，擠出機(jī)設(shè)定參數(shù)如下：螺桿轉(zhuǎn)速 為15r/min，進(jìn)料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，擠出機(jī)加料段溫度設(shè)定為175°C，混煉段 180°C，計(jì)量段 185°C，機(jī)頭段 180-185°C;
[0011] (3)注塑：利用注塑機(jī)將步驟⑵中擠出混合物注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣，得到產(chǎn)品。
[0012] 本方法的原理和優(yōu)勢在于：本制備方法選取常規(guī)設(shè)備高速攪拌機(jī)、擠出機(jī)和注塑 機(jī)等，操作簡單、容易，產(chǎn)品易加工成型，易推廣；步驟（1)中通過原料的依次加入和高速 攪拌機(jī)中合適溫度的選取，能使原料達(dá)到很好的預(yù)混目的，加熱至60-70°C利于PVC樹脂、 環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑、硬脂酸鈣等原料的充分混合、便于攪拌均勻，丙烯酸酯類共聚物 (ACR)加工助劑在100-1KTC能充分溶解和混合，步驟（2)中通過對擠出機(jī)各加熱段溫度 的合適設(shè)定和控制，選取進(jìn)料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，能使預(yù)混物得到很好的擠出操 作，為擠出物料在注塑階段提供條件，擠出機(jī)加料段溫度設(shè)定為175°C，混煉段180°C，便于 預(yù)混物的混煉和擠出，本方案的整體方法操作簡單，經(jīng)濟(jì)效益明顯，適合本配方PVC管材的 加工成型。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1
[0014] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成： PVC樹脂100份、環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑1. 2份、硬脂酸鈣0. 3份、聚乙烯蠟0. 1份、丙烯酸 酯類共聚物（ACR)加工助劑2份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS) 0. 5份、ACR核-殼型增 韌劑7. 5份、鈦白粉（TiO2) 2份；
[0015] 該實(shí)施例中PVC管材的制備方法采用如下步驟：
[0016] (1)預(yù)混：啟動(dòng)高速攪拌機(jī)并加熱至60-70°C，將備好的PVC樹脂、環(huán)保型有機(jī)錫熱 穩(wěn)定劑、硬脂酸鈣、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS)依次加入高速攪拌機(jī)中，邊加熱邊攪拌 至100-1KTC后再加入丙烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑，最后再加入聚乙烯蠟，攪拌均勻 后，冷卻到60°C以下出料，再進(jìn)行冷混，完成后得到預(yù)混物；
[0017] (2)擠出：將步驟⑴中預(yù)混物的干粉料加入到擠出機(jī)中，經(jīng)過熔融、塑化、混合 從擠出機(jī)的機(jī)頭連續(xù)擠出物料，完成后得到擠出混合物，擠出機(jī)設(shè)定參數(shù)如下：螺桿轉(zhuǎn)速 為15r/min，進(jìn)料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，擠出機(jī)加料段溫度設(shè)定為175°C，混煉段 180°C，計(jì)量段 185°C，機(jī)頭段 180-185°C;
[0018] (3)注塑：利用注塑機(jī)將步驟⑵中擠出混合物注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣，得到產(chǎn)品。
[0019] 下表為注塑機(jī)工藝參數(shù)：
[0020]
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：PVC樹脂90份、環(huán)保型有機(jī)錫 熱穩(wěn)定劑〇. 5份、硬脂酸鈣0. 15份、聚乙烯蠟0. 1份、丙烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑1 份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS) 0. 4份、ACR核-殼型增韌劑5份、鈦白粉（TiO2) 2份；
[0023] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：PVC樹脂105份、環(huán)保型有機(jī) 錫熱穩(wěn)定劑2份、硬脂酸鈣0. 4份、聚乙烯蠟0. 3份、丙烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑3 份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS) 0. 8份、ACR核-殼型增韌劑8份、鈦白粉（TiO2) 5份；
[0026] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0027] 實(shí)施例4
[0028] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：PVC樹脂97. 5份、環(huán)保型有 機(jī)錫熱穩(wěn)定劑1. 25份、硬脂酸鈣0. 275份、聚乙烯蠟0. 2份、丙烯酸酯類共聚物（ACR)加 工助劑2份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS)O. 6份、ACR核-殼型增韌劑6. 5份、鈦白粉 (TiO2) 3. 5 份；
[0029] 其制備方法同實(shí)施例1。
[0030] 實(shí)施例1-實(shí)施例4通過正交實(shí)驗(yàn)的方法，研究了配方中潤滑劑、加工助劑等因素 對PVC力學(xué)性能和加工性能的影響，通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其結(jié)果分析，實(shí)施例1-實(shí)施例4 的力學(xué)性能和加工性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
[0031] 1、力學(xué)性能：
[0032]
[0035] 表1中拉伸性能按GB/T1040-1992測試，缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T1043-1993測 試；通過HAAKE流變測試儀來測試干粉狀PVC配混料的加工性能，加熱板溫度設(shè)為175°C。 影響PVC加工性能的主要因素是塑化時(shí)間和平衡轉(zhuǎn)矩，塑化時(shí)間越短、平衡轉(zhuǎn)矩越低，PVC 的加工性能就越理想，從表2可以看出，實(shí)施例1-實(shí)施例4的塑化時(shí)間和平衡轉(zhuǎn)矩均比普 通PVC管材低，其加工性能更優(yōu)越，從表1可以看出，實(shí)施例1-實(shí)施例4的拉伸強(qiáng)度、斷裂 伸長率和缺口沖擊強(qiáng)度均比普通PVC管材高，其力學(xué)性能更好，特別是產(chǎn)品的延展性更高， 脆性得到控制，機(jī)械物理性能更好，其中，實(shí)施例1的力學(xué)性能和加工性能均優(yōu)于實(shí)施例4， 而實(shí)施例4的產(chǎn)品優(yōu)于實(shí)施例2和實(shí)施例3。
[0036] 以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的特性等常識(shí)在此未作過多描述。 應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以作出若干變形和 改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí) 用性。本申請要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的【具體實(shí)施方式】等 記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 雙向拉伸的PVC管材，其特征在于，由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：PVC樹脂90-105 份、環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑0. 5-2份、硬脂酸鈣0. 15-0. 4份、聚乙烯蠟0. 1-0. 3份、丙烯酸 酯類共聚物（ACR)加工助劑1-3份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS) 0. 4-0. 8份、ACR核-殼 型增韌劑5-8份、鈦白粉（TiO2) 2-5份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸的PVC管材，其特征在于：由以下質(zhì)量份數(shù)的組分 組成：PVC樹脂100份、環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑1. 2份、硬脂酸鈣0. 3份、聚乙烯蠟0. 1份、丙 烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑2份、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS) 0. 5份、ACR核-殼 型增韌劑7. 5份、鈦白粉（TiO2) 2份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向拉伸的PVC管材的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 預(yù)混：啟動(dòng)高速攪拌機(jī)并加熱至60-70°C，將備好的PVC樹脂、環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn) 定劑、硬脂酸鈣、（丙烯腈-苯乙烯）共聚物（AS)依次加入高速攪拌機(jī)中，邊加熱邊攪拌 至100-1KTC后再加入丙烯酸酯類共聚物（ACR)加工助劑，最后再加入聚乙烯蠟，攪拌均勻 后，冷卻到60°C以下出料，再進(jìn)行冷混，完成后得到預(yù)混物； (2) 擠出：將步驟（1)中預(yù)混物的干粉料加入到擠出機(jī)中，經(jīng)過熔融、塑化、混合從擠出 機(jī)的機(jī)頭連續(xù)擠出物料，完成后得到擠出混合物，擠出機(jī)設(shè)定參數(shù)如下：螺桿轉(zhuǎn)速為15r/ min，進(jìn)料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，擠出機(jī)加料段溫度設(shè)定為175°C，混煉段180°C，計(jì) 量段 185°C，機(jī)頭段 180-185°C ; (3) 注塑：利用注塑機(jī)將步驟（2)中擠出混合物注塑成標(biāo)準(zhǔn)試樣，得到產(chǎn)品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙向拉伸的PVC管材及其制備方法，該管材是由以下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：PVC樹脂90-105份、環(huán)保型有機(jī)錫熱穩(wěn)定劑0.5-2份、硬脂酸鈣0.15-0.4份、聚乙烯蠟0.1-0.3份、丙烯酸酯類共聚物(ACR)加工助劑1-3份、(丙烯腈-苯乙烯)共聚物(AS)0.4-0.8份、ACR核-殼型增韌劑5-8份、鈦白粉(TiO2)2-5份；該制備方法包括預(yù)混、擠出和注塑幾部分工序，本發(fā)明提供的雙向拉伸的PVC管材及其制備方法，意在解決現(xiàn)有PVC管材延展性不足、脆性較大的問題。
【IPC分類】C08K3/22, C08L23/06, C08L33/04, C08L27/06, C08K5/57, B29C47/92, C08K5/098, C08L51/00, C08L25/12
【公開號(hào)】CN105086239
【申請?zhí)枴緾N201510514874
【發(fā)明人】徐科
【申請人】重慶新川塔實(shí)業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月21日