專利名稱：一種改性upvc塑料管材及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性的UPVC塑料管材及其制備工藝。
人們常用UPVC塑料制做管材，它具有加工容易、粘接方便、造價低、剛性好、耐腐蝕等優點，但由于UPVC本身的分子結構特點，它的玻璃化溫度為87℃，在常溫下表現為碎性大，耐低溫性差，耐候性差，易開裂，用于給水管道的管材破裂事例很多；因此人們將PVC樹脂與各種增韌劑共混改性，使抗沖性能得到提高，但是相應的剛性下降，拉伸強度降低，損失了PVC本身的優點，即使加入多種增韌劑(如EVA、CPE、NBR、MBS等)，其綜合性能也未顯著改變。為了使UPVC塑料既能保證剛性、拉伸強度，又具有很好的低溫抗沖性、耐候性(環境開裂)，是本發明要解決的問題。
本發明的目的在于克服上述不足之處，提供一種既具有很好的低溫抗沖性、耐候性，又具有很好的剛性和拉伸強度的改性UPVC塑料管材。
本發明的又一目的在于提供一種改性UPVC塑料管材的制備工藝。
本發明的目的是通過下述方案實現的一種改性UPVC塑料，它含有(按重量份計)PVC樹脂50-90份，PE樹脂8-30份，丙烯酸樹脂0.5-5份，工程塑料5-20份，增韌劑2-15份，增容劑2-5份，穩定劑1.8-5份，潤滑劑0.5-3份，填充劑10-32.5份，活性納米材料0.5-5份。
所述的工程塑料可以為ABS、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺的任意一種或兩種以上的混合物。
所述的增韌劑可以為氯化聚乙烯、丁腈橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的任意一種或兩種以上的混合物。
所述的增容劑可以為甲基丙烯酸-丁苯彈性體接枝共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、EPDM、馬來酸酐接枝聚烯烴共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的任意一種或兩種以上的混合物。
所述的穩定劑可以為有機錫穩定劑、復合鉛穩定劑、稀土穩定劑、單體鉛鹽金屬皂穩定劑的任意一種。
所述的潤滑劑可以為硬脂酸、石蠟、聚乙烯蠟的任意一種。
所述的填充劑可以為碳酸鈣、滑石粉、高嶺土的任意一種或兩種以上的混合物。
所述的活性納米材料可以為二氧化鈦、二氧化硅、碳酸鈣的任意一種。
制備本發明的一種改性UPVC塑料的制備工藝，其步驟依序為a、取填充劑、潤滑劑，按照常規工藝制成活性填充劑，備用；b、取1/3量的PVC樹脂，加入活性填充劑、丙烯酸樹脂、增韌劑、增容劑、穩定劑、活性納米材料、PE樹脂、工程塑料，攪拌均勻，再加入剩余的PVC樹脂，在100-110℃的溫度下混合捏合；c、將上述混合物冷卻至30-40℃；d、將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中采用下列工藝參數制作塑料管材模頭壓縮比S1∶S2=1∶10-36口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶2-8機筒溫度輸送段175-190℃壓縮段170-185℃熔融段170-190℃計量段165-185℃合流芯165-185℃機 頭175-195℃口 模190-210℃。
本發明采用了科學的配方和合理的選擇材料，通過加入PE樹脂、工程塑料、活性納米材料、高含量填充劑、增韌劑等多種助劑，使制成的UPVC塑料管材的耐侯性、抗沖性、拉伸強度及剛性得到全面提高，采用活性填充劑進行填充，使之形成強有力的化學鍵或親合力，即使在高填充情況下，也能保證較高的物理性能。對用本發明改性UPVC塑料原料制成的Φ110×3.2mm塑料管材進行國標測試，結果為缺口沖擊強度＞110Kj/m2；0℃時試驗，落錘重量3kg，沖擊高度2m，100％通過，比國標GB/T5836.1-92、GB/T10002.1-96的UPVC管材的落錘沖擊標準高6倍；拉伸強度＞52.9Mpa，優于該國標中拉伸屈服應力合格品40Mpa的要求；維卡軟化＞90℃，優于該國標80-82℃的要求；0℃爆破壓力＞8.86Mpa，優于國標GB/T10002.1-96標準中42Mpa的誘導環應力(20℃)8.4Mpa要求，此外，環剛度、硬度也有較大提高。
為了便于理解與實施，下面結合實施例對本發明進行更進一步的說明。
實施例1
取碳酸鈣100kg，滑石粉100kg，硬脂酸10kg，按照常規工藝進行活化處理，制成活性填充劑，備用；取PVC樹脂200kg，加入丙烯酸樹脂10kg，氯化聚乙烯9kg，丁腈橡膠9kg，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物7kg，甲基丙烯酸-丁苯彈性體接枝共聚物40kg，有機錫穩定劑20kg，活性納米材料二氧化鈦10kg，PE樹脂100kg，干燥的ABS 200kg和備用的活性填充劑，攪拌均勻，再加入400kg的PVC樹脂，在100℃的溫度下混合捏合；然后，將上述混合物冷卻至30℃；將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中擠出成型，工藝參數為模頭壓縮比S1∶S2=1∶22口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶2機筒溫度輸送段190℃壓縮段185℃熔融段190℃計量段185℃合流芯165℃機 頭175℃口 模210℃。
實施例2取碳酸鈣159kg，石蠟8kg，按照常規工藝進行活化處理，制成活性填充劑，備用；取PVC樹脂300kg，加入丙烯酸樹脂10kg，氯化聚乙烯11kg，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10kg，甲基丙烯酸醋-丁二烯-苯乙烯共聚物9kg，乙烯-丙烯酸酯共聚物15kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物15kg，單體鉛鹽金屬皂穩定劑20kg，活性納米材料二氧化硅12kg，PE樹脂80kg，聚碳酸酯25kg，聚甲醛25kg和備用的活性填充劑，攪拌均勻，再加入600kg的PVC樹脂；在110℃的溫度下混合捏合；然后，將上述混合物冷卻至35℃；將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中擠出成型，工藝參數為模頭壓縮比S1∶S2=1∶10口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶8機筒溫度輸送段175℃壓縮段170℃熔融段170℃
計量段165℃合流芯185℃機 頭195℃口 模205℃。
實施例3取碳酸鈣80kg，高嶺土65kg，聚乙烯蠟5kg，按照常規工藝進行活化處理，制成活性填充劑，備用；取PVC樹脂250kg，加入丙烯酸樹脂50kg，丁腈橡膠25kg，甲基丙烯酸醋-丁二烯-苯乙烯共聚物25kg，甲基丙烯酸-丁苯彈性體接枝共聚物10kg，乙烯-丙烯酸酯共聚物10kg，EPDM 10kg，馬來酸酐接枝聚烯烴共聚物10kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物10kg，稀土穩定劑18kg，活性納米材料二氧化鈦5kg，PE樹脂150kg，聚酰胺50kg和備用的活性填充劑，攪拌均勻，再加入500kg的PVC樹脂；在110℃的溫度下混合捏合；然后，將上述混合物冷卻至30℃；將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中擠出成型，工藝參數為模頭壓縮比S1∶S2=1∶15口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶4機筒溫度輸送段190℃壓縮段180℃熔融段175℃計量段170℃合流芯170℃機 頭185℃口 模195℃。
實施例4取碳酸鈣110kg，滑石粉100kg，高嶺土115kg，硬脂酸25kg，按照常規工藝進行活化處理，制成活性填充劑，備用；取PVC樹脂230kg，加入丙烯酸樹脂5kg，氯化聚乙烯35kg，丁腈橡膠45kg，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物35kg，甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物35kg，商品EPDM 10kg，馬來酸酐接枝聚烯烴共聚物10kg，乙烯-丙烯酸酯共聚物5kg，復合鉛穩定劑45kg，活性納米材料碳酸鈣30kg，PE樹脂200kg，ABS 30kg，聚甲醛25kg，聚酰胺25kg和備用的活性填充劑，攪拌均勻，再加入470kg的PVC樹脂；在105℃的溫度混合捏合；然后，將上述混合物冷卻至40℃；將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中擠出成型，工藝參數為模頭壓縮比S1∶S2=1∶36口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶6機筒溫度輸送段185℃壓縮段178℃熔融段175℃計量段165℃合流芯180℃機 頭192℃口 模210℃。
實施例5取碳酸鈣80kg，滑石粉79kg，硬脂酸10kg，按照常規工藝進行活化處理，制成活性填充劑，備用；取PVC樹脂170kg，加入丙烯酸樹脂15kg，氯化聚乙烯30kg，甲基丙烯酸-丁苯彈性體接枝共聚物15kg，乙烯-醋酸乙烯共聚物15kg，有機錫穩定劑35kg，活性納米材料二氧化硅12kg，PE樹脂150kg，ABS 25kg，聚碳酸酯25kg，聚甲醛25kg，聚酰胺25kg和備用的活性填充劑，攪拌均勻，再加入330kg的PVC樹脂；在100℃的溫度混合捏合；然后，將上述混合物冷卻至35℃；將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中擠出成型，工藝參數為模頭壓縮比S1∶S2=1∶30口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶5機筒溫度輸送段188℃壓縮段185℃熔融段175℃計量段165℃合流芯170℃機 頭185℃口 模200℃。
實施例6取高嶺土100kg，石蠟30kg，按照常規工藝進行活化處理，制成活性填充劑，備用；取PVC樹脂260kg，加入丙烯酸樹脂40kg，丁腈橡膠20kg，乙烯-丙烯酸醋共聚物20kg，稀土穩定劑50kg，活性納米材料碳酸鈣50kg，PE樹脂300kg，聚碳酸酯50kg，聚甲醛50kg，聚酰胺50kg和備用的活性填充劑，攪拌均勻，再加入540kg的PVC樹脂；在110℃的溫度混合捏合；然后，將上述混合物冷卻至40℃；將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中擠出成型，工藝參數為模頭壓縮比S1∶S2=1∶18口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶3機筒溫度輸送段185℃壓縮段180℃熔融段175℃計量段170℃合流芯170℃機 頭180℃口 模190℃。
在上述的幾個實施例中，還可以根據用戶的需求，酌量加入著色劑(如群青、鈦青藍、二氧化鈦、碳黑等)，便于生產不同顏色的塑料管材。
本發明塑料管材的剛度、硬度及拉伸強度等各項指標都有較大程度的提高，經測試，其綜合性能與普通的PVC/ACR/增韌劑、PVC/多種增韌劑、PVC/增韌劑/納米材料的UPVC塑料管材的綜合性能相比有很大的提高。
權利要求
1.一種改性UPVC塑料管材，它含有(按重量份計)PVC樹脂50-90份，PE樹脂8-30份，丙烯酸樹脂0.5-5份，工程塑料5-20份，增韌劑2-15份，增容劑2-5份，穩定劑1.8-5份，潤滑劑0.5-3份，填充劑10-32.5份，活性納米材料0.5-5份。
2.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述組分的含量為(按重量份計)PVC樹脂60-80份，PE樹脂10-20份，丙烯酸樹脂1-4份，工程塑料8-15份，增韌劑2.5-5份，增容劑2.5-4份，穩定劑2-4.5份，潤滑劑0.8-2.5份，填充劑14.5-20份，活性納米材料1-3份。
3.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述組分的含量為(按重量份計)PVC樹脂50份，PE樹脂15份，丙烯酸樹脂1.5份，工程塑料10份，增韌劑3份，增容劑3份，穩定劑3.5份，潤滑劑1份，填充劑15.9份，活性納米材料1.2份。
4.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的工程塑料為ABS、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺的任意一種或兩種以上的混合物。
5.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的增韌劑為氯化聚乙烯、丁腈橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物的任意一種或兩種以上的混合物。
6.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的增容劑為甲基丙烯酸-丁苯彈性體接枝共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、EPDM、馬來酸酐接枝聚烯烴共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物的任意一種或兩種以上的混合物。
7.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的穩定劑為有機錫穩定劑、復合鉛穩定劑、稀土穩定劑、單體鉛鹽金屬皂穩定劑的任意一種。
8.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的潤滑劑為硬脂酸、石蠟、聚乙烯蠟的任意一種。
10.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的填充劑為碳酸鈣、滑石粉、高嶺土的任意一種或兩種以上的混合物。
11.按照權利要求1所述的一種改性UPVC塑料管材，其特征在于，所述的活性納米材料為二氧化鈦、二氧化硅、碳酸鈣的任意一種。
12.按照權利要求1-11所述的任意一種改性UPVC塑料管材的制備工藝，其步驟依序為a、取填充劑、潤滑劑，按照常規工藝制成活性填充劑，備用；b、取1/3量的PVC樹脂，加入活性填充劑、丙烯酸樹脂、增韌劑、增容劑、穩定劑、活性納米材料、PE樹脂、工程塑料，攪拌均勻，再加入剩余的PVC樹脂，在100-110℃的溫度下混合捏合；c、將上述混合物冷卻至30-40℃；d、將上述混合物置入超錐形雙螺桿擠出機中采用下列工藝參數制作塑料管材模頭壓縮比S1∶S2=1∶10-36口模直徑與模頭平直部分長度比為D∶L=1∶2-8機筒溫度輸送段175-190℃壓縮段170-185℃熔融段170-190℃計量段165-185℃合流芯165-185℃機 頭175-195℃口 模190-210℃。
全文摘要
本發明提供了一種改性UPVC塑料管材及其制備工藝,它含有PVC樹脂50—90份,PE樹脂8—30份,丙烯酸樹脂0.5—5份,工程塑料5—20份,增韌劑2—15份,增容劑2—5份,穩定劑1.8—5份,潤滑劑0.5—3份,填充劑10—32.5份,活性納米材料0.5—5份,經過混料、高溫捏合、冷卻等工序制成改性UPVC塑料原料,然后用該原料制成塑料管材,其剛度、抗沖性、耐候性、拉伸強度等性能均超過現有的UPVC塑料管材。
文檔編號B29C47/38GK1304958SQ00123968
公開日2001年7月25日 申請日期2000年10月26日 優先權日2000年10月26日
發明者王永選, 于好興, 黃學倫, 王錫臣, 黃志誠, 張雙全 申請人:招遠市海星塑料廠