雙向拉伸的pvc管材及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚氯乙烯管材的制備技術，具體涉及一種雙向拉伸的PVC管材及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 聚氯乙烯管材在眾多塑料管材中占有重要的地位，其具有質量輕、耐酸堿腐蝕、輸 送流體時阻力小、絕緣性優良、施工迅速容易、使用壽命長、二次加工方便、原材料來源充 足、價格便宜等優點，被廣泛應用于工、農業生產和日常生活等領域，但相對于PE管材優異 的韌性和抗沖擊性能，其機械性能的不足仍亟需解決。
[0003] 近年來，國外相繼報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，可以明顯增強管材的機械強度和抗沖擊強度，具體 是在聚氯乙烯（PVC)管材的生產中，通過雙向拉伸工藝的自增強作用，可以在保持管材軸 向性能的同時強化其徑向性能，而為了適應這種雙向拉伸工藝，在雙向拉伸自增強PVC管 材的配方設計中，所設計的材料除應符合強度與加工性能要求以外，還應具有足夠的延展 性，目前國內乃至全球都在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 仍然制約了PVC在雙向拉伸的管材領域中進一步發展的空間。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的之一在于提供一種雙向拉伸的PVC管材，以解決現有PVC管材延展 性不足、脆性較大的問題。
[0005] 為達到上述目的，本發明的基礎方案如下：雙向拉伸的PVC管材，由以下質量份數 的組分組成：PVC樹脂90-105份、環保型有機錫熱穩定劑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] 本基礎方案的效果和優點為：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力學性能和加工性能的影響，在此基礎上優 化了配方的配比，經多次試驗證明，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，具備優良的物理機械性能。
[0007] 在基礎方案上的優選方案1為，由以下質量份數的組分組成：PVC樹脂100份、環 保型有機錫熱穩定劑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)預混：啟動高速攪拌機并加熱至60-70°C，將備好的PVC樹脂、環保型有機錫熱 穩定劑、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，再進行冷混，完成后得到預混物；
[0010] (2)擠出：將步驟（1)中預混物的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合 從擠出機的機頭連續擠出物料，完成后得到擠出混合物，擠出機設定參數如下：螺桿轉速 為15r/min，進料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，擠出機加料段溫度設定為175°C，混煉段 180°C，計量段 185°C，機頭段 180-185°C;
[0011] (3)注塑：利用注塑機將步驟⑵中擠出混合物注塑成標準試樣，得到產品。
[0012] 本方法的原理和優勢在于：本制備方法選取常規設備高速攪拌機、擠出機和注塑 機等，操作簡單、容易，產品易加工成型，易推廣；步驟（1)中通過原料的依次加入和高速 攪拌機中合適溫度的選取，能使原料達到很好的預混目的，加熱至60-70°C利于PVC樹脂、 環保型有機錫熱穩定劑、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)中通過對擠出機各加熱段溫度 的合適設定和控制，選取進料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，能使預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，擠出機加料段溫度設定為175°C，混煉段180°C，便于 預混物的混煉和擠出，本方案的整體方法操作簡單，經濟效益明顯，適合本配方PVC管材的 加工成型。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1
[0014] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質量份數的組分組成：由以下質量份數的組分組成： PVC樹脂100份、環保型有機錫熱穩定劑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] 該實施例中PVC管材的制備方法采用如下步驟：
[0016] (1)預混：啟動高速攪拌機并加熱至60-70°C，將備好的PVC樹脂、環保型有機錫熱 穩定劑、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，再進行冷混，完成后得到預混物；
[0017] (2)擠出：將步驟⑴中預混物的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合 從擠出機的機頭連續擠出物料，完成后得到擠出混合物，擠出機設定參數如下：螺桿轉速 為15r/min，進料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，擠出機加料段溫度設定為175°C，混煉段 180°C，計量段 185°C，機頭段 180-185°C;
[0018] (3)注塑：利用注塑機將步驟⑵中擠出混合物注塑成標準試樣，得到產品。
[0019] 下表為注塑機工藝參數：
[0020]
[0021] 實施例2
[0022] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質量份數的組分組成：PVC樹脂90份、環保型有機錫 熱穩定劑〇. 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] 其制備方法同實施例1。
[0024] 實施例3
[0025] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質量份數的組分組成：PVC樹脂105份、環保型有機 錫熱穩定劑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] 其制備方法同實施例1。
[0027] 實施例4
[0028] 雙向拉伸的PVC管材，由以下質量份數的組分組成：PVC樹脂97. 5份、環保型有 機錫熱穩定劑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] 其制備方法同實施例1。
[0030] 實施例1-實施例4通過正交實驗的方法，研究了配方中潤滑劑、加工助劑等因素 對PVC力學性能和加工性能的影響，通過正交實驗設計及其結果分析，實施例1-實施例4 的力學性能和加工性能的實驗數據如下：
[0031] 1、力學性能：
[0032]
[0035] 表1中拉伸性能按GB/T1040-1992測試，缺口沖擊強度按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，加熱板溫度設為175°C。 影響PVC加工性能的主要因素是塑化時間和平衡轉矩，塑化時間越短、平衡轉矩越低，PVC 的加工性能就越理想，從表2可以看出，實施例1-實施例4的塑化時間和平衡轉矩均比普 通PVC管材低，其加工性能更優越，從表1可以看出，實施例1-實施例4的拉伸強度、斷裂 伸長率和缺口沖擊強度均比普通PVC管材高，其力學性能更好，特別是產品的延展性更高， 脆性得到控制，機械物理性能更好，其中，實施例1的力學性能和加工性能均優于實施例4， 而實施例4的產品優于實施例2和實施例3。
[0036] 以上所述的僅是本發明的實施例，方案中公知的特性等常識在此未作過多描述。 應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明的前提下，還可以作出若干變形和 改進，這些也應該視為本發明的保護范圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實 用性。本申請要求的保護范圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的【具體實施方式】等 記載可以用于解釋權利要求的內容。
【主權項】
1. 雙向拉伸的PVC管材，其特征在于，由以下質量份數的組分組成：PVC樹脂90-105 份、環保型有機錫熱穩定劑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. 根據權利要求1所述的雙向拉伸的PVC管材，其特征在于：由以下質量份數的組分 組成：PVC樹脂100份、環保型有機錫熱穩定劑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. 根據權利要求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) 預混：啟動高速攪拌機并加熱至60-70°C，將備好的PVC樹脂、環保型有機錫熱穩 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，再進行冷混，完成后得到預混物； (2) 擠出：將步驟（1)中預混物的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合從擠出 機的機頭連續擠出物料，完成后得到擠出混合物，擠出機設定參數如下：螺桿轉速為15r/ min，進料速度為50mm/s，壓力為70Mpa，擠出機加料段溫度設定為175°C，混煉段180°C，計 量段 185°C，機頭段 180-185°C ; (3) 注塑：利用注塑機將步驟（2)中擠出混合物注塑成標準試樣，得到產品。
【專利摘要】本發明公開了一種雙向拉伸的PVC管材及其制備方法，該管材是由以下質量份數的組分組成：PVC樹脂90-105份、環保型有機錫熱穩定劑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；該制備方法包括預混、擠出和注塑幾部分工序，本發明提供的雙向拉伸的PVC管材及其制備方法，意在解決現有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】CN105086239
【申請號】CN201510514874
【發明人】徐科
【申請人】重慶新川塔實業股份有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月21日