專利名稱：鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性聚氯乙烯新型高分子復(fù)合材料及制造方法，具體是一種鈦酸 酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材及制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，聚氯乙烯管材的應(yīng)用起始于上個世紀(jì)30年代，至今已有70余年的歷 史，是生產(chǎn)技術(shù)、實驗測試、標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計與施工規(guī)范都相對成熟的產(chǎn)品。由于其具有良好的 性價比和優(yōu)良的物理機(jī)械性能，它在工程上得到了廣泛的應(yīng)用，至今仍然是使用量最大的 塑料管道，約占整個塑料管道市場60%的份額。中國聚氯乙烯管道的生產(chǎn)起步于20世紀(jì)50年代，但是80年代以前與國際上先進(jìn) 水平相比，無論是標(biāo)準(zhǔn)體系，還是加工技術(shù)都有不小的差距。80年代以后開始引進(jìn)國外先 進(jìn)技術(shù)，逐步建立起聚氯乙烯管道系統(tǒng)的完整體系。在我國的各個塑料管道系統(tǒng)中，聚氯乙 烯管道系統(tǒng)是最早形成規(guī)模生產(chǎn)和大量應(yīng)用的。目前聚氯乙烯管道系統(tǒng)已經(jīng)普及到建筑給 水、建筑排水、埋地給水、埋地排水、護(hù)套管、工業(yè)和農(nóng)業(yè)用管等各個領(lǐng)域。過去50年中，中國硬聚氯乙烯管道在城鎮(zhèn)農(nóng)村供水、農(nóng)業(yè)灌溉、化工等領(lǐng)域得到 了廣泛應(yīng)用，受到了用戶的普遍認(rèn)可。但由于材料本身的性能缺陷也出現(xiàn)了一系列的工程 事故。一方面，不規(guī)范的搬運(yùn)與施工導(dǎo)致聚氯乙烯壓力管道在工程試水、管網(wǎng)運(yùn)行過程 中出現(xiàn)低應(yīng)力、短期開裂漏水現(xiàn)象。在不少用戶的印象中聚氯乙烯管材就是容易碎的脆性管道。另一方面，因為聚氯乙烯管道具有高模量、高強(qiáng)度且價格較低，一直是全世界應(yīng)用 量最大的塑料管道系統(tǒng)，掩蓋了聚氯乙烯低韌性的缺點(diǎn)。韌性不足即脆性大，抗沖擊和抗開 裂性能就差，在受到外界大力沖擊時就容易發(fā)生脆性破壞。在實際應(yīng)用過程中，特別是在地 質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，墜落的石塊、溝底的亂石部可能造成聚氯乙烯管道的破損。因此保持聚氯乙烯管道原有的高強(qiáng)度、高模量的優(yōu)良性能，改善其韌性不足的缺 點(diǎn)，提高其抗沖擊性和抗開裂性，是突破聚氯乙烯管道局限性的關(guān)鍵。聚氯乙烯管材性能改進(jìn)方式，目前，國際上聚氯乙烯管道技術(shù)創(chuàng)新的主要方向是 通過材料和加工工藝的技術(shù)創(chuàng)新，制造出比傳統(tǒng)聚氯乙烯管道性能更好，兼有高強(qiáng)度和高 韌性的管道系統(tǒng)。主要方式有以下三種物理共混改性、化學(xué)共聚改性和雙軸取向改姓。由于聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)中含有高達(dá)56%的氯，分子間作用力大，分子鏈剛硬，抗開 裂性、抗沖擊性差，特別是低溫下抗沖擊性差；因此，國內(nèi)外無論是樹脂生產(chǎn)商還是管道制 造商、專業(yè)研究部門都做過大量的研究工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，結(jié)合鈦酸酯偶聯(lián)劑的優(yōu)點(diǎn)，提供 了一種鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材及其制造方法，它復(fù)合使用鈦酸酯偶聯(lián)劑、抗沖擊改性劑、阻燃劑、復(fù)合穩(wěn)定劑，能有效解決聚氯乙烯的低溫脆性、阻燃性、熱穩(wěn)定性、耐候 性、潤滑性等問題。 本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，配方 具體包括聚氯乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、潤滑劑、抗沖擊改性劑、阻燃劑和填料，各 原料的重量份為聚氯乙烯樹脂(SG-5)100份
穩(wěn)定劑4-5份
抗沖擊改性劑6-8份
潤滑劑0. 8-1. 0 份
鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 0-1. 5 份
阻燃劑3-5份
輕質(zhì)碳酸鈣填料10-40 份
顏料適量。本發(fā)明中使用了聚氯乙烯樹脂，其原料豐富，被廣泛用于多種領(lǐng)域，是通用塑料的 一種。本發(fā)明使用的是聚合度為1000，SG-5型聚氯乙烯粉狀樹脂。本發(fā)明中使用了抗沖擊改性劑氯化聚乙烯(CPE)或者聚丙烯酸酯類(acrylics)， 改性劑在聚氯乙烯的母體內(nèi)起橡膠一樣的作用，使材料有良好的韌性，從而提高管材的韌 性和減少對于切口的敏感性。本發(fā)明中使用了鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑或者有機(jī)錫穩(wěn)定劑，有效解決了聚氯乙烯樹脂熱 穩(wěn)定性差，抗老化性差的問題，而且使用這些穩(wěn)定劑不會產(chǎn)生毒性。本發(fā)明中使用了無鹵復(fù)合阻燃劑，能覆蓋在聚合物表面隔絕氧和可燃物，受熱分 解成水蒸氣能稀釋氧氣和可燃?xì)怏w的濃度，達(dá)到對復(fù)合材料的阻燃。本發(fā)明中使用了鈦酸酯偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是分子中含有 化學(xué)性質(zhì)不同的兩個基團(tuán)，一個是親無機(jī)物的基團(tuán)，易與無機(jī)物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個是 親有機(jī)物的基團(tuán)，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。用以改 善無機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用，加入鈦酸酯偶聯(lián)劑的制品各組分較均勻分布，組分之 間界面無縫隙，填料粒子被裹復(fù)得好，體系塑化得好，凝膠化程度高。鈦酸酯偶聯(lián)劑能提高 與聚合物之間的潤濕性能，增強(qiáng)與聚合物的粘結(jié)性，形成特殊的界面層，有緩和聚合物和阻 燃劑之間的殘余應(yīng)力的作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能，如物理性能、電性能、阻然性 能等。應(yīng)用鈦酸酯偶聯(lián)劑在聚氯乙烯管材制造中，可以減少抗沖改性劑用量2Kg、增加填充 量IOKg降低成本，提高加工流動性，加快擠出速度，降低扭矩減少用電量，達(dá)到節(jié)能降耗。本發(fā)明鈦酸酯偶聯(lián)劑的聚氯乙烯管材的制造方法為將聚氯乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、 抗沖擊改性劑、潤滑劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、阻燃劑、輕質(zhì)碳酸鈣填料和顏料按比例稱重后一 起加入高速熱混機(jī)攪拌，高速攪拌均勻至120°C，放入冷混機(jī)冷卻至40°C，將混合料加入 全自動一體化擠出機(jī)擠出真空定型、噴碼、切割、檢驗、包裝、入庫；擠出溫度是進(jìn)料段 為180-200°C，壓縮段為170-180°C，塑化段為165-175°C，均化段為160-180°C，模具溫度 為190-210°C，冷卻水溫度15-20°C ；擠出真空度是主機(jī)真空為0. 6MPa，冷卻定型真空為 0.4MPa。得到的管材其性能為拉伸屈服壓力50MPa，絕緣電阻1.33Χ10"Ω，彎曲270°無裂紋，自熄時間1S，符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。本發(fā)明與現(xiàn)有改性聚氯乙烯復(fù)合材料相比，具有優(yōu)異的機(jī)械性能、阻燃性能、耐候 性能、絕緣性能和加工性能，光潔度好，性價比高，節(jié)能衛(wèi)生環(huán)保。鈦酸酯偶聯(lián)劑的聚氯乙烯 管材可以用于給排水管材，排灌管材、電纜管材、電線套管等，可廣泛應(yīng)用于市政、建筑、電 力、通信、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。
具體實施例方式實施例1 配方為聚氯乙烯樹脂(SG-5) 100份，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑5份，氯化聚乙烯8份，硬 脂酸1份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1份，阻燃劑3份，輕質(zhì)碳酸鈣30份，顏料適量，按上述制造方法生 產(chǎn)樣管。樣管經(jīng)檢測，拉伸屈服應(yīng)力50MPa，絕緣電阻1. 33Χ10"Ω，氧指數(shù)40%，自熄時間 IS,管材符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。實施例2 配方為聚氯乙烯樹脂(SG-5) 100份，有機(jī)錫穩(wěn)定劑3份，丙烯酸酯6份，硬脂酸 0. 8份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 5份，阻燃劑5份，輕質(zhì)碳酸鈣40份，顏料適量，按上述制造方法生 產(chǎn)樣管。樣管經(jīng)檢測，拉伸屈服應(yīng)力50MPa,絕緣電阻1. 4X1011 Ω，氧指數(shù)60%,自熄時間 1S，270°彎曲無裂紋，管材符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。實施例3 配方為聚氯乙烯樹脂(SG-5) 100份，有機(jī)錫穩(wěn)定劑3份，丙烯酸酯8份，潤滑劑 0. 8份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 5份，阻燃劑5份，輕質(zhì)碳酸鈣40份，顏料適量，按上述制造方法生 產(chǎn)樣管。樣管經(jīng)檢測，拉伸屈服應(yīng)力51MPa，絕緣電阻1. 38Χ10"Ω，氧指數(shù)62%，自熄時間 1S，270°彎曲無裂紋，管材符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。實施例4 配方為聚氯乙烯樹脂(SG-5) 100份，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑5份，氯化聚乙烯8份，氧化 聚乙烯蠟1份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1份，阻燃劑3份，輕質(zhì)碳酸鈣40份，顏料適量，按上述制造方 法生產(chǎn)樣管。樣管經(jīng)檢測，拉伸屈服應(yīng)力50MPa，絕緣電阻1.33Χ10"Ω，氧指數(shù)50%，自熄 時間1S，270°彎曲無裂紋，管材符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。實施例5 配方為聚氯乙烯樹脂(SG-5) 100份，鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑4. 5份，氯化聚乙烯7份，氧 化聚乙烯蠟0. 8份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 5份，阻燃劑5份，輕質(zhì)碳酸鈣35份，顏料適量，按上述 制造方法生產(chǎn)樣管。樣管經(jīng)檢測，拉伸屈服應(yīng)力50MPa，絕緣電阻1. 4X IO11 Ω，氧指數(shù)60%， 自熄時間1S，270°彎曲無裂紋，管材符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評 價標(biāo)準(zhǔn)》。實施例6 配方為聚氯乙烯樹脂(SG-5) 100份，有機(jī)錫穩(wěn)定劑3份，丙烯酸酯8份，氧化聚乙 烯蠟1. 0份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 5份，阻燃劑3份，輕質(zhì)碳酸鈣30份，顏料適量，按上述制造方 法生產(chǎn)樣管。樣管經(jīng)檢測，拉伸屈服應(yīng)力52MPa，絕緣電阻1.4Χ10"Ω，氧指數(shù)58%，自熄時 間1S，270°彎曲無裂紋，管材符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。
權(quán)利要求
1. 一種鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于它使用了鈦酸酯偶聯(lián)劑改性 聚氯乙烯復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料的組分質(zhì)量份為聚氯乙烯樹脂SG-5100份穩(wěn)定劑4-5份抗沖擊改性劑6-8份潤滑劑0. 8-1. 0 份鈦酸酯偶聯(lián)劑1. 0-1. 5 份阻燃劑3-5份輕質(zhì)碳酸鈣填料10-40 份顏料適量。
2.按權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于所述的鈦酸酯 偶聯(lián)劑為單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑。
3.按權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于所述的聚氯乙 烯樹脂為SG-5型，其聚合度為1000。
4.按權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于所述的穩(wěn)定劑 為鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑中的一種。
5.按權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于所述的抗沖擊 改性劑為丙烯酸酯抗沖改性劑、氯化聚乙烯、粉末丁晴橡膠中的一種。
6.按權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于所述的潤滑劑 為硬脂酸或氧化聚乙烯蠟。
7.按權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材，其特征在于所述的阻燃劑 為無鹵復(fù)合阻燃劑。
8.—種權(quán)利要求1所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材的制造方法，其特征在于 將聚氯乙烯樹脂、穩(wěn)定劑、抗沖擊改性劑、潤滑劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、阻燃劑、輕質(zhì)碳酸鈣填料、 顏料按權(quán)利要求1所述的比例稱重后一起加入高速熱混機(jī)攪拌，高速攪拌均勻至120°C，放 入冷混機(jī)冷卻至40°C得混合料，將混合料加入全自動一體化擠出機(jī)擠出真空定型、噴碼、切 割、檢驗、包裝、入庫。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材的制造方法，其特征在 于擠出溫度是進(jìn)料段為180-200°C，壓縮段為170-180°C，塑化段為165-175°C，均化段 為160-180°C，模具溫度為190-210°C，冷卻水溫度15_20°C ；擠出真空度是主機(jī)真空為 0. 6MPa，冷卻定型真空為0. 4MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦酸酯偶聯(lián)劑改性的聚氯乙烯管材及其制造方法，屬改性聚氯乙烯新型高分子復(fù)合材料。使用了鈦酸酯偶聯(lián)劑改性聚氯乙烯復(fù)合材料，各組分質(zhì)量份為聚氯乙烯樹脂SG-5100份、穩(wěn)定劑4-5份、抗沖擊改性劑6-8份、潤滑劑0.8-1.0份、鈦酸酯偶聯(lián)劑1.0-1.5份、阻燃劑3-5份、輕質(zhì)碳酸鈣填料10-40份、顏料適量。管材性能拉伸屈服壓力50MPa，絕緣電阻1.33×1011Ω，彎曲270°無裂紋，自熄時間1S，符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)》。有益效果是具有優(yōu)異的機(jī)械性能、阻燃性能、耐候性能、絕緣性能和加工性能，光潔度好，性價比高，節(jié)能衛(wèi)生環(huán)保。
文檔編號F16L9/12GK102002198SQ20101053699
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者岳喜東, 程全山 申請人:徐州百安居建材科技有限公司