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一種高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物及其制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510125086.5

申請日:

2015.03.21

公開號:

CN104893137A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):C08L 27/06申請公布日:20150909|||實質審查的生效IPC(主分類):C08L 27/06申請日:20150321|||公開
IPC分類號: C08L27/06; C08K13/02; F16L9/12 主分類號: C08L27/06
申請人: 山東日科化學股份有限公司
發明人: 趙東日
地址: 262400山東省濰坊市昌樂縣經濟開發區英軒街3999號山東日科化學股份有限公司
優先權:
專利代理機構: 濰坊正信專利事務所37216 代理人: 王偉霞
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510125086.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.07.13|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物及其制備方法,所述聚氯乙烯管材組合物按重量份計,包括以下組分:100重量份的聚氯乙烯樹脂、0.5~8重量份的熱穩定劑、0~15重量份的填充物、0~4重量份的潤滑劑、0~2重量份的加工助劑、8~20重量份的增韌改性劑、0~10重量份的顏料。將所述原料組分在高速混合機內混料完畢,冷卻得到所述聚氯乙烯管材組合物。本發明制備得到的聚氯乙烯管材組合物的斷裂吸收能大于91J,克服了現有技術中聚氯乙烯管材混合料斷裂吸收能差的問題,完全能夠替代現有技術中的PE管,降低了PVC管材企業的生產成本,提高了PVC管材企業的競爭能力。

權利要求書

權利要求書
1.  一種高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于所述聚氯乙烯管材組合物的斷裂吸收能大于91J,所述聚氯乙烯管材組合物按重量份計,包括以下組分:
(a)100重量份的聚氯乙烯樹脂,
(b)0.5~8重量份的熱穩定劑,
(c)0~15重量份的填充物,
(d)0~4重量份的潤滑劑,
(e)0~2重量份的加工助劑,
(f)8~20重量份的增韌改性劑,
(g)0~10重量份的顏料。

2.  如權利要求1所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述聚氯乙烯樹脂為聚氯乙烯均聚物或聚氯乙烯共聚物,其中,聚氯乙烯共聚物包含80~99.99wt%的氯乙烯單元和0.01~20wt%的由其他單體形成的單元,所述的其他單體選自醋酸乙烯酯、丙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸的C1~C12烷基酯、丙烯酸的C1~C12烷基酯中的一種或多種。

3.  如權利要求1所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述熱穩定劑選自有機錫穩定劑、鈣鋅穩定劑和鉛鹽穩定劑中的至少一種。

4.  如權利要求1所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述填充物選自碳酸鈣、滑石粉和白炭黑中的至少一種。

5.  如權利要求1所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述潤滑劑選自氧化聚乙烯蠟、聚乙烯蠟、石蠟、硬脂酸、單硬脂酸甘油脂、硬脂酸季戊四醇酯、己二酸季戊四醇酯和硬脂酸鈣中的至少一種。

6.  如權利要求1所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述加工助劑選自丙烯酸酯加工助劑。

7.  如權利要求1所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述顏料選自鈦白粉、炭黑、群青顏料和熒光增白劑中的至少一種。

8.  如權利要求1至7任一權利要求所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物, 其特征在于所述增韌改性劑選自以下物質:氯化聚乙烯與丙烯酸烷基酯的接枝共聚物、共聚物或者氯化聚乙烯與丙烯酸烷基酯聚合物的混合物;其中氯化聚乙烯的重量百分比為50~100wt%,丙烯酸烷基酯的重量百分比為0~50wt%;所述氯化聚乙烯中的氯重量百分含量為33~37%。

9.  如權利要求8所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,其特征在于:所述增韌改性劑的斷裂伸長率為1200~2500%。

10.  制備如權利要求9述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物的方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)將所述原料組分在高速混合機內混料的步驟,包括:在40~45℃加聚氯乙烯樹脂和熱穩定劑;在60~65℃加潤滑劑;在70~75℃加加工助劑和增韌改性劑;在95~100℃加填充物、顏料;
(2)然后在110~115℃混合均勻后放料,冷卻至45℃以下,過40目篩后得到所述高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物。

說明書

說明書一種高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物及其制備方法
技術領域
本發明涉及聚氯乙烯管材組合物,尤其涉及一種具有高斷裂吸收能的聚氯乙烯管材組合物及其制備方法。
背景技術
聚氯乙烯(PVC)是一種性能優良的通用型熱塑性塑料,是我國產量最大的塑料品種之一。聚氯乙烯具有阻燃性好、耐腐蝕、機械強度高、電絕緣性好、成本低等優點,但與此同時也存在加工性能差、低溫沖擊強度差、熱穩定性差、韌性差等缺點。目前,人們發明了多種方法以改善聚氯乙烯樹脂的缺點,例如:添加加工助劑以改善聚氯乙烯樹脂的加工性能;添加抗沖擊改性劑以改善聚氯乙烯樹脂的低溫沖擊性能;添加熱穩定劑以改善聚氯乙烯樹脂的熱穩定性能。但是,截止到目前為止,聚氯乙烯樹脂的韌性問題,尤其是低溫韌性一直未能得到很好地解決。
隨著中國經濟的快速增長,PVC行業在中國迅速發展,造成了PVC材料嚴重的產能過剩,因此PVC行業也存在著轉型升級和淘汰落后產能的嚴酷現實。要實現PVC行業的轉型升級,實際上思路比較簡單,PVC材料擁有較大的成本優勢,只要在性能上改性PVC,使PVC材料能夠代替PP、PE、EPS材料,就能夠實現PVC行業的轉型升級。
給排水管是聚氯乙烯管重要應用領域,也是PE管的重要應用領域。近年來,一些產品質量好、規模大的PE管廠家正在不斷引進新技術、創新發展,擠占聚氯乙烯給排水管市場,且盈利較好;而國內目前聚氯乙烯管材產業鏈從PVC原料到PVC制品基本處于低價競爭不良循環狀態,那些沒有資源優勢、無創新的PVC管材企業盈利水平差,在競爭中處于劣勢。
與PE管相比,PVC管具有高拉伸強度,成本低的優勢,但同時也存在著由于制品斷裂吸收能低造成的韌性差的缺陷。一般PVC-U管材混合料的斷裂吸收能在64J,PVC-M管混合料的斷裂吸收能是81J,PE管材料斷裂吸收能是91J, 遠高于PVC管材混合料。所以要實現PVC管取代PE管,必須提高PVC管的斷裂伸長率,通過改性,提高PVC材料的斷裂吸收能,使PVC材料的韌性超過PE材料的研究與開發,實現PVC代替PE的可行性。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是:針對現有技術存在的不足,提供一種斷裂吸收能大于91J的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,以實現PVC管取代PE管、降低PVC管材企業生產成本、提高PVC管材企業的競爭能力的目的。
本發明所要解決的第二個技術問題是:針對現有技術存在的不足,提供一種斷裂吸收能大于91J的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物的制備方法,以實現PVC管取代PE管、降低PVC管材企業生產成本、提高PVC管材企業的競爭能力的目的。
為解決上述第一個技術問題,本發明的技術方案是:
一種高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物,所述聚氯乙烯管材組合物的斷裂吸收能大于91J,所述聚氯乙烯管材組合物按重量份計,包括以下組分:
(a)100重量份的聚氯乙烯樹脂,
(b)0.5~8重量份的熱穩定劑,
(c)0~15重量份的填充物,
(d)0~4重量份的潤滑劑,
(e)0~2重量份的加工助劑,
(f)8~20重量份的增韌改性劑,
(g)0~10重量份的顏料。
作為一種優選的技術方案,所述聚氯乙烯樹脂為聚氯乙烯均聚物或聚氯乙烯共聚物,其中,聚氯乙烯共聚物包含80~99.99wt%的氯乙烯單元和0.01~20wt%的由其他單體形成的單元,所述的其他單體選自醋酸乙烯酯、丙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸的C1~C12烷基酯、丙烯酸的C1~C12烷基酯中一種或多種。
作為一種優選的技術方案,所述熱穩定劑選自有機錫穩定劑、鈣鋅穩定劑和鉛鹽穩定劑中的至少一種。
作為一種優選的技術方案,所述填充物選自碳酸鈣、滑石粉和白炭黑中的至少一種。所述碳酸鈣優選輕質碳酸鈣。
作為一種優選的技術方案,所述潤滑劑選自氧化聚乙烯蠟、聚乙烯蠟、石蠟、硬脂酸、單硬脂酸甘油脂、硬脂酸季戊四醇酯、己二酸季戊四醇酯和硬脂酸鈣中的至少一種。
作為一種優選的技術方案,所述加工助劑選自丙烯酸酯加工助劑。
作為一種優選的技術方案,所述顏料選自鈦白粉、炭黑、群青顏料和熒光增白劑中的至少一種。
作為一種優選的技術方案,所述增韌改性劑選自以下物質,氯化聚乙烯與丙烯酸烷基酯的接枝共聚物、共聚物或者氯化聚乙烯與丙烯酸烷基酯聚合物的混合物;其中氯化聚乙烯的重量百分比為50~100wt%,丙烯酸烷基酯的重量百分比為0~50wt%;所述氯化聚乙烯中的氯重量百分含量為33~37%。
作為進一步優選的技術方案,所述增韌改性劑的斷裂伸長率為1200~2500%。
氯重量百分含量通過GB/T 7139-2002的方法A進行測定。增韌改性劑的斷裂伸長率按照GB/T 528-2009標準進行測定。
其中,具有高伸長率的增韌改性劑粉末由以下方法合成。
(a)氯化聚乙烯的制備:在耐鹽酸腐蝕的、裝有攪拌槳的反應釜中加入0.01~1.00重量份的分散劑,0.01~1.00重量份的乳化劑,然后加入分散介質,使分散劑、乳化劑和分散介質的總重量份為250重量份;再加入15~40重量份的高密度聚乙烯,0.01~0.5重量份的引發劑,在30~300轉/分的攪拌轉速下將反應物料的溫度升高至80~135℃;然后開始通入5~25重量份氯氣,通氯氣的速度要維持反應壓力平穩上升,但不能高于對應的飽和蒸氣壓0.05Mpa;通氯量滿足在135℃以下通入總氯氣量的50%以下,在135℃以上通入總氯氣量的50%以上的氯氣。離心、干燥后得到高斷裂伸長率的橡膠粉末。
(b)氯化聚乙烯與(甲基)丙烯酸酯共聚物的制備:在反應器中加入0.01~1.00重量份的分散劑,0.01~0.50重量份的引發劑、分散介質,其中分散劑、 引發劑和分散介質的總重量份為250重量份;加入15~40重量份的步驟(1)得到的氯化聚乙烯、0~0.50重量份的乳化劑,維持攪拌轉速在30~300轉/分下,反應物料的溫度升高至70~90℃后,再加入1~40重量份的(甲基)丙烯酸烷基酯,保持反應溫度在80~85℃,反應2~5小時后,冷卻至40℃以下,離心、干燥得到高斷裂伸長率的橡膠粉末。
市場一般的氯化聚乙烯的伸長率在700~800%,對于聚氯乙烯制品的韌性提升幅度有限,同時聚氯乙烯相容性一般,提高氯化聚乙烯的含量并不能持續提高聚氯乙烯的伸長率,而提高氯化聚乙烯的伸長率卻可以持續增加聚氯乙烯的伸長率,本發明中涉及的氯化聚乙烯和丙烯酸烷基酯共聚或混合物的制備是嚴格控制聚乙烯原材料的粒徑尺寸,選用粒徑分布范圍小,粒徑尺寸為120μm左右的聚乙烯,采用耐腐蝕材質的反應釜,并安裝有攪拌槳。這樣能夠使聚乙烯的氯化更均勻,控制產品反應的溫度及通氯氣的速率,降低氯化聚乙烯的參與結晶度,提高氯化聚乙烯的斷裂伸長率。
聚氯乙烯管材組合物的斷裂吸收能的測試,拉強和斷裂伸長率測試執行國標GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的測定第1部分:總則)進行測定,試驗條件按GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的測定第2部分:模塑和擠塑塑料的試驗條件)中規定進行。試樣采用1B型啞鈴狀試樣(厚度3mm)。試驗機的拉伸速率為10mm/min,最大牽引力10KN,試驗溫度按照GB/T 2918-1998中的規定,溫度為24℃-25℃;相對濕度為50±5%。
材料的斷裂吸收能是材料進行拉伸性能檢測斷裂時的拉伸應力-應變曲線所包圍的面積,反應材料拉伸斷裂時吸收能量的大小。包圍面積越大,斷裂吸收能越高,材料的韌性越好。作為一種增韌改性劑,氯化聚乙烯和丙烯酸烷基酯共聚物或混合物本身具有超高的斷裂伸長率,能夠有效的提高聚氯乙烯混合料的斷裂伸長率,同時由于其含有丙烯酸酯類成分,與聚氯乙烯樹脂有很好的相容性,增加了此增韌改性劑在聚氯乙烯樹脂中的分散性,形成均勻的網絡狀分布,有效降低聚氯乙烯分子間的分子間作用力,從而進一步提高聚氯乙烯混合料的斷裂伸長率,提高制品的韌性,在進行拉伸性能檢測時,聚氯乙烯混合 料伸長率更高,材料斷裂時應力應變曲線所包圍的面積越大,材料破壞需要消耗的能量越高,使聚氯乙烯混合料獲得高的斷裂吸收能。
本發明的目的在于提高制品的斷裂吸收能,材料的斷裂吸收能高低取決于斷裂伸長率與拉伸強度兩方面因素,制品的伸長率高并不表示制品的斷裂吸收能高,還要考慮制品的拉伸強度。本申請的發明人就是考慮聚氯乙烯制品的斷裂伸長率及拉伸強度兩方面性能,從而提高制品的斷裂吸收能。
為解決上述第二個技術問題,本發明的技術方案是:
如上所述的高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物的制備方法,包括以下步驟:
將所述原料組分在高速混合機內混料的步驟,包括:在40~45℃加聚氯乙烯樹脂和熱穩定劑;在60~65℃加潤滑劑;在70~75℃加加工助劑和增韌改性劑;在95~100℃加填充物、顏料;
然后在110~115℃混合均勻后放料,冷卻至45℃以下,過40目篩后得到所述高斷裂吸收能聚氯乙烯管材組合物。
由于采用了上述技術方案,本發明的有益效果是:
本發明的聚氯乙烯管材組合物按重量份計,包括以下組分:100重量份的聚氯乙烯樹脂,0.5~8重量份的熱穩定劑,0~15重量份的填充物,0~4重量份的潤滑劑,0~2重量份的加工助劑,8~20重量份的增韌改性劑,0~10重量份的顏料。本發明的申請人長期致力于聚氯乙烯管材的生產和研究,經過深入研究和探討影響聚氯乙烯管材斷裂吸收能的主要影響因素,并通過大量實驗證明,在確定填充物添加量的前提下,影響聚氯乙烯管材斷裂吸收能的主要因素有兩點:增韌劑的種類和使用量。其中不同斷裂伸長率的增韌劑和不同丙烯酸酯含量的增韌劑對聚氯乙烯管材的斷裂吸收能不同。因此,本發明優選用合適的增韌改性劑的種類和含量,以及各種助劑的種類和含量,制備得到的聚氯乙烯管材組合物的斷裂吸收能大于91J,克服了現有技術中聚氯乙烯管材混合料斷裂吸收能差的問題,完全能夠替代現有技術中的PE管,降低了PVC管材企業的生產成本,提高了PVC管材企業的競爭能力。
具體實施方式
下面結合具體的實施例,進一步闡述本發明。應理解,這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解,在閱讀了本發明講授的內容之后,本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改,這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
對比例1-5斷裂吸收能與抗沖、增韌改性劑改變的變化關系
在普通聚氯乙烯管材配方中分別添加抗沖改性劑ACR、MBS、CPE,或本發明的增韌改性劑--高斷裂伸長率橡膠粉末,通過高速混合機、雙輥開煉機以及平板硫化機加工后,檢測拉伸強度、斷裂伸長率,并計算斷裂吸收能,對比不同抗沖、增韌改性劑對聚氯乙烯管材混合料拉伸強度及斷裂吸收能的影響。對比例1-5的聚氯乙烯管材混合料配方見表1。
表1


其中,(1)增韌改性劑1(高斷裂伸長率橡膠粉末)的制備方法
以重量份計,向耐鹽酸腐蝕的、裝有上下兩端都固定的鋯材攪拌槳的反應釜中,加入0.36份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物作為分散劑,加入0.42份的聚氧乙烯十二烷基醚作為乳化劑,然后加入水,使總用水量和所有的輔助原料為250份,再加入35份的平均粒徑D50為180μm的高密度聚乙烯、0.16份的過氧化苯甲酰,在120轉/分攪拌下,將反應物料的溫度升高至83℃后,開始通入42份氯氣,然后一邊通氯氣一邊升溫至137℃,升溫時間為1小時,在升溫時間內通入的氯氣量為25份,升溫和通氯氣同時進行,在反應溫度達到137℃后,將攪拌速度提高至127轉/分,保持溫度在137~140℃,以每小時15份的速度通入剩余的17份氯氣,得到斷裂伸長率為1628%的橡膠粉末增韌改性劑1。
(2)混合料制備方法以及工藝條件
將上述對比例1-5的聚氯乙烯管材配方進行配料,分別按照下述工藝條件進行混料:
設備型號:SHR-5A高速混合機(張家港市晨星機械有限公司)
設備容積:5L
45℃加聚氯乙烯樹脂,有機錫穩定劑;
60℃加單硬脂酸甘油酯,硬脂酸;
70℃加丙烯酸酯加工助劑,抗沖改性劑或者增韌改性劑;
95℃加輕質碳酸鈣,鈦白粉(金紅石型)
115℃混料完畢放料冷卻至45℃以下
混合料完畢后,過40目篩,然后對得到的材料進行拉伸強度、斷裂伸長率和斷裂吸收能的實驗。
(3)檢測指標及方法
設備型號:KY-3203R-200雙棍開煉機(東莞市厚街開研精密機械設備廠);
XLB-25D/Q平板硫化機(上海雙翼橡塑機械有限公司);
XXZ-Ⅱ型材制樣機(承德市金建檢測儀器有限公司);
XYZ-12啞鈴制樣機(承德市金建檢測儀器有限公司);
UTM-1422萬能試驗機(承德市金建檢測儀器有限公司);
將制備好的混合料稱取130g,于雙棍開煉機壓片,雙棍溫度185℃,輥間距為0.5mm,開煉時間為5min。將壓好料片裁剪稱取88g,放入長20cm,寬9cm,厚3mm的模具中,加上下光板,使用平板硫化機進行硫化,硫化溫度185℃,預熱3min,保壓3min,冷卻,用于制樣檢測。
斷裂伸長率:執行國標GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的測定第1部分:總則)進行測定,試驗條件按GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的測定第2部分:模塑和擠塑塑料的試驗條件)中規定進行。試樣采用1B型啞鈴狀試樣。試驗機的拉伸速率為10mm/min,最大牽引力10KN,試驗溫度按照GB/T 2918-1998中的規定,溫度為24℃~25℃;相對濕度為50±5%。
拉伸強度:執行國標GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的測定第1部分:總則)進行測定,試驗條件按GB/T1040.1-2006(塑料拉伸性能的測定第2部分:模塑和擠塑塑料的試驗條件)中規定進行。試樣采用1B型啞鈴狀試樣。試驗機的拉伸速率為10mm/min,最大牽引力10KN,試驗溫度按照GB/T 2918-1998中的規定,溫度為24℃-25℃;相對濕度為50±5%。
斷裂吸收能:拉伸應力-應變曲線所包圍的面積,反應材料拉伸斷裂吸收能的大小。包圍面積越大,斷裂吸收能越高,材料的韌性越好。
按照上述方法和標準對對比例1-5的組合物制備得到的管材進行拉伸強度和斷裂伸長率檢測并經過數據處理得出斷裂吸收能,實驗數據見表2。
表2


由表2可以看出,對比例1-5配方中,聚氯乙烯中添加抗沖改性劑后,拉伸強度降低,ACR、MBS、CPE、增韌改性劑(高斷裂伸長率橡膠粉末)1四種抗沖改性劑對制品拉伸性能的影響情況差距不大,聚氯乙烯中添加抗沖改性劑后,制品的斷裂吸收能均有所提高,其中,增韌改性劑(高斷裂伸長率橡膠粉末)1對聚氯乙烯斷裂伸長率的提高幅度最大。
材料的拉伸斷裂吸收能正比于材料的斷裂伸長率與拉伸強度的乘積,在保證材料的拉伸強度不變的情況下,提高制品的斷裂伸長率是提高制品斷裂吸收能的主要途徑,由表2中的數據,四種抗沖改性劑改性的配方拉伸強度基本一致,而用增韌改性劑(高斷裂伸長率橡膠粉末)1改性的配方斷裂吸收能明顯高于其他配方體系。因此,增韌改性劑(高斷裂伸長率橡膠粉末)1的增韌效果最好。
在此基礎上,本發明的申請人在上述配方基礎上繼續進行改進,調整增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末1的使用量,繼續提高制品的斷裂吸收能。
實施例6-10斷裂吸收能隨增韌改性劑用量增加的變化關系
實施例6-10,通過增加增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末的添加份數,檢測驗證聚氯乙烯管材的斷裂吸收能與增韌改性劑用量的關系,并確定合適的增韌改性劑使用份數。實施例6-10的原料配方見表3。
表3


(1)增韌改性劑高斷裂伸長率粉末1的制備方法同對比例1-5。
(2)按照對比例1-5中的混合料制備方法以及工藝條件制備管材混合料。
(3)按照對比例1-5的檢測標準對制備得到的管材混合料進行拉伸強度和斷裂伸長率,并得到斷裂吸收能檢測,實驗數據見表4。
表4

由表4可以看出,實施例6、7、8配方中增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末1的使用份數分別是8、10、12,使用量依次增加,制備得到的管材混合料拉 伸斷裂吸收能逐漸增大,材料的韌性依次增大。
實施例8-10配方中增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末的使用份數分別是12、15、18,使用量依次增加,制備得到的管材混合料拉伸強度降低,伸長率降低,斷裂吸收能逐漸降低,材料的韌性依次降低。
實施例11-15材料的斷裂吸收能與不同斷裂伸長率增韌劑的關系
實施例11-15在增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末的使用份數均為12份的基礎上對比不同斷裂伸長率的橡膠粉末對聚氯乙烯管材制品韌性的影響。實施例11-15的原料配方見表5。
表5


(1)增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末樣品2-5的制備方法
以重量份計,向耐鹽酸腐蝕的、裝有上下兩端都固定的鋯材攪拌槳的反應釜中,加入0.25份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物作為分散劑,加入0.32份的聚氧乙烯十二烷基醚作為乳化劑,然后加入水,使總用水量和所有的輔助原料為250份,再加入35份的平均粒徑D50為160μm的高密度聚乙烯、0.16份的過氧化苯甲酰,在92轉/分攪拌下,將反應物料的溫度升高至83℃后,開始通入42份氯氣,然后一邊通氯氣一邊升溫至135℃,升溫時間為1小時,在升溫時間內通入的氯氣量為25份,升溫和通氯氣同時進行,在反應溫度達到135℃后,將攪拌速度提高至140轉/分,保持溫度在135~137℃,以每小時16 份的速度通入剩余的17份氯氣。離心、干燥后得到斷裂伸長率為2031%的橡膠粉末(樣品2)。
以重量份計,向耐鹽酸腐蝕的、裝有上下兩端都固定的鋯材攪拌槳的反應釜中,加入0.30份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物作為分散劑,加入0.065份的聚氧乙烯十二烷基醚為乳化劑,然后加入水,使總用水量和所有的輔助原料為250份,再加入35份的平均粒徑D50為95μm的高密度聚乙烯、0.028份的過氧化苯甲酰,在86轉/分攪拌下,將反應物料的溫度升高至95℃后,開始通入42份氯氣,然后一邊通氯氣一邊升溫至135℃,升溫時間為1小時,在升溫時間內通入的氯氣量為19份,升溫和通氯氣同時進行,在反應溫度達到135℃后,保持溫度在135~138℃,以每小時23份的速度通入剩余的23份氯氣。離心、干燥后得到斷裂伸長率為2383%的橡膠粉末(樣品3)。
以重量份計,向耐鹽酸腐蝕的、裝有上下兩端都固定的鋯材攪拌槳的反應釜中,加入0.33份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物作為分散劑,加入0.06份的聚氧乙烯十二烷基醚作為乳化劑,然后加入水,使總用水量和所有的輔助原料為250份,再加入35份的平均粒徑D50為95μm的高密度聚乙烯、0.04份的過氧化苯甲酰,在100轉/分攪拌下,將反應物料的溫度升高至100℃后,開始通入42份氯氣,然后一邊通氯氣一邊升溫至135℃,升溫時間為1小時,在升溫時間內通入的氯氣量為19份,升溫和通氯氣同時進行,在反應溫度達到135℃后,保持溫度在136~138℃,以每小時23份的速度通入剩余的23份氯氣。離心、干燥后得到斷裂伸長率為2432%的橡膠粉末(樣品4)。
以重量份計,向耐鹽酸腐蝕的、裝有上下兩端都固定的鋯材攪拌槳的反應釜中,加入0.35份溶入水的甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物作為分散劑,加入0.07份的聚氧乙烯十二烷基醚作為乳化劑,然后加入水,使總用水量和所有的輔助原料為250份,再加入35份的平均粒徑D50為95μm的高密度聚乙烯、0.036份的過氧化苯甲酰,在126轉/分攪拌下,將反應物料的溫度升高至106℃后,開始通42份氯氣,然后一邊通氯氣一邊升溫至135℃,升溫時間為1小時,在升溫時間內通入的氯氣量為19份,升溫和通氯氣同時進行,在反應溫度達到 135℃后,保持溫度在135~138℃,以每小時23份的速度通入剩余的23份氯氣。離心、干燥后得到斷裂伸長率為2494%的橡膠粉末(樣品5)。
(2)按照對比例1-5中的混合料制備方法以及工藝條件制備混合料。
(3)按照對比例1-5的檢測標準進行檢測拉伸強度和斷裂伸長率,并得到斷裂吸收能,實施例11-15的管材混合料拉伸強度和斷裂伸長率及斷裂吸收能數據見表6。
表6

由表6可以看出,實施例11-15配方中增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末的斷裂伸長率依次增加,拉伸強度依次降低,斷裂伸長率依次增加,拉伸斷裂吸收能逐漸增大,材料的韌性依次增大。所以增韌改性劑的斷裂伸長率越大,聚氯乙烯制品的斷裂伸長率也越大。
實施例16-19和對比例20斷裂吸收能與增韌改性劑中丙烯酸烷基酯的含量變化的關系。
實施例16-19和對比例20的原料配方見表7。
表7


(1)增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末樣品7-10的合成方法
以重量份計,向裝有攪拌器、溫度計和氮氣管線的四口燒瓶中加入500重量份的水、85重量份的氯化聚乙烯、15重量份的丙烯酸異辛酯和2重量份的十二烷基硫酸鈉,在氮氣氣氛下一邊攪拌一邊升溫到80℃,攪拌1小時,然后加入1重量份的過氧化苯甲酰,反應3小時,經過檢測聚合的轉化率達到98%。經過離心、干燥后得到斷裂伸長率為2032%增韌改性劑橡膠粉末(樣品7)。
采用和樣品7相同的方法制備實施例17中斷裂伸長率為2035%的增韌劑橡膠粉末樣品8。其中氯化聚乙烯和丙烯酸異辛酯的重量比為75/25。
實施例18中樣品9的合成方法如下:以重量份計,向裝有攪拌器、溫度計和氮氣管線的四口燒瓶中加入500重量份的水、2重量份的聚氧乙烯醚開啟攪拌并升溫至35℃,然后加入70重量份的氯化聚乙烯、30重量份的丙烯酸異辛酯,在氮氣氣氛下一邊攪拌一邊升溫到80℃,攪拌1小時,然后加入1重量份的過氧化苯甲酰,反應3小時,經過檢測聚合的轉化率達到98%。經過離心、干燥后得到所需要的斷裂伸長率為2038%增韌改性劑橡膠粉末(樣品9)。
實施例19中樣品10的合成方法如下:采用和樣品9相同的方法制備斷裂伸長率為2039%的增韌改性劑橡膠粉末樣品10。其中氯化聚乙烯和丙烯酸異辛酯的重量比為55/45。
(2)按照對比例1-5中的混合料制備方法以及工藝條件分別制備混合料。
(3)按照對比1-5的檢測標準進行檢測拉伸強度和斷裂伸長率,并得到斷裂吸收能,實施例16-19的拉伸強度和斷裂伸長率及斷裂吸收能數據見表8。
表8


實施例16-19和對比例20的管材配方中增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末中的丙烯酸酯含量對比發現,增韌改性劑中丙烯酸酯的比例增加使制品拉強強度增加,同時斷裂伸長率也增加,材料的韌性增加。
實施例11-15配方中增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末的斷裂伸長率依次增加,斷裂吸收能增加,材料的韌性增加。但是拉強是降低的。實施例19和對比例20對比,在斷裂伸長率接近的情況下,丙烯酸酯含量(0~50wt%范圍內)越多拉強強度越大,斷裂伸長率越高,斷裂吸收能吸收能越大,材料的韌性越好。
通過以上實施例數據可以看出,材料的韌性呈現出隨增韌改性劑增多先增大后減小的趨勢,當配方中增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末的使用量在12份時,材料的斷裂吸收能最高,材料的韌性最好。增韌改性劑的斷裂伸長率越大,聚氯乙烯制品的斷裂伸長率也越大。增韌改性劑高斷裂伸長率橡膠粉末中的丙烯酸酯含量(0-50wt%范圍)增加,拉伸強度增加,同時斷裂伸長率增加,拉伸斷裂吸收能逐漸增大,材料的韌性增加。
實施例21-24不同原料配方的管材的斷裂吸收能變化情況
實施例21-25的原料配方見表9,實施例21-25的按照對比例1-5中的混合料制備方法以及工藝條件分別制備的混合料,按照對比1-5的檢測標準進行檢測拉伸強度和斷裂伸長率,并得到斷裂吸收能,數據見表10。
表9


表10
實施例拉伸強度(MPa)斷裂伸長率(%)斷裂吸收能(J)實施例640.15189.791.8實施例740.32190.592.2實施例840.57201.595.8實施例941.20200.7102.2實施例1041.11203.4105.5

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一種 斷裂 吸收 聚氯乙烯 管材 組合 及其 制備 方法
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