一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法。其包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80‑90份，钙锌稳定剂4‑6份，氯化聚乙烯2‑4份，石蜡2‑4份，高分子蜡1‑3份，轻钙6‑8份，芳砜纶纤维3‑5份，甜菜碱3‑5份，经过原料预处理、混料、挤出管坯、初步双向拉伸、二次双向拉伸和切割、扩口成型等步骤制备得到。本发明专利技术制备得到的管材耐老化性能优良，取向结构相对固定，进而增加管材的强度、韧性等性能，提高了管材的整体使用性能。

Biaxially oriented polyvinyl chloride pipe and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of polymer materials, in particular to a biaxially oriented polyvinyl chloride pipe and a preparation method thereof. The group comprises the following raw material weight: PVC resin 80 90 copies, 6 copies of 4 calcium zinc stabilizer, chlorinated polyethylene 2 4 copies, 4 copies of 2 paraffin wax polymer, 1 3 copies, 8 copies of PCC 6, aramid fiber 3 5 copies, 3 5 betaine a, after the pretreatment of raw materials, mixing, extrusion billet, initial biaxial tension, two biaxial stretching and cutting, flaring molding preparation process. The pipes prepared by the invention have excellent aging resistance, relatively fixed orientation structure, and thus increase the strength, toughness and other properties of the pipe material, thereby improving the overall service performance of the pipe.

【技术实现步骤摘要】
一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法。
技术介绍
随着社会和科学的发展，人们对材料性能的需求日益提高，产品具有性能多样化、功能化及优质化也是我们所追求的目标。双轴取向聚氯乙烯PVC-O管材与普通的PVC-U管材比较，PVC-O给水管较PVC-U给水管可减少壁厚35％-40％，大大节约了材料，降低了成本。PVC-O卓越在结合了高强度和高韧性，与M管相比，M管虽有了高韧度但强度没有增加。PVC-O取向加工产生了薄片分层结构，这点是高韧度的关键，如果由于缺陷和点负载产生了裂纹，分层结构会阻碍裂纹在材料中通过，从而减少裂纹扩展，被有效的抑制。PVC-O管材还有非常好的抗疲劳损坏性能，特别适用在预计有压力周期变化的场合，让设计者更加放心。同时PVC-O管有非常好的抗水锤性能，完全能够承受比额定工作压力大两倍的瞬间压力。而且由于其突出的韧性和强度，管的设计应力可高达28和32MPa。PVC-O作为一种新型管材，具有性能好、成本低、管材质量轻、搬运和铺设容易等优点，超强的性能使其可以应用到较高的压力和更恶劣的环境中。但现有技术中双轴取向PVC-O管材的存在着扩口阶段被双向拉伸取向的分子重新回复至原来的无规则卷曲状态、取向结构难以固定，进而导致强度和韧度方面达不到使用要求的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，对制备管材的原料进行合理选择和预处理以及制备工艺的改进，提供一种取向结构固定，并具有高强度和高韧度的双轴取向聚氯乙烯管材及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种双轴取向聚氯乙烯管材，包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80-90份，钙锌稳定剂4-6份，氯化聚乙烯2-4份，石蜡2-4份，高分子蜡1-3份，轻钙6-8份，芳砜纶纤维3-5份，甜菜碱3-5份。优选地，所述芳砜纶纤维由纤维长度6-10μm和纤维长度15-32μm两种长度芳砜纶纤维组成，两种长度芳砜纶纤维的重量比为4∶3-5。一种上述双轴取向聚氯乙烯管材的制备方法，包括以下步骤：(1)原料预处理：将上述各组分按比例称重备用，将PVC树脂、甜菜碱、石蜡加入到反应釜中，加热温度为40-45℃，搅拌速度为3000-3500r/min，反应时间为30-40min，然后将物料转移到胶体磨中，保持研磨速度为8000-10000r/min，研磨8-10分钟，喷雾干燥得颗粒；(2)混料：将其余各组分与步骤(1)得到的混合物料混合，在90-110℃下用高速混合机混合12-18分钟，冷却至40-50℃，出料，得到预混料；(3)挤出管坯：将第(2)步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为10-15r/min，料筒和机头温度为160-180℃，挤出定型，水冷处理，得到管坯；(4)初步双向拉伸：经真空定径套和冷却喷淋箱冷却定型，然后经前置牵引装置进入加热区加热到指定温度，并强行塞入第一扩展芯模，管材经扩展芯模圆锥体段后被径向拉伸，同时经后置牵引机的强力牵引而被轴向拉伸，后经扩展芯模圆锥体连续的平直圆柱骤冷定型，得到完成初步双轴取向的管材；(5)二次双向拉伸：将步骤(4)得到的管材经前置牵引装置进入加热区加热到指定温度，并强行塞入第二扩展芯模，后经第二扩展芯模圆锥体连续的平直圆柱骤冷定型，完成管材的双轴取向成型；(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，管材被扩口部分的两个轴向末端固定，对两个固定点之间的管段进行加热，然后借助加热段内部的流体压力或外侧真空或内部模块进行扩张，最后进行冷却定型，即得双轴取向聚氯乙烯管材。进一步地，所述第一扩展芯模的平直圆柱的直径与第二扩展芯模的平直圆柱的直径比为1∶1.2-1.5。进一步地，步骤(4)和步骤(5)中所述的指定温度为85-90℃。步骤(4)和步骤(5)中所述的骤冷定型温度为-4℃～4℃。本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)通过甜菜碱和石蜡对PVC树脂进行预处理，提高了管材的耐老化性能，延长管材的使用寿命；(2)通过两步双向拉伸工艺实现管材的双轴取向，以及芳砜纶纤维长度的级配，使管材在扩口阶段被双向拉伸取向的分子不会重新回复至原来的无规则卷曲状态，使管材中PVC长链分子在双轴向规整排列，取向结构相对固定，进而增加管材的强度、韧性等性能，提高了管材的整体使用性能。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进行具体描述和说明：实施例1一种双轴取向聚氯乙烯管材，包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80份，钙锌稳定剂6份，氯化聚乙烯2份，石蜡4份，高分子蜡1份，轻钙8份，芳砜纶纤维3份，甜菜碱5份。其中，所述芳砜纶纤维由纤维长度6μm和纤维长度32μm两种芳砜纶纤维组成，两种芳砜纶的重量比为4∶3。该管材的制备方法为：(1)原料预处理：将上述各组分按比例称重备用，将PVC树脂、甜菜碱、石蜡加入到反应釜中，加热温度为45℃，搅拌速度为3000r/min，反应时间为40min，然后将物料转移到胶体磨中，保持研磨速度为8000r/min，研磨10分钟，喷雾干燥得颗粒；(2)混料：将其余各组分与步骤(1)得到的混合物料混合，在90℃下用高速混合机混合18分钟，冷却至40℃，出料，得到预混料；(3)挤出管坯：将第(2)步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为15r/min，料筒和机头温度为160℃，挤出定型，水冷处理，得到管坯；(4)初步双向拉伸：经真空定径套和冷却喷淋箱冷却定型，然后经前置牵引装置进入加热区加热到90℃，并强行塞入第一扩展芯模，管材经扩展芯模圆锥体段后被径向拉伸，同时经后置牵引机的强力牵引而被轴向拉伸，后经扩展芯模圆锥体连续的平直圆柱，在-4℃骤冷定型，得到完成初步双轴取向的管材；(5)二次双向拉伸：将步骤(4)得到的管材经前置牵引装置进入加热区加热到85℃，并强行塞入第二扩展芯模，后经第二扩展芯模圆锥体连续的平直圆柱，在4℃骤冷定型，完成管材的双轴取向成型；其中，第一扩展芯模的平直圆柱的直径与第二扩展芯模的平直圆柱的直径比为1∶1.2；(6)切割、扩口成型：将步骤(5)中的管材定长切割，采用扩口机进行扩口，管材被扩口部分的两个轴向末端固定，对两个固定点之间的管段进行加热，然后借助加热段内部的流体压力或外侧真空或内部模块进行扩张，最后进行冷却定型，即得双轴取向聚氯乙烯管材。实施例2一种双轴取向聚氯乙烯管材，包括如下重量份的原料组分：PVC树脂90份，钙锌稳定剂4份，氯化聚乙烯4份，石蜡2份，高分子蜡3份，轻钙6份，芳砜纶纤维5份，甜菜碱3份。其中，所述芳砜纶纤维由纤维长度10μm和纤维长度15μm两种芳砜纶纤维组成，两种芳砜纶的重量比为4∶5。该管材的制备方法为：(1)原料预处理：将上述各组分按比例称重备用，将PVC树脂、甜菜碱、石蜡加入到反应釜中，加热温度为40℃，搅拌速度为3500r/min，反应时间为30min，然后将物料转移到胶体磨中，保持研磨速度为10000r/min，研磨8分钟，喷雾干燥得颗粒；(2)混料：将其余各组分与步骤(1)得到的混合物料混合，在110℃下用高速混合机混合12分钟，冷却至50℃，出料，得到预混料；(3)挤出管坯：将第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双轴取向聚氯乙烯管材，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80‑90份，钙锌稳定剂4‑6份，氯化聚乙烯2‑4份，石蜡2‑4份，高分子蜡1‑3份，轻钙6‑8份，芳砜纶纤维3‑5份，甜菜碱3‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种双轴取向聚氯乙烯管材，其特征在于，包括如下重量份的原料组分：PVC树脂80-90份，钙锌稳定剂4-6份，氯化聚乙烯2-4份，石蜡2-4份，高分子蜡1-3份，轻钙6-8份，芳砜纶纤维3-5份，甜菜碱3-5份。2.根据权利要求1所述的双轴取向聚氯乙烯管材，其特征在于，所述芳砜纶纤维由纤维长度6-10μm和纤维长度15-32μm两种长度芳砜纶纤维组成。3.根据权利要求2所述的双轴取向聚氯乙烯管材，其特征在于，两种长度芳砜纶纤维的重量比为4∶3-5。4.一种权利要求1-3任一项所述双轴取向聚氯乙烯管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料预处理：将上述各组分按比例称重备用，将PVC树脂、甜菜碱、石蜡加入到反应釜中，加热温度为40-45℃，搅拌速度为3000-3500r/min，反应时间为30-40min，然后将物料转移到胶体磨中，保持研磨速度为8000-10000r/min，研磨8-10分钟，喷雾干燥得颗粒；(2)混料：将其余各组分与步骤(1)得到的混合物料混合，在90-110℃下用高速混合机混合12-18分钟，冷却至40-50℃，出料，得到预混料；(3)挤出管坯：将第(2)步得到的预混料送入双螺杆挤出机，挤出机螺杆转速调节为10-15r/min，料筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盼盼，杨金堂，李贯然，石磊，张博，
申请(专利权)人：保定市力达塑业有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13