具有形状记忆功能的PVC-U管材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供具有形状记忆功能的PVC‑U管材及其制备方法和应用，本发明专利技术提供的具有形状记忆功能的PVC‑U管材，采用包括如下质量份的各组分的原料制得：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5～8.0份，润滑剂0.1～6.0份，增塑剂0‑8份，加工改性剂0.5～8份，增韧剂1～10份，交联剂0.02‑5份，酸吸收剂0‑6份，填料0‑30。本发明专利技术的PVC‑U管材具有良好的形状记忆功能，本发明专利技术的PVC‑U管材特别适用于微开挖或不开挖条件下完成对破损管道进行修复。此外，本发明专利技术的PVC‑U管材其制备工艺简单，且成本低。

PVC-U tube with shape memory function and its preparation method and Application

The invention provides a PVC U pipe material with shape memory function and a preparation method and application. The invention provides a PVC U pipe with shape memory function, which consists of 100 portions of polyvinyl chloride resin, 1.5 to 8 portions of heat stabilizers, 0.1 to 6 portions of lubricants, 8 portions of plasticizers 0, and 8 parts of plasticizers 0. Processing modifiers 0.5 to 8 parts, 1~10 toughening agents, 0.02 crosslinker 0.02, 5 acid absorbent 0, 6 0, 0 0 30. The PVC U pipe of the invention has good shape memory function, and the invention of PVC U pipe is especially suitable for repairing damaged pipe under the condition of micro open excavation or non excavation. In addition, the PVC U pipe of the invention has simple preparation process and low cost.

【技术实现步骤摘要】
具有形状记忆功能的PVC-U管材及其制备方法和应用
本专利技术涉及形状记忆功能的PVC-U管材的制备
,特别涉及一种具有形状记忆功能的PVC-U管材及其制备方法和应用。
技术介绍
随着城市地下管网中管道使用年限的陆续到来，管道修复技术日益引起人们的关注。传统的管道修复和更换管道技术，不但导致施工成本居高不下，而且给施工区域的居民和社区生活带来严重的干扰和影响。基于形状记忆原理的“U”形塑料管内衬修复技术，是将挤出成形后的圆形塑料管材(具有圆形横截面)，经过变形装置压成“U”形，使之变径或缩径后。将其穿入受损管道后通过加热或者通入热水或蒸汽使其恢复到管材首次定形的形状，从而起修复作用。这种方法只需微开挖或不开挖即可完成管道修复功能，因此具有综合成本低、施工简单、施工周期短、环境影响小、施工安全性好等优点，有助于提高城市建设的管理技术水平。PVC-U管材(硬聚氯乙烯管材)具有物化性能优良、耐腐蚀、流体阻力小、强度和刚度高、质轻耐用等特点，因此在地下管网的排污、排水系统的修复中具有显著优势。但是普通的PVC-U管材存在韧性差、易破裂、形变回复率低、形变速度慢、形变较小等缺点，并未达到理想的形变记忆效果，无法通过“U”形内衬修复技术完成管道修复。因此，需要对PVC材料或管材进行物理或化学改性来提高PVC-U管材形变记忆功能。中国专利申请(公开号：CN03114031)公开了扁形管道的制造及使用方法，通过将挤出成型的聚氯乙烯管材经电子加速器或γ辐照交联的方法，实现管材具备形变记忆功能。但是该PVC-U管材为了达到形变记忆效果，其交联要求很高，凝胶度达60％，必须使用专用的设备来实现其分子链的化学交联，导致其加工工艺也非常复杂，大大限制PVC-U形变记忆管材在非开挖领域的应用。
技术实现思路
本专利技术为弥补现有技术中存在的不足，提供一种PVC-U管材及其制备方法，本专利技术的PVC-U管材具有良好的形状记忆功能，本专利技术的PVC-U管材特别适用于微开挖或不开挖条件下完成对破损管道进行修复。此外，本专利技术的PVC-U管材其制备工艺简单，且成本低。本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：本专利技术第一方面提供一种具有形状记忆功能的PVC-U管材，采用包括如下质量份的各组分的原料制得：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5～8.0份，润滑剂0.1～6.0份，增塑剂0-8份，加工改性剂0.5～8份，增韧剂1～10份，交联剂0.02-5份，酸吸收剂0-6份，填料0-30。基于本专利技术的PVC-U管材的配方体系，能制得具有良好的形状记忆功能的管材。在本专利技术优选的实施方案中，所述增塑剂的质量份优选＞0且≤8份；更优选为0.5-5质量份。所述酸吸收剂的质量份优选＞0且≤6份，有利于避免管材颜色出现明显着色现象，避免管材发黄；更优选为0.5-5.5质量份。优选的，所述填料的质量份优选＞0且≤30份，更优选5-25质量份。所述交联剂的质量份更优选为0.06-3份。基于优选的上述各组分用量，可获得形状记忆功能更优异，形变回复率更佳，且低温柔韧性更佳、无明显着色现象、机械性能优异等综合性能更佳的产品。根据实际生产的需要，在制备PVC-U管材时，还可添加所需的颜料，对此本专利技术不作特别限定。本专利技术所述的PVC-U管材，优选的，所述交联剂包括有机过氧化物交联剂、二硫代四甲基秋兰姆交联剂和巯基均三嗪类交联剂中一种或多种。本专利技术通过交联剂的优选，交联反应更易控制，基本上消除了PVC交联过程中的热降解问题，抑制加工过程着色现象，提高管材的表观质量和物理性能。优选的，所述交联剂包括有机过氧化物交联剂时，交联剂中还添加有带碳碳双键的单体，可减少有机过氧化物交联剂的用量，消除过氧化物交联伴有的剧烈着色现象。而更优选的，所述有机过氧化物交联剂和带碳碳双键的单体的总质量中，所述带碳碳双键的单体其质量百分比优选为85％～98％。进一步优选的，所述带碳碳双键的单体选自邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三烯丙基氰脲酸酯(TAC)和N,N'-间苯撑双马来酰亚胺(HVA-2)中的一种或多种。本专利技术所述的PVC-U管材，优选的，所述有机过氧化物交联剂包括过氧化二异丙苯(DCP)。本专利技术所述的PVC-U管材，优选的，所述巯基均三嗪交联剂包括2-正丁氨基-4,6-二巯基均三嗪。优选该交联剂，通过巯基的亲核取代作用，分别夺取PVC分子链上的活泼氯原子，接枝在PVC上的多巯基化合物通过巯基将不同PVC分子链连接起来，形成交联网络，从而避免PVC的降解变色现象，因而可得到力学性能优异的交联PVC制品。本专利技术所述的PVC-U管材，通过控制交联剂的使用量，基于100份聚氯乙烯树脂，其使用量优选为0.02-5份，对PVC-U管材进行低度交联。进一步优选的方案中，交联剂的用量更优选为使PVC-U管材的凝胶度(或交联度)控制在3～10％以内，更优选3～8％以内，本申请专利技术人发现，采用该优选方案，可提高PVC-U管材的形变大小、形变速度、形变恢复率，并改善管材的强度等。本专利技术所述的PVC-U管材，优选的，所述增韧剂选自醋酸乙烯酯单体、丙烯酸烷基酯单体、一氧化碳(CO)中的一种或多种与乙烯单体(即乙烯)聚合而成的嵌段共聚物，优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯和丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-醋酸乙烯酯-羰基共聚物(E/VA/CO)和乙烯-丙烯酸丁酯-羰基共聚物(E/nBA/CO)中的一种或多种的混合物。本申请专利技术人发现，在本专利技术的配方体系中优选采用上述增韧剂，在乙烯主链中引入由极性醋酸乙烯基或丙烯酸烷基或羰基所组成的侧基，降低了分子链的规整性，降低主链上乙烯的结晶性，同时还增加了聚合物大分子链之间的距离，因此具有出色的低温性能和柔软性，良好的加工热稳定性，有较大的填料收容性，可赋予PVC-U管材优良的低温冲击性能、耐弯曲开裂及环境应力开裂性；此外，优选上述增韧剂，与PVC复合后，与其他组分配合作用，可改善PVC分子链运动自由度，有利于分子链发生卷曲回复到热力学平衡状态，进一步提高PVC的形状恢复能力。本专利技术所述的PVC-U管材，所述增塑剂可以采用本领域常用的相应原料。本专利技术的优选实施方式中，所述增塑剂优选选自环氧大豆油、偏苯三酸三辛酯、环氧硬脂酸丁酯、癸二酸二丁酯、聚己二酸丙二醇酯中的一种或多种的混合物，以提高所得管材的形状恢复能力。本专利技术所述的PVC-U管材，所述润滑剂可以采用本领域常用的相应原料。本专利技术的优选实施方式中，所述润滑剂优选选自脂肪醇、脂肪酸酯、芳香族二元羧酸酯、脂肪酸多元醇酸复合酯、脂肪酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、OP蜡、S蜡、E蜡、巴西棕榈蜡、聚氧化乙烯蜡、烃基蜡中的一种或多种的混合物。采用优选的润滑剂，在保持物理性质、较低程度析出和良好的金属剥离性的同时，还提供内外均衡的润滑能力来提高PVC熔体的流动性，进而提高所制得管材的综合性能。所述的脂肪酸酯为脂肪酸与一元醇或多元醇通过酯化反应形成的化合物中的一种或多种的混合物；优选的，所述的脂肪酸酯包括硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、硬脂醇硬脂酸酯、单油酸单甘油酯、双油酸甘油酯、蓖麻油酸单甘油酯、己二酸双硬脂醇酯中的一种或多种的混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有形状记忆功能的PVC‑U管材，其特征在于，采用包括如下质量份的各组分的原料制得：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5～8.0份，润滑剂0.1～6.0份，增塑剂0‑8份，加工改性剂0.5～8份，增韧剂1～10份，交联剂0.02‑5份，酸吸收剂0‑6份，填料0‑30；优选的，所述增塑剂的质量份＞0且≤8份；更优选为0.5‑5质量份；优选的，所述酸吸收剂的质量份＞0且≤6份；更优选为0.5‑5.5质量份；优选的，所述填料的质量份＞0且≤30份，更优选5‑25质量份；优选的，所述交联剂的质量份为0.06‑3份。

【技术特征摘要】
1.一种具有形状记忆功能的PVC-U管材，其特征在于，采用包括如下质量份的各组分的原料制得：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂1.5～8.0份，润滑剂0.1～6.0份，增塑剂0-8份，加工改性剂0.5～8份，增韧剂1～10份，交联剂0.02-5份，酸吸收剂0-6份，填料0-30；优选的，所述增塑剂的质量份＞0且≤8份；更优选为0.5-5质量份；优选的，所述酸吸收剂的质量份＞0且≤6份；更优选为0.5-5.5质量份；优选的，所述填料的质量份＞0且≤30份，更优选5-25质量份；优选的，所述交联剂的质量份为0.06-3份。2.根据权利要求1所述的具有形状记忆功能的PVC-U管材，其特征在于，所述交联剂包括有机过氧化物交联剂、二硫代四甲基秋兰姆交联剂和巯基均三嗪类交联剂中一种或多种；优选的，所述交联剂包括有机过氧化物交联剂时，交联剂中还添加有带碳碳双键的单体；所述有机过氧化物交联剂和带碳碳双键的单体的总质量中，所述带碳碳双键的单体其质量百分比优选为85％～98％；进一步优选的，所述带碳碳双键的单体选自邻苯二甲酸二烯丙酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯和N,N'-间苯撑双马来酰亚胺中的一种或多种；优选的，所述有机过氧化物交联剂包括过氧化二异丙苯；优选的，所述巯基均三嗪类交联剂包括2-正丁氨基-4,6-二巯基均三嗪。3.根据权利要求1-2所述的具有形状记忆功能的PVC-U管材，其特征在于，所述交联剂的用量为使所述PVC-U管材的凝胶度达到3-10％，优选为3-8％。4.根据权利要求1-3任一项所述的具有形状记忆功能的PVC-U管材，其特征在于，所述增韧剂选自醋酸乙烯酯单体、丙烯酸烷基酯单体、一氧化碳中的一种或多种与乙烯单体聚合而成的嵌段共聚物，优选为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯和丙烯酸丁酯共聚物(EBA)、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-醋酸乙烯酯-羰基共聚物(E/VA/CO)和乙烯-丙烯酸丁酯-羰基共聚物(E/nBA/CO)中的一种或多种的混合物。5.根据权利要求1-4任一项所述的具有形状记忆功能的PVC-U管材，其特征在于，所述增塑剂选自环氧大豆油、偏苯三酸三辛酯、环氧硬脂酸丁酯、癸二酸二丁酯、聚己二酸丙二醇酯中的一种或多种的混合物。6.根据权利要求1-5任一项所述的具有形状记忆功能的PVC-U管材，其特征在于，所述润滑剂选自脂肪醇、脂肪酸酯、芳香族二元羧酸酯、脂肪酸多元醇酸复合酯、脂肪酸酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡、OP蜡、S蜡、E蜡、巴西棕榈蜡、聚氧化乙烯蜡、烃基蜡中的一种或多种的混合物；所述的脂肪酸酯为脂肪酸与一元醇或多元醇通过酯化反应形成的化合物中的一种或多种的混合物；优选的，所述的脂肪酸酯包括硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、硬脂醇硬脂酸酯、单油酸单甘油酯、双油酸甘油酯、蓖麻油酸单甘油酯、己二酸双硬脂醇酯中的一种或多种的混合物；所述脂肪酸多元醇酸复合酯为多元醇、多元酸和脂肪酸通过混合酯化所形成的化合物；优选的，所述脂肪酸多元醇酸复合酯包括已二酸－硬脂酸季戊四醇酯、已二酸－油酸季戊四醇酯中一种或两种的混合物；所述脂肪酸酰胺优选包括单脂肪酰胺和双脂肪酰胺中的一种或多种；优选的，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾富财，汪磊，李白千，郑立贤，刘在福，
申请(专利权)人：日丰企业佛山有限公司，日丰企业集团有限公司，日丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44