一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及管道技术领域，公开了一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法。包括以下步骤：1）按重量份称取原料：聚氯乙烯树脂100‑120份，纳米碳酸钙5‑10份，钙锌稳定剂2‑5份，介孔二氧化硅复合粒子2‑5份，硬脂酸钙1‑3份，亚磷酸酯0.5‑1份，水杨酸苯酯0.5‑1份，硅烷偶联剂0.5‑1份；2）将聚氯乙烯树脂、纳米碳酸钙、介孔二氧化硅复合粒子、硬脂酸钙、硅烷偶联剂加入高速搅拌机中，加热搅拌得预混料；3）将钙锌稳定剂、亚磷酸酯和水杨酸苯酯加入预混料中继续搅拌，得共混料；4）将共混料加入螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。本发明专利技术制备得到的聚氯乙烯管道材料具有优良的热稳定性能。

A preparation method of heat resistant PVC pipe material

【技术实现步骤摘要】
一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法
本专利技术涉及管道
，尤其是涉及一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法。
技术介绍
塑料管材自问世以来经历了60多年的发展，以其质量轻、化学稳定性好、使用方便、环保和寿命长等特点，广泛应用于工农业、建筑和日用等领域，相比传统材料塑料管材具有更好的经济效益和社会效益，其优异性能越来越受到人们的认可。目前随着建筑、市政、水利和工农业对于塑料管材的需求急剧加大，中国的塑料管材领域表现出高速发展状态，其中聚氯乙烯(PVC)管材是目前我国塑料管材的主要产品，占到我国管材总量的55％。聚氯乙烯管道排水管具有重量轻、价格低、耐腐蚀等优点，广泛应用居住建筑以及公共建筑的室内排水。聚氯乙烯管材的主要缺点是热稳定性能较差，聚氯乙烯树脂在热、氧、光等的激发下，其结构中的缺陷内双键等活性点会产生自由基，从而引发脱去HCl的连锁反应。聚氯乙烯树脂的熔点约为200℃，但在100℃就开始分解释放氯化氢气体，所以需要加入热稳定剂提高其热稳定性能。中国专利公开号CN109161127公开了一种抗菌聚氯乙烯管材及其制备方法，使用原料为聚氯乙烯、缓释抗菌颗粒、轻质碳酸钙、冲击改性剂、稳定剂、润滑剂、硅烷偶联剂等，得到聚氯乙烯管材具有较好的抗菌性能，但是其热稳定性能较差，易发生热解，使用寿命短。中国专利公开号CN102850696公开了一种高韧性聚氯乙烯管材，使用聚氯乙烯树脂、氯化聚氯乙烯树脂、丙烯酸树脂为主要成分制备而成，添加有机锡热稳定剂或钙锌稳定剂提高其耐热性能；又如中国专利公开号CN102863713公开了一种高延伸率高抗冲聚氯乙烯管材组合物及其制备方法，组合物包括聚氯乙烯树脂、轻度氯化的HDPE和丙烯酸酯的互穿网络共聚物、热稳定剂、润滑剂、填充剂、着色剂，添加有机锡热稳定剂提高聚氯乙烯管道的热稳定性。以上技术方案中采用添加热稳定剂的方法来提高聚氯乙烯的热稳定性，防止聚氯乙烯管道的热降解，但是热稳定剂对提高聚氯乙烯管材的热稳定性能有限。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术聚氯乙烯管材热稳定性能差的问题，提供一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法，包括以下步骤：1)按重量份称取原料：聚氯乙烯树脂100-120份，纳米碳酸钙5-10份，钙锌稳定剂2-5份，介孔二氧化硅复合粒子2-5份，硬脂酸钙1-3份，亚磷酸酯0.5-1份，水杨酸苯酯0.5-1份，硅烷偶联剂0.5-1份；2)将聚氯乙烯树脂、纳米碳酸钙、介孔二氧化硅复合粒子、硬脂酸钙、硅烷偶联剂加入高速搅拌机中，在108-115℃下搅拌20-30min，得预混料；3)将钙锌稳定剂、亚磷酸酯和水杨酸苯酯加入预混料中继续搅拌10-20min，得共混料；4)将共混料加入螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。作为优选，所述聚氯乙烯树脂的表观密度≥0.45g/cm3，粘度85-120mL/g，聚合度为800-1200，K值为60-68。作为优选，所述介孔二氧化硅复合粒子的制备方法包括以下步骤：将环氧硅烷偶联剂加入乙醇水溶液搅拌溶解，调节pH至5-6，水浴加热至40-50℃，搅拌水解1-2h，得硅烷偶联剂溶液，向硅烷偶联剂溶液中加入二氧化硅微球，搅拌反应20-30min，后经过过滤、洗涤、干燥得烷基化二氧化硅微球；将3,3'-二氨基二丙胺加入去离子水中搅拌溶解得3,3'-二氨基二丙胺溶液，向3,3'-二氨基二丙胺溶液中加入烷基化二氧化硅微球搅拌形成分散液，向分散液中滴加氢氧化钠溶液，加热至70-80℃，搅拌反应1-2h，后经过过滤、洗涤、干燥得二氧化硅负载3,3'-二氨基二丙胺微球；将二氧化硅负载3,3'-二氨基二丙胺微球加入乙醇水溶液中，然后加入氨水和十六烷基三甲基溴化铵，搅拌条件下滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后反应2-4h，后经过离心、过滤、洗涤、干燥，得介孔二氧化硅复合粒子。作为优选，所述二氧化硅微球与环氧硅烷偶联剂质量比为1:1-2。作为优选，所述烷基化二氧化硅微球与3,3'-二氨基二丙胺的质量比为1:3-5。作为优选，所述正硅酸四乙酯与二氧化硅负载3,3'-二氨基二丙胺微球的质量比为1:1-1.6。作为优选，所述二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：将氨水加入乙醇水溶液中混合均匀得混合溶液，水浴加热至30-35℃，搅拌过程中向混合溶液中滴加正硅酸四乙酯，滴加完毕后保温反应3-5h，后经过离心、过滤、洗涤、干燥，得二氧化硅微球。作为优选，所述正硅酸四乙酯添加量为乙醇水溶液质量的5-10％。本专利技术先利用高速搅拌机在加热的条件下将聚氯乙烯树脂、纳米碳酸钙填料、介孔二氧化硅复合粒子、硬脂酸钙润滑剂、硅烷偶联剂混合均匀得到预混料，然后加入钙锌稳定剂、亚磷酸酯抗氧剂和水杨酸苯酯紫外线吸收剂进一步搅拌混合得到共混料，将共混料送入螺杆挤出机中进行熔融共混，熔融挤出造粒得到聚氯乙烯管道材料。本专利技术管材材料组分中添加钙锌稳定剂起到初步增强聚氯乙烯树脂的热稳定性的作用，聚氯乙烯树脂遇热后会释放出氯化氢气体和生成线性共轭多烯，聚氯乙烯树脂热解受到两方面的影响:一是线性共轭多烯生成环化生成芳烃化合物，生成的芳烃化合物越多，聚氯乙烯树脂热降解越严重；二是聚氯乙烯树脂遇热释放的氯化氢气体能够对聚氯乙烯热降解产生催化作用，起到加速聚氯乙烯降解负面作用。本专利技术为提高聚氯乙烯树脂的热稳定性，一方面通过添加钙锌稳定剂阻止线性共轭多烯生成环化生成芳烃化合物，从而抑制聚氯乙烯树脂的进一步热降解，提高聚氯乙烯树脂的耐热性能；另一方面，通过添加介孔二氧化硅复合粒子除去聚氯乙烯遇热产生的氯化氢气体，介孔二氧化硅复合粒子由于具有多孔结构，具有极强的吸附性能，利用介孔二氧化硅复合粒子吸附聚氯乙烯树脂产生的氯化氢气体，从而避免氯化氢对聚氯乙烯降解产生催化作用，提高聚氯乙烯管道材料的热稳定性能。本专利技术聚氯乙烯管材材料配方中通过添加介孔二氧化硅吸附聚氯乙烯遇热产生的氯化氢气体，虽然介孔二氧化硅对氯化氢气体具有较优的吸附性能，但是遇到的问题是介孔二氧化硅对氯化氢吸附容量有限，介孔二氧化硅容易达到吸附饱和的状态。为提高介孔二氧化硅的吸附容量，本专利技术自制介孔二氧化硅复合粒子解决介孔二氧化硅对氯化氢吸附容易饱和的问题，提高介孔二氧化硅对氯化氢吸附量，介孔二氧化硅复合粒子的具体制备方法为：先制备二氧化硅微球，采用水解后的环氧硅烷偶联剂对二氧化硅微球进行改性处理，水解后的环氧硅烷偶联剂附带羟基，其与二氧化硅微球表面的羟基反应脱水，从而将环氧硅烷偶联剂接枝到二氧化硅微球的表面，然后利用环氧硅烷偶联剂中的环氧基团在碱性氢氧化钠的作用下发生开环与3,3'-二氨基二丙胺分子中的部分氨基反应，从而将3,3'-二氨基二丙胺接枝到二氧化硅微球表面，使二氧化硅微球表面氨基化，利用氨基化的二氧化硅微球为模板，采用溶胶凝胶法正硅酸四乙酯水解生成纳米二氧化硅，在氨基化的二氧化硅微球表面沉积纳米二氧化硅，由于二氧化硅微球表面氨基化，二氧化硅微球表面负载较多的氨基基团，氨基与正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）按重量份称取原料：聚氯乙烯树脂100-120份，纳米碳酸钙5-10份，钙锌稳定剂2-5份，介孔二氧化硅复合粒子2-5份，硬脂酸钙1-3份，亚磷酸酯0.5-1份，水杨酸苯酯0.5-1份，硅烷偶联剂0.5-1份；/n2）将聚氯乙烯树脂、纳米碳酸钙、介孔二氧化硅复合粒子、硬脂酸钙、硅烷偶联剂加入高速搅拌机中，在108-115℃下搅拌20-30min，得预混料；/n3）将钙锌稳定剂、亚磷酸酯和水杨酸苯酯加入预混料中继续搅拌10-20min，得共混料；/n4）将共混料加入螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按重量份称取原料：聚氯乙烯树脂100-120份，纳米碳酸钙5-10份，钙锌稳定剂2-5份，介孔二氧化硅复合粒子2-5份，硬脂酸钙1-3份，亚磷酸酯0.5-1份，水杨酸苯酯0.5-1份，硅烷偶联剂0.5-1份；
2）将聚氯乙烯树脂、纳米碳酸钙、介孔二氧化硅复合粒子、硬脂酸钙、硅烷偶联剂加入高速搅拌机中，在108-115℃下搅拌20-30min，得预混料；
3）将钙锌稳定剂、亚磷酸酯和水杨酸苯酯加入预混料中继续搅拌10-20min，得共混料；
4）将共混料加入螺杆挤出机中进行挤出造粒，即得。


2.根据权利要求1所述的一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法，其特征在于，所述聚氯乙烯树脂的表观密度≥0.45g/cm3，粘度85-120mL/g，聚合度为800-1200，K值为60-68。


3.根据权利要求1所述的一种耐热聚氯乙烯管道材料的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化硅复合粒子的制备方法包括以下步骤：将环氧硅烷偶联剂加入乙醇水溶液搅拌溶解，调节pH至5-6，水浴加热至40-50℃，搅拌水解1-2h，得硅烷偶联剂溶液，向硅烷偶联剂溶液中加入二氧化硅微球，搅拌反应20-30min，后经过过滤、洗涤、干燥得烷基化二氧化硅微球；将3,3'-二氨基二丙胺加入去离子水中搅拌溶解得3,3'-二氨基二丙胺溶液，向3,3'-二氨基二丙胺溶液中加入烷基化二氧化硅微球...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙倩柔，
申请(专利权)人：孙倩柔，
类型：发明
国别省市：河南;41