一种高熔体强度PVC-U给水管材及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚氯乙烯塑料管道材料技术领域，具体涉及一种高熔体强度PVC‑U给水管材及其制备方法。该PVC‑U给水管材采用硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性后，可以显著提高纳米碳酸钙和PVC树脂的相容性，提高PVC‑U给水管材的溶体强度，与其他原料制备得到的成品拉伸强度、断裂伸长率力学性能有了显著的提高，且制备方法简单，易于操作，有利于进行大规模产业化生产。

A high melt strength PVC-U water supply pipe and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高熔体强度PVC-U给水管材及其制备方法
本专利技术属于聚氯乙烯塑料管道材料
更具体地，涉及一种高熔体强度PVC-U给水管材及其制备方法。
技术介绍
聚氯乙烯(PVC)作为一种通用塑料材料，具有难燃、抗化学腐蚀、耐磨、绝缘性好、机械强度高等特点，因此，PVC广泛应用于化工、建材、轻工、家电、包装等领域。其中，硬聚氯乙烯(PVC-U)材料是建筑中使用最广泛的塑料材料。在其生产加工过程中会添加无机粒子，如碳酸钙、二氧化硅、滑石粉等，不仅可以降低高分子材料的成本，还可以改善管材的力学性能。如中国专利申请CN104262852A公开了一种二氧化硅纳米粒子改性聚氯乙烯塑料粒子，该聚氯乙烯塑料粒子主要由聚氯乙烯、纳米二氧化硅粒子、碳酸钙、抗冲改性剂、铅盐稳定剂、加工助剂、润滑剂等制成，可以提高抗冲击性、强度、硬度等力学性能，但是其中的纳米二氧化硅粒子和碳酸钙无机粒子和PVC树脂在化学结构上具有较大的差异，两者存在相容性差的问题，造成添加无机粒子的PVC-U材料的熔体强度显著降低，而熔体强度影响着热塑成型的状态转化过程、材料的加工性能、塑件的力学性能等，是PVC-U材料加工过程中的重要影响因素。因此，迫切需要提供一种提高相容性、力学性能好的高熔体强度PVC-U给水管材及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术无机粒子和PVC树脂相容性差、材料熔体强度低、制备的管材力学性能不好的缺陷和不足，提供一种提高相容性、力学性能好的高熔体强度PVC-U给水管材。本专利技术另一目的是提供所述PVC-U给水管材的制备方法。本专利技术另一目的是提供由所述PVC-U给水管材制备的给水管。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种高熔体强度PVC-U给水管材，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯80～100份、改性纳米碳酸钙10～30份、钙锌稳定剂1～10份、抗冲剂MBS5～20份、聚乙烯蜡1～5份和钛白粉0.5～3份；其中，所述改性纳米碳酸钙的粒径为50～100nm；所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：将纳米碳酸钙烘干后，与硅烷偶联剂在60～70℃条件下混合，搅拌10～20min，即得。本专利技术中，利用硅烷偶联剂分子一端的基团与纳米碳酸钙表面发生反应，形成化学键，对纳米碳酸钙进行表面改性；另一端的基团可以与PVC树脂发生化学反应或物理缠结，从而分子结构差异较大的纳米碳酸钙与PVC树脂紧密结合在一起，从而提高PVC-U给水管材的挤出熔体强度，进而提升管材的综合性能。另外的，改性纳米碳酸钙的粒径大小也是本专利技术中较为重要的影响因素：粒径过小容易引起改性纳米碳酸钙粒子的团聚，进而影响颗粒的分散性；粒径过大则会影响管材的性能。实践中发现，改性纳米碳酸钙的粒径范围在50～100nm，优选60～80nm时，管材各项性能指标均较好。优选地，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯90～100份、改性纳米碳酸钙10～20份、钙锌稳定剂1～5份、抗冲剂MBS5～10份、聚乙烯蜡1～3份和钛白粉1～3份。更优选地，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯100份、改性纳米碳酸钙10份、钙锌稳定剂4份、抗冲剂MBS5份、聚乙烯蜡1份和钛白粉3份。实践中发现，在此条件下制备得到的PVC-U给水管材各性能均较高。优选地，所述改性纳米碳酸钙的粒径为60～80nm。实践中发现，在此条件下制备得到的PVC-U给水管材各性能均较高。进一步地，所述硅烷偶联剂的添加量为纳米碳酸钙的5～15wt％。更进一步地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种。优选地，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷。所述乙烯基硅烷包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷。另外的，本专利技术还提供了一种所述PVC-U给水管材的制备方法，包括以下步骤：将原料投入热混缸中搅拌，同时升温，待温度至115～135℃，将物料转移至冷混缸中继续搅拌，待温度降至40～55℃，停止搅拌，挤出、成型、切割，即得。另外的，本专利技术还提供了一种由所述PVC-U给水管材制备的给水管。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用硅烷偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性后，可以显著提高纳米碳酸钙和PVC树脂的相容性，提高PVC-U给水管材的溶体强度，与其他原料制备得到的成品拉伸强度、断裂伸长率力学性能有了显著的提高，且制备方法简单，易于操作，有利于进行大规模产业化生产。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1一种高熔体强度PVC-U给水管材所述高熔体强度PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯100份、改性纳米碳酸钙10份、钙锌稳定剂4份、抗冲剂MBS5份、聚乙烯蜡1份和钛白粉3份；其中，改性纳米碳酸钙的粒径为80nm。制备方法：S1、将纳米碳酸钙在100℃条件下烘8h，至含水量≤0.2％，再与纳米碳酸钙的10wt％乙烯基三乙氧基硅烷混合投入高速混合机内，在60℃条件下搅拌10min，得改性纳米碳酸钙；S2、将原料投入热混缸中搅拌，同时升温，待温度至115℃，将物料转移至冷混缸中继续搅拌，待温度降至40℃，停止搅拌，双螺杆挤出机挤出、成型、切割，即得。实施例2一种高熔体强度PVC-U给水管材所述高熔体强度PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯100份、改性纳米碳酸钙10份、钙锌稳定剂4份、抗冲剂MBS5份、聚乙烯蜡1份和钛白粉3份；其中，改性纳米碳酸钙的粒径为60nm。制备方法：S1、将纳米碳酸钙在100℃条件下烘8h，至含水量≤0.2％，再与纳米碳酸钙的15wt％乙烯基三甲氧基硅烷混合投入高速混合机内，在65℃条件下搅拌15min，得改性纳米碳酸钙；S2、将原料投入热混缸中搅拌，同时升温，待温度至120℃，将物料转移至冷混缸中继续搅拌，待温度降至50℃，停止搅拌，双螺杆挤出机挤出、成型、切割，即得。实施例3一种高熔体强度PVC-U给水管材所述高熔体强度PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯100份、改性纳米碳酸钙10份、钙锌稳定剂4份、抗冲剂MBS5份、聚乙烯蜡1份和钛白粉3份；其中，改性纳米碳酸钙的粒径为100nm。制备方法：S1、将纳米碳酸钙在100℃条件下烘8h，至含水量≤0.2％，再与纳米碳酸钙的12wt％乙烯基三甲氧基硅烷混合投入高速混合机内，在70℃条件下搅拌10min，得改性纳米碳酸钙；S2、将原料投入热混缸中搅拌，同时升温，待温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高熔体强度PVC-U给水管材，其特征在于，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯80～100份、改性纳米碳酸钙10～30份、钙锌稳定剂1～10份、抗冲剂MBS 5～20份、聚乙烯蜡1～5份和钛白粉0.5～3份；/n其中，所述改性纳米碳酸钙的粒径为50～100nm；所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：/n将纳米碳酸钙烘干后，与硅烷偶联剂在60～70℃条件下混合，搅拌10～20min，即得。/n

【技术特征摘要】
20191231 CN 20191140744271.一种高熔体强度PVC-U给水管材，其特征在于，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯80～100份、改性纳米碳酸钙10～30份、钙锌稳定剂1～10份、抗冲剂MBS5～20份、聚乙烯蜡1～5份和钛白粉0.5～3份；
其中，所述改性纳米碳酸钙的粒径为50～100nm；所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
将纳米碳酸钙烘干后，与硅烷偶联剂在60～70℃条件下混合，搅拌10～20min，即得。


2.根据权利要求1所述PVC-U给水管材，其特征在于，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯90～100份、改性纳米碳酸钙10～20份、钙锌稳定剂1～5份、抗冲剂MBS5～10份、聚乙烯蜡1～3份和钛白粉1～3份。


3.根据权利要求1所述PVC-U给水管材，其特征在于，所述PVC-U给水管材由以下原料及其重量份数制成：聚氯乙烯100份、改性纳米碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑先伟，宋科明，李统一，
申请(专利权)人：南京联塑科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32