一種高耐候性能PVC‑U排水管及其製備方法與流程

2023-09-17 00:50:15

本發明涉及聚氯乙烯管材領域，具體地，涉及一種高耐候性能pvc-u排水管及其製備方法。

背景技術：

戶外使用的塑料製品，如pvc-u排水管由於長期暴露在自然環境中，易受光、熱、機械應力等因素導致管道發黃、龜裂、力學性能下降，因此通常需要在其配方中添加抗氧化劑、光穩定劑等對製品進行耐候性能穩定化的處理。抗氧化劑、光穩定劑技術的應用和其加工工藝的研究直接影響到製品耐候性能穩定化處理的有效性。目前國內生產的抗氧劑可分為受阻酚類、亞磷酸酯類和硫代酯類三種類型；光穩定劑可分為受阻胺類、苯並三唑類和二苯甲酮類三種類型。不同類型抗氧劑和光穩定劑之間的復配，會產生協同或者反協同作用，直接影響到產品的耐候性能的持久性。

鈦白粉是一種廣泛應用的無機顏料，其按照晶體結構可分為金紅石型鈦白粉和銳鈦型鈦白粉。相對於銳鈦型鈦白粉，金紅石型鈦白粉具有更好的耐候性，因此金紅石型鈦白粉是耐候型聚氯乙烯（pvc）製品的首選紫外線屏蔽劑。國內使用的鈦白粉作為白色顏料的同時，其也可作為紫外線屏蔽劑；而鈦白粉的抗紫外線輻照的能力以及抗氧化等耐候性能主要取決於其表面無機包覆層的緻密度。國產的鈦白粉雖然價格便宜，但是由於技術和成本的原因，其外表面的包覆層往往包覆不均勻或者包覆層比較薄弱，導致內層的tio2受到光催化後失去電子變成活性氧原子，反而加速了pvc-u管道的降解和老化。

因此，為改善pvc製品的耐候性能很有必要對鈦白粉的表面進行改性包覆，若能夠將鈦白粉與光穩定劑和抗氧劑結合起來改性以提高製品的耐候性將具有較重大的研究意義。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種高耐候性能pvc-u排水管，本發明提供的pvc-u排水管在保持優良機械性能及加工性能的基礎上，通過加入新型耐候劑，在保持pvc-u排水管原有的力學性能的基礎上耐候性能得到了顯著提高。

本發明的另一目的在於提供上述pvc-u排水管的製備方法。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種高耐候性能pvc-u排水管，所述pvc-u排水管由如下質量份數的組分組成：

pvc樹脂100份；

熱穩定劑1～3份；

耐候劑0.5～3份；

填料1～30份；

抗衝改性劑1～5份；

潤滑劑0.1～5份；

加工助劑0.5～5份；

其中，所述耐候劑為採用偶聯劑在鈦白粉表面包覆光穩定劑和抗氧劑所製得。

所述光穩定劑和抗氧劑的總和與鈦白粉的質量比為0.1～1：10；所述光穩定劑和抗氧劑的質量比為0.5～2：1。

本發明通過將光穩定劑和抗氧劑與鈦白粉進行復配，使光穩定劑和抗氧劑能夠很好的包覆在鈦白粉表面並形成緻密層，製得了一種適用於pvc-u排水管的新型耐候劑。在實驗過程中發明人發現，光穩定劑和抗氧劑之間的用量關係不同不會直接導致兩者的協同效應或反協同效應；當光穩定劑和抗氧劑的質量比為0.5～2：1時兩者具有協同效應，可以達到減量增效的作用。發明人還發現當將光穩定劑和抗氧劑與鈦白粉按照質量比為0.1～1：10的比例進行復配時，一方面可以降低穩定劑的析出，另一方面可以提高鈦白粉表面包覆層的厚度和穩定性；在將上述新型耐候劑應用於pvc-u排水管的配方中，能在保持pvc-u排水管原有的力學性能的基礎上顯著提高管材的耐候性能。

優選地，所述光穩定劑和抗氧劑的總和與鈦白粉的質量比為1：10。

優選地，所述光穩定劑和抗氧劑的質量比為1：1。

優選地，所述耐候劑的製備方法為：將鈦白粉、光穩定劑、抗氧劑及偶聯劑混合，用高速混煉機捏合，再於冷混料機中攪拌冷卻備用。

優選地，所述光穩定劑為受阻胺類光穩定劑，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑。

更為優選地，所述受阻胺類光穩定劑為gw-622、gw944z或gw-544中的一種或幾種；所述抗氧劑為1010、1076或pky-168中的一種或幾種。

優選地，所述鈦白粉為金紅石型鈦白粉。

優選地，所述偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑和/或矽烷類偶聯劑。

優選地，所述熱穩定劑為鈣鋅穩定劑和/或有機錫穩定劑。

優選地，所述填料為碳酸鈣、高嶺土、滑石粉或二氧化矽中的一種或幾種。

優選地，所述抗衝改性劑為丙烯酸酯類和/或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯（abs）。

優選地，所述的潤滑劑為硬脂酸類、聚乙烯蠟或石蠟中的一種或者幾種；

優選地，所述的加工助劑為丙烯酸類加工助劑。

上述高耐候性能pvc-u排水管的製備方法，所述方法包括如下步驟：

s1：將鈦白粉、光穩定劑、抗氧劑及偶聯劑混合，用高速混煉機捏合，再於冷混料機中攪拌冷卻備用；

s2：將配方中其餘各組分與s1所得耐候劑混合，在高速混料機中混合分散至80～130℃，然後排入冷混機中攪拌冷卻備用；

s3：將s2所得混合料加入雙螺杆擠出機中塑化擠出成型即得所述高耐候性能pvc-u排水管。

優選地，雙螺杆擠出機為錐形雙螺杆擠出機，機筒溫度為140～190℃，成型溫度為140～220℃。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明提供的pvc-u排水管在保持優良機械性能及加工性能的基礎上，通過加入新型耐候劑，提高了pvc-u排水管的耐候性能。本發明提供的pvc-u排水管的耐候性能在人工模擬自然環境（輻照強度50%，溫度50℃，下雨）的條件下，以氙燈作為光源，老化48h後，與未老化的材料的色差等級在3～5級之間，符合gb/t5836.1的要求。本發明提供的pvc-u排水管在戶外自然環境中較長時間使用時不會發生發黃、龜裂、力學性能下降的問題。

具體實施方式

下面結合實例對本發明做進一步的說明，所舉實例只用於解釋本發明，但本發明要求保護的範圍不局限於實例所表述的範圍。

實施例1

一種高耐候性pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、1份耐候劑、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中耐候劑組分為：光穩定劑gw-622/抗氧劑1010的比例為2:1，兩者總質量佔鈦白粉質量分數5%，所用的偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑。

上述高耐候性pvc-u排水管的製備方法如下：

s1：將鈦白粉、光穩定劑、抗氧劑及偶聯劑混合，用高速混煉機捏合，再於冷混料機中攪拌冷卻備用；

s2：各組分按質量份配好後，加入高速混料機中，攪拌溫度設定在90℃，攪拌至該溫度時排入冷混機中攪拌冷卻；

s3：然後將冷卻後的料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出塑化成型，其中雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為175℃、170℃，成型溫度分別為175℃、185℃，擠出製備得到高耐候性能pvc-u排水管。

實施例2

一種高耐候性pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、0.5份耐候劑、25份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中耐候劑組分為：光穩定劑gw-622/抗氧劑1010的比例為2:1，兩者總質量佔鈦白粉質量分數10%，所用的偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑。

本實施例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

實施例3

一種高耐候性pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、1份鈣鋅穩定劑、3份耐候劑、1份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中耐候劑組分為：光穩定劑gw-544/抗氧劑pky-168的比例為0.5:1，兩者總質量佔鈦白粉質量分數10%，所用的偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑。

本實施例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

實施例4

一種高耐候性pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、3份耐候劑、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中耐候劑組分為：光穩定劑gw-544/抗氧劑pky-168的比例為1:1，兩者總質量佔鈦白粉質量分數0.1%，所用的偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑。

本實施例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

對照例1

本對照例中除了不添加任何耐候劑之外，其餘各組分及含量均與實施例1相同。具體地，所述pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、1份鈦白粉、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。

本對照例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

對照例2

本對照例中的耐候劑選用現有技術中常用的耐候劑，其餘各組分及含量均與實施例1相同。具體地，所述pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、1份耐候劑、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中，所述耐候劑為β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯。

本對照例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

對照例3

本對照例中的耐候劑中的光穩定劑和抗氧劑的質量比不在本發明限定的範圍之內，其餘各組分及含量均與實施例1相同。具體地，所述pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、1份耐候劑、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中耐候劑組分為：光穩定劑gw-622/抗氧劑1010的比例為1:1，兩者總質量佔鈦白粉質量分數5%，所用的偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑。

本對照例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

對照例4

本對照例的耐候劑中光穩定劑和抗氧劑的總和與鈦白粉之間的質量比不在本發明限定的範圍之內，其餘各組分及其含量均與實施例1相同。具體地，所述pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、1份耐候劑、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。其中耐候劑組分為：光穩定劑gw-622/抗氧劑1010的比例為2:1，兩者總質量佔鈦白粉質量分數0.5%，所用的偶聯劑為鈦酸酯類偶聯劑。

本對照例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法同實施例1。

對照例5

本對照例中各組分及含量均與實施例1相同，不同之處在於本對照例中的光穩定劑和抗氧劑未對鈦白粉進行包裹預處理，而是與其它各組分直接混合製備pvc-u排水管。具體地，所述pvc-u排水管配方為：100份pvc樹脂、3份鈣鋅穩定劑、1份鈦白粉、0.04份光穩定劑、0.01份抗氧劑、15份碳酸鈣、3份abs、4份pe蠟、3份加工助劑。

本對照例提供的高耐候性pvc-u排水管的製備方法如下：

s1：將鈦白粉、光穩定劑、抗氧劑以及其餘各組分按質量份配好後，加入高速混料機中，攪拌溫度設定在90℃，攪拌至該溫度時排入冷混機中攪拌冷卻；

s2：然後將冷卻後的料加入雙螺杆擠出機中熔融擠出塑化成型，其中雙螺杆擠出機機筒的溫度分別設定為175℃、170℃，成型溫度分別為175℃、185℃，擠出製備得到高耐候性能pvc-u排水管。

將上述各實施例和對照例製備得到的pvc-u排水管的力學性能按照gb/t5836.1標準進行測試，其耐候性能按照gb/t250-2008《紡織品色牢度試驗評定變色用灰色樣卡》進行評價對比，結果見下表1。

表1實施例1～4和對照例1～5製備得到的pvc-u排水管的性能測試

。

由上表1可知，本發明各實施例製備得到的pvc排水管的耐候性能和力學性能均較好，相比之下，對比例1～5製備得到的pvc排水管的耐候性能較差，不能滿足管材的長期使用要求。