一種耐氧化聚氯乙烯管材及其製備方法與流程

2023-06-14 15:38:31 1

本發明屬於節水灌溉器件領域，涉及一種耐氧化聚氯乙烯管材及其製備方法。

背景技術：

基於我國農村的技術、經濟條件，大力發展高效節水應是農業灌溉節水的主要措施，節水聚氯乙烯管材用聚氯乙烯(pvc)管材作為輸水主管道，具有質量輕、長度大、輸水阻力小、耐腐蝕、施工簡便等諸多優點，在農業灌溉技術工程中得到了廣泛的應用。

pvc管即硬聚氯乙烯管，是由聚氯乙烯樹脂與穩定劑、潤滑劑等配合後用熱壓法擠壓成型，是最早得到開發應用的塑料材。pvc管抗腐蝕能力強、易於粘接、價格低、質地堅硬，但是由於有pvc單體和添加劑滲出，只適用於輸送溫度不超過45℃的給水系統中。pvc管有優異的介電性能，但是相對應的它也具有不耐氧化等缺點在100℃以上或經長時間陽光曝曬，就會分解而產生氯化氫，並自動催化分解引起變色，。由於在管材均為露天戶外安裝，在環境溫度較高時，可能會導致管材因氧化而發脆，導致管材開裂的現象。

因此，如何製備一種耐氧化聚氯乙烯管材是目前需要解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術中的不足，提供一種耐氧化聚氯乙烯管材及其製備方法。本發明的耐氧化聚氯乙烯管材採用的複合抗氧劑的主體是高分子有機材料，其不僅有良好的耐氧化性能還與聚氯乙烯聚合物之間的相容性好，減少聚氯乙烯管材製備時出現的結構缺陷。相比於普通聚氯乙烯管材，它能夠為聚氯乙烯管材提供更高強度的耐氧化性能。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

本發明提供一種耐氧化聚氯乙烯管材，包括以下重量份數的組分：

聚氯乙烯樹脂75-80份；

增塑劑1-2份；

複合抗氧劑0.5-1份；

增色劑5-6份；

潤滑劑7-8份；

acr樹脂5-8份；

輕鈣10-11份；

所述複合抗氧劑的組成為：

抗氧劑b2154-6wt％；

抗紫外線吸收劑uv5319-12wt％；

低密度高壓聚乙烯：82-87wt％。

本發明中所提到的低密度高壓聚乙烯等均是本領域技術人員根據所學知識清楚確定的本領域常用的聚乙烯材料。

作為優選的技術方案：

優選的，所述複合抗氧劑的組成為：

抗氧劑b2155.5wt％；

抗紫外線吸收劑uv5319.5wt％；

低密度高壓聚乙烯：85wt％。

優選的，所述複合抗氧劑的組成為：

抗氧劑b2155wt％；

抗紫外線吸收劑uv53111wt％；

低密度高壓聚乙烯：84wt％。

優選的，聚氯乙烯樹脂78份、增塑劑2份、複合抗氧劑0.5份、增色劑5份、acr樹脂5份、潤滑劑7份、輕鈣10份。

優選的，聚氯乙烯樹脂76份、增塑劑1.5份、複合抗氧劑0.8份、增色劑5份、acr樹脂8份、潤滑劑8份、輕鈣10份。

優選的，所述增色劑是普通色素炭黑。

優選的，所述潤滑劑為wax、hst或cast中的一種或幾種；所述增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯(dbp)或鄰苯二甲酸二辛酯(dop)。

本發明還提供一種耐氧化聚氯乙烯管材的製備方法，包括以下步驟：

(1)混料：將聚氯乙烯樹脂與增色劑、潤滑劑、acr樹脂、增塑劑和輕鈣依次加入到混料鬥內混合均勻後加入擠出機，混合時的攪拌速率為1300-1500rpm；

(2)將複合抗氧劑加入共擠機中，然後將複合抗氧劑與經擠出機擠出的熔體混合後，在190-195℃下預熱，經成型機頭在220-230℃條件下擠出、冷卻、定型、牽引得到。

優選的，所述複合抗氧劑的製備方法為：將低密度高壓聚乙烯、抗氧劑b215和抗紫外線吸收劑uv531依次混合後加入共擠機中，在170-185℃下預熱，經成型機頭在205-220℃條件下擠出、冷卻、切粒得到。

優選的，所述聚氯乙烯樹脂為粉狀，所述聚氯乙烯樹脂的粒徑為1-2um，所述聚氯乙烯樹脂的分子量為80000-100000；所述輕鈣加入前需過濾，過濾精度為800目。

塑料、合成纖維和橡膠等高分子材料容易發生熱氧降解反應，加入抗氧劑可以保持高分子材料的優良性能，延長使用壽命。有機化合物的熱氧化過程是一系列的自由基鏈式反應，在熱、光或氧的作用下，有機分子的化學鍵發生斷裂，生成活潑的自由基和氫過氧化物。氫過氧化物發生分解反應，也生成烴氧自由基和羥基自由基。這些自由基可以引發一系列的自由基鏈式反應，導致有機化合物的結構和性質發生根本變化。抗氧劑的作用是消除剛剛產生的自由基，或者促使氫過氧化物的分解，阻止鏈式反應的進行。能消除自由基的抗氧劑有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物，稱為主抗氧劑；能分解氫過氧化物的抗氧劑有含磷和含硫的有機化合物，稱為輔助抗氧劑。

本發明採用的b215抗氧劑就是主抗氧劑1010(酚類)和輔抗氧劑168(亞磷酸酯)按1：2的比例復配而成的，為防止光老化需要在pe中加入紫外線吸收劑，它可將波長290～400nm的紫外線吸收激化轉化為沒有破壞性的較長波長的光線；本發明選用的紫外線吸收劑uv-531能有效吸收240-340nm的紫外光，具有色淺、無毒、相容性好、遷移性小、易於加工等特點，能與b215抗氧劑協同，將照射到聚氯乙烯管材表面的紫外線充分吸收並轉化，提供了良好的光穩定效果；另外，本發明的複合抗氧劑是由b215抗氧劑、紫外線吸收劑uv-531和低密度高壓聚乙烯熔融共混後製得的主體是高分子有機材料複合抗氧劑，其不僅有良好的耐氧化性能還與聚氯乙烯聚合物之間的相容性好，減少聚氯乙烯管材製備時出現的晶體結構缺陷；相比於普通聚氯乙烯管材，它能夠為聚氯乙烯管材提供更高強度的耐氧化性能。

有益效果：

1、本發明選用的紫外線吸收劑uv-531能有效吸收240-340nm的紫外光，具有色淺、無毒、相容性好、遷移性小、易於加工等特點，還有助於減少色澤,同時延緩泛黃和阻滯物理性能損失。

2、本發明製備的耐氧化聚氯乙烯管材在露天使用中防止聚氯乙烯管材側邊開裂，使得聚氯乙烯管材具有優異的綜合性能，其與不加入抗氧劑的普通聚氯乙烯管材相比，有效增強聚氯乙烯管材耐氧化性能，保證聚氯乙烯管材使用壽命，降低了聚氯乙烯管材在使用過程中對聚氯乙烯管材造成損害的可能性。

3、本發明引入了紫外線吸收劑和抗氧劑，在二者的協同作用下成功地解決了聚氯乙烯管材光降解和氧降解問題，提高了產品抵禦嚴苛自然環境條件的能力。

4、本發明引入了複合抗氧劑，複合抗氧劑主體結構是高分子材料，有利於提高複合抗氧劑與聚氯乙烯之間的相容性，進而有利於提高聚氯乙烯管材的機械強度，克服生產過程中存在的變形、斷管、纏繞應力過大等造成的質量隱患。

5、本發明所得的聚氯乙烯管材產品外觀光滑平整、強度韌性高、抗光熱氧降解性能突出、抗太陽灼傷性能優異、耐環境應力性能卓越、成本低廉，實際應用到節水灌溉領域節能降耗、增產增收增效明顯。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。

實施例1-5

本發明提供一種耐氧化聚氯乙烯管材，包括以下重量份數的組分：

聚氯乙烯樹脂75-80份；

增塑劑1-2份；

複合抗氧劑0.5-1份；

增色劑5-6份；

潤滑劑7-8份；

acr樹脂5-8份；

輕鈣10-11份；

所述複合抗氧劑的組成為：

抗氧劑b2154-6wt％；

抗紫外線吸收劑uv5319-12wt％；

低密度高壓聚乙烯：82-87wt％。

其中，是普通色素炭黑；滑劑為wax、hst或cast中的一種或幾種；所述增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯(dbp)或鄰苯二甲酸二辛酯(dop)。

本發明實施例1-5耐氧化聚氯乙烯管材對應的組分明細如下表1所示。

表1為本發明實施例1-5耐氧化聚氯乙烯管材對應的組分明細

本發明還提供一種耐氧化聚氯乙烯管材的製備方法，包括以下步驟：

(1)混料：將聚氯乙烯樹脂與增色劑、潤滑劑、acr樹脂、增塑劑和輕鈣依次加入到混料鬥內混合均勻後加入擠出機，混合時的攪拌速率為1300-1500rpm；

(2)將複合抗氧劑加入共擠機中，然後將複合抗氧劑與經擠出機擠出的熔體混合後，在190-195℃下預熱，經成型機頭在220-230℃條件下擠出、冷卻、定型、牽引得到。

優選的，所述複合抗氧劑的製備方法為：將低密度高壓聚乙烯、抗氧劑b215和抗紫外線吸收劑uv531依次混合後加入共擠機中，在170-185℃下預熱，經成型機頭在205-220℃條件下擠出、冷卻、切粒得到。

優選的，所述聚氯乙烯樹脂為粉狀，所述聚氯乙烯樹脂的粒徑為1-2um，所述聚氯乙烯樹脂的分子量為80000-100000；所述輕鈣加入前需過濾，過濾精度為800目。

本發明實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材對應的工藝條件如下表2所示。

表2本發明實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材中對應的工藝條件

其中，複合抗氧劑的製備方法為：將低密度高壓聚乙烯、抗氧劑b215和抗紫外線吸收劑uv531依次混合後加入共擠機中，在170-185℃下預熱，經成型機頭在205-220℃條件下擠出、冷卻、切粒得到。本發明實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材對應的複合抗氧劑製備的工藝條件如下表3所示。

表3本發明實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材中複合抗氧劑製備對應的工藝條件

二、性能檢測

1、按照gb/t1040.3-2006規定的方式測定實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材的斷裂強度(mpa)和斷裂伸長率(％)，實驗結果見表4。

表4實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材的斷裂強度和斷裂伸長率

2、實施例1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材與普通聚氯乙烯管材在同條件下露天鋪設，測定6個月內的抗氧化測試結果，具體如表5所示。

表5本發明1-5製備的耐氧化聚氯乙烯管材與普通聚氯乙烯管材的抗氧化測試結果

其中，普通聚氯乙烯管材除了不含有複合氧化劑外，其餘與實施例4的聚氯乙烯管材的配比和製備方法相同。

通過試驗對比發現，添加抗氧劑能有效提高pvc管材的耐氧化性能。

上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不限於上述舉例，本技術領域的普通技術人員，在本發明的實質範圍內，作出的變化、改變、添加或替換，都應屬於本發明的保護範圍。