高強度抗壓管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強度抗壓管，包括以下重量份的組分:PVC50~60份；增韌材料10~20份；增強材料15~25份；潤滑劑1~10份；復(fù)合穩(wěn)定劑8~12份；調(diào)色劑1~5份。該發(fā)明制備的PVC管材具有較高的強度和較好的韌性，從而使PVC管材能夠在薄膜纏繞很多層之后不會發(fā)生彎折或者在薄膜內(nèi)部斷裂，延長卷芯管的使用壽命。
【專利說明】
高強度抗壓管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及PVC基高分子化合物，特別涉及一種高強度抗壓管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 卷芯管是指用于卷曲各種薄膜、膠帶或紙張等帶狀產(chǎn)品的部件，以方便對產(chǎn)品存 放或者運輸?，F(xiàn)有的卷芯管的材質(zhì)各異，一般根據(jù)所要卷曲的產(chǎn)品制定，分為紙質(zhì)卷芯管、 塑料卷芯管和金屬卷芯管等。目前，使用量最大的是PVC塑料類卷芯管，相比于金屬卷芯管 具有質(zhì)輕的優(yōu)點，相比于紙質(zhì)卷芯管，塑料卷芯管具有較好的強度特性。
[0003] PVC管材的主要成分是聚氯乙烯，聚氯乙烯具有耐酸、耐堿、耐腐蝕性、強度高等優(yōu) 點，但是PVC管材的韌性較差，當(dāng)纏繞很多層薄膜時，纏繞的薄膜對卷芯管形成巨大的卷曲 力，導(dǎo)致PVC管材向一側(cè)彎折或者在內(nèi)部發(fā)生管材斷裂，最終影響所纏繞的薄膜的質(zhì)量，所 以，制備具有較高強度和較好韌性的PVC管材是現(xiàn)階段研究者們應(yīng)該考慮的問題。
[0004] 目前，現(xiàn)有專利中申請公布號為CN 102702651A的中國專利公開了一種納米級增 韌增強的PVC-M管材，其內(nèi)含有納米增強材料并利用納米增強材料優(yōu)異的高填充性，改善了 PVC-M管材的增韌補強作用，顯著提高了塑料的拉伸強度和彈性模量。
[0005] 但是，上述專利以及現(xiàn)有技術(shù)中存在著這樣問題:PVC管材所能達到的最大抗拉強 度為45Mpa左右，如果想繼續(xù)增大抗拉強度，則需要增大納米增強材料的添加量，而增大添 加量后則會導(dǎo)致物料在擠出機內(nèi)的流動性受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種具有較高強度和較好韌性且加工流動性均勻的高強度 抗壓管及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的： 一種高強度抗壓管，包括以下重量份的組分： PVC 50~60 份； 増韌材料 10~20份; 增強材料 15~25份； 潤滑劑 】~1〇份； 復(fù)合穩(wěn)定劑 8~12份； 調(diào)色剤 1~5份。
[0008] 通過采用上述技術(shù)方案，在PVC中加入增韌材料與增強材料，增韌材料與增強材料 產(chǎn)生協(xié)同作用，可彌補PVC管材韌性差的缺陷，同時向PVC管材中加入潤滑劑，能夠保證擠出 的PVC管材表面光滑，適用于用于卷曲一些高檔薄膜，同時，利用復(fù)合穩(wěn)定劑具有的較好的 吸酸性能，能夠改善PVC材料自身耐熱性差的缺陷，使PVC管材在擠出過程中不會導(dǎo)致過多 的分解，從而保證PVC管材與其他組分結(jié)合所制得的PVC管材具有優(yōu)異的高強度和高韌性， 從而使PVC管材能夠在薄膜纏繞很多層之后不會發(fā)生彎折或者在薄膜內(nèi)部斷裂，制備了卷 芯管用的高強度抗壓管。
[0009] 本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述增韌材料選用氯化聚乙烯（CPE)、甲基丙烯酸甲酯-丁 二烯-苯乙烯(MBS)、輕質(zhì)CaC〇3中至少兩種。
[0010] 通過采用上述技術(shù)方案，CPE為白色粉末，無毒無味，具有優(yōu)良的耐候性、耐腐蝕、 耐老化以及優(yōu)異的韌性，甚至在-30°c仍有較好的柔韌性，與其他高分子材料具有良好的相 容性，同時，CPE的加工性能較好，門尼粘度在50~100之間，具有較好的流動性;MBS是PVC的 重要增韌改性劑，還能最大限度保持PVC的透明性，它與PVC兩相之間是半相容的，即具有較 好的界面相容性，可在混合體系內(nèi)保持粒子形狀完整，隨著MBS含量的增加，分散的顆粒逐 漸凝結(jié)起來形成海島結(jié)構(gòu)，當(dāng)材料受到外力沖擊時，發(fā)生形變并誘發(fā)銀紋和剪切帶，通過銀 紋和剪切帶分散和吸收沖擊能量，形成材料從脆性斷裂向韌性斷裂的轉(zhuǎn)變，從而達到增韌 的目的；輕質(zhì)CaC0 3的粒子很小，單位質(zhì)量的比表面能愈大，增大了填料與聚合物基質(zhì)的接 觸面積，從而使輕質(zhì)CaC03具有因粒子微細和鏈狀結(jié)構(gòu)而生成的物理纏結(jié)作用，又具有由于 表面活性而引起的化學(xué)結(jié)合作用，在聚合物填充中表現(xiàn)出良好的增強增韌作用;三種物質(zhì) 均具有優(yōu)異的增韌作用，同時MBS與輕質(zhì)CaC0 3也具有顯著的增強作用，使制得的PVC管材具 有較好韌性的同時具有一定的強度。
[0011] 本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述增強材料選用硼酸鎂晶須、玻璃纖維中至少一種。
[0012]通過采用上述技術(shù)方案，硼酸鎂晶須具有輕量化、高強度、高彈性模量、高硬度、耐 高溫、耐腐蝕及優(yōu)異的電絕緣性，且無毒無污染，填充到塑料組分中時，成型流動性很好，接 近于無填充的樹脂，晶須可到達任意的角落，并且表面平整光潔，成型精度高，擠出的管材 具有較強的穩(wěn)定性;玻璃纖維具有重量輕，比強度高，耐腐蝕性、電絕緣性好，可作為增強材 料填充到塑料基體中，但是它有脆性大、易斷裂的缺陷，需與增韌材料相互作用產(chǎn)生協(xié)同作 用共同增強塑料的強度與韌性。
[0013]本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述潤滑劑選用石蠟-硬脂酸鈣、石蠟-硬脂酸鉛中至少一 種。
[0014]通過采用上述技術(shù)方案，潤滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的 摩t祭力，從而降低恪體的流動阻力，降低恪體粘度，提尚恪體的流動性，提尚制品表面的光 潔度;潤滑劑分為內(nèi)潤滑劑和外潤滑劑，內(nèi)潤滑劑的作用是降低分子間的作用力，外潤滑劑 是降低樹脂與金屬表面之間的摩擦，而石蠟-硬脂酸鈣、石蠟-硬脂酸鉛兩種潤滑劑，在PVC 壓延成型初期，由于加工溫度低，與PVC的相容性差，主要起外潤滑作用，當(dāng)溫度升高后，與 PVC的相容性增大，轉(zhuǎn)而起到內(nèi)潤滑的作用，所以，石蠟-硬脂酸鈣和石蠟-硬脂酸鉛均是優(yōu) 異的潤滑劑，填充到PVC管材中能夠使其表面光潔平整。
[0015]本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述復(fù)合穩(wěn)定劑選用二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基 錫、馬來酸二丁基錫中至少兩種。
[0016]通過采用上述技術(shù)方案，二月桂酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫以及馬來酸二丁 基錫都屬于有機錫類穩(wěn)定劑，二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二辛基錫具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定作 用，無毒無害，同時具有較好的潤滑性與流變性，適用于硬質(zhì)透明制品；馬來酸二丁基錫具 有優(yōu)異的耐熱性和透明性，有良好的抗氧化性能，適用于軟質(zhì)和半硬質(zhì)透明紙品;將二月桂 酸二丁基錫、二月桂酸二辛基錫或者馬來酸二丁基錫中至少兩種混合在一起使用，兩種穩(wěn) 定劑混合使用產(chǎn)生協(xié)同作用使熱穩(wěn)定性能更優(yōu)異；同時，三種穩(wěn)定劑都屬于吸酸穩(wěn)定劑，能 夠?qū)⑷廴赑VC釋放的HC1進行分解，減少PVC過多的分解，從而保證PVC在與其他組分共混時 的綜合性能更優(yōu)。
[0017]本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述CPE、MBS的熔融指數(shù)為3~10。
[0018]通過采用上述技術(shù)方案，熔融指數(shù)是指塑料粒在一定時間（10分鐘）內(nèi)、一定溫度 與壓力下，熔化成塑料流體，然后通過一個直徑為2.1_的圓管所流出的克數(shù)，選用CPE、MBS 的熔融指數(shù)為3~10，熔融指數(shù)較低，表明該塑料材料的加工流動性較好，有助于與基體材 料PVC的共混，有利于實現(xiàn)填充CPE、MBS后對PVC增韌性能上的改善，提高共混體的綜合性 能。
[0019]本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述硼酸鎂晶須的長度為20~50m。
[0020]通過采用上述技術(shù)方案，選用20~50wii長度的硼酸鎂晶須，微米級的硼酸鎂晶須 填充到基體材料中，有利于在基體材料中進行良好的分散，如果硼酸鎂晶須的長度大于5〇y m，會導(dǎo)致分散不均勻或者在基體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致材料的脆裂，如果硼酸鎂晶須的長度 小于20wn，則因長度太小使硼酸鎂晶須不能很好地產(chǎn)生增強的作用，所以硼酸鎂的晶須的 長度選用20~50M1為宜。
[0021]本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述玻璃纖維的長度為1~5mm。
[0022] 通過采用上述技術(shù)方案，選用1~5mm長度的玻璃纖維，1~5mm的玻璃纖維填充到 基體材料中，有利于在基體材料中較良好的分散，如果玻璃纖維的長度大于5mm，會導(dǎo)致分 散不均勻或者在基體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致材料的脆裂，如果玻璃纖維的長度小于1mm，則因 長度太小使玻璃纖維不能很好地產(chǎn)生增強的作用，所以玻璃纖維的長度選用1~5_為宜。
[0023] 本發(fā)明進一步設(shè)置為:所述調(diào)色劑為白炭黑、碳黑中至少一種。
[0024] 通過采用上述技術(shù)方案，白炭黑、碳黑是PVC管材中常用的調(diào)色劑，如果需要淺色 的PVC卷芯管則可大量添加白炭黑，同時由于白炭黑粒徑小，比表面積大，對其他材料的吸 附力較強，還能起到一定的增強作用；如果需要深色的PVC卷芯管則可大量添加碳黑，同時 由于碳黑的韌性良好，還可與其他增韌材料產(chǎn)生協(xié)同作用一起增加 PVC卷芯管的韌性。
[0025] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種高強度抗壓管的制備方法，包括以下步驟： (1) 按照PVC 50~60份、增韌材料10~20份、增強材料15~25份、潤滑劑1~10份、復(fù)合 穩(wěn)定劑8~12份、調(diào)色劑0~5份稱料； (2) 將步驟(1)所稱的物料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融共混并造粒，擠出機機筒溫 度為：180°C~220°C，機頭溫度：190°C~210°C，口模溫度：180°C~200°C，轉(zhuǎn)速為35~45r/ min； (3) 將步驟(2)中的造粒投入到錐形雙螺桿擠出機擠出成型得到高強度抗壓管，擠出機 機筒溫度為180°C~220°C，模頭溫度為180°C~200°C ; (4) 將所得的高強度抗壓管冷卻至5~10°C定型，然后進行切割、包裝。
[0026] 通過采用上述技術(shù)方案，稱量、混料、擠出以及封裝是制備該PVC卷芯管的重要步 驟，混料過程中，將機頭溫度設(shè)置為190 °C~210 °C以及將轉(zhuǎn)速設(shè)置為35~45r/min，是為了 加快各個填料的融化速度，使它們能夠更好地熔合，也使熔合更加均勻，制備的管材的綜合 性能更優(yōu)。
[0027] 綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：1、高強度與高韌性:添加增強材料顯著增加 了PVC管材的抗拉強度，添加增韌材料后，增強材料與增韌材料發(fā)生協(xié)同作用，進一步提高 了 PVC管材的強度，使PVC管材既具有較高的強度又具有較好的韌性，同時，添加的復(fù)合穩(wěn)定 劑具有較強的吸酸性能，將熔融的PVC釋放的HC1進行吸收，減少PVC過多的分解，以保證增 強材料和增韌材料添加到PVC中能夠制備高強度抗壓的PVC卷芯管;2、易加工:增韌材料所 使用的CPE和MBS的熔融指數(shù)較低，熔融狀態(tài)下的流動性較好，同時，添加石蠟-硬脂酸鈣、石 蠟-硬脂酸鉛兩種潤滑劑能夠降低物料之間的摩擦力，從而降低熔體的流動阻力，提高熔體 的流動性，使該制備體系的流動性較好，有利于物料之間的相容與混合;3、產(chǎn)品光潔度高： 在PVC熔融狀態(tài)下，添加潤滑劑能夠增加各個組分之間的相容性，使物料之間混合更加均 勻，制備的PVC管材的性能也更加優(yōu)異、穩(wěn)定。
【具體實施方式】
[0028]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0029]制備方法： (1) 按照PVC、增韌材料、增強材料、潤滑劑、復(fù)合穩(wěn)定劑、調(diào)色劑稱料； (2) 將步驟(1)所稱的物料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融共混并造粒，擠出機機筒溫 度為:200 °C，機頭溫度:200 °C，口模溫度：190 °C，轉(zhuǎn)速為40r/min; (3)將步驟(2)中的造粒投 入到錐形雙螺桿擠出機擠出成型得到高強度抗壓管，擠出機機筒溫度為200°C，模頭溫度為 190。。； (4)將所得的高強度抗壓管冷卻至8°C定型，然后進行切割、包裝。
[0030]設(shè)計實施例及對比例如下表所示
檢測方法： (1) 抗拉強度:按照GB1040-79塑料拉伸試驗方法以及電子萬能試驗機進行測試； (2) 硬度:采用GB2411-80塑料邵氏硬度試驗方法； (3) 抗沖擊性:通過氣壓推動子彈，使子彈產(chǎn)生高速，繼而推動金屬桿沖擊試樣。通過記 錄實驗過程中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、試樣沖擊后的形貌，從而分析樣品的耐沖擊強度?；羝战?森桿包括60硅二錳和7A04A鋁，本實驗采用的是7A04A鋁桿。壓力控制在0.5Mpa，子彈的速度 為19?56m/s; (4) 流動性:采用NDJ-79型旋轉(zhuǎn)粘度計進行粘度測試。
[0031]抗拉強度和硬度的測試結(jié)果如下表所示

通過上表可知，實施例中的試樣的抗拉強度均能達到60Mpa以上，硬度能達到85A以上， 而未添加增韌材料的對比例試樣抗拉強度能達到45.68Mpa，硬度為65A，未添加增強材料的 試樣的抗拉強度30.45Mpa，硬度為49A，增強材料僅添加一種的試樣的抗拉強度為40Mpa左 右，硬度為58A，可見，實施例中添加增強材料和增韌材料后產(chǎn)生了協(xié)同作用，能夠顯著增加 試樣的抗拉強度和硬度，使制備的PVC管材具有較高的強度和較好的韌性；同時，相比于對 比例二，對比例三中未添加復(fù)合穩(wěn)定劑，試樣的抗拉強度為3 5.5 6Mpa，可見，復(fù)合穩(wěn)定劑能 夠吸收熔融的PVC釋放的HC1，以保證PVC與增強材料混合后有較高的抗拉強度。
[QQ32] 抗沖擊性的測試結(jié)果如下表所示_^^
通過上表可知，實施例中試樣經(jīng)動態(tài)沖擊試驗后，管材表面出現(xiàn)深度約1mm的微坑，表 明試樣的抗沖擊性良好，而未添加增韌材料和增強材料的試樣經(jīng)動態(tài)沖擊后，試樣表面都 被穿透，增加材料僅添加一種的試樣表面出現(xiàn)深度約3mm的微坑，可見，添加兩種增強材料 并且與增韌材料發(fā)生協(xié)同作用的試樣具有較高的強度與韌性，能夠抵抗較大的抗沖擊性。 [0033]粘度的測試結(jié)果如下表所示
通過上表可知，未添加潤滑劑的試樣的粘度顯著增大，而添加潤滑劑的試樣的粘度較 低，流動性較好，物料混合較均勻。
[0034]本具體實施例僅僅是對本發(fā)明的解釋，其并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護。
【主權(quán)項】
1. 一種高強度抗壓管，其特征在于，包括以下重量份的組分： PVC 50~60 份； 增韌材料 10~20份； 增強材料 15~25份； 潤滑劑 1~10份； 復(fù)合穩(wěn)定劑 8~12份； 調(diào)色劑 1~5份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度抗壓管，其特征在于：所述增韌材料選用氯化聚乙烯 (CPE)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、輕質(zhì)CaC0 3中至少兩種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述增強材料選用硼酸鎂晶須、 玻璃纖維中至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述潤滑劑選用石蠟-硬脂酸鈣、 石蠟-硬脂酸鉛中至少一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述復(fù)合穩(wěn)定劑選用二月桂酸二 丁基錫、二月桂酸二辛基錫、馬來酸二丁基錫中至少兩種。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述CPE、MBS的熔融指數(shù)為3~10。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述硼酸鎂晶須的長度為20~50μ m〇8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述玻璃纖維的長度為1~5mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強度抗壓管，其特征在于:所述調(diào)色劑為白炭黑、碳黑中至 少一種。10. 如權(quán)利要求1~9所述的高強度抗壓管的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 按照PVC 50~60份、增韌材料10~20份、增強材料15~25份、潤滑劑1~10份、復(fù)合穩(wěn) 定劑8~12份、調(diào)色劑0~5份稱料； (2) 將步驟(1)所稱的物料加入到雙螺桿擠出機中進行熔融共混并造粒，擠出機機筒溫 度為：180°0220°(：，機頭溫度：190°0210°(：，口模溫度 ：180°0200°(：，轉(zhuǎn)速為35~45以1^11; (3) 將步驟(2)中的造粒投入到錐形雙螺桿擠出機擠出成型得到高強度抗壓管，擠出機 機筒溫度為180°0220°C，模頭溫度為180°0200°C ; (4) 將所得的高強度抗壓管冷卻至5~10°C定型，然后進行切割、包裝。
【文檔編號】C08K3/26GK105820479SQ201610404461
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月11日
【發(fā)明人】周人杰, 尹婭
【申請人】蘇州兆管鑫塑料科技有限公司