高性能PVC-O管材生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能PVC‑O管材生产方法，其生产原料包括聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂和PVC‑PE相容剂。本发明专利技术的优点是：1)通过加入适量的聚乙烯树脂和相应的PVC‑PE相容剂后，在温度190℃，标准负荷5kg的测试条件下，材料整体的熔体质量流动速率可从原来的0.5～1.0g/10min提高到8g/10min以上，进而使加工过程中PVC‑O的纵向取向度从1.7倍左右提高到2.2倍以上，显著提高PVC‑O管材的拉伸强度。2)通过使用聚乙烯树脂，使得原本材料的流动性缺陷得到显著改善，使得加入高聚度的材料得以实现，而高聚度材料相较于低聚度材料在提升材料拉伸强度方面具有显著优势，从而使得本发明专利技术的方案能够进一步提高PVC‑O管材的拉伸强度。

Production method of high performance PVC-O pipe

【技术实现步骤摘要】
高性能PVC-O管材生产方法
本专利技术涉及一种高分子材料管材生产方法，尤其是一种采用双轴取向生产PVC-O管材的方法。
技术介绍
PVC由于具有良好的物理性能，包括刚性、阻燃性、抗疲劳等，且成本低，而被广泛用于型材、管道、皮革等产品的生产。其中在管道领域PVC具有非常大的应用量，如低压环境的排水PVC-U管、排污PVC波纹管等。另外，PVC经过材料改性，可获得高载荷下的抗变形能力和抗腐蚀性能，因而可用于工业和生活设施中的给水管及配件系统，且可连续工作(不间断在高压环境中)50年以上。目前，已商业的PVC为基材的耐压给水管包括PVC-U、PVC-M、PVC-UH、PVC-O。PVC-O是以挤出方法生产的PVC-U管为基材，进行轴向拉伸和径向拉伸，使管材中的PVC长链分子在双轴向规整排列，获得高强度、高韧性、高抗冲、抗疲劳的新型PVC管道，其性能远优于普通PVC-U、PVC-M、PVC-UH管，可以显著节约原材料，降低成本，具有明显的经济效益和社会效益。PVC-O管通常理解为通过加工技术实现PVC的增强(即自增技术)，从而区别于PVC-U、PVC-M、PVC-UH(它们是通过添加改性剂来实现增强)。目前，典型的PVC-O管的生产技术包括如下步骤：1、量取原材料：即将PVC树脂以及包括稳定剂、润滑剂、着色剂等在内的助剂按比例备料。2、混料：通常采用将各原料在高速料机中进行热料，然后将上述混合物排入到低速冷混机继续混合。3、挤出成型：即将混合后的原料采用螺杆挤出机由模具挤出成型，获得胚管。4、胚管在牵引机的作用下连续进入烘箱加热、经双轴取向、冷却、切割即得到PVC-O管材。但是，在现有技术中，为了保证生产的PVC-O管材具有足够的抗压强度，只能选择聚合度较高的聚氯乙烯树脂(聚合度为1135～981)作为生产原料，但是在该聚合度下，聚氯乙烯的流动性较差、熔体强度低、延展性不好，导致在双轴取向过程中很容易出现应力集中现象，导致溶体破裂，取向失败，难以实现PVC-O的高取向度。而取向度直接影响PVC-O的拉伸强度，即影响PVC-O的静液压强度，从而影响PVC-O材料等级提升。
技术实现思路
为提高PVC-O管材的取向度，从而提升材料拉伸强度，本专利技术提供了一种高性能PVC-O管材生产方法。本专利技术所采用的技术方案是：高性能PVC-O管材生产方法，其生产原料包括聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂和PVC-PE相容剂。本专利技术中专利技术人提出采用加入聚乙烯树脂的方式对PVC进行改性，实验表明，该方案可大幅度提升PVC在取向过程中的流动性并在一定程度上增加熔体强度，从而改善PVC-O管的取向难度，大幅提高取向度。其原因是聚乙烯树脂能够与PVC树脂在相容剂作用下，实现两种聚合物部分相容，PE分散于PVC聚合物分子之间，形成多相体系，减少PVC分子链间内摩擦力，因此使得材料整体的流动性提高。实验表明，在温度190℃，标准负荷5kg的测试条件下，加入适量的聚乙烯树脂和相应的PVC-PE相容剂后，材料整体的熔体质量流动速率可从原来的0.5～1.0g/10min提高到8g/10min以上，进而使加工过程中PVC-O的纵向取向度从1.7倍左右提高到2.2倍以上，显著提高PVC-O管材的拉伸强度。需要说明的是，由于PVC的溶解度参数为9.5～9.7，而聚乙烯树脂的溶解度参数为7.9～8.1，两者溶解度差异大，相容性差，必须进行增容改性。因此需要加入相应的PVC-PE相容剂，例如可以使用二烯烃与丙烯酸类共聚物或二烯烃与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁苯乳胶共聚物作为相容剂。上述相容剂属于非反应性相容剂，A-B型嵌段共聚物相容剂，其A和B嵌段部分分别进入A聚合物相和B聚合物相，从而使界面具有较高的结合强度，同时维持体系的相态稳定。具体的，所述二烯烃与丙烯酸类共聚物可以是聚丁二烯丙烯酸甲酯(即PBD-b-MMA)；所述二烯烃与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁苯乳胶共聚物可以是聚丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁苯乳胶(即PBD-b-MBS)。本领域技术人员也可以在其他的PVC-PE相容剂中进行选择使用，只要具有较好的增容效果即可。作为本专利技术的进一步改进，所述聚乙烯树脂在温度190℃，标准负荷5kg的测试条件下的熔体质量流动速率为5～10g/10min，更佳的，所述聚乙烯树脂在温度190℃，标准负荷5kg的测试条件下的熔体质量流动速率为7～9g/10min。采用特定性能的聚乙烯树脂对PVC进行改性，可大幅度提升PVC的流动性和适度增加熔体强度，对于改善PVC-O取向难度有极大的帮助，但是如果聚乙烯树脂的熔体质量流动速率过低，即其本身流动性低，因而就达不到提升PVC流动性的目的，如果熔体质量流动速率过高，虽然其流动性很高，却又对提升材料熔体强度的贡献变得十分有限，而影响取向度提高的两个直接因素便是流动性与熔体强度，因此平衡好提升流动性与提升熔体强度甚是关键。作为本专利技术的进一步改进，所述聚乙烯树脂的拉伸断裂伸长率≥500％，更大的断裂伸长率，将减少PVC-O管材制备过程中熔体破裂的风险。作为本专利技术的进一步改进，所述生产原料中聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂，PVC-PE相容剂的质量比例为：聚氯乙烯树脂90～110份；聚乙烯树脂10～20份；PVC-PE相容剂2～5份。作为本专利技术的进一步改进，所述聚氯乙烯树脂包括第一PVC树脂和第二PVC树脂；所述第一PVC树脂的聚合度为1135～981；所述第二PVC树脂的聚合度为1370～1251。该方案中专利技术人提出使用通用的聚合度为1135～981的第一PVC树脂为基材，加入聚合度为1370～1251的第二PVC树脂进行复配。通常认为，本专利技术的第二PVC树脂由于聚合度较高只能用于软制品的材料，而无法作为硬制品，尤其是像PVC-O这样的硬制管材的加工材料进行使用，这是由于所述第二PVC树脂相较于第一PVC树脂的流动性更差，加工更为困难。但是由于在本专利技术中使用了聚乙烯树脂，使得原本材料的流动性缺陷得到显著改善，使得加入高聚度的材料得以实现，而高聚度材料相较于低聚度材料在提升材料拉伸强度方面具有显著优势，从而使得本专利技术的方案能够进一步提高PVC-O管材的拉伸强度。优选的，所述第一PVC树脂的聚合度为1050～990；所述第二PVC树脂的聚合度为1320～1280。根据上述教导本领域技术人员能够理解，随着第二PVC树脂加入量的增大，材料整体的流动性会呈现降低的趋势，因此过多的加入第二PVC树脂不利于胚管的成型，技术人员需要根据实际加工情况控制第二PVC树脂的加入量。本专利技术提供了一种优选的比例——所述第一PVC树脂与第二PVC树脂的质量比例为：第一PVC树脂80～90份；第二PVC树脂10～20份。作为本专利技术的进一步改进，所述生产原料包括如下质量比例的各组分：在该方案中，除了使用了适宜比例的第一PVC树脂，第二PVC树脂，聚乙烯树脂和PVC-PE相容剂外，其特点是还使用了有机锡稳定剂。其相较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：生产原料包括聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂和PVC-PE相容剂。/n

【技术特征摘要】
20190919 CN 20191088674021.高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：生产原料包括聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂和PVC-PE相容剂。


2.根据权利要求1所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述聚乙烯树脂在温度190℃，标准负荷5kg的测试条件下的熔体质量流动速率为5～10g/10min。


3.根据权利要求1所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述聚乙烯树脂在温度190℃，标准负荷5kg的测试条件下的熔体质量流动速率为7～9g/10min。


4.根据权利要求1所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述聚乙烯树脂的拉伸断裂伸长率≥500％。


5.根据权利要求1所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述PVC-PE相容剂选自二烯烃与丙烯酸类共聚物，二烯烃与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁苯乳胶共聚物中的一种或两种的混合物。


6.根据权利要求5所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述二烯烃与丙烯酸类共聚物为聚丁二烯丙烯酸甲酯；所述二烯烃与苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁苯乳胶共聚物为聚丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丁苯乳胶。


7.根据权利要求1所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述生产原料中聚氯乙烯树脂，聚乙烯树脂，PVC-PE相容剂的质量比例为：
聚氯乙烯树脂90～110份；
聚乙烯树脂10～20份；
PVC-PE相容剂2～5份。


8.根据权利要求1～7中任一权利要求所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述聚氯乙烯树脂包括第一PVC树脂和第二PVC树脂；所述第一PVC树脂的聚合度为1135～981；所述第二PVC树脂的聚合度为1370～1251。


9.根据权利要求8所述的高性能PVC-O管材生产方法，其特征在于：所述第一PVC树脂的聚合度为1050～990；所述第二PVC树脂的聚合度为1320～12...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，陈华，欧阳司晨，邓云海，李定乾，张笑天，
申请(专利权)人：宜宾天亿新材料科技有限公司，宜宾天原集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51