本发明涉及聚氯乙烯管材领域，具体地，涉及一种高耐候性能pvc-u排水管及其制备方法。
背景技术：
户外使用的塑料制品，如pvc-u排水管由于长期暴露在自然环境中，易受光、热、机械应力等因素导致管道发黄、龟裂、力学性能下降，因此通常需要在其配方中添加抗氧化剂、光稳定剂等对制品进行耐候性能稳定化的处理。抗氧化剂、光稳定剂技术的应用和其加工工艺的研究直接影响到制品耐候性能稳定化处理的有效性。目前国内生产的抗氧剂可分为受阻酚类、亚磷酸酯类和硫代酯类三种类型；光稳定剂可分为受阻胺类、苯并三唑类和二苯甲酮类三种类型。不同类型抗氧剂和光稳定剂之间的复配，会产生协同或者反协同作用，直接影响到产品的耐候性能的持久性。
钛白粉是一种广泛应用的无机颜料，其按照晶体结构可分为金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉。相对于锐钛型钛白粉，金红石型钛白粉具有更好的耐候性，因此金红石型钛白粉是耐候型聚氯乙烯（pvc）制品的首选紫外线屏蔽剂。国内使用的钛白粉作为白色颜料的同时，其也可作为紫外线屏蔽剂；而钛白粉的抗紫外线辐照的能力以及抗氧化等耐候性能主要取决于其表面无机包覆层的致密度。国产的钛白粉虽然价格便宜，但是由于技术和成本的原因，其外表面的包覆层往往包覆不均匀或者包覆层比较薄弱，导致内层的tio2受到光催化后失去电子变成活性氧原子，反而加速了pvc-u管道的降解和老化。
因此，为改善pvc制品的耐候性能很有必要对钛白粉的表面进行改性包覆，若能够将钛白粉与光稳定剂和抗氧剂结合起来改性以提高制品的耐候性将具有较重大的研究意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高耐候性能pvc-u排水管，本发明提供的pvc-u排水管在保持优良机械性能及加工性能的基础上，通过加入新型耐候剂，在保持pvc-u排水管原有的力学性能的基础上耐候性能得到了显著提高。
本发明的另一目的在于提供上述pvc-u排水管的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高耐候性能pvc-u排水管，所述pvc-u排水管由如下质量份数的组分组成：
pvc树脂100份；
热稳定剂1～3份；
耐候剂0.5～3份；
填料1～30份；
抗冲改性剂1～5份；
润滑剂0.1～5份；
加工助剂0.5～5份；
其中，所述耐候剂为采用偶联剂在钛白粉表面包覆光稳定剂和抗氧剂所制得。
所述光稳定剂和抗氧剂的总和与钛白粉的质量比为0.1～1：10；所述光稳定剂和抗氧剂的质量比为0.5～2：1。
本发明通过将光稳定剂和抗氧剂与钛白粉进行复配，使光稳定剂和抗氧剂能够很好的包覆在钛白粉表面并形成致密层，制得了一种适用于pvc-u排水管的新型耐候剂。在实验过程中发明人发现，光稳定剂和抗氧剂之间的用量关系不同不会直接导致两者的协同效应或反协同效应；当光稳定剂和抗氧剂的质量比为0.5～2：1时两者具有协同效应，可以达到减量增效的作用。发明人还发现当将光稳定剂和抗氧剂与钛白粉按照质量比为0.1～1：10的比例进行复配时，一方面可以降低稳定剂的析出，另一方面可以提高钛白粉表面包覆层的厚度和稳定性；在将上述新型耐候剂应用于pvc-u排水管的配方中，能在保持pvc-u排水管原有的力学性能的基础上显著提高管材的耐候性能。
优选地，所述光稳定剂和抗氧剂的总和与钛白粉的质量比为1：10。
优选地，所述光稳定剂和抗氧剂的质量比为1：1。
优选地，所述耐候剂的制备方法为：将钛白粉、光稳定剂、抗氧剂及偶联剂混合，用高速混炼机捏合，再于冷混料机中搅拌冷却备用。
优选地，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
更为优选地，所述受阻胺类光稳定剂为gw-622、gw944z或gw-544中的一种或几种；所述抗氧剂为1010、1076或pky-168中的一种或几种。
优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉。
优选地，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂和/或硅烷类偶联剂。
优选地，所述热稳定剂为钙锌稳定剂和/或有机锡稳定剂。
优选地，所述填料为碳酸钙、高岭土、滑石粉或二氧化硅中的一种或几种。
优选地，所述抗冲改性剂为丙烯酸酯类和/或甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯（abs）。
优选地，所述的润滑剂为硬脂酸类、聚乙烯蜡或石蜡中的一种或者几种；
优选地，所述的加工助剂为丙烯酸类加工助剂。
上述高耐候性能pvc-u排水管的制备方法，所述方法包括如下步骤：
s1：将钛白粉、光稳定剂、抗氧剂及偶联剂混合，用高速混炼机捏合，再于冷混料机中搅拌冷却备用；
s2：将配方中其余各组分与s1所得耐候剂混合，在高速混料机中混合分散至80～130℃，然后排入冷混机中搅拌冷却备用；
s3：将s2所得混合料加入双螺杆挤出机中塑化挤出成型即得所述高耐候性能pvc-u排水管。
优选地，双螺杆挤出机为锥形双螺杆挤出机，机筒温度为140～190℃，成型温度为140～220℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的pvc-u排水管在保持优良机械性能及加工性能的基础上，通过加入新型耐候剂，提高了pvc-u排水管的耐候性能。本发明提供的pvc-u排水管的耐候性能在人工模拟自然环境（辐照强度50%，温度50℃，下雨）的条件下，以氙灯作为光源，老化48h后，与未老化的材料的色差等级在3～5级之间，符合gb/t5836.1的要求。本发明提供的pvc-u排水管在户外自然环境中较长时间使用时不会发生发黄、龟裂、力学性能下降的问题。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步的说明，所举实例只用于解释本发明，但本发明要求保护的范围不局限于实例所表述的范围。
实施例1
一种高耐候性pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、1份耐候剂、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中耐候剂组分为：光稳定剂gw-622/抗氧剂1010的比例为2:1，两者总质量占钛白粉质量分数5%，所用的偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
上述高耐候性pvc-u排水管的制备方法如下：
s1：将钛白粉、光稳定剂、抗氧剂及偶联剂混合，用高速混炼机捏合，再于冷混料机中搅拌冷却备用；
s2：各组分按质量份配好后，加入高速混料机中，搅拌温度设定在90℃，搅拌至该温度时排入冷混机中搅拌冷却；
s3：然后将冷却后的料加入双螺杆挤出机中熔融挤出塑化成型，其中双螺杆挤出机机筒的温度分别设定为175℃、170℃，成型温度分别为175℃、185℃，挤出制备得到高耐候性能pvc-u排水管。
实施例2
一种高耐候性pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、0.5份耐候剂、25份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中耐候剂组分为：光稳定剂gw-622/抗氧剂1010的比例为2:1，两者总质量占钛白粉质量分数10%，所用的偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
本实施例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
实施例3
一种高耐候性pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、1份钙锌稳定剂、3份耐候剂、1份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中耐候剂组分为：光稳定剂gw-544/抗氧剂pky-168的比例为0.5:1，两者总质量占钛白粉质量分数10%，所用的偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
本实施例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
实施例4
一种高耐候性pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、3份耐候剂、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中耐候剂组分为：光稳定剂gw-544/抗氧剂pky-168的比例为1:1，两者总质量占钛白粉质量分数0.1%，所用的偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
本实施例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
对照例1
本对照例中除了不添加任何耐候剂之外，其余各组分及含量均与实施例1相同。具体地，所述pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、1份钛白粉、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。
本对照例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
对照例2
本对照例中的耐候剂选用现有技术中常用的耐候剂，其余各组分及含量均与实施例1相同。具体地，所述pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、1份耐候剂、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中，所述耐候剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯。
本对照例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
对照例3
本对照例中的耐候剂中的光稳定剂和抗氧剂的质量比不在本发明限定的范围之内，其余各组分及含量均与实施例1相同。具体地，所述pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、1份耐候剂、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中耐候剂组分为：光稳定剂gw-622/抗氧剂1010的比例为1:1，两者总质量占钛白粉质量分数5%，所用的偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
本对照例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
对照例4
本对照例的耐候剂中光稳定剂和抗氧剂的总和与钛白粉之间的质量比不在本发明限定的范围之内，其余各组分及其含量均与实施例1相同。具体地，所述pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、1份耐候剂、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。其中耐候剂组分为：光稳定剂gw-622/抗氧剂1010的比例为2:1，两者总质量占钛白粉质量分数0.5%，所用的偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
本对照例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法同实施例1。
对照例5
本对照例中各组分及含量均与实施例1相同，不同之处在于本对照例中的光稳定剂和抗氧剂未对钛白粉进行包裹预处理，而是与其它各组分直接混合制备pvc-u排水管。具体地，所述pvc-u排水管配方为：100份pvc树脂、3份钙锌稳定剂、1份钛白粉、0.04份光稳定剂、0.01份抗氧剂、15份碳酸钙、3份abs、4份pe蜡、3份加工助剂。
本对照例提供的高耐候性pvc-u排水管的制备方法如下：
s1：将钛白粉、光稳定剂、抗氧剂以及其余各组分按质量份配好后，加入高速混料机中，搅拌温度设定在90℃，搅拌至该温度时排入冷混机中搅拌冷却；
s2：然后将冷却后的料加入双螺杆挤出机中熔融挤出塑化成型，其中双螺杆挤出机机筒的温度分别设定为175℃、170℃，成型温度分别为175℃、185℃，挤出制备得到高耐候性能pvc-u排水管。
将上述各实施例和对照例制备得到的pvc-u排水管的力学性能按照gb/t5836.1标准进行测试，其耐候性能按照gb/t250-2008《纺织品色牢度试验评定变色用灰色样卡》进行评价对比，结果见下表1。
表1实施例1～4和对照例1～5制备得到的pvc-u排水管的性能测试
由上表1可知，本发明各实施例制备得到的pvc排水管的耐候性能和力学性能均较好，相比之下，对比例1～5制备得到的pvc排水管的耐候性能较差，不能满足管材的长期使用要求。