一种高断裂吸收能聚氯乙烯管材组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氯乙烯管材组合物，尤其涉及一种具有高断裂吸收能的聚氯乙烯管 材组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯（PVC)是一种性能优良的通用型热塑性塑料，是我国产量最大的塑料品 种之一。聚氯乙烯具有阻燃性好、耐腐蚀、机械强度高、电绝缘性好、成本低等优点，但与此 同时也存在加工性能差、低温冲击强度差、热稳定性差、韧性差等缺点。目前，人们发明了多 种方法以改善聚氯乙烯树脂的缺点，例如：添加加工助剂以改善聚氯乙烯树脂的加工性能； 添加抗冲击改性剂以改善聚氯乙稀树脂的低温冲击性能；添加热稳定剂以改善聚氯乙稀树 脂的热稳定性能。但是，截止到目前为止，聚氯乙烯树脂的韧性问题，尤其是低温韧性一直 未能得到很好地解决。
[0003] 随着中国经济的快速增长，PVC行业在中国迅速发展，造成了 PVC材料严重的产能 过剩，因此PVC行业也存在着转型升级和淘汰落后产能的严酷现实。要实现PVC行业的转型 升级，实际上思路比较简单，PVC材料拥有较大的成本优势，只要在性能上改性PVC，使PVC 材料能够代替PP、PE、EPS材料，就能够实现PVC行业的转型升级。
[0004] 给排水管是聚氯乙烯管重要应用领域，也是PE管的重要应用领域。近年来，一些 产品质量好、规模大的PE管厂家正在不断引进新技术、创新发展，挤占聚氯乙烯给排水管 市场，且盈利较好；而国内目前聚氯乙烯管材产业链从PVC原料到PVC制品基本处于低价竞 争不良循环状态，那些没有资源优势、无创新的PVC管材企业盈利水平差，在竞争中处于劣 势。
[0005] 与PE管相比，PVC管具有高拉伸强度，成本低的优势，但同时也存在着由于制品断 裂吸收能低造成的韧性差的缺陷。一般PVC-U管材混合料的断裂吸收能在64J，PVC-M管 混合料的断裂吸收能是81J，PE管材料断裂吸收能是91J，远高于PVC管材混合料。所以要 实现PVC管取代PE管，必须提高PVC管的断裂伸长率，通过改性，提高PVC材料的断裂吸收 能，使PVC材料的韧性超过PE材料的研宄与开发，实现PVC代替PE的可行性。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种断裂 吸收能大于91J的高断裂吸收能聚氯乙烯管材组合物，以实现PVC管取代PE管、降低PVC 管材企业生产成本、提高PVC管材企业的竞争能力的目的。
[0007] 本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种断裂 吸收能大于91J的高断裂吸收能聚氯乙烯管材组合物的制备方法，以实现PVC管取代PE 管、降低PVC管材企业生产成本、提高PVC管材企业的竞争能力的目的。
[0008] 为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
[0009] -种高断裂吸收能聚氯乙烯管材组合物，所述聚氯乙烯管材组合物的断裂吸收能 大于91J，所述聚氯乙烯管材组合物按重量份计，包括以下组分：
[0010] (a) 100重量份的聚氯乙烯树脂，
[0011] (b) 0· 5~8重量份的热稳定剂，
[0012] (c)0~15重量份的填充物，
[0013] (d) 0~4重量份的润滑剂，
[0014] (e)0~2重量份的加工助剂，
[0015] (f) 8~20重量份的增韧改性剂，
[0016] (g)〇~10重量份的颜料。
[0017] 作为一种优选的技术方案，所述聚氯乙烯树脂为聚氯乙烯均聚物或聚氯乙烯共聚 物，其中，聚氯乙稀共聚物包含80~99. 99wt%的氯乙稀单元和0. 01~20wt%的由其他单 体形成的单元，所述的其他单体选自醋酸乙烯酯、丙稀、苯乙稀、甲基丙烯酸的CfC12烷基 酯、丙烯酸的Ci~C 12烷基酯中一种或多种。
[0018] 作为一种优选的技术方案，所述热稳定剂选自有机锡稳定剂、钙锌稳定剂和铅盐 稳定剂中的至少一种。
[0019] 作为一种优选的技术方案，所述填充物选自碳酸钙、滑石粉和白炭黑中的至少一 种。所述碳酸钙优选轻质碳酸钙。
[0020] 作为一种优选的技术方案，所述润滑剂选自氧化聚乙烯蜡、聚乙烯蜡、石蜡、硬脂 酸、单硬脂酸甘油脂、硬脂酸季戊四醇酯、己二酸季戊四醇酯和硬脂酸钙中的至少一种。
[0021] 作为一种优选的技术方案，所述加工助剂选自丙烯酸酯加工助剂。
[0022] 作为一种优选的技术方案，所述颜料选自钛白粉、炭黑、群青颜料和荧光增白剂中 的至少一种。
[0023] 作为一种优选的技术方案，所述增韧改性剂选自以下物质，氯化聚乙烯与丙烯酸 烷基酯的接枝共聚物、共聚物或者氯化聚乙烯与丙烯酸烷基酯聚合物的混合物；其中氯化 聚乙烯的重量百分比为50~lOOwt%，丙烯酸烷基酯的重量百分比为0~50wt% ;所述氯 化聚乙稀中的氯重量百分含量为33~37%。
[0024] 作为进一步优选的技术方案，所述增韧改性剂的断裂伸长率为1200~2500%。
[0025] 氯重量百分含量通过GB/T 7139-2002的方法A进行测定。增韧改性剂的断裂伸 长率按照GB/T 528-2009标准进行测定。
[0026] 其中，具有高伸长率的增韧改性剂粉末由以下方法合成。
[0027] (a)氯化聚乙烯的制备：在耐盐酸腐蚀的、装有搅拌桨的反应釜中加入0.01~ 1. 00重量份的分散剂，0. 01~1. 00重量份的乳化剂，然后加入分散介质，使分散剂、乳化剂 和分散介质的总重量份为250重量份；再加入15~40重量份的高密度聚乙烯，0. 01~0. 5 重量份的引发剂，在30~300转/分的搅拌转速下将反应物料的温度升高至80~135°C; 然后开始通入5~25重量份氯气，通氯气的速度要维持反应压力平稳上升，但不能高于对 应的饱和蒸气压〇. 〇5Mpa ;通氯量满足在135°C以下通入总氯气量的50%以下，在135°C以 上通入总氯气量的50%以上的氯气。离心、干燥后得到高断裂伸长率的橡胶粉末。
[0028] (b)氯化聚乙烯与（甲基）丙烯酸酯共聚物的制备：在反应器中加入0· 01~L 00 重量份的分散剂，〇. 01~〇. 50重量份的引发剂、分散介质，其中分散剂、引发剂和分散介质 的总重量份为250重量份；加入15~40重量份的步骤（1)得到的氯化聚乙烯、0~0. 50重 量份的乳化剂，维持搅拌转速在30~300转/分下，反应物料的温度升高至70~90°C后， 再加入1~40重量份的（甲基）丙烯酸烷基酯，保持反应温度在80~85°C，反应2~5小 时后，冷却至40°C以下，离心、干燥得到高断裂伸长率的橡胶粉末。
[0029] 市场一般的氯化聚乙烯的伸长率在700~800%，对于聚氯乙烯制品的韧性提升 幅度有限，同时聚氯乙烯相容性一般，提高氯化聚乙烯的含量并不能持续提高聚氯乙烯的 伸长率，而提高氯化聚乙烯的伸长率却可以持续增加聚氯乙烯的伸长率，本发明中涉及的 氯化聚乙烯和丙烯酸烷基酯共聚或混合物的制备是严格控制聚乙烯原材料的粒径尺寸，选 用粒径分布范围小，粒径尺寸为120 μ m左右的聚乙烯，采用耐腐蚀材质的反应釜，并安装 有搅拌桨。这样能够使聚乙烯的氯化更均匀，控制产品反应的温度及通氯气的速率，降低氯 化聚乙烯的参与结晶度，提高氯化聚乙烯的断裂伸长率。
[0030] 聚氯乙烯管材组合物的断裂吸收能的测试，拉强和断裂伸长率测试执行国标 GB/T1040. 1-2006 (塑料拉伸性