本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种梅花管及其生产工艺。
背景技术：
梅花管是以pvc粒子为主要材料加上其他配方经过独特的模具而形成的一种梅花状的通信管材，又称蜂窝管，有五孔、七孔和九孔三种类型，此种管材内壁光滑，直接可穿光缆，可节省工时，其结构合理，使用价值高，寿命长，它主要用于通信电缆护套管。
pvc管物理性能优良，具有良好的耐腐蚀性、化学稳定性和耐燃性等，且价格低廉。但pvc分子间作用力很强，受到低温冲击力之后材料产生变形，分子结构容易被破坏，导致pvc管耐冲击性能较差，尤其是低温冲击性能特别差。pvc材料的抗冲击性能差的缺点在一定程度上限定了pvc树脂在工程结构构件等方面的应用。为了提高pvc树脂的抗冲击性能，常规方法是向pvc基体中加入增韧剂，增韧剂会降低pvc分子间的作用力，因此能提高pvc复合材料的抗冲击强度。
为解决上述问题，申请号为cn201610598731.x的中国专利公开了一种高抗冲击pvc管，包括以下重量份的组分制成：pvc树脂100份、钛白粉5～10份、cpe0.1～0.3份、acm0.1～0.3份。但是cpe产品的抗冲击性能提高有限；高抗冲acr和acm可以保持制品一定的刚性，提高制品的抗冲击性能，但是，单纯添加cpe或acm仍无法满足pvc管材及管件高强度、高抗冲的要求。
技术实现要素：
本发明的目的一在于提供一种梅花管，该梅花管具有抗冲性、抗张强度、拉伸强度、稳定性、耐热性等性能、且外观良好的，不会损害pvc原有的透明性的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种梅花管，包括如下组分：pvc树脂40～60wt％、抗冲击改性剂6～18wt％、复合稳定剂1～7wt％、复合填料25～35wt％和助剂2～6wt％；
所述抗冲击改性剂包括acr、mbs、cpe、abs和eva中的任意两种或多种；
所述复合稳定剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌和环氧大豆油中的一种或多种；
所述复合填料包括碳酸钙、钛白粉、硅藻土和稻壳粉中的任意两种；
所述助剂包括润滑剂、塑化剂、增韧剂和石蜡。
pvc(聚氯乙烯)树脂是一个极性非结晶性高聚物，密度：1.380kg/cm3，玻璃转变温度：87℃，因此热稳定性差，不易加工，不能直接使用，必须经过改性混配，添加相关助剂和填充物才可以使用。抗冲击改性剂是一种改善高分子材料的低温脆化，赋予其更高的韧性的化学品。pvc抗冲击的改性剂很多，主要有：cpe树脂、cpvc树脂、abs树脂、mbs树脂、eva树脂、nbr树脂、acr树脂等。本发明中，所述抗冲击改性剂包括acr、mbs、cpe、abs和eva中的任意两种或多种；优选，所述抗冲击改性剂包括acr、mbs和cpe,所述acr、mbs和cpe分别占梅花管总重量的1～5wt％、2～6wt％和3～7wt％；进一步优选为，2～4wt％的acr、3～5wt％的mbs和4～6wt％的cpe。
acr树脂是专用于pvc改性的树脂，是以甲基丙烯酸甲酯为主单体，和少量的丙烯酸酯(丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯)及苯乙烯经乳液聚合或悬浮聚合制得的二元或多元共聚物；acr树脂具有优良的耐候性，极高的冲击改性效果和良好的加工流动性，颜色稳定性和耐热性也很突出、适用于作pvc改性剂。mbs树脂，既可以在增韧的同时，最大限度保持pvc的透明性，同时与其它抗冲击改性剂相比，在同等加入量情况下，还可以更大幅度地提升制品的韧性。cpe，氯化聚乙烯，是由高密度聚乙烯经氯化取代反应制得的高分子材料，无毒无味，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能，与其它高分子材料具有良好的相容性，分解温度较高。abs为苯乙烯(40％～50％)、丁二烯(25％—30％)、丙烯腈(25％～30％)三元共聚物，主要用做工程塑料，也用做pvc冲击改性，对低温冲击改性效果也很好。eva是乙烯和醋酸乙烯酸的共聚物，醋酸乙烯酯的引入改变了聚乙烯的结晶性，而且eva与pvc折光率不同，因此，常将eva与其它抗冲击树脂并用来提高pvc的抗冲击性能。
本发明中，选择acr、mbs和cpe作为pvc的抗冲击改性剂，abs和mbs这一类的高效抗冲击改性剂对pvc抗冲击性的改进具有协同效应。因此，在pvc中加入少量的改性剂就可得到高的抗冲击性，并增加pvc的挠性，而不明显地改变混合料的机械性能。acr是最好的pvc耐候性抗冲击改性剂，pvc/acr可保持长期的高冲击强度、外观及良好的耐热性、抗张强度以及耐药品等性能，但会损害pvc原有的透明性，而pvc/mbs共混成型的制品，确有较高的耐冲击性，出色的透明性及外观，为克服两者的缺点，发挥两者的优点，将两种改性剂联合使用，取长补短，便可制得透明性、耐候性均好的pvc制品。cpe，与其它高分子材料具有良好的相容性，提高acr、mbs、cpe和pvc的相容性，从而更高效的对pvc的抗冲击性进行改性。用acr、mbs和cpe对pvc进行改性，可以在提高pvc抗冲击性能的同时，使得pvc梅花管具有一定的高冲击强度、外观、良好的耐热性、抗张强度、耐药品等性能，且不会损害pvc原有的透明性。
pvc复合稳定剂是采用科学的“分子设计”原理、先进的表面处理技术、特殊的复合工艺以及严格的质量监控系统研制和生产的集热稳定剂、内外润滑剂、抗氧剂、偶联剂、分散剂等为一体的高效率、多功能的高新技术产品。本发明中复合稳定剂包括硬脂酸钙、硬脂酸锌和环氧大豆油中的一种或多种；优选，复合稳定剂包括硬脂酸钙和硬脂酸锌，所述硬脂酸钙和硬脂酸锌分别占梅花管总重量的0.5～4wt％和0.5～3wt％；进一步优选为,1.5～3wt％的硬脂酸钙和1～2.5wt％的硬脂酸锌。
硬脂酸钙和硬脂酸锌混合的复合稳定剂，具有很好的润滑性和较好的光、热稳定作用，有助于防止加工过程中的"焦化"。硬脂酸钙和硬脂酸锌充分混合，简便了辅料的供应和贮备，有利于生产、质量管理，提供了无尘生产产品的可能性，改善了生产条件，有利于保护环境；硬脂酸钙和硬脂酸锌充分混合，相互作用，可改善其它各组分与树脂混合分散的均匀性；硬脂酸钙具有吸酸作用，可吸收pvc热分解产生的hcl和cpe受热时将脱出hcl，防止hcl的催化降解，从而可提高pvc稳定性。
本发明中，复合填料包括碳酸钙、钛白粉、硅藻土和稻壳粉中的任意两种；优选，所述复合填料包括碳酸钙和钛白粉，所述碳酸钙和钛白粉分别占梅花管总重量的23～30wt％和2～5wt％；进一步优选，所述钛白粉为金红石型的钛白粉；再进一步优选为，25～28wt％的碳酸钙和3～4wt％的金红石型的钛白粉。
复合填料可使橡胶色泽光艳、伸长率大、抗张强度高、耐磨性能良好。碳酸钙、钛白粉、硅藻土和稻壳粉取材容易，可再生，本身无毒，不会对环境和人们造成危害，属于绿色材料，符合绿色发展要求。碳酸钙，俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等，本发明中，使用的碳酸钙为胶体碳酸钙(活性碳酸钙)，其活性比普通碳酸钙大，具有补强性，易分解于胶料之中，用作pvc的填充料，可使pvc色泽光艳、伸长率大、抗张强度高、耐磨性能良好。cpe也可以作为改性填充剂,具有一定的填充性，用活性碳酸钙作为cpe的填充体系，可提高pvc的抗冲性和稳定性。钛白粉(二氧化钛)，化学性质稳定，尤其是金红石型钛白粉是重要的白色颜料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性，在pvc加入金红石型钛白粉作为复合填料，其用量省，无毒性，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强pvc的机械强度，防止裂纹，防止紫外线和水分透过梅花管，可在一定程度上延长梅花管的使用寿命。
硅藻土和稻壳粉在复合填料中起到了物理交联点的作用，acr不仅可以改善pvc的抗冲击性能，又可以起到加工助剂的作用，acr可减少pvc的塑化时间，可使得复合填料中的硅藻土和稻壳粉与pvc树脂充分融合，又能协助pvc分子链段进入硅藻土的孔道中，并锚固在硅藻土粒子表面，使硅藻土、pvc树脂、稻壳粉等形成有效的空间网状结构，在拉伸应力作用下，硅藻土增加了应力集中，可有效提高基本pvc树脂的屈服强度，减少塑性形变，因而可提高拉伸强度。
本发明中所述助剂包括润滑剂、塑化剂、增韧剂和石蜡。优选，所述塑化剂为合成植物酯；所述助剂包括润滑剂0.5～1wt％、合成植物酯0.5～3wt％、增韧剂0.5～1wt％和石蜡0.5～1wt％；进一步优选为:润滑剂0.6～0.9wt％、合成植物酯1.5～2wt％、增韧剂0.6～0.9wt％和石蜡0.6～0.9wt％。
在对pvc进行改性时，填料或其它添加剂会对pvc的加工的流动性有影响，一定程度上使得pvc的加工流动性下降，而一定量的润滑剂的加入，可增强熔体流动的指数。
石蜡作为一种潜热储能材料，具有相变潜热大的优点，固液相变过程容积变化小，热稳定性好，无过冷现象，且石蜡还具有无毒，环保、价格低廉等优点。本发明中，优选为聚乙烯蜡，聚乙烯蜡指分子量为1500～25000的低分子量聚乙烯或部分氧化的低分子量聚乙烯，具有优良的耐寒性、耐热性、耐化学性、耐磨性和流动性。当梅花管内大功率组件工作时产生的大量的热只能在有限的散热面积和极短时间内排散掉时，而低熔点的相变材料相对高熔点相变材料能快速达到熔点，在pvc内添加聚乙烯蜡，可充分利用潜热实现温控，使得热响应时间相对较短；可增强塑化程度，提高pvc的梅花管的韧性和表面光滑度，且和其它的外部润滑剂相比，聚乙烯蜡可使得pvc的梅花管具有更强的内部润滑作用。
塑化剂，一般也称增塑剂，是工业上被广泛使用的高分子材料助剂，在塑料加工中添加这种物质，可以使其柔韧性增强，容易加工，本发明中，选择合成植物酯作为塑化剂，合成植物酯与pvc树脂粉有着非常优异的相溶性，可抑制析出冒油，抗低温性能优异，冬天能正常使用。与其它组分相互配合，生产出的塑料制品具有较高的机械性能、优异的胶凝能力、良好的耐皂化性和良好的电阻性能，且低温时有显著的稳定性。且合成植物酯一种新型环保增塑剂，环保无公害，产品价格低廉，具有一定的经济效益和社会效益。
增韧剂，是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。本发明中，可选择活性增韧剂或非活性增韧剂，活性增韧剂是指其分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团，它能形成网络结构，增加一部分柔性链，从而提高复合材料的抗冲击性能；非活性增韧剂则是一类与基体树脂很好相溶、但不参与化学反应的增韧剂。
本发明的目的二在于提供一种梅花管的生产工艺，该生产工艺具有步骤简单，易于实施的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种梅花管的生产工艺，所述生产工艺包括如下步骤：
步骤一：按设定比例称取pvc树脂、抗冲击改性剂、复合稳定剂、复合填料和助剂；
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：pvc树脂、acr、mbs、cpe、复合稳定剂、复合填料、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡混合均匀，得到混合物；
步骤四、将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所造的颗粒塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
优选，所述所造的颗粒塑化熔融时，熔融温度为150～190℃。
按照设定比例称取各组分，然后将各组分混合均匀，造粒，再将颗粒塑化熔融，挤出，定径，冷却成型，牵引、盘卷，得到梅花管，通过先造粒在挤出成型的方式制得梅花管，一定程度上提高了混合的均匀度，使得所制得的梅花管性能更优异，且生产工艺的步骤简单，操作方便，易于实施。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：梅花管具有抗冲性、抗张强度、拉伸强度、稳定性、耐热性等性能、且外观良好的，不会损害pvc原有的透明性的优点。且梅花管的生产工艺的步骤简单，操作方便，易于实施。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取40kgpvc树脂、2kgacr、5kgmbs、7kgcpe、4kg硬脂酸钙、2.5kg硬脂酸锌、30kg碳酸钙、5kg金红石型的钛白粉、1kg润滑剂、2kg合成植物酯、1kg增韧剂和0.5kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所得颗粒在150℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
实施例2
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取43kgpvc树脂、4kgacr、6kgmbs、6kgcpe、3kg硬脂酸钙、2kg硬脂酸锌、28kg碳酸钙、2kg金红石型的钛白粉、1kg润滑剂、3kg合成植物酯、1kg增韧剂和1kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所得颗粒在160℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
实施例3
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取57kgpvc树脂、3kgacr、4kgmbs、3kgcpe、0.7kg硬脂酸钙、1kg硬脂酸锌、25kg碳酸钙、3kg金红石型的钛白粉、0.6kg润滑剂、1.5kg合成植物酯、0.6kg增韧剂和0.6kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所得颗粒在170℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
实施例4
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取60kgpvc树脂、4kgacr、2kgmbs、4kgcpe、0.5kg硬脂酸钙、0.5kg硬脂酸锌、23kg碳酸钙、3.2kg金红石型的钛白粉、0.9kg润滑剂、0.5kg合成植物酯、0.5kg增韧剂和0.9kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所得颗粒在180℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
实施例5
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取50kgpvc树脂、5kgacr、3kgmbs、4kgcpe、2.2kg硬脂酸钙、3kg硬脂酸锌、26kg碳酸钙、2.9kg金红石型的钛白粉、0.7kg润滑剂、1.7kg合成植物酯、0.7kg增韧剂和0.8kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所得颗粒在190℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
实施例6
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取51.2kgpvc树脂、1kgacr、4kgmbs、5kgcpe、2.5kg硬脂酸钙、2.7kg硬脂酸锌、27kg碳酸钙、3.5kg金红石型的钛白粉、0.8kg润滑剂、1.8kg合成植物酯、0.8kg增韧剂和0.7kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒，所得颗粒在165℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
实施例7
一种梅花管的生产工艺包括如下步骤：
步骤一：称取50kgpvc树脂、1kgacr、5kgmbs、3kgcpe、1.5kg硬脂酸钙、1.8kg硬脂酸锌、28kg碳酸钙、4kg金红石型的钛白粉、0.5kg润滑剂、2.5kg合成植物酯、0.9kg增韧剂和0.8kg石蜡。
步骤二：将称取好的硬脂酸钙和硬脂酸锌混合均匀，得到复合稳定剂；将称取好的碳酸钙和金红石型的钛白粉混合均匀得到复合填料；
步骤三：将称量好的pvc树脂、acr、mbs、cpe、润滑剂、合成植物酯、增韧剂和石蜡与骤二中的复合稳定剂和复合填料混合均匀，得到混合物；
步骤四：将步骤三中的混合物输送到挤出机内挤出造粒、所得颗粒在175℃下塑化熔融、在模具内挤出成型、冷却定径、牵引、盘卷，得到梅花管。
以实施例2作为参照组
对比例1
对比例1与实施2的区别在于对比例1中没有加入抗冲改性剂，其它均与实施例2保持一致。
对比例2
对比例2与实施2的区别在于对比例2中没有加入acr和mbs，其它均与实施例2保持一致。
对比例3
对比例3与实施2的区别在于对比例3中没有加入mbs和cpe，其它均与实施例2保持一致。
结果测试:
1)、观察实施例1～7和对比例1～3所制得的梅花管样品，试样表面平整、无气泡、无裂纹、无分层、无明显杂质和加工损伤等缺陷。
2)、根据kgb/t16420～1996标准检测实施例1～7和对比例1～3制得样品的抗冲击性能，在0℃下，用d90型锤1kkg1m冲击，统计并记录破裂的百分百，结果如表1所示；3)、根据kgb/t16419～1996标准检测实施例1～7和对比例1～3制得样品的弯曲性能，检测结果如表1所示；根据kgb/t16421～1996标准检测实施例1～7和对比例1～3制得样品的拉伸性能，检测结果如表1所示；
表1检测结果记录表
观察表1可知，实施例1～7中的各梅花管的试样不管是在拉伸屈服强度、耐外负荷性能、纵向回收率静、摩擦因素还是落锤冲击实验，均明显优于对比例1～3中所知制得的梅花管；且对比例1中没有加入acr、mbs、cpe抗冲改性剂，则对比例中的梅花管试样在落锤冲击实验中的破裂为90％，说明没有加入抗冲改性剂的梅花管抗冲击性能很差，在对比例2和对比例3中，只使用acr、mbs、cpe抗冲改性剂中两种，对比例2和对比例3中的梅花管在落锤冲击实验中的破裂高达60％，可见，只有当acr、mbs、cpe抗冲改性剂相互配合，共同作用，所制得的梅花管的破裂率为10％，破裂率最低，抗冲击性越好。