本发明涉及排水管道的技术领域，特别涉及一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物及其制备方法。
背景技术：
办公楼、住宅区等建筑物的排水系统中均需要使用排水管，然而，排水管因排水产生的噪音较大，容易干扰人们的神经系统，使人产生烦躁情绪，尤其是在较为安静的办公场所，或住宅区夜深人静时，严重影响人们的正常工作和生活，不利于人们的身心健康。随着人们对生活品质的提高，消除噪音污染是不可缺少的一方面，目前，针对消音式排水管的开发也在不断进行。
现有的可参考公告号为cn103438291b的中国专利，其公开了一种涡旋水排式消音排水管，包括排水管体，排水管体的内壁均布连有6-18条导流螺旋肋，导流螺旋肋具有外凸圆弧反弹面和内凹圆弧干涉面，导流螺旋肋的螺旋角度为3-12°，螺旋肋宽为3-12mm,螺旋肋高为2-8.5mm，反弹面从垂直于螺旋肋法向横截面剖视的圆弧半径为2-8mm，干涉面从垂直于螺旋肋法向横截面剖视的圆弧半径为7-22mm。
上述排水管从结构上入手，通过在排水管的内壁设置导流螺旋肋，使得快速流动的流体能够向心形成涡旋式排水，在排水管中心形成空气柱，从而能够有效消除排水噪音。然而，导流螺旋肋的设置使得排水管的内壁较为粗糙，容易挂附积累杂物，不利于排水管内清洁和清理。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明的目的一在于提供一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，获得的排水管具有较佳的静音效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按重量份计，包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂1.5-2.0份、润滑剂3.1-3.7份、填充剂4-7份、空心玻璃微珠20-40份、氯纶15-25份、玻璃纤维5-10份、碳纤维5-12份、硅烷偶联剂2-5份。
本发明进一步设置为：按重量份计，包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂1.8份、润滑剂3.4份、填充剂5.5份、空心玻璃微珠30份、氯纶20份、玻璃纤维8份、碳纤维10份、硅烷偶联剂2份。
通过采用上述方案，空心玻璃微珠是一种微小、中空的圆球状粉末，具有较佳的隔音效果，将其分散于聚氯乙烯中，由此制得的排水管，由于内部分布有空心玻璃微珠，能够有效阻隔排水管内的噪音传至排水管外，从而起到较佳的静音效果。由于空心玻璃微珠与聚氯乙烯基体的结合性较差，容易导致排水管的拉伸性能、纵向回缩性能以及机体稳定性下降。为此，本发明加入氯纶、玻璃纤维、碳纤维以及硅烷偶联剂：硅烷偶联剂能够对空心玻璃微珠的表面进行改性，从而改善空心玻璃微珠与聚氯乙烯基体之间的结合；氯纶本身同样由聚氯乙烯纺丝而成，与聚氯乙烯基体具有很好的结合性；玻璃纤维具有较佳的抗压强度、耐热性、耐腐蚀性；碳纤维具有高强度、高模量、高柔软度、蠕变小、耐腐蚀、密度低等优良性能，上述三种纤维能够互相配合，对空心玻璃微珠实施有效的包裹，增强空心玻璃微珠与聚氯乙烯基体之间的结合力，提高排水管的拉伸性能、纵向回缩性能以及机体稳定性，从而获得力学性能较佳的消音低噪排水管。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述稳定剂包括尿嘧啶7-9份、偏脂肪酸酯0.5-1份、二羧酸酯0.5-1份。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述稳定剂包括尿嘧啶8份、偏脂肪酸酯0.7份、二羧酸酯0.7份。
通过采用上述方案，由于聚氯乙烯具有高热敏性，加工成型时，或成型后的高温暴晒等条件下，容易发黄分解，故聚氯乙烯排水管的制备原料中需要添加稳定剂，以提高聚氯乙烯机体的热稳定性。目前，常用的稳定剂主要有铅盐稳定剂、钙锌稳定剂和有机锡稳定剂，但是，钙锌稳定剂的稳定效果欠佳、加工范围较窄、成本偏高；铅盐稳定剂存在重金属铅，不环保；有机锡稳定剂属于液态，现场操作性差，且价格昂贵。本发明的稳定剂为粉料，具有环保、无毒副作用，对排水管的力学性能影响小、现场操作性佳等优点。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述润滑剂包括硬脂酸2-4份、硬脂酸钙2-4份、聚乙烯蜡3-5份。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述润滑剂包括硬脂酸3份、硬脂酸钙3份、聚乙烯蜡4份。
本发明进一步设置为：所述空心玻璃微珠的粒径为50-100μm。
本发明进一步设置为：所述氯纶、玻璃纤维、碳纤维的直径均为5-8μm，长度均为200-300μm。
本发明进一步设置为：所述填充剂为碳酸钙。
本发明的目的二：提供一种上述的消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物的制备方法，包括有以下步骤：
s1，将空心玻璃微珠、填充剂与硅烷偶联剂于低速下混合5-10min，转速为300-500r/min；
s2，将剩余原料于900-1000r/min下高速混合至120-135℃；
s3，将s1获得的混合物与s2获得的混合物继续于低速下混合至室温获得消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，转速为300-500r/min。
通过采用上述方案，由于空心玻璃微珠和填充剂与聚氯乙烯基体的结合性能较差，本发明先通过硅烷偶联剂对空心玻璃微珠和填充剂进行改性，再与聚氯乙烯混合，能够改善空心玻璃微珠和填充剂与聚氯乙烯基体的结合性能，从而改善排水管的整体性和稳定性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过添加空心玻璃微珠、氯纶、玻璃纤维、碳纤维和硅烷偶联剂，使得获得的排水管能够同时具有消音低噪和力学性能佳的特点；
2、本发明的稳定剂为粉料，具有环保、无毒副作用，对排水管的力学性能影响小、现场操作性佳等优点。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中采用的空心玻璃微珠的粒径为50-100μm；氯纶、玻璃纤维、碳纤维的直径均为5-8μm，长度均为200-300μm。
实施例1
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，
按重量份计，制备原料包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂1.5份、润滑剂3.1份、填充剂4份、空心玻璃微珠20份、氯纶15份、玻璃纤维5份、碳纤维5份、硅烷偶联剂2份，其中，按重量份计，稳定剂包括尿嘧啶7份、偏脂肪酸酯0.5份、二羧酸酯0.5份；润滑剂包括硬脂酸2份、硬脂酸钙2份、聚乙烯蜡3份；填充剂为碳酸钙。
制备方法包括有以下步骤：
s1，将空心玻璃微珠、填充剂与硅烷偶联剂于低速下混合5min，转速为300r/min；
s2，将剩余原料于900r/min下高速混合至120℃；
s3，将s1获得的混合物与s2获得的混合物继续于低速下混合至室温获得消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，转速为300r/min。
实施例2
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，
按重量份计，制备原料包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂1.8份、润滑剂3.4份、填充剂5.5份、空心玻璃微珠30份、氯纶20份、玻璃纤维8份、碳纤维10份、硅烷偶联剂2份，
其中，按重量份计，稳定剂包括尿嘧啶8份、偏脂肪酸酯0.7份、二羧酸酯0.7份；润滑剂包括硬脂酸3份、硬脂酸钙3份、聚乙烯蜡4份。
制备方法包括有以下步骤：
s1，将空心玻璃微珠、填充剂与硅烷偶联剂于低速下混合7min，转速为400r/min；
s2，将剩余原料于950r/min下高速混合至130℃；
s3，将s1获得的混合物与s2获得的混合物继续于低速下混合至室温获得消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，转速为400r/min。
实施例3
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，
按重量份计，制备原料包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂2.0份、润滑剂3.7份、填充剂7份、空心玻璃微珠40份、氯纶25份、玻璃纤维10份、碳纤维12份、硅烷偶联剂5份，
其中，按重量份计，稳定剂包括尿嘧啶9份、偏脂肪酸酯1份、二羧酸酯1份；润滑剂包括硬脂酸4份、硬脂酸钙4份、聚乙烯蜡5份；填充剂为碳酸钙。
制备方法包括有以下步骤：
s1，将空心玻璃微珠、填充剂与硅烷偶联剂于低速下混合10min，转速为500r/min；
s2，将剩余原料于1000r/min下高速混合至135℃；
s3，将s1获得的混合物与s2获得的混合物继续于低速下混合至室温获得消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，转速为500r/min。
实施例4
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂1.5份、润滑剂3.1份、填充剂4份、空心玻璃微珠20份、氯纶15份、玻璃纤维5份、碳纤维5份、硅烷偶联剂2份。
实施例5
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料包括有以下组分：聚氯乙烯100份、稳定剂2.0份、润滑剂3.7份、填充剂7份、空心玻璃微珠40份、氯纶25份、玻璃纤维10份、碳纤维12份、硅烷偶联剂5份。
实施例6
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，稳定剂包括尿嘧啶7份、偏脂肪酸酯0.5份、二羧酸酯0.5份。
实施例7
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，稳定剂包括尿嘧啶9份、偏脂肪酸酯1份、二羧酸酯1份。
实施例8
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，润滑剂包括硬脂酸2份、硬脂酸钙2份、聚乙烯蜡3份。
实施例9
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，润滑剂包括硬脂酸4份、硬脂酸钙4份、聚乙烯蜡5份。
对比例1
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料中无空心玻璃微珠、氯纶、玻璃纤维、碳纤维。
对比例2
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料中无氯纶、玻璃纤维和碳纤维。
对比例3
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料中的氯纶采用同等重量份的碳纤维代替。
对比例4
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料的玻璃纤维采用同等重量份的碳纤维代替。
对比例5
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备原料中的碳纤维采用同等重量份的玻璃纤维代替。
对比例6
一种消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物，按照实施例2的方法进行，不同之处在于，制备方法中，合并s1和s2，即直接将全部原料于950r/min下高速混合至130℃，然后于400r/min低速下混合至室温获得消音低噪排水管用硬质聚氯乙烯组合物。
性能检测将实施例1-9和对比例1-5制备的硬质聚氯乙烯组合物在双螺杆挤出机上造粒后，于注塑机制样，获得雨水管件样品的规格均为110mm*3.2mm。按bsen14366:2004中的规定对雨水管件样品进行噪音检测，按gb/t5836.1-2006《建筑排水用硬聚氯乙烯(pvc-u)管材》中的规定对雨水管件样品进行力学性能检测，检测结果如表1所示。
表1噪音和力学性能检测结果
根据表1，由实施例2和对比例1可以看出，当制备原料中未添加空心玻璃微珠、氯纶、玻璃纤维、碳纤维时，获得的排水管的拉伸屈服强度、纵向回缩率和维卡软化温度变化不大，但消音功能明显下降。再结合对比例2-5可以看出，当制备原料中仅添加无空心玻璃微珠，而不添加氯纶或玻璃纤维或碳纤维时，获得的排水管虽然具有良好的消音功能，但是，拉伸屈服强度大幅降低，纵向回缩率明显升高，维卡软化温度明显下降，这是由于空心玻璃微珠与聚氯乙烯基体的结合性较差，造成排水管的机体稳定性较差，而氯纶、玻璃纤维、碳纤维的加入，能够有效提高空心玻璃微珠与聚氯乙烯基体的结合性，从而提高排水管的整体性和稳定性，从而改善排水管的力学性能和耐热性能。
由实施例2和对比例6可以看出，预先采用硅烷偶联剂对空心玻璃微珠和填充剂的表面进行改性，获得的排水管的拉伸屈服强度提高，纵向回缩率降低，维卡软化温度提高，这与改善了空心玻璃微珠、填充剂和聚氯乙烯基体之间的结合性能，从而改善了排水管的整体性和稳定性有关。
上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。