一种高韧性耐腐蚀的PVC管道的制备方法与流程

本发明涉及pvc管制备，具体涉及一种高韧性耐腐蚀的pvc管道的制备方法。

背景技术：

1、聚氯乙烯，简称pvc，是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物，聚氯乙烯为通用塑料，其生产量、消费量只在聚乙烯之下，在我们生活中扮演着重要角色。其结构是以一个-cl取代了聚乙烯中的一个-h，其氯原子破坏了pe的规整结构，所以，pvc含有少量结晶或不结晶。制品拥有良好的电绝缘性和阻燃性，质量轻和环向刚度高的优点，被普遍应用于管材、电线电缆、建材、地板革、封装膜、发泡材料等领域。

2、现有技术中的pvc管道通常选用高密度聚乙烯、聚氯乙烯等作为材料，这些材料用途很广，价格也较低廉，但是现有的pvc管道通常铺设在室外或者埋设在地下，为防止其发生形变通常会在加工生产过程中向pvc材料中加入增塑剂形成硬质pvc来提高pvc管道的硬度，但是硬质pvc属于脆性材料，对缺口十分敏感，抗冲击韧性差，尤其在低温下其抗冲击韧性更差，并且，现有的pvc管道虽然具有一定的耐腐蚀性，但是在长时间的腐蚀性液体环境下，pvc管道还是有着较大的被腐蚀损坏风险，其耐腐蚀性能有待进一步的提高。

3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高韧性耐腐蚀的pvc管道的制备方法，用于解决现有技术中的pvc管道在加入增塑剂提高硬度之后，其抗冲击韧性差，尤其在低温下其抗冲击韧性更差和pvc管道耐腐性能有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高韧性耐腐蚀的pvc管道的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将(e,e,e)-8,10,12-十八(碳)三烯酸、丙三醇、甲苯、催化剂加入到安装有分水器的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至95-105℃，反应3-5h，后处理得到中间体i；

5、中间体i的合成反应原理为：

6、

7、s2、将中间体i、丙烯酸、n,n-二甲基甲酰胺与阻聚剂加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至155-165℃，反应5-6h，三口烧瓶温度降低至120-130℃，向三口烧瓶中加入丙烯腈，反应5-6h，后处理得到中间体ii；

8、中间体ii的合成反应原理为：

9、

10、s3、将中间体ii、四氟乙烯、n,n-二甲基甲酰胺与催化剂加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至130-140℃，反应3-5h，后处理得到改性增韧剂；

11、s4、将改性增韧剂、改性高岭土、聚氯乙烯与添加剂加入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的加工温度从第一段到机头依次设置为：180℃、185℃、187℃、185℃，螺杆转速为65r/min熔融挤出，得到pvc管道。

12、进一步的，所述(e,e,e)-8,10,12-十八(碳)三烯酸、丙三醇的摩尔比为3:1，所述甲苯重量为(e,e,e)-8,10,12-十八(碳)三烯酸重量的3倍，所述催化剂为浓硫酸，催化剂的重量为丙三醇重量的0.03倍，所述步骤s1中后处理操作为：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，向三口烧瓶中加入纯化水，搅拌10-15min，静置分液，有机相在温度为85-95℃条件下，减压蒸馏至无液体滴出，得到中间体i。

13、进一步的，所述阻聚剂为4-甲氧基苯酚，中间体i、丙烯酸、丙烯腈的摩尔比为1:1:1，所述n,n-二甲基甲酰胺的用量为中间体i重量的2倍，阻聚剂的用量为中间体i重量的0.002倍，所述步骤s2的后处理操作为：反应完成，三口烧瓶温度保持120-130℃，减压蒸馏至无液体流出，得到中间体ii。

14、进一步的，所述中间体ii、四氟乙烯的重量比为5:2，n,n-二甲基甲酰胺的用量为中间体ii重量的2倍，所述催化剂为三苯基膦，催化剂用量为四氟乙烯重量的0.005倍，所述步骤s3的后处理操作为：反应完成，三口烧瓶温度保持130-140℃，减压蒸馏至无液体流出，得到改性增韧剂。

15、进一步的，所述改性高岭土的制备包括以下步骤：

16、a1、将高岭土放置到温度为100-110℃的干燥箱中，干燥3-5h，得到干燥后的高岭土；

17、a2、将乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中加入冰醋酸，调节体系ph＝5-6，搅拌2-3h，然后向三口烧瓶中加入干燥后的高岭土，三口烧瓶的温度升高至60-70℃，反应3-5h，后处理得到表面接枝有γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的高岭土；

18、a3、将十二烷基苯磺酸钠和纯化水加入到三口烧瓶中搅拌，向三口烧瓶中滴加氨水，调节体系ph＝8-9，向三口烧瓶中加入表面接枝有γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的高岭土，快速搅拌40-60min，向三口烧瓶中加入引发剂，搅拌10-15min，三口烧瓶温度升高至70-80℃，向三口烧瓶中滴加甲基丙烯酸异丁酯，保温反应5-7h，后处理得到改性高岭土。

19、进一步的，所述乙醇、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与高岭土的重量比为5:1:1，所述步骤a2中的后处理操作为：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，减压抽滤，滤饼使用乙醇淋洗后抽干，转移到温度为65-70℃的干燥箱中，干燥6-8h，研磨过200目筛网，得到表面接枝有γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的高岭土。

20、进一步的，所述十二烷基苯磺酸钠、纯化水、表面接枝有γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的高岭土、引发剂与甲基丙烯酸异丁酯的重量比为2.5:100:20:0.3:20，其中，引发剂为过硫酸钾，所述步骤a3中的后处理操作为：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼与纯化水加入到烧杯中搅拌10-20min，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后抽干，将滤饼转移到温度为80-90℃的干燥箱中干燥16-20h，研磨，过200目筛网，得到改性高岭土。

21、进一步的，所述改性增韧剂、改性高岭土、聚氯乙烯与添加剂的重量比为5:8:100:2.5。

22、进一步的，所述添加剂包括：稳定剂、增塑剂、阻燃剂，所述稳定剂、增塑剂、阻燃剂的重量比为2:2:1，所述稳定剂由钡镉稳定剂、钡锌稳定剂中的一种或多种组成，所述增塑剂由己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸丁酯中的一种或多种组成，所述阻燃剂由邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯、磷酸三甲苯酯中的一种或多种组成。

23、本发明具备下述有益效果：

24、1、本发明的pvc管道制备过程中，通过(e,e,e)-8,10,12-十八(碳)三烯酸与丙三醇在催化剂条件下酯化，在丙三醇上接枝(e,e,e)-8,10,12-十八(碳)三烯酸形成中间体i，中间体i上的共轭双烯先与丙烯酸反应后剩余的共轭双烯在和丙烯腈反应，利用狄尔斯–阿尔德反应，在中间体i上构建成环己烯骨架，制备成中间体ii，中间体ii上的羧基与腈基有效的提高了中间体ii的极性，能够提高其与聚氯乙烯的融合效果，并且中间体ii具有超支化聚酯的刚性环状结构和油脂的柔性脂肪链，能够有效提高改性增韧剂的增韧效果并维持较高的力学强度，中间体ii与四氟乙烯通过自由基反应聚合在一起，制备成改性增韧剂，在改性增韧剂上接枝有大量的四氟乙烯，利用四氟乙烯的高耐腐蚀性能，提高pvc管的耐腐蚀性能。

25、2、本发发明的pvc管道制备过程中，通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在弱酸性条件下水解后接枝到高岭土上，经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性的高岭土，由原来的亲水性变成亲油性，改善了高岭土与聚氯乙烯之间的相容性，在引发剂在作用下，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酸异丁酯发生自由基聚合反应，将甲基丙烯酸异丁酯接枝到高岭土上，小分子结构的甲基丙烯酸异丁酯有效的改善了高岭土表面的浸润性，提高高岭土在聚氯乙烯中的分散性，并且伴随着高岭土的加入，pvc管道的耐低温冲击韧性与维卡软化温度均有较大的提升。