一种增韧型UPVC管及其制作方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种增韧型upvc管及其制作方法。

背景技术：

1、upvc管是一种以聚氯乙烯树脂为原料，不含增塑剂的塑料管，upvc管具有抗腐蚀能力强、易于连接、价格低廉、质地坚硬、电器绝缘性佳、良好的耐磨性等优点，被广泛应用于食品、建筑、石油、化工、供水、消防、电力、海水养殖等领域，但其存在一些无法避免的现实问题，upvc管韧性较差，在受到外力冲击时容易发生脆裂，不易加工，而且upvc管耐高温性较差，在热水管道中表现不佳，容易老化和变脆，导致管道损坏，在一定程度上限制了现有upvc管的推广和使用，从而需要对upvc管的韧性和耐高温性进行进一步地改进。

2、申请号为cn201310739746.x的发明专利公开了一种柔性upvc管材组合物及制备方法，通过在基体原料中添加硬脂酸锌，提高upvc管的柔韧性，添加聚乙烯蜡，提高管材的亮度和白度，改善了传统管材的密度、强度、耐寒性、耐磨性，延长使用寿命，但是该柔性upvc管材老化速度较快，且没有对upvc管材进行其他方面性能的改进，无法改善upvc管材耐高温性差的问题。申请号为cn201810156606.2的发明专利公开了一种upvc给水管材及其制造工艺，通过在基体原料中添加钼酸铅和砷酸镁，提高upvc管材的硬度，进而提高管材的使用寿命，但是钼酸铅的价格较高，这会增加upvc管材的生产成本,其次，钼酸铅的加入量较大，这也会增加生产过程中的难度和成本,此外，钼酸铅的耐热性较差，容易析出铅，这会对环境和人体健康造成潜在的危害,且对如何改善upvc管材的韧性和耐高温性没有深入研究，因此实际应用中依旧存在困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种增韧型upvc管及其制作方法，解决了以下技术问题：

2、(1)解决了upvc管韧性较差的问题；

3、(2)解决了upvc管耐高温性较差的问题。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、一种增韧型upvc管，包括以下重量份的原料：90～110份聚氯乙烯、10～20份碳酸钙、4～6份环氧乙烷、0.5～1份抗氧剂1010、0.5～1.5份聚乙烯蜡、5～8份醋酸乙酯、2～4份钙锌环保稳定剂、4～6份复合增韧剂、6～8份耐高温填料。

6、一种增韧型upvc管的制作方法，包括以下步骤：

7、(1)将聚氯乙烯、碳酸钙、环氧乙烷、抗氧剂1010、聚乙烯蜡、醋酸乙酯、复合增韧剂、耐高温填料，加入到高速捏合机中，在110～150℃下捏合10～20min，然后放入冷却搅拌机中，冷却至30～40℃出料备用；

8、(2)将步骤(1)所得物料放入造粒机中进行挤出造粒，设定造粒机机筒一区温度为70～80℃，二区温度为140～170℃，三区温度为170～180℃，四区温度为120～135℃，机头温度为170～180℃，得到母粒，再将母粒放入到挤出机内，其中挤出机料筒温度为150～190℃，口模温度为160～200℃，挤出机螺杆转速为40～60r/min，牵引速度为5～15r/min，然后真空冷却定型，切割，得到增韧型upvc管。

9、进一步地，步骤(2)中，所述真空冷却定型的工艺条件为：真空度为20～50kpa，水温为10～20℃。

10、进一步地，所述复合增韧剂的制作方法包括以下步骤：

11、ⅰ：将己二酰氯溶解在二甲基亚砜中，然后将预处理的纳米氧化铝分散在溶液中，加入吡啶，在30～40℃下恒温搅拌6～15h，反应结束后减压抽滤，使用去离子水洗涤2～6次，然后在50～70℃真空干燥箱中干燥1～3h，得到改性纳米氧化铝；

12、ⅱ：将端氨基丁腈橡胶、改性纳米氧化铝和三乙胺加入到甲苯溶液中，氮气保护下，恒温60～70℃下反应4～6h，反应结束后，过滤分离，洗涤，干燥，得到复合增韧剂。

13、进一步地，步骤ⅰ中，所述纳米氧化铝的预处理过程具体为：在反应器中加入纳米氧化铝、蒸馏水和盐酸，混合超声10～20min，静置24～48h,然后在3000～5000r/min的离心机中进行离心分离，使用去离子水洗涤4～6次，然后在80～120℃下真空干燥1～3h，得到预处理的纳米氧化铝。

14、进一步地，步骤ⅱ中，所述端氨基丁腈橡胶的数均分子量为3500。

15、进一步地，步骤ⅱ中，所述改性纳米氧化铝和端氨基丁腈橡胶的质量比为1:2～3。

16、通过上述技术方案，使用盐酸对纳米氧化铝进行预处理，可以使其表面出现羟基等含氧官能团，由于己二酰氯结构中含有高活性的酰氯基团，可以直接与预处理的纳米氧化铝表面的羟基发生反应，从而将酰氯基团连接到纳米氧化铝表面，然后在三乙胺的作用下，酰氯基团能够和端氨基丁腈橡胶结构中的氨基发生酰胺化反应，将端氨基丁腈橡胶接枝到纳米氧化铝表面，获得复合增韧剂。

17、进一步地，所述耐高温填料的制作方法包括以下步骤：

18、s1:将含氢硅油、甲基丙烯酰氯和铂催化剂加入到丙酮中，混合搅拌，惰性气体保护下，在60℃～90℃条件下反应3～8h，得到改性含氢硅油；

19、s2:将改性含氢硅油、聚对羟基苯甲酸酯和吡啶加入到氯仿中，搅拌混合，在40～60℃下反应4～8h，反应结束后冷却至室温，洗涤，50～70℃下真空干燥6～24h，得到耐高温填料。

20、进一步地，步骤s1中，所述含氢硅油和甲基丙烯酰氯的质量比为5:3～4。

21、进一步地，步骤s1中，所述惰性气体为氩气、氦气、氖气中的任意一种。

22、通过上述技术方案，甲基丙烯酰氯的烯基和含氢硅油的硅氢键在铂催化剂的作用下，发生硅氢加成反应，在含氢硅油上引入酰氯基团，然后与聚对羟基苯甲酸酯结构中的羟基发生亲核取代反应，将聚对羟基苯甲酸酯接枝到含氢硅油上，得到耐高温填料。

23、本发明的有益效果：

24、(1)本发明制备了一种复合增韧剂，一方面纳米氧化铝具有增韧效果，纳米氧化铝颗粒可以作为应力集中中心，引发微裂纹，这些微裂纹可以吸收裂纹扩展的能量，提高upvc管的韧性；另一方面将端氨基丁腈橡胶接枝到纳米氧化铝表面，可以降低其表面张力，减弱团聚，提高其与聚氯乙烯之间的相容性，同时端氨基丁腈橡胶具有良好的增韧作用，两者协同作用能够更好的发挥其增强作用，从而提高upvc管的韧性和力学性能，同时，可以细化基体的晶粒，提高upvc管的韧性，这些作用的综合发挥使得upvc管在各种环境下能够保持优异的性能和稳定性。

25、(2)本发明制备了一种耐高温填料，含氢硅油具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持分子结构的稳定性，不易分解或失去活性，具有良好的耐高温性能；聚对羟基苯甲酸酯接枝到含氢硅油上可以降低upvc管的玻璃化转变温度，提高其耐高温性能，通过接枝改性，将含氢硅油和聚对羟基苯甲酸酯结合起来，可以更好地分散应力，进一步提高upvc管的耐高温性和力学性能，从而延长upvc管的使用寿命，使其在长期使用过程中保持稳定性和可靠性。

26、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。