一种贝壳粉增强的聚氯乙烯管材及其生产方法
【专利说明】一种贝壳粉增强的聚氯乙稀管材及其生产方法
[0001]
技术领域： 本发明涉及一种聚氯乙烯管材，特别是一种由贝壳粉增强改性的聚氯乙烯管材及其生 产方法。
[0002]
【背景技术】： 目前，在城市建设用的地下埋置管材多为硬聚氯乙烯材料制备，它具有绝缘、阻燃、力 学性能好和耐化学腐蚀等特点。但是，聚氯乙烯存在着热稳定性差，强度和韧性小，路面施 工碾压易碎等缺点。为了改善聚氯乙烯的耐冲击性能，常采用橡胶类弹性体对聚氯乙烯进 行增韧改性，但弹性体改性在提高复合材料的韧性的同时也降低了材料的强度、硬度及耐 热性能。
[0003] 已有研究表明，刚性无机粒子填充改性聚氯乙烯，能够实现复合材料强度和韧性 的同时提高，工业生产中最常用、最便宜的填料就是CaCO 3，但是CaCO3与与高分子基体缺乏 很好的界面亲和力，为了改善CaCO3与与高分子基体之间的相容性，往往需要用各种偶联剂 进行表面改性，增加了生产工序与成本。
[0004]
【发明内容】
： 本发明的目的在于提供一种加工性能好，力学性能优良，高耐热性，成本低的聚氯乙烯 管材及生产方法。
[0005] 贝壳本身是一种天然的生物矿化材料，典型的贝壳显微结构由外层(角质层)、中 间层(棱柱层）和内层（珍珠层）组成，内层力学性能最佳，它由天然矿物晶片（CaCO 3形成 的文石晶片）的硬层和有机质形成的软层成层相间排列而成(类似于砖-泥结构)，其强度 与韧性远高于组成这种材料的纯文石相，其断裂功是纯文石材料的3000倍（Jackson AP, Vincent JFV， Turner RM. Proceedings of the royal society of London. Series B， 1998，234 :415 ~440 ;Currey JD. Proceedings of the royal society of London. Series B，1997,196 :443~463)。将其磨成粉末后，一方面，贝壳粒子可以保持原有较高 的力学强度与韧性；同时，有机质成分的存在使得其比普通CaCO 3等其他无机材料与高分 子基体具有更好的界面亲和力。因此，近年来将贝壳磨成粉末作为新型高分子填料开始引 起人们的兴趣，例如，贝壳粉在聚丙烯树脂改性中比滑石粉更好(李春，辛忠.中国塑料， 2007,21 :84~88)，在环氧树脂增强、增韧改性中综合效果也优于普通CaC03(Sun XD，Zeng MF, Wang Y, Ji GZ, Yao XD, Shen YM, Chen N, Yan FY, Wang BY, Qi CZ. Journal of Applied Polymer Science, 2008，109: 3932~3937;蒋学文，朱红旗，季根忠，徐金成，齐 陈泽.2007,35:13 ~16)。
[0006] 本发明选用贝壳粉替代传统CaCO3增强改性聚氯乙烯管材。
[0007] -种贝壳粉增强的聚氯乙烯管材，包括以下重量份数的组分： 聚氯乙烯100份； 贝壳粉Γ20份； 抗冲击改性剂3~10份； 热稳定剂1~5份； 润滑剂2~3份； 加工改性剂1~5份。
[0008] 优选的,包括以下重量份数的组分： 聚氯乙烯100份； 贝壳粉15份； 抗冲击改性剂5份； 热稳定剂3份； 润滑剂2份； 加工改性剂3份。
[0009] 进一步，所述的贝壳粉为淡水珍珠养殖废弃贝壳粉碎制得超细刚性粒子，成分为 95% CaCO3, 5% 有机质。
[0010] 进一步，所述珍珠粉平均粒径小于1 μ m。
[0011] 进一步，所述的抗冲击改性剂为含氯量35%的氯化聚乙烯。
[0012] 进一步，所述的加工改性剂为丙烯酸酯类改性剂。
[0013] 进一步，所述的热稳定剂选用铅盐稳定剂。
[0014] 进一步，所述的润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂，内、外润滑剂的用量的质量比为 1:1，其中内润滑剂为硬脂酸，外润滑剂为石蜡。
[0015] -种生产贝壳粉增强的聚氯乙烯管材的方法，包括以下次序的工艺步骤： (1) 配料：将聚氯乙烯树脂粉100份，贝壳粉1~20份，抗冲击改性剂：TlO份，热稳定 剂1飞份，润滑剂2~3份，加工改性剂1~5份混合配制； (2) 混料：将配制好的原料在高速搅拌机内进行搅拌，温度达到ΚΚΓ120 ° C后，在低 速冷却混合机内搅拌降温至4(T60° C左右，出料备用； (3) 过筛； (4) 挤出、成型； (5) 牵引、定长切割； (6) 检验、包装、入库。
[0016] 本发明由于选用淡水珍珠养殖废弃贝壳粉碎制得超细贝壳刚性粒子为填料，一方 面，贝壳粒子可以保持原有较高的力学强度与韧性；另一方面，有机质成分的存在使得其比 普通CaCO 3等其他无机材料与高分子基体以及各种助剂间有较好的界面粘结力，因此，制备 过程无需对填料进行复杂的表面处理，制备的贝壳粉增强聚氯乙烯双壁波纹管材具有耐高 温、耐腐蚀、有较高的抗冲击强度和较高的环刚度等特点，减少生产工序和成本。
[0017] 进一步的，本发明利用淡水珍珠养殖废弃物，变废为宝，减少成本，也符合循环经 济的趋向。
[0018] 进一步的，本发明采用含氯量35%的氯化聚乙烯作为抗冲击改性剂，性能优良，使 得聚氯乙烯管材具有更高的韧性。
[0019] 进一步的，本发明采用铅盐稳定剂，成本低，效率高。
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【附图说明】： 图1为本发明实施例1所用的贝壳粉的粒径分布图 图2为本发明实施例1所用的贝壳粉的FTIR分析图。
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【具体实施方式】： 下面结合具体实施例是对本发明的进一步说明。
[0022] 实施例1 : 采用贝壳粉增强改性制备硬聚氯乙烯双壁波纹管材。
[0023] (-）原料 贝壳粉为淡水珍珠养殖废弃贝壳粉碎制得的超细刚性粒子。附图1是实施例1所用 的贝壳粉的粒径分布图，从图中可以看出珍珠粉的平均粒径小于1 μ m。附图2是贝壳粉 的FT-IR曲线图，从图中所观察到的CO32的特征吸收峰为693 cm1 (v4- CO32 )，713 cm1 (V 4- CO32 )，860 cm 1 ( V 2- CO32 )，1078 cm 1 ( V「CO32 )，1470