一种改性煤灰pvc复合波纹管及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及管道领域，尤其是一种改性煤灰PVC复合波纹管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国是世界产煤量最大的国家，也是煤消耗量最大的国家，每年产生数量巨大的 煤灰，占用大量的土地，加重环境日益恶化。煤灰的主要成份是二氧化硅、三氧化二铝、三氧 化二铁等物质，并吸附有部分游离水或化学结合水，能够进行资源化利用。现在煤灰主要用 于建筑材料制备，如加气砖、轻质墙体材料、煤灰砖、水泥等附加价值低，技术水平含量低的 领域。煤灰也有报道逐渐用于高分子材料填充领域，但由于煤灰密度大，表面羟基多亲水性 强，造成在材料中易沉降、分层，相容性差等缺点，用量不多。我国有丰富的煤炭资源，在较 长时间内利用煤炭发电仍然是一种主要获取能源的一种方式。因此，在减少煤灰环境污染 的同时，实现煤灰的高质、高附加值利用，替代高耗能的白炭黑、碳酸钙、陶土、滑石粉等填 充剂是我国经济持续发展的必然要求。
[0003]中国专利文献"粉煤灰可塑性材料及管材、生产工艺和系统"（CN102660128B)采 用未改性粉煤灰填充塑料制备管材；"一种以煤灰渣为主料制造管材的方法"(CN101168268 B);"一种热缩性材料用改性粉煤灰及其制备方法"（CN104119564A); "一种含有改性粉煤 灰的PVC管材及其制备方法"（申请号CN103059457)公开了采用氢氧化钠浸泡，捞出烘干， 再加氢氧化铝等无机材料改性。
[0004]现有公开技术采用未改性粉煤灰直接填充塑料材料制备管材，在降低成本的同时 牺牲了复合管材的力学性能为代价；或者是采用高腐蚀性酸和碱处理的方法，对设备要求 非常高，也对人身体健康产生极大的危害；同时煤灰改性并不针对塑料，与塑料粘合度不 高；现有技术中，煤灰改性的系统是敞开式的，对工作环境的粉尘污染是显然的；另一方面 在现有公开技术中还很少利用煤灰填充制备管材，特别是在PVC复合波纹管道中的应用还 没有。
【发明内容】
[0005]本发明针对上述问题提出了一种改性煤灰PVC复合波纹管及其制备方法，采用改 性煤灰有效提升PVC复合波纹管的性能。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种改性煤灰PVC复合波纹管包 括内层与外层，内层原料按重量份计包括：PVC树脂粉100份，改性煤灰40~120份、外层 原料按重量份计包括：PVC树脂粉100份，改性煤灰20~40份，所述改性煤灰以水溶性酚 醛树脂、树脂水乳液为复合改性剂对煤灰进行改性。
[0007]所述的复合改性剂组成按重量份计为酚醛树脂水溶液：树脂水乳液=25~100 : 100,重量份计，所述复合改性剂：煤灰为10~50 :100。
[0008]所述内层原料按重量份计还包括：稳定剂1. 5~2. 5份，润滑剂0. 5~2份，增塑 剂0. 5~1. 2份，增韧剂0. 5~2份，回料30~80份；所述外层按重量份计还包括：稳定剂 2~3份，润滑剂0. 5~1. 5份，增塑剂0. 5~1. 2份，熔体强度増加剂0. 5~2. 5份，增韧 剂3~6份。
[0009] -种制备改性煤灰PVC复合波纹管的方法，包括以下步骤： a改性煤灰制备：按重量份计煤灰：复合改性剂=100 :10~50选取煤灰及复合改性 剂，加入捏合装置，于常温下捏合混合5~15min;然后再在该捏合机中搅拌的同时，升温到 120~150°C干燥、反应；最后冷却到室温得到改性煤灰； b内、外层混合料制备：分别按内层和外层物料配比称好物料加入到高温混合机中，边 搅拌边加热至100~120°C，再控制温度在100~120°C下混合5~20min;将上述高温混 合物料通过密封管道排入到低温低速混合机中混合、搅拌、冷却，最后冷却到30~60°C停 止搅拌，得到外层混合料和内层混合料； c挤出熔融：将内层混合料在第一挤压设备中经熔融、压缩、均化，通过成型模具挤出 成熔融状管材A，将外层混合料在第二挤压设备中熔融、压缩、均化，通过成型模具挤出成熔 融状管材B; d成型：将熔融状管材A与熔融状管材B移入波纹模具中，波纹状模具挤压熔融态管状 材料B成波纹形状，并将外侧和内层挤压熔接在一起，再移入冷却装置，冷却、定型； e切割：根据需要长度进行切割，得到产品。
[0010] 所述的树脂水乳液为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液，氯乙烯-丙烯酸酯共 聚物水乳液、氯乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物水乳液、聚氨酯水性乳液中的一种或 两种；所述的酚醛树脂水溶液重量百分比为30%~60%、所述的树脂水乳液重量百分比为 10% ~50%。
[0011] 所述的PVC树脂粉选用通用的悬浮聚合8型（SG-8 )或7型（SG-7 )树脂中的一种 或两种。
[0012] 所述熔体强度増加剂为过氧化苯甲酰、双马来酰胺、二硫代四甲基秋兰姆、三烯丙 基异三聚氰酸酯、巯基丙基三甲氧基硅烷、5-巯基丙基三乙氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧 基硅烷中的一种或两种；所述稳定剂选用无铅的环保PVC钙锌复合稳定剂、稀土稳定剂中 的一种或两种；所述润滑剂选用聚乙烯蜡（PE-WAX)、硬脂酸钙、氯化聚乙烯蜡、石蜡、脂肪 酸醇、脂肪酰胺中的一种或两种；增塑剂选用环氧大豆油、花生油、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯 二甲酸二异辛酯、低分子量液体聚酯中的一种或两种；特别的低分子量液体聚酯来自于聚 酯瓶如矿泉水瓶、饮料瓶、食物油桶的裂解产物；所述增韧剂选用氯化聚乙烯、丁腈橡胶、羧 基丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯化丁基橡、热塑性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物，丙烯酸酯类橡 胶中的一种或两种。
[0013] 所述的内层挤压设备的温度参数为：输送段140°c、压缩段180°C、熔融段220°C、 均化段210 °C。
[0014] 外层挤压设备的温度参数为：输送段160°c、压缩段20(TC、熔融段220°C、均化段 21(TC。
[0015] 所述的波纹模具温度为120~180 °C。
[0016] 所述的成型模具的断面为含有两个同心圆环缝组成的整体结构，更换大小不同尺 寸的圆环缝的模具，可以得到直径和壁厚尺寸不同的波纹管。
[0017] 所述的酚醛树脂水溶液，采用苯酚、甲醛为原料，以氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钡 等为催化剂合成得到。
[0018] 所述的树脂水乳液为氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液，氯乙烯-丙烯酸酯共聚 物水乳液、氯乙烯-醋酸乙烯酯-马来酸酐共聚物水乳液、聚氨酯水性乳液中的一种或两 种。
[0019] 所述的酚醛树脂水溶液重量百分比为30%_60%;所述的树脂水乳液重量百分比为 10%-50%〇
[0020] 树脂水乳液是以0P-10,十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠，聚氧乙烯醚为表面 活性剂形成的乳液，再加树脂单体和引发剂聚合得到。
[0021]回料选用回收的PVC管材，或生产过程中产生的废料和下脚料，经过粗破碎，再磨 粉制得。
[0022] 本发明具有以下优点： 1. 所采用的煤灰采用水溶性酚醛树脂、水溶性共聚物作为改性处理剂，成本低，避免采 用昂贵的偶联剂；不含有毒有害得有机溶剂，以及腐蚀性极强的强酸强碱。原料间的输送采 用密封管道，改善工作环境，减少环境污染； 2. 采用较高浓度的树脂溶液和用量，以及采用捏合机进行捏合再干燥反应的方法， 使得混合更加均匀，表面涂覆更佳，树脂与煤灰的接触更牢固，同时改性流程缩短、效率提 尚； 3. 增塑剂选用低分子量液体聚酯，低分子量液体聚酯来自于聚酯瓶如矿泉水瓶、饮料 瓶、食物油桶的裂解产物，产品原料价格低廉； 4. 经过改性后的煤灰能提高在PVC树脂中的填充量，性能更优；采用来自废弃聚酯裂 解的低分子量聚酯以及PVC管材，或生产过程中产生的废料和下脚料作为回料，具有变废 为宝，实现资源的循环利用，并能有效降低成本； 5. 由两台挤压设备组成复合机，将内层和外层的两种材料进行熔融复合，有效提升了 生产效率； 6. 成型模具的断面为含有两个同心圆环缝组成的整体结构，更换大小不同尺寸的圆环 缝的模具，可以得到直径和壁厚尺寸不同的波纹管。
【具体实施方式】
[0023]为进一步阐述本发明所达到的预定目的与技术手段及功效，以下结合实施例，对 本发明的具体实施方案进行详细说明。
[0024] 实施例1:一种改性煤灰PVC复合波纹管包括内外层，内层原料按重量份计包括： 悬浮聚合8型PVC树脂粉100份，改性煤灰100份，稳定剂2份，润滑剂1. 5份，增塑剂0. 8 份，氯化聚乙烯0. 4份，丁腈橡胶0. 8份，回料55份；外层原料按重量份包括：悬浮聚合8型 PVC树脂粉100份，改性煤灰30份，稳定剂2. 5份，润滑剂1份，增塑剂0. 7份，过氧化苯甲 酰0. 8份、双马来酰胺0. 7份，增韧剂5份；改性煤灰以水溶性酚醛树脂、树脂水乳液为复 合改性剂对煤灰进行改性，按重量份计煤灰：复合改性剂=100 :30,所述树脂水乳液为氯乙 烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液，其重量百分比为30%，酚醛树脂水溶液重量百分比为45%，按 重量份计，氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液：酚醛树脂水溶液=1: 1。
[0025] 制备如上所述的改性煤灰PVC复合波纹管，包括以下步骤： a改性煤灰制备：按重量份计煤灰：复合改性剂=100 :30选取煤灰及复合改性剂，改性 复合剂重量百分比为30%氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液与重量百分比为45%的酚醛树 脂水溶液构成，按重量份计，氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物水乳液：酚醛树脂水溶液=1: 1，加 入捏合装置，于常温下捏合混合l〇min;然后再在该捏合机中搅拌的同时，升温到140°C干 燥、反应；最后冷却到室温得到改性煤灰； b内、外层混合料制备：分别按内层和外层物料配比称好物料加入到高温混合机中，边 搅拌边加热至100~120°C，再控制温度在100~120°C下混合15min;将上述高温混合物 料通过密封管道排入到低温低速混