抗冲击改性剂、改性的聚氯乙烯管道及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗冲击改性剂、改性的聚氯乙烯管道以及这种管道的制备方法。本发明抗冲击改性剂对加工温度不敏感，耐气候性好，质量稳定；加入抗冲击改性剂制备的聚氯乙烯管道具有很好的机械性能，解决了传统聚氯乙烯管道抗冲击性差的问题，对力学性能的提高具有一定的帮助。
【专利说明】
抗冲击改性剂、改性的聚氯乙烯管道及制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及管道材料领域，具体涉及一种抗冲击改性剂、改性的聚氯乙烯管道及 这种改性管道的制备方法。
【背景技术】
[0002] PVC管道具有强度高、阻燃性能好、环刚度高、耐候性能优、价格低等优点，因此在 我国得到迅速的发展，广泛应用于建筑给排水、城乡给排水、城市燃气、工业流体输送、农业 灌溉等建筑业、市政、工业和农业领域。
[0003] PVC-U是PVC管材中的一种，除拥有PVC的常规优点外，还具有质轻、耐化学药品优 良、流体阻力小、电气绝缘性佳等特点，但PVC-U属脆性材料，容易发生快速开裂。管道的快 速开裂是指在管道偶然发生开裂时，裂纹以每秒几百米的速度迅速增长，瞬间造成几十米 甚至上千米管道破坏的大事故。针对此情况，目前已有人通过添加 CPE、ACR、MBS等抗冲击改 性剂的方式改性聚氯乙烯，以改善PVC管道的开裂情况，但上述抗冲击改性剂中，CPE改性 剂对加工温度敏感、塑化速度慢;ACR改性剂质量欠稳定，价格也偏高;MBS改性剂耐气候性 差。因此，开发出一种对加工温度不敏感、耐气候性好、质量稳定、效果好的抗冲击改性剂显 得十分必要。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种抗冲击改性剂、改性的 聚氯乙烯管道及这种改性管道的制备方法。
[0005] 本发明的技术方案之一:一种抗冲击改性剂，通过以下步骤制备而得：（1)以1-5% 摩尔当量甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙烷的用量比共聚 生成不同分子量的端羟基超支化聚合物，反应式如下：
(2)以步骤(1)合成的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以2-8%摩尔当量的辛 酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂， 反应式如下：
[0006] 优选地，步骤（1)中2，2-二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙烷的用量摩尔比为1:1-4。 其中2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙烷的不同用量比得到的超支化聚合物见表1。
[0007] 表1超支化聚合物和抗冲击改性剂的表征结果
优选地，步骤(2)中端羟基超支化聚合物与己内酯的用量摩尔比为1:1-3。不同用量比 得到的抗冲击改性剂分子量见表2。
[0008]表2抗冲击改性剂的表征结果
本发明的技术方案之二是提供一种采用上述抗冲击改性剂改性的聚氯乙烯管道，包括 以下重量份的组分:稳定剂4-6份、氯化聚乙烯8-11份、抗冲击改性剂3-4份、硬脂酸1-2份、 蜡1-2份、PVC-5树脂100份、轻钙40-60份、活性重钙70-80份、钛白粉2-5份。
[0009] 本发明的技术方案之三是提供一种上述聚氯乙烯管道的制备方法，包括以下步 骤： (1) 抗冲击改性剂的制备； (2) 混合:将PVC-5树脂、轻钙、活性重钙、钛白粉、抗冲击改性剂、氯化聚乙烯、硬脂酸、 蜡、稳定剂，按配方比例先后加入到高速混合机内，经物料与机械自摩擦，使物料升温至设 定80-100°C，然后经冷混机将物料降至40-50 °C，加入到挤出机的料斗中； (3) 挤出成型。
[0010] 本发明的优点：相比现有技术而言，本发明的抗冲击改性剂对加工温度不敏感，耐 气候性好，质量稳定;而且经过本发明的抗冲击改性剂改性的聚氯乙烯管道具有很好的机 械性能，解决了传统聚氯乙烯管道抗冲击性差的问题，对力学性能的提高具有一定的帮助。
【具体实施方式】
[0011] 现对本发明作进一步描述。
[0012] 1、制备抗冲击改性剂 实施例一 (1) 以2%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:4,聚合生成数均分子量Mn为4900 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为4900 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以5%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1: 3，制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为27900 g/ mol 〇
[0013] 实施例二 (1) 以3%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:2,共聚生成数均分子量Mn为3300 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为3300 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以3%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:2,制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为14100 g/ mol 〇
[0014] 实施例三 (1) 以1%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:1，共聚生成数均分子量Mn为1900 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为1900 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以2%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:1，制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为9900 g/mol。 [0015]实施例四 (1) 以5%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:4,共聚生成数均分子量Mn为4900 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为4900 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以6%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:1，制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为13900 g/ mol 〇
[0016] 实施例五 (1) 以4%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:2,共聚生成数均分子量Mn为3300 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为3300 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以7%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:3,制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为21600 g/ mol 〇
[0017]实施例六 (1) 以3%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:1，共聚生成数均分子量Mn为1900 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为1900 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以3%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:2,制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为12400 g/ mol 〇
[0018] 实施例七 (1) 以5%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2-二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:4,共聚生成数均分子量Mn为4900 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为4900 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以8%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:2,制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为19300 g/ mol 〇
[0019] 实施例八 (1) 以3%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:2,共聚生成数均分子量Mn为3300 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为3300 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以3%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:1，制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为11500 g/ mol 〇
[0020] 实施例九 (1) 以2%摩尔当量的甲苯磺酸为催化剂，通过控制2,2_二羟甲基丙酸和三羟基甲基丙 烷的摩尔比为1:1，共聚生成数均分子量Mn为1900 g/mol的端羟基超支化聚合物； (2) 以合成的Mn为1900 g/mol的端羟基超支化聚合物上的羟基为引发基团，以4%摩尔 当量的辛酸亚锡为引发剂，引发己内酯开环聚合，其中端羟基超支化聚合物与己内酯的摩 尔比1:3,制备以聚酯为核、聚己内酯为臂的抗冲击改性剂，其数均分子量Mn为18800 g/ mol 〇
[0021] 2、抗冲击聚氯乙烯管道的配方准备（以重量份计） 稳定剂5份、氯化聚乙烯9份、上述任意实施例制备的抗冲击改性剂4份、硬脂酸2份、蜡 1.5份、PVC-5树脂100份、轻钙50份、活性重钙75份、钛白粉3份。
[0022] 3、抗冲击聚氯乙烯管道的的具体制备过程 将PVC-5树脂、轻钙、活性重钙、钛白粉、抗冲击改性剂、氯化聚乙烯、硬脂酸、蜡、稳定 剂，按配方比例先后加入到高速混合机内，经物料与机械自摩擦使物料升温至80-100°C，然 后经冷混机将物料降至40-50 °C，加入到挤出机的料斗。由于挤出机装有定量加料装置，使 挤出量与加料量能够匹配，确保制备稳定挤出。由于锥形螺杆的加料段具有较大的直径，对 物料的传热面积和剪切速度比较大，有利于物料的塑化，计量段螺杆直径小，减少了传热面 积和对熔体的剪切速度，使熔体在较低的温度下挤出。螺杆在机筒内旋转时，将PVC混合料 塑化推向机头，从而达到压实、熔融、混炼均匀的目的。加料装置及螺杆驱动装置采用变频 调速，可实现同步调速。经压实、熔融、混炼均化的PVC，有后续物料经螺杆推向模头，挤出模 头是型材成型的关建部件。
[0023]以下通过两个对比表，来具体说明本发明的抗冲击聚氯乙烯管道的优点，其中表 一为本发明的管道与传统PVC管道的配方对比表;表二为本发明的管道与传统PVC管道的管 材性能对比表。
[0024]表一：
从管材性能对比可以看出，采用本发明合成的新型抗冲击改性剂可以很好的改善聚氯 乙烯管道的抗冲击性能;符合冲击强度GB/T 14152,拉伸强度GB/T 8804.1的测试标准。
【主权项】
1. 抗冲击改性剂，通过W下步骤制备而得摩尔当量甲苯横酸为催化剂，通 过控制2,2-二径甲基丙酸和Ξ径基甲基丙烷的用量比共聚生成不同分子量的端径基超支 化聚合物，反应式如下：(2)W步骤（1)合成的端径基超支化聚合物上的径基为引发基团，W2-8%摩尔当量的辛 酸亚锡为引发剂，引发己内醋开环聚合，制备W聚醋为核、聚己内醋为臂的抗冲击改性剂， 反应式如下：2. 根据权利要求1所述的抗冲击改性剂，其特征在于，步骤（1)中2,2-二径甲基丙酸和 Ξ径基甲基丙烷的用量摩尔比为1:1-4。3. 根据权利要求1所述的抗冲击改性剂，其特征在于，步骤(2)中端径基超支化聚合物 与己内醋的用量摩尔比为1:1-3。4. 采用权利要求1或2或3所述的抗冲击改性剂改性的聚氯乙乙締管道，其特征在于，包 括W下重量份的组分:稳定剂4-6份、氯化聚乙締8-11份、抗冲击改性剂3-4份、硬脂酸1-2 份、蜡1 -2份、PVC-5树脂100份、轻巧40-60份、活性重巧70-80份、铁白粉2-5份。5. 根据权利要求4所述的聚氯乙締管道的制备方法，包括W下步骤： (1) 抗冲击改性剂的制备； (2) 混合:将PVC-5树脂、轻巧、活性重巧、铁白粉、抗冲击改性剂、氯化聚乙締、硬脂酸、 蜡、稳定剂，按配方比例先后加入到高速混合机内，经物料与机械自摩擦，使物料升溫至设 定80-100°C，然后经冷混机将物料降至40-50 DC，加入到挤出机的料斗中； (3) 挤出成型。
【文档编号】C08K3/26GK105968330SQ201610325107
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】丁祥, 邓权, 肖安国, 靳俊玲
【申请人】邓权塑业科技（湖南）有限公司