专利名称：聚合物——秸杆复合材料管道的生产方法
技术领域：
本发明涉及用复合材料通过挤出机生产管材的方法。
背景技术：
已有的用复合材料通过挤出机加工型材和部件的方法，其复合材料配方中包括聚氯乙烯、木纤维、发泡剂、热稳定剂等助剂。所使用的木纤维来自硬木，其纤维长度小于0.6mm，半径在0.04-0.6mm，纵横比2到6。所使用的改性剂用来提高塑料合成物的强度，一般采用乙烯——乙烯基，丙烯酸盐/甲基丙烯酸酯接枝聚合物和氯化聚乙烯，用量为聚氯乙烯的0-10％(重量百分比)。复合材料的搅拌出料温度为室温到100℃，在冷搅机中温度从100℃降低到40℃，使热驱散并防止结块。也有在复合材料中使用秸杆的，但产品成型性能、拉伸强度、维卡软化温度和抗冲击强度性能变差。
发明的内容本发明的目的是提供一种利用废弃物料，节约成本和资源，产品成型性能好，拉伸强度高，维卡软化温度和抗冲击强度合格的聚合物——秸杆复合材料管道的生产方法。
本发明是这样实现的本发明聚合物一秸杆复合材料管道的生产方法，其步骤如下将包括如下组分和用量的物料高速搅拌混配成复合材料聚合物30～90秸杆粉10～70冲击改性剂0～20发泡助剂 0～1.5润滑剂0～4PVC稳定剂 0～6加工助剂 0～4将复合物料加入挤出机制成管道。
冲击改性剂为回收废旧橡胶粉，是由回收的轮胎胎面胶经粉碎，研磨制得的目数在60-320目之间的具有表面活性的粉末。
秸杆粉目数在50～320目经干燥脱水，在搅拌状态下加入其重量1-10％的表面处理剂在60-100℃之间进行表面处理。
表面处理剂为钛酸酯或铝酸酯或丙烯酸酯。
PVC稳定剂为低铅复合稳定剂、改性三盐基硫酸铅、钙锌复合稳定剂中的任一种，加工助剂为丙烯酸类加工助剂PA-21、PA-20、401、R822中的任一种，润滑剂为聚乙烯腊、聚丙烯腊、硬脂酸、石蜡、硬脂酸酰胺中的任一种。
聚合物为聚氯乙烯，将配方各组分加入高速搅拌机中混合，加料顺序为聚氯乙烯树脂、稳定剂及其它助剂，冲击改性剂和秸杆粉，出料温度为100℃或105℃或110℃或115℃或120℃，将混合料放入低速冷搅机中搅拌、冷却至60℃以下，将混合料用挤出机挤出成型管材或先制成粒料，再用于成型管材。
制的管材为结皮发泡管或夹芯管或共挤管，生产夹芯管和共挤管需两台挤出机，挤出机机筒内至少有一根螺杆，机筒外分段加热控温，第一加热段包括加料段和输送段，温度为140℃或150℃或160℃或170℃或180℃，第二加热段包括塑化段和机头，温度为170°或180或190℃或195℃或200℃。
挤出机的机筒的第一加热段和第二加热段之间开有排气孔。
混合物料中每100份聚合物中加入0-1.5份化学发泡剂，挤出管材中孔的体积含量至少为1％。
本发明利用秸杆代替木纤维作原料，废物利用，解决了秸杆焚烧对大气的污染问题。由于秸杆含水较多，除了干燥脱水外，用多种助剂进行表面处理，使PVC能充分进入秸杆纤维间隙，使产品有较好的热性能，结构特性，模量和压缩强度，复杂的形状同常规的形状一样容易成型。本发明用回收的轮胎胎面胶经粉碎、研磨制成具有一定表面活性的粉末作为冲击改性剂，既利用了废弃物，降低成本又改善了复合材料的冲击强度。
本发明可用于生产排水管、埋地排污管等管材。PVC-秸杆复合材料未发泡的管材密度在1.0～1.3g/cm3之间，发泡的可降到0.7～1.1g/cm3之间，比普通的实壁PVC管材密度(1.4～1.5g/cm3)明显降低。制得实壁管材的拉伸强度≥40Mpa，维卡软化温度≥77℃，制得的夹芯管或结皮发泡管落锤冲击强度按中国国家标准GB/T14152的方法测试，符合GB/T16800-1997的要求。
图1本发明生产的结皮发泡管结构图。
图2本发明生产的夹芯管结构图。
图3为本发明生产的共挤管结构图。
具体实施例方式一、复合材料的组成1、本发明的配方如下 2、配方组成物料聚合物首选为聚氯乙烯。也可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯—丙烯无规共聚树脂(PPR)等可用于管道生产的热塑性聚合物或其共混料。
秸杆粉由农作物秸杆，如稻草杆、麦杆、玉米杆等，经粉碎后制成，目数在50目～320目之间，微观形态呈纤维状。
冲击改性剂首选为回收橡胶粉，这种橡胶粉是由回收的轮胎胎面胶经粉碎、研磨制得的一种具有一定表面活性的粉未，目数在60目～320目之间。也可以是氯化聚乙烯(CPE)、聚丙烯酸脂(ACR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚弹性体(SBS)、三元乙丙胶(EPDM)等常用的塑料冲击改性剂或及混配料。橡胶粉按PVC树脂量的0～20％添加。
其它助剂可包括PVC稳定剂、润滑剂、增塑剂、加工助剂、发泡剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、增容剂等，根据不同的聚合物、加工条件、制品的使用性能要求等进行选择和添加。
二、生产工艺1、秸杆粉处理将秸杆粉进行干燥脱水，在搅拌状态下加入1％-10％的表面处理剂进行表面处理，处理温度在60℃或70℃或80℃或90℃或100℃之间。表面处理剂可以是钛酸酯、铝酸酯或丙烯酸酯等。
2、物料混配聚合物为PVC时，将各配方组份加入高速搅拌机中混合，加料顺序为PVC树脂、稳定剂及其它助剂、冲击改性剂和秸杆粉，进行外加热升温，也可靠物料在高速混合过程中摩擦升温，出料温度为100℃或105℃或110℃或115℃或120℃，放入低速搅拌机中搅拌、冷却至60℃以下。配得的混合料可直接用于双螺杆包括锥形和平行双螺杆挤出，成型管材。(也可先用单螺杆或双螺杆挤出机造料制成粒料，再用于成型管材。聚合物为PE、PP、PPR时，需先将各配方组份混合，用单螺杆或双螺杆挤出机造料制成粒料，再用于成型管材)。
3、成型管材设备要求(1)至少一台挤出机，其部件至少包括机筒，机筒外可分段加热控温，机筒内至少有一根螺杆输送和塑化物料，机筒上在适当位置，通常是在第一加热段和第二加热段之间，开有排气孔。(2)成型机头，其部件至少包括与挤出机相联的联结件及分流装置，模芯，口模。(3)冷却水箱，其部件至少包括可抽真空的水箱，水箱内安装有管材定径套、冷水喷淋装置。(4)管材牵引机。(5)管材切割机。
挤出机温度控制加料段和输送段14℃或150℃或者160℃或170℃或180℃，塑化段和机头170℃或180℃或190℃或200℃。
成型过程混合好的粉料或(预先共混造料的)粒料通过加料斗进入挤出机，在挤出机中通过螺杆向前输送同时被加热和塑化，物料到达排气孔时温度达到150℃以上，以排出水份和低分子挥发份。塑化均匀的物料通过机头成型成具有一定直径、壁厚和结构的管坯，再经过冷却水箱定型、冷却，通过牵引机、切割机切成一定长度的管材。如果混合物料中每100份聚合中加入了0.2～1.5份的化学发泡剂时，发泡剂在挤出过程中分解产生隋性气体，如氮气，在压力作用下挤出管材中形成气孔，孔的体积含量至少为1％。
三、管材结构本发明制成的管材有三种结构形式(1)结皮发泡管，见图1。这种管材在配方中加有发泡剂，挤出管坯时通过快速强制冷却、定径，形成光滑和较密实的外表面1，而管材壁2内含有1％以上体积含量的孔。
(2)夹芯管，见图2。这种管材在挤出成型时，需用两台挤出机，分别输送和塑化管材的芯层料和皮层料，再通过一副共挤机头将两种塑化物料进行分流，分别形成管材的芯层3和内外皮层4。这种管材的芯层料用本发明的聚合物-秸杆复合材料，可以是发泡的，也可以是不发泡的，而皮层料用常用的塑料管道聚合物材料。与第一种结构的管材相比，这种管材的重量轻重，皮层料的颜色可与芯层料不同。
(3)共挤管，见图3。这种管材在挤出成型时，需用两台挤出机，分别输送和塑化管材的内层料和外层料，再通过一副共挤机头将两种塑化物料进行分流，分别形成管材的内5和外层6。这种管材的内层料用本发明的聚合物-秸杆复合材料，可以是发泡的，也可以是不发泡的，而外层料用常用的塑料管道聚合物材料。这种管材的重量介于第一种结构和第二种结构的管材之间，且外层料的颜色可与内层不同。
权利要求
1.聚合物一秸杆复合材料管道的生产方法，其步骤如下将包括如下组分和用量的物料高速搅拌混配成复合材料聚合物 30～90秸杆粉 10～70冲击改性剂 0～20发泡助剂 0～1.5润滑剂 0～4PVC稳定剂0～6加工助剂 0～4将复合物料加入挤出机制成管道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的冲击改性剂为回收废旧橡胶粉，是由回收的轮胎胎面胶经粉碎，研磨制得的目数在60-320目之间的具有表面活性的粉末。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于秸杆粉目数在50～320目经干燥脱水，在搅拌状态下加入其重量1-10％的表面处理剂在60-100℃之间进行表面处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的表面处理剂为钛酸酯或铝酸酯或丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于PVC稳定剂为低铅复合稳定剂、改性三盐基硫酸铅、钙锌复合稳定剂中的任一种，加工助剂为丙烯酸类加工助剂PA-21、PA-20、401、R822中的任一种，润滑剂为聚乙烯腊、聚丙烯腊、硬脂酸、石蜡、硬脂酸酰胺中的任一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于聚合物为聚氯乙烯，将配方各组分加入高速搅拌机中混合，加料顺序为聚氯乙烯树脂、稳定剂及其它助剂，冲击改性剂和秸杆粉，出料温度为100℃-120℃，将混合料放入低速冷搅机中搅拌、冷却至60℃以下，将混合料用挤出机挤出成型管材或先制成粒料，再用于成型管材。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所制的管材为结皮发泡管或夹芯管或共挤管，生产夹芯管和共挤管需两台挤出机，挤出机机筒内至少有一根螺杆，机筒外分段加热控温，第一加热段包括加料段和输送段，温度为140-180℃，第二加热段包括塑化段和机头，温度为170°-200℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于挤出机的机筒的第一加热段和第二加热段之间开有排气孔。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于混合物料中每100份聚合物中加入0-1.5份化学发泡剂，挤出管材中孔的体积含量至少为1％。
全文摘要
本发明为聚合物一秸杆复合材料管道的生产方法，其步骤如下将包括如下组分和用量的物料高速搅拌混配成复合材料聚合物30～90、秸杆粉10～70、冲击改性剂0～20、发泡助剂0～1.5、润滑剂0～4、PVC稳定剂0～6、加工助剂0～4将复合物料加入挤出机制成管道。
文档编号B29C47/00GK1629217SQ20031010403
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月16日 优先权日2003年12月16日
发明者陈晓梅 申请人:成都川路塑胶集团