[发明专利]一种高韧性PVC排水管材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及塑料管材技术领域，尤其涉及一种高韧性PVC排水管材料及其制备方法和应用。

背景技术

PVC-U排水管中所用原料聚氯乙烯（PVC）是综合性能优良、价格低廉且原材料来源广泛的通用塑料品种，其产量和用量仅次于聚乙烯，已在各个领域获得了广泛的应用。但是PVC也存在一些性能的缺陷或不足，其中脆性是PVC塑料的最大缺点之一。硬质PVC塑料在常温下韧性差，冲击强度低，在低温下韧性更差，降低温度时迅速变硬变脆，受冲击时极易脆裂，这就限制了PVC材料作为结构材料的应用及在低温环境中的应用。因此，改进PVC的低温韧性具有重要经济和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性PVC排水管材料，通过选用纳米碳酸钙与氯化聚乙烯有机结合，形成以二氧化硅为核、以氯化聚乙烯为壳的核壳结构复合改性粒子，并采用此复合改性粒子对PVC进行改性，从而实现对PVC进行增韧增强改性。

本发明的另一目的在于提供上述PVC管材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述PVC管材料在制备PVC排水管中的应用。

本发明的另一目的在于提供上述PVC管材料制备所得的PVC排水管。

为实现上述目的，本发明通过如下技术方案予以实现：

一种高韧性PVC排水管材料，所述PVC排水管材料通过如下制备方法制得：

    通过乳液聚合法以纳米碳酸钙与氯化聚乙烯为原料制备具有核壳结构的复合改性粒子；然后将所述复合改性粒子与PVC熔融共混，制备得到三元纳米复合材料；

其中，所述纳米碳酸钙与氯化聚乙烯的质量配比为10∶1～4；所述复合改性粒子与PVC的质量配比为4～6:100。

本发明通过选用纳米碳酸钙与CPE有机结合，形成以纳米碳酸钙为核、以CPE为壳的核壳结构复合改性粒子，然后将复合改性粒子与PVC熔融共混，使核壳结构的复合改性粒子在PVC基体中良好分散，进而对PVC进行增韧增强改性。 

优选地，所述纳米碳酸钙首先经有机改性剂改性后再和氯化聚乙烯制备复合改性粒子。

通过有机改性剂对纳米碳酸钙进行处理后，提高了纳米碳酸钙在混合料中的分散性和补强增韧作用，同时改变粉体表面的物理、化学性质，减少了纳米碳酸钙的团聚，这有利于后续步骤中纳米碳酸钙与氯化聚乙烯的充分混合。

优选地，纳米碳酸钙经有机改性剂改性的具体操作方法为：将纳米碳酸钙与有机改性剂在30～120℃内搅拌均匀；然后加热至50～120℃并进行持续固相搅拌0～10min；冷却即得复合改性粒子。

进一步优选地，所述有机改性剂为钛酸酯偶联剂NDZ一101,本发明中的有机改性剂的用量可参考现有技术中的常规用量。

优选地，步骤S1中所述纳米碳酸钙与氯化聚乙烯的质量配比为10:3。

优选地，步骤S3中所述复合改性粒子与PVC的质量配比为5∶100。

本发明提供的乳液聚合法具体包括如下步骤：

称取纳米碳酸钙适量置于冷凝装置的反应器中，加入适量去离子水，搅拌均匀，然后加入乳化剂、CPE，加热至80～95℃并搅拌分散均匀，加入引发剂，在80～95℃温度反应2～5h，持续搅拌，反应结束后冷却至室温，即得到以纳米碳酸钙为核以CPE为壳的复合改性粒子。

与现有技术相比，本发明通过粒子的结构设计，形成以纳米碳酸钙为核、以CPE为壳的核壳结构粒子，对PVC进行增韧增强。复合改性粒子兼具纳米碳酸钙和CPE增韧PVC的优点，与单纯的纳米碳酸钙增韧PVC相比，由于壳层为CPE，因此与PVC的相容性更好；与简单的纳米碳酸钙、CPE、PVC共混形成的三元复合材料相比，由于形成了复合改性粒子后再用于PVC的增韧，更有利于复合改性粒子的分散，故采用本发明的复合改性粒子的PVC排水管材料的耐低温韧性得到了显著的增强，本发明在保护PVC原有宝贵性能的同时，有效地提高了PVC排水管材料的韧性。

具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。

实施例1