[发明专利]一种增韧改性PVC塑料管材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子化合物的组合物领域，具体涉及一种增韧改性PVC塑料管材及其制备方法。

背景技术

塑料管材具有质量轻、强度高、制造方法简单、经济成本低廉、加工使用便捷、耐腐蚀、寿命长等优点，逐渐逐渐取代金属、水泥等管材，成为城市建设、农村水网铺设、电气传输等领域的主要应用管材。作为化工新材料领域中的一个重要组成部分，改性塑料管材的研发已成为重点发展的科技领域之一。

聚氯乙烯(PVC)塑料管材是众多塑料管材中使用尤为广泛的一种重要高分子材料。聚氯乙烯塑料管材具有阻燃效果好、耐酸碱性强、结构强度高、电绝缘性好等优秀的理化性能。但由于PVC树脂材料本身属于一种极性难结晶高聚物，支化度较小，相对密度低，1.4左右，玻璃化温度介于77℃～90℃之间，而加热到170℃左右时，PVC材料即开始分解。因此单独使用PVC树脂制备的塑料管材耐热性能差、机械加工难度大，必须对聚氯乙烯塑料管材进行相应改性，从而提高其实用性能。

顺丁橡胶(BR)，又名顺式-1,4-聚丁二烯橡胶，是一种无色或浅色的弹性体，按顺式含量可以分为高顺式BR、中顺式BR和低顺式BR三种。目前以高顺式BR产量最多，主要应用于轮胎、制鞋等领域。高顺式BR具有优秀的弹性性能、耐磨性性能和抗动态断裂性能。此外，由于高顺式BR的玻璃化温度达到了-105℃，因此高顺式BR的耐低温冲击性能也十分理想。

通过分子结构设计方法，以顺丁橡胶作为增韧材料，均匀添加到PVC树脂中，从而改善聚氯乙烯塑料管材的低温脆性，增进其机械强度和耐热性能，是一条提高聚氯乙烯塑料管材使用性能的可行方法。

中国专利CN201210220806.2公开了一种纳米级增强增韧的PVC-M管材。所述PVC-M管材中含有一种纳米增强材料。但是由于该专利使用纳米材料作为增强材料，纳米颗粒容易成为形核中心，影响PVC管材的结晶程度和反应完全程度，容易导致PVC管材的理化性能存在各向性差异。

中国专利CN201410521590.2公开了一种增强增韧的PVC管材及其制备方法，所述的增强增韧的PVC管材，由以下重量份数的原料组成：PVC树脂100份、钙锌复合稳定剂2-4份、PE蜡0.25-0.4份、硬脂酸0.2-0.3份、轻质碳酸钙8-9份、钛白粉1-2份、MBS6-8份、加工助剂0.8-1.2份、AC-316A 0.3-0.4份，所述MBS为LB-156抗冲改性剂。但是该专利对PVC管材分子结构骨架的改性程度有限，PVC管材的强化效果容易受到加工环境及方法的制约和影响。

因此需要对聚氯乙烯塑料管材的配方和生产工艺进行优化和改性，制备出具有强韧、环保、耐低温特性的增韧改性聚氯乙烯塑料管材。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种增韧改性PVC塑料管材及其制备方法，通过分子结构设计方法，以高顺式顺丁橡胶作为增韧材料，均匀添加到PVC树脂中，从而改善聚氯乙烯塑料管材的低温脆性，增强其机械强度和耐热性能。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种增韧改性PVC塑料管材，制备增韧改性PVC塑料管材的原料及其重量份为：聚氯乙烯树脂100份，高顺式顺丁橡胶15份～35份，偶联剂0.5份～1.5份，无机填料0.2份～0.6份；

其中聚氯乙烯树脂的分子量为：60000～120000；高顺式顺丁橡胶的分子量为：45000～90000；偶联剂为：钛酸酯偶联剂；无机填料的粒度为：0.1μm～0.5μm。

其中高顺式顺丁橡胶作为弹性体以颗粒状均匀分散在聚氯乙烯基体中，形变时形成应力集中体，能够促使周围聚氯乙烯基体发生脆-韧转变，诱发聚氯乙烯基体产生大量的剪切纹和银纹，吸收大量变形能，从而使聚氯乙烯材料的抗冲击性能大幅度提高，高顺式顺丁橡胶又可终止银纹和剪切带的发展，使其发展成破坏性的裂纹，剪切带也可阻滞、转向并终止银纹或已存在的小裂纹的发展，提高材料的韧性。

进一步地，无机填料为：硅酸盐或磷酸盐。

更进一步地，硅酸盐优选为：ZrSiO₄或Y₂Si₂O₇。

更进一步地，磷酸盐优选为：Ca₃(PO₄)₂、K₃PO₄、AlPO₄中的任一种。