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      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管及其制備方法與流程

      文檔序號:11223550閱讀:740來源:國知局

      本發(fā)明涉及管材技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管及其制備方法。



      背景技術(shù):

      塑料管材由于其輕便、制造簡單、成本低廉以及較強的耐腐蝕性而被廣泛應(yīng)用于水路鋪設(shè)、建筑構(gòu)造以及燃?xì)鈧鬏數(shù)阮I(lǐng)域。聚氯乙烯(pvc)塑料管材是塑料管材中使用最多的一種高分子材料,聚氯乙烯材料具有優(yōu)良的耐酸堿腐蝕性和電絕緣性,但卻對光和熱的耐受力較差,pvc材料使用久了會自動催化降解,使其材質(zhì)變脆,降低了柔韌性和機械強度。

      碳納米管(cnts)獨特的結(jié)構(gòu)和性能使其具備良好的應(yīng)用前景,以碳納米管和其它工程材料進(jìn)行復(fù)合制備出的復(fù)合材料,表現(xiàn)出了驚人的強度、彈性、韌性和抗疲勞性等,碳納米管由于其擁有各項優(yōu)異的性能,近些年來一直倍受各國研究人員的關(guān)注。

      本發(fā)明就是提供一種官能化增強碳納米管,并將其與聚氯乙烯的復(fù)合材料進(jìn)一步與纖維材料進(jìn)行復(fù)合,從而提高管材的柔韌性和其他各項性能。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明為了克服現(xiàn)有聚氯乙烯塑料管柔韌性較差的缺陷,提供一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管及其制備方法。

      本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:

      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管,由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成:

      羥丙基甲基纖維素1-2份、油酸聚氧乙烯酯0.7-1份、丙酸纖維素2-3份、碳納米管3-4份、濃度為90-93%的硫酸40-60份、濃度為95-97%的硝酸60-70份、丙烯酰氯1-2份、1,4-二氧六環(huán)0.01-0.02份、偶氮二異丁腈0.2-0.3份、丙烯酸羥乙酯6-10份、三乙胺7-8份、液體三元乙丙橡膠10-14份、過氧化二異丙苯1-1.2份、聚氯乙烯100-120份、鄰苯二甲酸丁芐酯2-3份、硬脂酸鋇1-2份、聚天冬氨酸0.7-1份、聚氧化丙烯二醇3-4份、超細(xì)硫酸鋇10-14份、碳酸鋯銨0.7-1份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.1-0.2份。

      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管的制備方法,包括以下步驟:

      (1)將上述羥丙基甲基纖維素加入到其質(zhì)量16-20倍的去離子水中,攪拌均勻,加入碳酸鋯銨,升高溫度為70-80℃,保溫攪拌4-7分鐘,加入脂肪醇聚氧乙烯醚,攪拌至常溫,得纖維分散液;

      (2)將上述碳納米管加入到上述90-93%的硫酸、95-97%的硝酸的混合溶液中,超聲攪拌20-24小時,在136-140℃下保溫50-60分鐘,抽濾,水洗3-4次,在70-80℃下干燥20-30分鐘,得酸化碳納米管;

      (3)將上述丙酸纖維素加入到其重量40-54倍的去離子水中,攪拌均勻,加入硬脂酸鋇、酸化碳納米管、纖維分散液,磁力攪拌2-4分鐘,過濾,將沉淀水洗3-4次,常溫干燥,得纖維改性酸化碳納米管;

      (4)將上述偶氮二異丁腈加入到其重量20-30倍的無水乙醇中,攪拌均勻,與上述丙烯酰氯、1,4-二氧六環(huán)混合,磁力攪拌2-3分鐘,升高溫度為60-65℃,在氮氣的保護(hù)下保溫反應(yīng)47-50小時,得接枝助劑;

      (5)取上述纖維改性酸化碳納米管,加入到其重量100-130倍的無水乙醇中,磁力攪拌2-3分鐘,加入上述接枝助劑,升高溫度為80-85℃,在氮氣保護(hù)下攪拌反應(yīng)40-50小時,離心,將固形物依次用四氫呋喃、無水乙醇、去離子水洗滌2-3次,常溫干燥,得接枝改性碳納米管;

      (6)將上述接枝改性碳納米管加入到其重量100-120倍的無水乙醇中,加入上述丙烯酸羥乙酯、三乙胺,升高溫度為60-65℃,在氮氣的保護(hù)下保溫攪拌20-30小時,離心,將固形物依次用四氫呋喃、去離子水洗滌3-4次,常溫干燥,得乙烯基碳納米管;

      (7)將上述油酸聚氧乙烯酯加入到聚氧化丙烯二醇中,攪拌均勻,加入液體三元乙丙橡膠,在80-90℃下預(yù)熱4-7分鐘,保溫備用,得預(yù)處理橡膠液;

      (8)將上述乙烯基碳納米管加入到其重量30-47倍的四氫呋喃中,加入上述預(yù)處理橡膠液、過氧化二異丙苯,在室溫下攪拌10-13小時,送入真空烘箱中,在76-80℃下干燥1-2小時,出料后在常溫下放置2-3天,抽濾,將濾餅在90-100℃下真空干燥20-30分鐘,得改性復(fù)合材料;

      (9)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合,采用雙螺桿造粒,造粒溫度為120-150℃,并將粒料在雙螺桿擠出機上擠出管材,擠出機溫度為170-190℃,管材經(jīng)冷卻、切割、擴(kuò)徑、包裝即為管材成品。

      本發(fā)明的優(yōu)點是:

      本發(fā)明將碳納米管與聚氯乙烯塑料管進(jìn)行復(fù)合,提高了聚氯乙烯塑料管的力學(xué)強度;

      本發(fā)明采用羥丙基甲基纖維素、丙酸纖維素共混,可以有效提高碳納米管的韌性和表面強度。

      具體實施方式

      實施例1

      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管,由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成:

      羥丙基甲基纖維素1份、油酸聚氧乙烯酯0.7份、丙酸纖維素2份、碳納米管3份、濃度為90%的硫酸40份、濃度為95%的硝酸60份、丙烯酰氯1份、1,4-二氧六環(huán)0.01份、偶氮二異丁腈0.2份、丙烯酸羥乙酯6份、三乙胺7份、液體三元乙丙橡膠10份、過氧化二異丙苯1份、聚氯乙烯100份、鄰苯二甲酸丁芐酯2份、硬脂酸鋇1份、聚天冬氨酸0.7份、聚氧化丙烯二醇3份、超細(xì)硫酸鋇10份、碳酸鋯銨0.7份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.1份。

      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管的制備方法,包括以下步驟:

      (1)將上述羥丙基甲基纖維素加入到其重量16-20倍的去離子水中,攪拌均勻,加入碳酸鋯銨,升高溫度為70-80℃,保溫攪拌4-7分鐘,加入脂肪醇聚氧乙烯醚,攪拌至常溫,得纖維分散液;

      (2)將上述碳納米管加入到上述90-93%的硫酸、95-97%的硝酸的混合溶液中,超聲攪拌20-24小時,在136-140℃下保溫50-60分鐘,抽濾,水洗3-4次,在70-80℃下干燥20-30分鐘,得酸化碳納米管;

      (3)將上述丙酸纖維素加入到其重量40-54倍的去離子水中,攪拌均勻,加入硬脂酸鋇、酸化碳納米管、纖維分散液,磁力攪拌2-4分鐘,過濾,將沉淀水洗3-4次,常溫干燥,得纖維改性酸化碳納米管;

      (4)將上述偶氮二異丁腈加入到其重量20-30倍的無水乙醇中,攪拌均勻,與上述丙烯酰氯、1,4-二氧六環(huán)混合,磁力攪拌2-3分鐘,升高溫度為60-65℃,在氮氣的保護(hù)下保溫反應(yīng)47-50小時,得接枝助劑;

      (5)取上述纖維改性酸化碳納米管,加入到其重量100-130倍的無水乙醇中,磁力攪拌2-3分鐘,加入上述接枝助劑,升高溫度為80-85℃,在氮氣保護(hù)下攪拌反應(yīng)40-50小時,離心,將固形物依次用四氫呋喃、無水乙醇、去離子水洗滌2-3次,常溫干燥,得接枝改性碳納米管;

      (6)將上述接枝改性碳納米管加入到其重量100-120倍的無水乙醇中,加入上述丙烯酸羥乙酯、三乙胺,升高溫度為60-65℃,在氮氣的保護(hù)下保溫攪拌20-30小時,離心,將固形物依次用四氫呋喃、去離子水洗滌3-4次,常溫干燥,得乙烯基碳納米管;

      (7)將上述油酸聚氧乙烯酯加入到聚氧化丙烯二醇中,攪拌均勻,加入液體三元乙丙橡膠,在80-90℃下預(yù)熱4-7分鐘,保溫備用,得預(yù)處理橡膠液;

      (8)將上述乙烯基碳納米管加入到其重量30-47倍的四氫呋喃中,加入上述預(yù)處理橡膠液、過氧化二異丙苯,在室溫下攪拌10-13小時,送入真空烘箱中,在76-80℃下干燥1-2小時,出料后在常溫下放置2-3天,抽濾,將濾餅在90-100℃下真空干燥20-30分鐘,得改性復(fù)合材料;

      (9)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合,采用雙螺桿造粒,造粒溫度為120-150℃,并將粒料在雙螺桿擠出機上擠出管材,擠出機溫度為170-190℃,管材經(jīng)冷卻、切割、擴(kuò)徑、包裝即為管材成品。

      實施例2

      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管,由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成:

      羥丙基甲基纖維素2份、油酸聚氧乙烯酯1份、丙酸纖維素3份、碳納米管4份、濃度為93%的硫酸60份、濃度為97%的硝酸70份、丙烯酰氯2份、1,4-二氧六環(huán)0.02份、偶氮二異丁腈0.3份、丙烯酸羥乙酯10份、三乙胺8份、液體三元乙丙橡膠14份、過氧化二異丙苯1.2份、聚氯乙烯120份、鄰苯二甲酸丁芐酯3份、硬脂酸鋇2份、聚天冬氨酸1份、聚氧化丙烯二醇4份、超細(xì)硫酸鋇14份、碳酸鋯銨1份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2份。

      其制備方法與實施例1制備方法一樣。

      實施例3

      一種復(fù)合纖維增韌聚氯乙烯塑料管,由下述質(zhì)量份數(shù)的組份組成:

      羥丙基甲基纖維素2份、油酸聚氧乙烯酯1份、丙酸纖維素3份、碳納米管4份、濃度為91%的硫酸50份、濃度為96%的硝酸65份、丙烯酰氯2份、1,4-二氧六環(huán)0.02份、偶氮二異丁腈0.3份、丙烯酸羥乙酯8份、三乙胺8份、液體三元乙丙橡膠12份、過氧化二異丙苯1.1份、聚氯乙烯110份、鄰苯二甲酸丁芐酯3份、硬脂酸鋇2份、聚天冬氨酸0.8份、聚氧化丙烯二醇4份、超細(xì)硫酸鋇12份、碳酸鋯銨0.9份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.2份。

      其制備方法與實施例1制備方法一樣。

      對本發(fā)明的產(chǎn)品進(jìn)行性能測試,得如下性能參數(shù):

      性能測試:

      維卡軟化溫度:87.2℃;

      二氯甲烷浸漬實驗(15℃):內(nèi)外表面變化均為0n;

      縱向回縮率(150℃、1h):3.2%;

      拉伸屈服強度:48mpa;

      落錘沖擊實驗(0℃):tir≤10%。

      本發(fā)明所提供的聚氯乙烯塑料管的配制中加入了碳納米管,并將羥丙基甲基纖維素、丙酸纖維素共混,有效提高了柔韌性,使得聚氯乙烯塑料管的抗擊打、抗彎折等機械性能增強,提高了其實用性。

      以上所述僅為本發(fā)明的實施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。

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