一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管，由下列重量份的原料制成：超細(xì)全硫化粉末橡膠29?30、PVCSG?3 68?70、氧化鋅納米線2?2.3、硝酸鈰3?3.2、去離子水70?80、丙烯酸丁酯1.6?1.8、過硫酸銨0.2?0.3、石墨烯微片1.8?2、鈦酸四丁酯1.2?1.4、水玻璃0.4?0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6?2.8、乙醇60?70、氨水15?16。本發(fā)明通過使用鈦酸四丁酯、水玻璃對(duì)石墨烯微片進(jìn)行包覆改性，然后在氨水的作用下在表面形成了納米二氧化鈦，提高了石墨烯微片的分散性，改性后的石墨烯微片提高了水管的耐老化性和抗拉強(qiáng)度。
【專利說明】
一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及PVC水管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力給水塑料管材應(yīng)該同時(shí)具有高強(qiáng)度和高韌性。硬質(zhì)聚氯乙烯(PVC-U)給水管材韌性不足，在外界條件的作用下容易爆管，改進(jìn)PVC-U材料的力學(xué)性能是提高產(chǎn)品使用壽命的有效途徑?！冻?xì)全硫化粉末橡膠對(duì)硬質(zhì)聚氯乙烯的改性研究》一文針對(duì)這個(gè)實(shí)際問題，從增韌、增強(qiáng)PVC-U材料性能的基本思路出發(fā)，首次采用高型號(hào)樹脂擠出PVC-U給水管材，首次采用全硫化超細(xì)粉末橡膠共混改性PVC-U材料，探討了微交聯(lián)劑化學(xué)改性PVC-U材料的效果。通過測(cè)試PVC-U體系的力學(xué)性能，觀察共混改性體系的微觀結(jié)構(gòu)，得到以下主要結(jié)論:1.通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出SG-3樹脂或SG-3與SG-5樹脂以一定比例混配比單獨(dú)用SG-5樹脂材料性能更好，適合生產(chǎn)給水管道，已用于實(shí)際生產(chǎn)。2.在FWR-Z、SMS318、Ca-Zn與有機(jī)錫四種穩(wěn)定劑中FWR-Z穩(wěn)定劑性能最差。給水管材應(yīng)采用有機(jī)錫、Ca-Zn、SMS-318穩(wěn)定劑。管件穩(wěn)定劑不能用于生產(chǎn)管材，因內(nèi)潤滑劑過多會(huì)使凝膠化度過大，影響力學(xué)性能。3.在本文的試驗(yàn)條件下，三種全硫化超細(xì)粉術(shù)橡膠改善PVC體系的抗沖擊強(qiáng)度的效果不同，粉末丁腈橡膠優(yōu)于丙烯酸酯橡膠，丙烯酸酯橡膠優(yōu)于羧基丁腈橡膠。粉末橡膠含量在5份以下時(shí)，共混體系的沖擊強(qiáng)度先下降后上升。當(dāng)粉末丁腈橡膠為3份時(shí)，共混體系的沖擊強(qiáng)度上升較快，超過純PVC的沖擊強(qiáng)度，但有必要進(jìn)一步提高增加的幅度，保持拉伸強(qiáng)度不降低。4.在本文的試驗(yàn)條件下，通過觀察粉末丁腈橡膠/PVC共混體系斷面的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)不同微區(qū)中粉末丁腈橡膠分散狀況不同，橡膠有聚集成束的現(xiàn)象，也有分散均勻的現(xiàn)象。采用密煉方式共混時(shí)，能夠觀察到粉末丁腈橡膠分散尺寸較小的微區(qū)，其單個(gè)粒子尺寸接近lOOnm，呈現(xiàn)基本微粒分散狀態(tài)。超細(xì)全硫化粉末橡膠對(duì)硬質(zhì)聚氯乙烯的改性研究5.在本文試驗(yàn)條件下，天然乳橡膠與粉末丁睛橡膠共用，能改善粉末丁睛橡膠與PVC的界面，使共混體系沖擊強(qiáng)度得到提高，體系微觀結(jié)構(gòu)中橡膠粒子分散尺寸更小，表現(xiàn)出協(xié)同增韌效果。6.1份以上粉末橡膠與PVC混合后，混合料的干流性變差，影響粉末橡膠顆粒的分散，進(jìn)而影響性能，應(yīng)改進(jìn)粉末橡膠表面狀況。7.在實(shí)驗(yàn)條件下，不超過0.1份的微交聯(lián)劑TAIC能夠一定程度提高PVC的力學(xué)性能。實(shí)際生產(chǎn)中為了兼顧加工性能和產(chǎn)品外觀質(zhì)量的要求，降低交聯(lián)劑的用量后，力學(xué)性能無明顯提高。
[0003]通過該研究得到的水管具有良好的強(qiáng)度和韌性，但是橡膠容易腐蝕老化，耐熱性較差，影響水管的使用壽命，需要改進(jìn)，另外，還需要根據(jù)環(huán)境的變化和生產(chǎn)的進(jìn)步改善水管的韌性、抗菌性、耐腐蝕性、靜音性能、彈性、環(huán)保、耐磨、抗靜電性、抗拉強(qiáng)度、防污、抗輻射、阻燃等性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管，由下列重量份的原料制成:超細(xì)全硫化粉末橡膠29-30、PVCSG-3 68-70、氧化鋅納米線2_2.3、硝酸鈰3_3.2、去離子水70-80、丙烯酸丁酯1.6-1.8、過硫酸銨0.2-0.3、石墨烯微片1.8-2、鈦酸四丁酯1.2_1.4、水玻璃0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、乙醇60-70、氨水15_16。
[0006]所述的抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管的制備方法，包括以下步驟:
(I)將石墨烯微片、鈦酸四丁酯混合均勻，加入3-4重量份的乙醇，混合均勻，再加入水玻璃混合均勻，干燥，粉碎過100目篩，得到改性石墨烯微片；
(2 )將改性石墨烯微片、硝酸鈰、去離子水混合，攪拌得到溶液，再加入超細(xì)全硫化粉末橡膠，然后邊攪拌邊將氨水緩慢滴加人上述混合物中，在30-35 0C下攪拌反應(yīng)3-3.5h，過濾干燥，得到粉末；
(3)將丙烯酸丁酯、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷混合，加入乙醇攪拌均勻，再加入所述粉末、氧化鋅納米線，攪拌均勻，再加入過硫酸銨，加熱至60-70 0C，攪拌30-40分鐘，過濾干燥，得到改性超細(xì)全硫化粉末橡膠；
(4)將改性超細(xì)全硫化粉末橡膠與其他剩余成分混合，進(jìn)行密煉，轉(zhuǎn)子速度為40rpm，溫度為180-185 °C，混合10-12分鐘，再進(jìn)行造粒、注塑，即得。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明通過使用硝酸鈰對(duì)超細(xì)全硫化粉末橡膠進(jìn)行改性，在粉末橡膠表面沉積的納米氧化鈰，提高粉末橡膠的耐熱性和耐老化性，但是使得粉末橡膠的極性增強(qiáng)，降低了補(bǔ)強(qiáng)性能，再使用氧化鋅納米線、丙烯酸丁酯、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷進(jìn)行改性，在粉末橡膠表面接枝了活性基團(tuán)和納米線，而且提高了潤滑性，提高了粉末橡膠的分散性和耐水性，提高了粉末橡膠與PVC的接觸面積和粘結(jié)強(qiáng)度，提高了水管的缺口沖擊強(qiáng)度、韌性，同時(shí)改善了耐老化性;通過使用鈦酸四丁酯、水玻璃對(duì)石墨烯微片進(jìn)行包覆改性，然后在氨水的作用下在表面形成了納米二氧化鈦，提高了石墨烯微片的分散性，改性后的石墨烯微片提高了水管的耐老化性和抗拉強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管，由下列重量份(公斤)的原料制成:超細(xì)全硫化粉末橡膠29、PVCSG-3 68、氧化鋅納米線2、硝酸鈰3、去離子水70、丙烯酸丁酯1.6、過硫酸銨0.2、石墨烯微片1.8、鈦酸四丁酯1.2、水玻璃0.4、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6、乙醇60、氨水15。
[0009]所述的抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管的制備方法，包括以下步驟:
(I)將石墨烯微片、鈦酸四丁酯混合均勻，加入3重量份的乙醇，混合均勻，再加入水玻璃混合均勻，干燥，粉碎過100目篩，得到改性石墨烯微片；
(2 )將改性石墨烯微片、硝酸鈰、去離子水混合，攪拌得到溶液，再加入超細(xì)全硫化粉末橡膠，然后邊攪拌邊將氨水緩慢滴加人上述混合物中，在30 V下攪拌反應(yīng)3h，過濾干燥，得到粉末；
(3)將丙烯酸丁酯、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷混合，加入乙醇攪拌均勻，再加入所述粉末、氧化鋅納米線，攪拌均勻，再加入過硫酸銨，加熱至60°C，攪拌30分鐘，過濾干燥，得到改性超細(xì)全硫化粉末橡膠；
(4)將改性超細(xì)全硫化粉末橡膠與其他剩余成分混合，進(jìn)行密煉，轉(zhuǎn)子速度為40rpm，溫度為180°C，混合10分鐘，再進(jìn)行造粒、注塑，即得。
[0010]本實(shí)施例水管材料的缺口沖擊強(qiáng)度為16.8KJ/V，拉伸強(qiáng)度為91.3MPa，斷裂伸長率為 102.5%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管，其特征在于由下列重量份的原料制成:超細(xì)全硫化粉末橡膠29-30、PVCSG-3 68-70、氧化鋅納米線2_2.3、硝酸鈰3-3.2、去離子水70-80、丙烯酸丁酯1.6-1.8、過硫酸銨0.2-0.3、石墨烯微片1.8-2、鈦酸四丁酯1.2-1.4、水玻璃0.4-0.5、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷2.6-2.8、乙醇60-70、氨水15-16。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗拉強(qiáng)度高超細(xì)全硫化粉末橡膠聚氯乙烯復(fù)合水管的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將石墨烯微片、鈦酸四丁酯混合均勻，加入3-4重量份的乙醇，混合均勻，再加入水玻璃混合均勻，干燥，粉碎過100目篩，得到改性石墨烯微片； (2)將改性石墨烯微片、硝酸鈰、去離子水混合，攪拌得到溶液，再加入超細(xì)全硫化粉末橡膠，然后邊攪拌邊將氨水緩慢滴加人上述混合物中，在30-35 0C下攪拌反應(yīng)3-3.5h，過濾干燥，得到粉末； (3)將丙烯酸丁酯、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷混合，加入乙醇攪拌均勻，再加入所述粉末、氧化鋅納米線，攪拌均勻，再加入過硫酸銨，加熱至60-70 0C，攪拌30-40分鐘，過濾干燥，得到改性超細(xì)全硫化粉末橡膠； (4)將改性超細(xì)全硫化粉末橡膠與其他剩余成分混合，進(jìn)行密煉，轉(zhuǎn)子速度為40rpm，溫度為180-185 °C，混合10-12分鐘，再進(jìn)行造粒、注塑，即得。
【文檔編號(hào)】C08K7/08GK105837989SQ201610325333
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月17日
【發(fā)明人】王志軍, 宋秀風(fēng)
【申請(qǐng)人】蚌埠市燕南塑料制品廠