埋地用改性PVC非開挖專用通信管及其制備方法

林荊(福建晟揚(yáng)管道科技有限公司，福建 福州 350314)

1 埋地用改性PVC非開挖專用通信管及其制備方法

1.1 埋地用改性PVC非開挖專用通信管成分及其所占比重

如表1所示，所述增韌劑為氯化聚乙烯(以下簡稱CPE)、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯三元共聚物(以下簡稱MBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(以下簡稱ABS)以及丙烯酸酯類(以下簡稱ACR)的混合物，所述CPE、MBS、ABS和ACR各組分的重量比為2:10:2:1；所述潤滑劑為聚乙烯蠟(以下簡稱PEWAX)和硬脂酸(以下簡稱HST)的混合物，所述PEWAX和HST的重量比為3:2；所述填充劑為納米級二氧化硅(以下簡稱SiO2)和微米級碳酸鈣(以下簡稱CaCO3)的混合物，所述SiO2和CaCO3的重量比為3:5。納米級二氧化硅和微米級碳酸鈣，屬于無機(jī)物填充劑，當(dāng)添加量在0～10份范圍內(nèi)，它對產(chǎn)品剛度和彈性模量具有明顯的貢獻(xiàn)，而對產(chǎn)品的韌性影響不大，但隨著納米級二氧化硅和微米級碳酸鈣添加量超出合理范圍，分散性也會變差，雖然產(chǎn)品的剛度和彈性模量仍有所提高，產(chǎn)品的韌性會迅速下降，對產(chǎn)品的性能提高會起到反作用。所述PVC樹脂粉以聚合度1 200型的PVC樹脂粉為最佳。

1.2 埋地用改性PVC非開挖專用通信管制備方法

(1)物料混合：將PVC樹脂粉、穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、色粉以及PMMA按比例混合，控制系統(tǒng)溫度在120～130 ℃高速攪拌2～3 min，而后加入填充劑，控制系統(tǒng)溫度在40 ℃以下低溫攪拌3～5 min。高速攪拌溫度太低不利于管材的塑化，攪拌溫度太高會造成原料有效物質(zhì)損耗或變質(zhì)，降低產(chǎn)品性能。在高速混合攪拌下，原料的攪拌溫度達(dá)到120～130 ℃時，才能使PVC顆粒得到細(xì)化和重新組合，粒徑增大，形態(tài)均勻，并與各種改性劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、相容劑充分相互作用均勻分散，同時由于吸收熱能而產(chǎn)生部分凝膠化，為物料在擠出時的塑化奠定良好的基礎(chǔ)；冷拌溫度控制在40 ℃以下，有利于延長原料的使用時間，保護(hù)原料的有效物質(zhì)，減少損耗[1]。

(2)擠出成型：將混合后的物料通過擠出機(jī)擠出成型。進(jìn)一步地，該步驟中擠出機(jī)的生產(chǎn)模頭的壓縮比在7～12范圍；這樣能使管材更加密實(shí)，產(chǎn)品強(qiáng)度更高。進(jìn)一步地，該步驟中擠出機(jī)的口模平直段長度為管材壁厚的20～25倍；口模平直段長度不能太短，否則，不利于塑化，不利制品的密實(shí)度；反之也不能太長，太長會造成阻力太大，原料停留時間太長而發(fā)生分解。進(jìn)一步地，該步驟中擠出機(jī)的模具理論間隙較管材壁厚度要小0.3～0.5 mm；以保證產(chǎn)品的縱向縮率、強(qiáng)度不受破壞。

表1 一種埋地用改性PVC非開挖專用通信管成分表

1.3 埋地用改性PVC非開挖專用通信管制備的有益效果

在配方方面充分利用目前的有機(jī)增韌劑和無機(jī)納米增韌剛性粒子的相互協(xié)同作用，形成新型的復(fù)合增韌增強(qiáng)體系，克服了單純使用某一種彈性體或單純使用某種剛性體增韌會造成韌性、剛度、彈性模量性能指標(biāo)失衡的缺陷。一方面將增韌效果優(yōu)秀的MBS、CPE、ABS和加工助劑ACR進(jìn)行科學(xué)配比，使PVC樹脂達(dá)到最佳塑化狀態(tài)，使PVC樹脂得到顯著的增韌改性，發(fā)揮PVC優(yōu)秀的拉伸強(qiáng)度性能和模量性能，并且較好克服PVC樹脂的脆性弱點(diǎn)；另一方面，引入納米級二氧化硅和微米級碳酸鈣，在適量范圍內(nèi)，它對產(chǎn)品剛度和彈性模量具有明顯的貢獻(xiàn)，又不會對產(chǎn)品的韌性造成影響；PMMA的加入使PVC樹脂和ABS聚合物能夠很好的結(jié)合，起到相容劑的作用，并且大大提高產(chǎn)品的抗老化性能。

2 具體實(shí)施方式

2.1 實(shí)施例1

2.1.1 埋地用改性PVC非開挖專用通信管，實(shí)際配方稱取原料

如表2所示，所述增韌劑包含2份CPE，10份MBS，2份ABS，1份ACR；所述潤滑劑包含3份PEWAX，2份HST；所述填充劑包含3份的SiO2和5份的CaCO3。

表2 實(shí)際配方稱取原料表

2.1.2 埋地用改性PVC非開挖專用通信管制備方法

(1)物料混合：將PVC樹脂粉、穩(wěn)定劑、增韌劑、潤滑劑、色粉以及PMMA按比例混合，控制系統(tǒng)溫度在120 ℃高速攪拌2.5 min，而后加入填充劑，控制系統(tǒng)溫度在39 ℃繼續(xù)低溫攪拌3 min。

(2)擠出成型：將混合后的物料通過擠出機(jī)擠出成型[2]。

2.2 實(shí)施例2～6

2.2.1 制備原料

采用與實(shí)施例1相同的原料與制備方法，區(qū)別在于分別使用表2中所列出的不同的各個成分的添加量、制備步驟中的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間代替實(shí)施例1所采用的相應(yīng)數(shù)值，其中增韌劑中CPE、MBS、ABS和ACR的份數(shù)為增韌劑總份數(shù)按2:10:2:1的重量比值分配，潤滑劑中PEWAX和HST的份數(shù)為潤滑劑總份數(shù)按3:2的重量比值分配；填充劑中SiO2和CaCO3的份數(shù)為填充劑總份數(shù)按3:5的重量比值分配。實(shí)施例中PVC樹脂粉聚合度不限，以聚合度1 200型PVC樹脂粉為最佳。

用實(shí)施例1-6制得的埋地用改性PVC非開挖專用通信管的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 埋地用改性PVC非開挖專用通信管的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)表

由表3可見，利用本配方以及方法制造出的埋地用改性PVC非開挖專用通信管各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異，其抗沖擊能力強(qiáng)，環(huán)剛度高，在抗沖擊抗開裂的同時又可以保持高強(qiáng)度，滿足非開挖地下管線建設(shè)的需要。

3 結(jié)語

綜上，文章所研究的埋地用改性PVC非開挖專用通信管，其由 PVC 樹脂粉、穩(wěn)定劑、增塑劑、潤滑劑、色粉以及相容劑按比例混合，經(jīng)過 120～ 130 ℃高速攪拌 2～3 min，而后加入填充劑，控制系統(tǒng)溫度在 40 ℃以下繼續(xù)低溫攪拌3～5 min，而后通過擠出機(jī)擠出成型。其在提高韌性的同時管材破壞敏感性降低，不容易受傷或受傷程度大大降低，這樣對長期強(qiáng)度影響變小，延長了通信管的使用壽命，大大提高了產(chǎn)品的綜合性能。