一种工程用耐高温PVC管及其制备工艺的制作方法

一种工程用耐高温pvc管及其制备工艺
技术领域
1.本发明属于pvc管技术领域，具体地，涉及一种工程用耐高温pvc管及其制备工艺。


背景技术：

2.聚氯乙烯，英文简称pvc，是一种通用塑料，应用非常广泛，在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶、发泡材料、密封材料、纤维等方面均有广泛应用。
3.目前市场上的pvc工程用管材耐高温性能较差，在高温条件下容易软化，无法长期工作，大大降低了pvc管的使用寿命，限制了其应用范围。因此，急需开发一种工程用耐高温pvc管材，以满足市场要求。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种工程用耐高温pvc管及其制备工艺。
5.本发明要解决的技术问题：本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种工程用耐高温pvc管，包括如下重量份原料：100
‑
150份pvc树脂，5
‑
10耐热添加剂，3
‑
5份硬脂酸钙，5
‑
10份cpe树脂，10
‑
15份纳米碳酸钙；所述耐热添加剂包括如下步骤制成：步骤s1、将氯乙酸钠和硫代硫酸钠依次加入去离子水中，匀速搅拌并反应2h，反应结束后降温至室温，滴加质量分数10%硫酸，继续搅拌并升温至70℃，保温反应2h，反应结束后冷却至室温，加入锌粉，维持体系温度为45
‑
50℃，搅拌反应65min，之后冷却过滤，除去多余锌粉，分离有机相，制得初料1；步骤s1中氯乙酸钠和硫代硫酸钠进行反应，之后在硫酸作用下酸解，制备出初料1，反应过程如下所示：步骤s2、将初料1和异辛醇加入三口烧瓶中，加入浓硫酸，通入氮气排出空气，加热至回流，分离水分，减压回流反应至无水产生，继续反应2h，制得中间体2；步骤s2中初料1和异辛醇在浓硫酸做催化剂，减压条件下反应生成中间体2，反应过程如下所示：
步骤s3、将初料2和三氧化二锑加入甲苯中，匀速搅拌20min后滴加浓盐酸，继续搅拌并反应2h，之后降温至室温，除去多余三氧化二锑，之后滴加质量分数10%氢氧化钠溶液调节ph，直至体系呈中性，用去离子水洗涤三次，静置分层，除去水相，将剩余有机相减压蒸馏，制得耐热添加剂。
6.步骤s3中初料2和三氧化二锑在溶剂甲苯中反应，生成耐热添加剂，反应过程如下所示：步骤s3中将初料2和三氧化二锑反应，生成耐热添加剂，该耐热添加剂为有机锑化合物，当受热时一方面能够吸收pvc分解释放的氯化氢气体，另一方面耐热添加剂中的硫原子与不稳定氯原子有一定的配位结合能力，而且锑原子自身的亲氯性，所以巯基酯基团能够置换下pvc中不稳定的氯原子，消除不稳定结构，而且耐热添加剂与硬脂酸钙具有协同作用，协同作用于pvc时，赋予其优异的热稳定性能。
7.进一步地：步骤s1中控制氯乙酸钠和硫代硫酸钠的摩尔比为1∶1，硫酸的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和的10%，锌粉的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和30%。
8.进一步地：步骤s2中控制初料1和异辛醇的摩尔比为1∶1，浓硫酸的用量为初料1重量的1
‑
3.5%。
9.进一步地：控制初料2和三氧化二锑的摩尔比为1∶1，浓盐酸的用量为初料2重量的3
‑
5%。
10.进一步地：所述pvc树脂的平均聚合度为720
‑
850。
11.一种工程用耐高温pvc管的制备工艺，包括如下步骤：第一步、将硬脂酸钙和纳米碳酸钙在100℃下混合均匀，之后依次加入pvc树脂和cpe树脂，混合均匀后加入耐热添加剂，混合均匀后降温至45
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60℃，制得混合料；第二步、将混合料送入挤出机中挤出，控制机头温度分别为180
‑
190℃、190
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200℃和200
‑
210℃，牵引速度为0.8m/min，制得挤出料，之后经过定型、冷却、切割，制得工程用耐高温pvc管。
12.本发明的有益效果：本发明一种工程用耐高温pvc管，以pvc树脂作为基底，通过添加硬脂酸钙和耐热添加剂，改善其热稳定性能，耐热添加剂在制备过程中步骤s1中氯乙酸钠和硫代硫酸钠进行反应，之后在硫酸作用下酸解，制备出初料1，初料1和异辛醇在浓硫酸做催化剂，减压条件下反应生成中间体2，将初料2和三氧化二锑反应，生成耐热添加剂，该耐热添加剂为有机锑化合物，当受热时一方面能够吸收pvc分解释放的氯化氢气体，另一方面耐热添加剂中的硫原子与不稳定氯原子有一定的配位结合能力，而且锑原子自身的亲氯性，所以巯基酯基
团能够置换下pvc中不稳定的氯原子，消除不稳定结构，而且耐热添加剂与硬脂酸钙具有协同作用，协同作用于pvc时，赋予其优异的热稳定性能。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
14.实施例1一种工程用耐高温pvc管，包括如下重量份原料：100份pvc树脂，5耐热添加剂，3份硬脂酸钙，5份cpe树脂，10份纳米碳酸钙；该工程用耐高温pvc管包括如下步骤制成：第一步、将硬脂酸钙和纳米碳酸钙在100℃下混合均匀，之后依次加入pvc树脂和cpe树脂，混合均匀后加入耐热添加剂，混合均匀后降温至45℃，制得混合料；第二步、将混合料送入挤出机中挤出，控制机头温度分别为180℃、190℃和200℃，牵引速度为0.8m/min，制得挤出料，之后经过定型、冷却、切割，制得工程用耐高温pvc管。
15.耐热添加剂包括如下步骤制成：步骤s1、将氯乙酸钠和硫代硫酸钠依次加入去离子水中，匀速搅拌并反应2h，反应结束后降温至室温，滴加质量分数10%硫酸，继续搅拌并升温至70℃，保温反应2h，反应结束后冷却至室温，加入锌粉，维持体系温度为45℃，搅拌反应65min，之后冷却过滤，除去多余锌粉，分离有机相，制得初料1，控制氯乙酸钠和硫代硫酸钠的摩尔比为1∶1，硫酸的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和的10%，锌粉的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和30%；步骤s2、将初料1和异辛醇加入三口烧瓶中，加入浓硫酸，通入氮气排出空气，加热至回流，分离水分，减压回流反应至无水产生，继续反应2h，制得中间体2，控制初料1和异辛醇的摩尔比为1∶1，浓硫酸的用量为初料1重量的1%；步骤s3、将初料2和三氧化二锑加入甲苯中，匀速搅拌20min后滴加浓盐酸，继续搅拌并反应2h，之后降温至室温，除去多余三氧化二锑，之后滴加质量分数10%氢氧化钠溶液调节ph，直至体系呈中性，用去离子水洗涤三次，静置分层，除去水相，将剩余有机相减压蒸馏，制得耐热添加剂，控制初料2和三氧化二锑的摩尔比为1∶1，浓盐酸的用量为初料2重量的3%。
16.实施例2一种工程用耐高温pvc管，包括如下重量份原料：120份pvc树脂，6耐热添加剂，3.5份硬脂酸钙，6份cpe树脂，12份纳米碳酸钙；该工程用耐高温pvc管包括如下步骤制成：第一步、将硬脂酸钙和纳米碳酸钙在100℃下混合均匀，之后依次加入pvc树脂和cpe树脂，混合均匀后加入耐热添加剂，混合均匀后降温至50℃，制得混合料；第二步、将混合料送入挤出机中挤出，控制机头温度分别为1800℃、190℃和200℃，牵引速度为0.8m/min，制得挤出料，之后经过定型、冷却、切割，制得工程用耐高温pvc
管。
17.耐热添加剂包括如下步骤制成：步骤s1、将氯乙酸钠和硫代硫酸钠依次加入去离子水中，匀速搅拌并反应2h，反应结束后降温至室温，滴加质量分数10%硫酸，继续搅拌并升温至70℃，保温反应2h，反应结束后冷却至室温，加入锌粉，维持体系温度为45℃，搅拌反应65min，之后冷却过滤，除去多余锌粉，分离有机相，制得初料1，控制氯乙酸钠和硫代硫酸钠的摩尔比为1∶1，硫酸的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和的10%，锌粉的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和30%；步骤s2、将初料1和异辛醇加入三口烧瓶中，加入浓硫酸，通入氮气排出空气，加热至回流，分离水分，减压回流反应至无水产生，继续反应2h，制得中间体2，控制初料1和异辛醇的摩尔比为1∶1，浓硫酸的用量为初料1重量的2%；步骤s3、将初料2和三氧化二锑加入甲苯中，匀速搅拌20min后滴加浓盐酸，继续搅拌并反应2h，之后降温至室温，除去多余三氧化二锑，之后滴加质量分数10%氢氧化钠溶液调节ph，直至体系呈中性，用去离子水洗涤三次，静置分层，除去水相，将剩余有机相减压蒸馏，制得耐热添加剂，控制初料2和三氧化二锑的摩尔比为1∶1，浓盐酸的用量为初料2重量的3.5%。
18.实施例3一种工程用耐高温pvc管，包括如下重量份原料：140份pvc树脂，8耐热添加剂，4份硬脂酸钙，8份cpe树脂，14份纳米碳酸钙；该工程用耐高温pvc管包括如下步骤制成：第一步、将硬脂酸钙和纳米碳酸钙在100℃下混合均匀，之后依次加入pvc树脂和cpe树脂，混合均匀后加入耐热添加剂，混合均匀后降温至60℃，制得混合料；第二步、将混合料送入挤出机中挤出，控制机头温度分别为190℃、200℃和210℃，牵引速度为0.8m/min，制得挤出料，之后经过定型、冷却、切割，制得工程用耐高温pvc管。
19.耐热添加剂包括如下步骤制成：步骤s1、将氯乙酸钠和硫代硫酸钠依次加入去离子水中，匀速搅拌并反应2h，反应结束后降温至室温，滴加质量分数10%硫酸，继续搅拌并升温至70℃，保温反应2h，反应结束后冷却至室温，加入锌粉，维持体系温度为50℃，搅拌反应65min，之后冷却过滤，除去多余锌粉，分离有机相，制得初料1，控制氯乙酸钠和硫代硫酸钠的摩尔比为1∶1，硫酸的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和的10%，锌粉的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和30%；步骤s2、将初料1和异辛醇加入三口烧瓶中，加入浓硫酸，通入氮气排出空气，加热至回流，分离水分，减压回流反应至无水产生，继续反应2h，制得中间体2，控制初料1和异辛醇的摩尔比为1∶1，浓硫酸的用量为初料1重量的2.5%；步骤s3、将初料2和三氧化二锑加入甲苯中，匀速搅拌20min后滴加浓盐酸，继续搅拌并反应2h，之后降温至室温，除去多余三氧化二锑，之后滴加质量分数10%氢氧化钠溶液调节ph，直至体系呈中性，用去离子水洗涤三次，静置分层，除去水相，将剩余有机相减压蒸馏，制得耐热添加剂，控制初料2和三氧化二锑的摩尔比为1∶1，浓盐酸的用量为初料2重量的4%。
20.实施例4一种工程用耐高温pvc管，包括如下重量份原料：150份pvc树脂，10耐热添加剂，5份硬脂酸钙，10份cpe树脂，15份纳米碳酸钙；该工程用耐高温pvc管包括如下步骤制成：第一步、将硬脂酸钙和纳米碳酸钙在100℃下混合均匀，之后依次加入pvc树脂和cpe树脂，混合均匀后加入耐热添加剂，混合均匀后降温至60℃，制得混合料；第二步、将混合料送入挤出机中挤出，控制机头温度分别为190℃、200℃和210℃，牵引速度为0.8m/min，制得挤出料，之后经过定型、冷却、切割，制得工程用耐高温pvc管。
21.耐热添加剂包括如下步骤制成：步骤s1、将氯乙酸钠和硫代硫酸钠依次加入去离子水中，匀速搅拌并反应2h，反应结束后降温至室温，滴加质量分数10%硫酸，继续搅拌并升温至70℃，保温反应2h，反应结束后冷却至室温，加入锌粉，维持体系温度为50℃，搅拌反应65min，之后冷却过滤，除去多余锌粉，分离有机相，制得初料1，控制氯乙酸钠和硫代硫酸钠的摩尔比为1∶1，硫酸的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和的10%，锌粉的用量为氯乙酸钠、硫代硫酸钠和去离子水重量和30%；步骤s2、将初料1和异辛醇加入三口烧瓶中，加入浓硫酸，通入氮气排出空气，加热至回流，分离水分，减压回流反应至无水产生，继续反应2h，制得中间体2，控制初料1和异辛醇的摩尔比为1∶1，浓硫酸的用量为初料1重量的3.5%；步骤s3、将初料2和三氧化二锑加入甲苯中，匀速搅拌20min后滴加浓盐酸，继续搅拌并反应2h，之后降温至室温，除去多余三氧化二锑，之后滴加质量分数10%氢氧化钠溶液调节ph，直至体系呈中性，用去离子水洗涤三次，静置分层，除去水相，将剩余有机相减压蒸馏，制得耐热添加剂，控制初料2和三氧化二锑的摩尔比为1∶1，浓盐酸的用量为初料2重量的5%。
22.对比例1本对比例与实施例1相比，未加入耐热添加剂。
23.对比例2本对比例为市售某公司生产的耐热pvc管。
24.对实施例1
‑
4和对比例1
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2的性能进行检测，结果如下表所示：
从上表中能够看出实施例1
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4的抗拉强度为51
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52mpa，屈服强度为57
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58mpa，抗压强度为115
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116mpa，老化系数为0.85
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0.86；对比例1
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2的抗拉强度为50
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51mpa，屈服强度为54
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56mpa，抗压强度为110
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113mpa，老化系数为0.65
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0.72；所以本发明耐热添加剂在不影响pvc力学性能的前提下赋予其优异的热稳定性能。
25.在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
26.以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。