一种管材用PVC复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种管材用pvc复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚氯乙烯(pvc)是由氯乙烯单体在引发剂作用下聚合而成的无定型长链聚合物，是常用的热塑性塑料之一，由于pvc具有耐腐蚀、绝缘、难燃、易加工等优点，在工业生产中有着十分重要的地位，被广泛应用于农业、电力、建筑、交通运输和包装等行业，而将pvc复合材料制备成管材，可赋予管材良好的物理性能和化学性能。

2、随着近几年高分子材料的快速发展以及pvc管材新的应用环境要求，对pvc管材的性能要求愈来愈高，当pvc管材作为电力管应用时，存在着耐高温性能不足的缺陷，在高温条件下长期使用，管材容易出现软化、变形等问题，无法长期工作，大大降低了pvc管材的使用寿命，限制了其应用范围，此外，pvc管材的韧性较差，在受到较强的冲击时易发生开裂现象，影响管材的正常使用，并且pvc管材需要承受一定的压力，确保管材在受到外力作用时不易破裂或变形，保障系统的安全稳定运行。

3、在现有技术中，针对pvc管材性能的提高，大多是通过在基体中添加各种功能性助剂来改善pvc复合材料的性能，从而赋予pvc管材优异的耐高温性能和力学性能，例如公开号为cn108219326b的发明专利公开了一种高抗冲pvc管材配方及其制备方法，该发明通过采用mbs树脂、acr树脂组合成复合增韧剂对pvc进行改性，两者能够以分散相的形式与聚氯乙烯连续相形成所谓“海—岛”结构，有效提高了pvc管材的韧性，但是没有对pvc管材进行耐高温方面的改进，在电力管领域存在一定的限制。基于此，研发出一种耐高温性能和力学性能优异的pvc复合材料具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种管材用pvc复合材料及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种管材用pvc复合材料，包括以下重量份的原料：60～80份聚氯乙烯、4～8份功能化纤维、3～6份耐高温组分、5～15份填料、2～4份增塑剂、3～5份稳定剂、0.5～1.5份润滑剂、1～2份抗氧剂。

4、进一步地，所述功能化纤维的制备方法包括以下步骤：

5、a1：将菠萝叶纤维超声分散在n,n-二甲基甲酰胺溶液中，通氮气，加入对二甲氨基苯甲酸和催化剂，加毕，在搅拌条件下将体系温度升高至90～110℃，保温4～8h后，出料，得到改性菠萝叶纤维；

6、a2：将改性菠萝叶纤维与甲苯溶液混合，超声至形成均匀的悬浮液，再将氯醚橡胶加入至悬浮液中，机械搅拌均匀，在60～70℃的温度条件下处理5～10h，过滤分离出固体物料，即可获得功能化纤维。

7、进一步地，步骤a1中，所述催化剂为甲基磺酸钙、氨基磺酸、三氟甲磺酸或者对甲苯磺酸中的任一种。

8、进一步地，步骤a2中，所述氯醚橡胶的数均分子量为9000～15000。

9、进一步地，所述耐高温组分的制备方法包括以下步骤：

10、aa1：将聚芳酰胺和二甲基亚砜依次加入至充满氮气的反应器中，搅拌均匀后，加入碱金属氢化物，在室温下搅拌12～36h，再加入3-氯丙烯，开启加热，至反应器中温度达到65～75℃，保温搅拌15～25h，待物料自然冷却，出料，获得改性聚芳酰胺；

11、aa2：在氮气保护下，将改性聚芳酰胺加入到n-甲基吡咯烷酮溶液中，搅拌均匀，加入双(二甲基甲硅烷基)胺，在搅拌条件下将体系温度升高至75～85℃，继续加入铂催化剂，加毕，搅拌3～7h，停止加热并将氮气撤去，降至室温后出料，得到耐高温组分。

12、进一步地，步骤aa1中，所述碱金属氢化物为氢化钾、氢化钠或者氢化锂中的任一种。

13、进一步地，步骤aa2中，所述改性聚芳酰胺和双(二甲基甲硅烷基)胺的质量比为1:0.1～0.4。

14、进一步地，所述填料为滑石粉或者钛白粉中的任一种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或者邻苯二甲酸二异壬酯中的任一种；所述稳定剂为钡锌稳定剂或者钙锌稳定剂中的任一种；所述润滑剂为石蜡或者聚乙烯蜡中的任一种；所述抗氧剂为抗氧剂1076或者抗氧剂2246中的任一种。

15、一种管材用pvc复合材料的制备方法，包括以下步骤：

16、(1)将聚氯乙烯、功能化纤维、耐高温组分、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂和抗氧剂加入到高速混合机中，将体系温度升高至110～120℃，搅拌均匀后，将混合物料放入冷混设备中，在300～500r/min的条件下继续混合，直至物料温度下降到40～50℃，出料，获得共混物；

17、(2)将步骤(1)获得的共混物送入到双螺杆挤出机中，设置挤出机的转速为400～600r/min，熔融温度为180～220℃，进行熔融挤出造粒，得到pvc复合材料。

18、本发明的有益效果：

19、(1)本发明通过在基体中添加功能化纤维和耐高温组分，有效提高了pvc复合材料的力学性能和耐高温性能，将其用于制备pvc管材，有利于提高pvc管材的使用寿命，拓宽pvc管材的使用领域，满足多个领域对pvc管材的质量要求。

20、(2)本发明利用化学连接的方式，将氯醚橡胶接枝到菠萝叶纤维的表面，制得功能化纤维，通过对菠萝叶纤维表面的改性，可以实现菠萝叶纤维与聚氯乙烯基体之间良好的亲和性，使菠萝叶纤维均匀分散在聚氯乙烯基体中，并且菠萝叶纤维强度高，具有较大的长径比，是优异的增强体材料，可显著增强pvc复合材料的强度，避免pvc管材在受到外力作用时，发生形变、破裂、耐久性下降等问题，此外，氯醚橡胶中的橡胶链段能够吸收应力，可以改善pvc复合材料的韧性，避免管材在受到较强的冲击时发生开裂现象。

21、(3)本发明通过制备耐高温组分作为pvc复合材料的改性剂，一方面耐高温组分结构中的亚氨基团可以与聚氯乙烯结构中的c-cl产生氢键作用，增强了其与基体间的界面相互作用，有利于改善pvc复合材料的耐高温性能，并进一步提高了pvc复合材料的韧性，另一方面，耐高温组分结构中含有大量的硅和刚性苯环结构，可有效提高pvc复合材料的耐高温性能，并赋予pvc管材优异的耐高温性能，避免pvc管材在高温条件下长期使用出现软化变形等现象，从而保障了其使用的安全性和可靠性。

22、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种管材用pvc复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：60～80份聚氯乙烯、4～8份功能化纤维、3～6份耐高温组分、5～15份填料、2～4份增塑剂、3～5份稳定剂、0.5～1.5份润滑剂、1～2份抗氧剂。

2.根据权利要求1所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，所述功能化纤维的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，步骤a1中，所述催化剂为甲基磺酸钙、氨基磺酸、三氟甲磺酸或者对甲苯磺酸中的任一种。

4.根据权利要求2所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，步骤a2中，所述氯醚橡胶的数均分子量为9000～15000。

5.根据权利要求1所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，所述耐高温组分的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，步骤aa1中，所述碱金属氢化物为氢化钾、氢化钠或者氢化锂中的任一种。

7.根据权利要求5所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，步骤aa2中，所述改性聚芳酰胺和双(二甲基甲硅烷基)胺的质量比为1:0.1～0.4。

8.根据权利要求1所述的一种管材用pvc复合材料，其特征在于，所述填料为滑石粉或者钛白粉中的任一种；所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或者邻苯二甲酸二异壬酯中的任一种；所述稳定剂为钡锌稳定剂或者钙锌稳定剂中的任一种；所述润滑剂为石蜡或者聚乙烯蜡中的任一种；所述抗氧剂为抗氧剂1076或者抗氧剂2246中的任一种。

9.一种如权利要求1所述的管材用pvc复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及高分子材料技术领域，公开了一种管材用PVC复合材料及其制备方法，该PVC复合材料包括以下原料：聚氯乙烯、功能化纤维、耐高温组分、填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、抗氧剂；其中功能化纤维是通过将氯醚橡胶接枝到菠萝叶纤维的表面制得；耐高温组分是通过制备一种结构中含有硅和刚性苯环结构的聚芳酰胺衍生物。通过本发明制备出来的PVC复合材料具有优异的力学性能和耐高温性能，将其用于制备PVC管材，可赋予PVC管材优异的力学性能和耐高温性能，提高PVC管材的使用寿命，拓宽PVC管材的使用领域，满足多个领域对PVC管材的质量要求。技术研发人员：盛庐,金巍忠,徐金海受保护的技术使用者：杭州金泰塑业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14