本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种氯化聚氯乙烯管材组合物及管材制备方法。
背景技术：
：近来，城市规划建设的发展以及市容的整洁和美观，要求架空的高压电线要求全部埋入地下，由于高压电缆线，电压高，容易发热产生高温或瞬间意外短路产生高温，人们通常使用改性聚丙烯(MPP)、钢管或玻璃钢管作为高压电缆的护套管材，MPP管材或钢管在施工时都需要焊接，野外作业不方便，施工效率也比较低，同时生产MPP管材的材料依赖石油提炼，成本很高，而钢管不耐腐蚀、使用寿命一般只有15～30年就被锈蚀损坏，然而玻璃钢采用玻璃纤维缠绕涂覆工艺，在生产和使用中容易造成污染，同时玻璃钢管材脆性比较大，不耐重压、敲打或碰撞，也容易分层，影响使用寿命。氯化聚氯乙烯是一种很有发展前途的工程塑料，尤其其耐温阻燃性能优异，在热水管和电缆穿线管领域得到应用，但这种材料最大的缺点是加工成型困难，限制了它的发展。目前氯化聚氯乙烯加工时大多掺入一定量的聚氯乙烯树脂，以改善其加工性能。但由于聚氯乙烯维卡软化温度仅有70-80度，而氯化聚氯乙烯维卡软化温度高达120多度，氯化聚氯乙烯中掺用聚氯乙烯后明显降低了耐高温性能，不能满足高温，高压热水管材及高压电缆重压振动较大的条件要求，大大影响和制约了CPVC管材在热水及电力工程中的广泛使用。中国专利CN201110119198.1公开了一种超强耐高温氯化聚氯乙烯管材的制备方法，其特点是该管材由75～100份氯化聚氯乙烯树脂；0～25份聚氯乙烯树脂；3～10份ABS；1～8份丙烯酸树脂；3～8份双马来酰亚胺；1～5份塑化促进剂；1～5份增容剂；10～25份工程塑料；1～3份润滑剂；1～5份纳米材料；4～8份稳定剂；2～15份填充剂；0～1份交联剂；1～5份加工改性剂；3～10份抗冲改性剂按重量份配比后经混合搅拌和模具挤出而成。本发明与现有技术相比具有维卡软化点高，能满足120℃以上的高温要求，耐老化、阻燃绝缘和抗压性能好，使用寿命长的优点。但是该专利存在如下缺点：配方中工程塑料的使用提高了材料的加工成型温度，这对氯化聚氯乙烯是不利的，制备方法过于复杂，同时工程塑料的使用也提高了材料的成本。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氯化聚氯乙烯管材组合物及管材制备方法，该组合物易加工，得到的管材耐高温，力学性能好。本发明氯化聚氯乙烯管材组合物以重量份数计，由以下成分制成：优选的，所述的氯化聚氯乙烯树脂聚合度700-1000，氯含量65～72％。所述的加工改性树脂为高密度聚乙烯和/或聚丙烯。采用高密度聚乙烯时，其性能指标如下：密度为0.930-0.965克/立方厘米，190℃，2.16kg条件下熔体质量流动速率为5-30克/10min，熔体质量流动速率低，不易加工，熔体质量流动速率过高，不能满足管材的力学性能要求。采用聚丙烯时，其性能指标如下：230℃，2.16kg条件下熔体质量流动速率为5-35克/10min，熔体质量流动速率低，不易加工，熔体质量流动速率过高，不能满足管材的力学性能要求。其中所述的钙锌稳定剂为钙锌稳定剂9700。所述聚乙烯接枝马来酸酐的马来酸酐接枝率大于0.5％。所述氯化聚乙烯的氯含量为30-35％。所述ACR特性粘度为1.6-2.4，优选ACR201。所述颜料为钛白粉。本发明所述管材的制备方法如下：1)先用钛酸酯偶联剂处理碳酸钙，处理方法为：将碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，升温到70℃-80℃，然后采用喷洒法均匀加入钛酸酯偶联剂，加完后继续搅拌15分钟；2)物料配混工艺：将管材组合物其他组分跟钛酸酯偶联剂处理后的碳酸钙一同放入高速混合机中混合，当混合物料升温至100～130℃时，放料至低速搅拌机中混合，当混合物料冷却至40～50℃时出料，得混合物料；3)将混合物料加入双螺杆挤出机中挤出，挤出温度165～190℃，即得。本发明氯化聚氯乙烯管材组合物的有益效果是：组合物易加工，得到的管材耐高温，力学性能好。具体实施方式下面通过实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。实施例1-10是本发明的氯化聚氯乙烯管材组合物及其管材制备方法的具体实施方式。其中实施例3为最佳实施例。在实施例1-10中：所用氯化聚氯乙烯树脂聚合度为800，氯含量68％。所用高密度聚乙烯为HDPE5070，熔体质量流动速率:7.05g/10min，密度:0.958g/cm3。所用聚丙烯为PPK9020,熔体质量流动速率:20g/10min。所述聚乙烯接枝马来酸酐的接枝率为1％。所述氯化聚乙烯为CPE135A。所述ACR为ACR201。所述颜料为钛白粉。其中所述的钙锌稳定剂为钙锌稳定剂9700。表1实施例1～5的配比(以重量份计)表2实施例6～10的配比(以重量份计)材料实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10氯化聚氯乙烯100100100100100聚丙烯2025172121聚乙烯接枝马来酸酐57899氯化聚乙烯10121199钙锌复合稳定剂65433三氧化锑53455硬脂酸10.90.80.70.7石蜡10.60.70.80.8ACR2.52.42.32.22.2抗氧剂10100.10.150.120.130.13抗氧剂1680.10.120.130.140.14钛酸酯偶联剂0.50.60.70.80.8碳酸钙2021222323颜料21110表3为本发明对比例的配方，其中对比例1采用聚氯乙烯改性，对比例2在实施例7的基础上去掉了聚乙烯接枝马来酸酐，对比例3在实施例3的基础上去掉了聚乙烯接枝马来酸酐，对比例4在实施例7的基础上加大了聚丙烯用量，对比例5在实施例7的基础上降低了聚丙烯用量，对比例6在实施例7的基础上去掉了氯化聚乙烯。表3对比例1-6的配比(以重量份计)性能测试一、根据表1～3中的组分配比，采用混料-开片-压片-制样的工艺制得试样，对实施例1～10和对比例1～6各试样进行性能检测，测试的物理机械强度，对配混物料用Brabender塑化仪测试塑化性能及稳定性。试样的制备步骤如下：1)混料：按原料配比称好物料，然后加入到高速混合机混合，至混合温度115℃，将物料放到低速混合机，待物料温度冷却至40℃时出料；2)开片：用双辊开炼机对物料进行塑化，塑化温度180℃，塑化时间5min；3)压片：用压片机对塑化样片进行压片，压机温度190℃，时间5min；4)制样：把压制样片制成符合测试要求的试样。5)塑化性能及稳定性检测：用Brabender塑化仪测试，温度180℃，转速60rpm，加料量57g。表4实施例1～5的性能测试结果检测项目单位实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5拉伸强度MPa6465646162断裂伸长率％140131142150152缺口冲击强度kJ/m22628272525维卡软化温度℃120123122119118弯曲强度MPa130134132128127氧指数％6159606161塑化时间s175177176174173稳定时间min1919171716塑化平衡扭矩Nm30.731.030.831.530.1表5实施例6～10的性能测试结果检测项目单位实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10拉伸强度MPa6563646565断裂伸长率％120115125134135缺口冲击强度kJ/m22527293031维卡软化温度℃122123126123123弯曲强度MPa135132141134135氧指数％6159616060塑化时间s177179178176176稳定时间min1918171716塑化平衡扭矩Nm30.931.030.831.530.1表6对比例1～6的性能测试结果检测项目单位对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6拉伸强度MPa563334436366断裂伸长率％24151421515105缺口冲击强度kJ/m212171829287维卡软化温度℃105123122124130131弯曲强度MPa110132121112142138氧指数％645960506858塑化时间s197179176139219169稳定时间min171817181818塑化平衡扭矩Nm38.932.031.821.051.030.1发明人还针对实施例7做了另外两个对比例，对比例7的配方跟实施例7一样，只是把聚丙烯换为了熔体流动速率更高的K9935，熔体质量流动速率:35g/10min，对比例8的配方跟实施例7一样，只是把聚丙烯换为了熔体流动速率更低的K8003，熔体质量流动速率:3g/10min，表7为对比例7-8的性能指标。表7对比例7-8的性能指标检测项目单位对比例7对比例8拉伸强度MPa5457断裂伸长率％10098缺口冲击强度kJ/m22022维卡软化温度℃105120弯曲强度MPa122130氧指数％5859塑化时间s195180稳定时间min1717塑化平衡扭矩Nm32.050.3表4～7中可以看出：与对比例1～8相比，实施例1～10的在抗冲击性能、加工性能和耐热性能达到较好的平衡，适用于作为耐热管材。而对比例1-8有的力学性能不好，有的难于加工，有的耐热性不好。以上实施例、对比例管材的制备方法如下：1)先用钛酸酯偶联剂处理碳酸钙，处理方法为：将碳酸钙加入混合器中，启动搅拌，升温到70℃-80℃，然后采用喷洒法均匀加入钛酸酯偶联剂，加完后继续搅拌15分钟；2)物料配混工艺：将管材组合物其他组分跟钛酸酯偶联剂处理后的碳酸钙一同放入高速混合机中混合，当混合物料升温至115～120℃时，放料至低速搅拌机中混合，当混合物料冷却至40℃时出料，得混合物料；3)将混合物料加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机的具体挤出机温度为：1区180℃、2区175℃、3区170℃、4区170℃、合流芯165℃、机头1区180℃、机头2区190℃，即得管材。二、按照表1～2中实施例的配方以及实施例1～10的制备方法制备管材。根据国家标准GBT18998.2/-2003《工业用氯化聚氯乙烯(PVC-C)管道系统第2部分：管材》检测性能，管材性能结果如表8～9所示：表8实施例1～5管材性能表9实施例6～10管材性能从表8～9中可以看出：实施例1～10均满足国家标准GBT18998.2/-2003的要求。跟实施例1-10同样方法制备的对比例1管材维卡软化温度不合格，耐热性能不好，其他对比例因为加工性能及力学性能等原因，得到的管材液压性能不合格，其中对比例1-3和对比例6-8的落锤冲击试验也不合格。虽然已经参照具体地实施方式详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的方法和步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样方法和步骤。当前第1页1 2 3