本发明涉及建筑材料，特别是涉及一种防开裂的PVC管材及其制备方法。
技术背景
聚氯乙烯(PVC)难燃、耐磨、抗化学腐蚀、气体水汽低渗漏性好，具有优良的力学性能，PVC制品透明性、电绝缘性、隔热、消声、消震性好，是性价比优良的通用材料，在建筑领域被制成全塑窗框，得以广泛应用。但PVC材质硬、塑性差、抗冲击性及耐候性较差，属硬脆材料，尤其低温韧性差，为了在以塑代钢的时代中满足建筑行业对硬质PVC制品的需求，不断扩大高冲击强度塑料的应用范围，改善加工条件，克服PVC塑料低温脆性和对缺口敏感性的缺点，多年来，PVC增韧改性的研究相当活跃
高长全,王海燕在《高抗冲PVC管材的研究》一文中使用PVC树脂，EVA、CPE、ACR等抗冲击改性剂,有机锡稳定剂、硬脂酸钙、OPE、PE蜡、钛白粉、碳黑等原料制备了一种改性的高抗冲击PVC管材，并对其优异的物理力学性能进行测试、分析、评价。该管材具有相当高的韧性，可在较为恶劣的环境下应用，同时保留传统PVC-U管材的高设计应力。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种防开裂的PVC管材及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种防开裂的PVC管材，其特征在于，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯树脂200份、油酸钾8-10份、碳酸钙15-20份、乙二胺乙酸四钠5-6份、甲醛化次硫酸氢钠6-8份、二异丙苯基过氧化氢2-3份、丁二烯8-10份、苯乙烯8-10份、甲基丙烯酸甲酯10-12份、乙酸乙酯6-8份、棕榈油酸20-25份、甲酸5-8份、双氧水2-3份、氧化镁5-8份、氧化锌5-8份、乙撑双硬脂酰胺10-12份、四溴苯酚3-4份、聚乙烯蜡5-6份、二乙基二硫代氨基甲酸钠3-4份、二甲基苯酮3-4份、聚乙烯醇8-10份、适量的去离子水。
所述的防开裂的PVC管材，其特征在于，其由如下步骤制备而成：
（1）将油酸钾、碳酸钙、乙二胺乙酸四钠、甲醛化次硫酸氢钠、二异丙苯基过氧化氢和相当于碳酸钙重量份8-10倍的去离子水，混合搅拌40-50min；加入丁二烯、苯乙烯，40-50℃聚合10-12h,通氮气15-20min，加入甲基丙烯酸甲酯，升高温度至60-70℃，聚合2-3h，加入乙酸乙酯，升高温度至70-80℃，继续聚合3-4h，得甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的共聚物包覆碳酸钙；
（2）在60-80℃下-，将棕榈油酸与甲酸混合，混合均匀后，边搅拌边滴加双氧水，滴加完后，80-90℃反应10-12h，水洗至中性，真空脱水；加入氧化镁和氧化锌，超声混合30-40min，加入乙撑双硬脂酰胺，80-110℃搅拌反应3-5h,反应结束后，冷却，得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、步骤（1）的产物、步骤（2）的产物，四溴苯酚加入混合机中进行混合，然后加热至75-85℃，搅拌3-4h；继续对混合机内的物料进行搅拌，并依次加入聚乙烯蜡、二乙基二硫代氨基甲酸钠和二甲基苯酮进行搅拌5-8h并且加温到105-110℃后，再加入聚乙烯醇搅拌2-3h后，冷却至55℃出料；将预混好的料加入到挤出机中经过熔融、塑化、混合等过程从机头连续挤出物料，即为PVC管材物料；
（4）将PVC管材物料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，得到管坯，锥形双螺杆挤出机模头温度180-195℃；管坯挤出后经过空冷后进入水冷定径箱由定径套确定管材的外径尺寸，冷却水的温度15-20℃；管坯冷却定型后经切割成段，得到待取向管坯；
（5）将待取向管坯浸入90-98℃水浴环境中，水浴加热3-6min，使管腔内通入90-98℃的热水，用拉伸装置将管坯进行轴向拉伸，拉伸速率25-30mm/s；管坯拉伸的同时向管内腔热水施加压力，热水压力为1.6-3.0MPa，通过管坯内腔热水的压力使管坯沿径向扩胀，扩胀的同时，用定径套管来对胀大的管坯外径进行定径，定径后将管坯放在温度为10-15℃的水浴中冷却，冷却时间为3-7min，聚氯乙烯管成型为成品。
本发明的有益效果是：本发明利用碳酸钙填充聚氯乙烯树脂，并利用甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的共聚物包覆碳酸钙，不仅使碳酸钙均匀地分散在聚氯乙烯中，而且甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的共聚物也能增加聚乙烯树脂的柔韧性，防止聚乙烯管材开裂，不仅降低成本外，还可以提高材料的刚性和耐热性，改善耐候性，增加尺寸稳定和有利于挤出和定型，充分发挥PVC管材的低价优势及其优良的力学性能；加入氧化镁和氧化锌，并与二乙基二硫代氨基甲酸钠协同作用，增加聚氯乙烯管材的热稳定性和抗老化性能；本发明制得的PVC管材具有高强度和高韧性并重的特点，抗冲击能力强，且产品原料价格低廉，市场竞争力大。
具体实施方式
本实施例的防开裂的PVC管材，其由如下重量份的原料制备而成：聚氯乙烯树脂200份、油酸钾8份、碳酸钙15份、乙二胺乙酸四钠6份、甲醛化次硫酸氢钠8份、二异丙苯基过氧化氢3份、丁二烯10份、苯乙烯10份、甲基丙烯酸甲酯12份、乙酸乙酯8份、棕榈油酸25份、甲酸8份、双氧水3份、氧化镁8份、氧化锌8份、乙撑双硬脂酰胺12份、四溴苯酚4份、聚乙烯蜡6份、二乙基二硫代氨基甲酸钠4份、二甲基苯酮4份、聚乙烯醇10份、适量的去离子水。
本实施例的防开裂的PVC管材，其由如下步骤制备而成：
（1）将油酸钾、碳酸钙、乙二胺乙酸四钠、甲醛化次硫酸氢钠、二异丙苯基过氧化氢和相当于碳酸钙重量份10倍的去离子水，混合搅拌50min；加入丁二烯、苯乙烯，50℃聚合12h,通氮气20min，加入甲基丙烯酸甲酯，升高温度至70℃，聚合3h，加入乙酸乙酯，升高温度至80℃，继续聚合4h，得产物甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯的共聚物包覆碳酸钙；
（2）在80℃下，将棕榈油酸与甲酸混合，混合均匀后，边搅拌边滴加双氧水，滴加完后，90℃反应12h，水洗至中性，真空脱水；加入氧化镁和氧化锌，超声混合40min，加入乙撑双硬脂酰胺，110℃搅拌反应5h,反应结束后，冷却，得产物；
（3）将聚氯乙烯树脂、步骤（1）的产物、步骤（2）的产物，四溴苯酚加入混合机中进行混合，然后加热至85℃，搅拌4h；继续对混合机内的物料进行搅拌，并依次加入聚乙烯蜡、二乙基二硫代氨基甲酸钠和二甲基苯酮进行搅拌8h并且加温到110℃后，再加入聚乙烯醇搅拌3h后，冷却至55℃出料；将预混好的料加入到挤出机中经过熔融、塑化、混合等过程从机头连续挤出物料，即为PVC管材物料；
（4）将PVC管材物料用锥形双螺杆挤出机挤出成型，得到管坯，锥形双螺杆挤出机模头温度195℃；管坯挤出后经过空冷后进入水冷定径箱由定径套确定管材的外径尺寸，冷却水的温度20℃；管坯冷却定型后经切割成段，得到待取向管坯；
（5）将待取向管坯浸入90℃水浴环境中，水浴加热6min，使管腔内通入90℃的热水，用拉伸装置将管坯进行轴向拉伸，拉伸速率30mm/s；管坯拉伸的同时向管内腔热水施加压力，热水压力为3.0MPa，通过管坯内腔热水的压力使管坯沿径向扩胀，扩胀的同时，用定径套管来对胀大的管坯外径进行定径，定径后将管坯放在温度为15℃的水浴中冷却，冷却时间为7min，聚氯乙烯管成型为成品。
经测试，本实施例的PVC管材，冲击强度大于5KJ/m2，拉伸强度大于60MPa，断裂伸长率大于30%。