一种环保PVC管材的制作方法

本发明涉及环保pvc管材领域，具体为一种环保pvc管材。

背景技术：

pvc是(polyvinylchlorid)的简称，主要成份为聚氯乙烯，加入其他成分来增强其耐热性、韧性、延展性的一种材料。

pvc管硬聚氯乙烯管，是由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后用热压法挤压成型，是最早得到开发应用的塑料管材，pvc管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬，但是由于有pvc单体和添加剂渗出，只适用于输送温度不超过45℃的给水系统中，塑料管道用于排水，废水，化学品，加热液和冷却液，食品，超纯液体，泥浆，气体，压缩空气和真空系统的应用。

pvc可分为软pvc和硬pvc，其中硬pvc大约占市场的2/3，软pvc占1/3。软pvc一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软pvc中含有增塑剂(这也是软pvc与硬pvc的区别)，物理性能较差(如上水管需要承受一定水压，软质pvc就不适合使用)，所以其使用范围受到了局限；硬pvc不含增塑剂，因此易成型，物理性能佳，因此具有很大的开发应用价值，聚氯乙烯材料生产过程中，势必添加几种助剂，如稳定剂，增塑剂等等，倘若全部采用环保助剂，那pvc管材亦是无毒无味环保的制品。

现有pvc管材的成本较高，且在制备过程加入普通的增强剂会导致物料流动性变差，管材的冲击强度、拉伸强度和断裂强度都有所下降，同时在pvc管材的制备过程中，pvc原料在高温下会产生大量的氯气，除了影响pvc管材的生产，同时氯气具有危害性，会对生产环境造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种环保pvc管材，为了克服上述的技术问题，能够通过pvc管材加入表面处理的增强剂，改善了增强剂与pvc的亲和力，起到防止凝聚，降低物料的溶体粘度的作用，同时降低了生产成本，增强了管材的冲击强度、拉伸强度和断裂强度；同时在制备工艺中增加了气体处理装置对生产的氯气进行处理，优化了整个pvc管材制备工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种环保pvc管材，该环保pvc管材由如下重量份原料制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂5份，增韧剂5份，抗冲剂10.5份，增强剂5份，增氧化剂4份，抗氧化剂4份，助剂0.3份，润滑剂0.3份；

该环保pvc管材制备方法包括如下步骤：

步骤一：混合工艺：往热混机加入聚氯乙烯树脂后，依次加入热稳定剂、增韧剂、抗冲剂，经过表面处理的增强剂、增氧化剂、抗氧化剂、助剂、润滑剂后启动热混机，充分搅拌至温度升高到125℃，搅拌10分钟，在经过低速混合机进行降温低速搅拌后装袋备用，搅拌温度为45℃，搅拌8分钟；

步骤二：挤出成型工艺：首先在挤出机机头安装相对应规格的管材挤出模具，在真空定形箱内装上相同规格的定径铜套和橡胶密封衬板，调整挤出模具的壁厚均匀度，所有的连接螺丝都要涂上二硫化钼锂基润滑脂并拧紧，安装完毕接上电源对挤出机内部进行升温至190℃，应恒温保持90-150分钟，启动主机螺杆低速运转，运转速度为5-10r/min,再启动加料机螺杆低速运转给料，转速为5-10r/min，加入开机料，待挤出正常后再加入配方原料挤出管材，将预塑后的配方原料经过排气挤出机及挤出口模和芯棒挤出管坯，主机螺杆转速为25-30r/min,，加料机螺杆转速为25-30r/min，其中挤出机配套连接有气体处理装置；

步骤三：真空定型工艺：启动真空定型水箱上的真空泵，真空泵将真空槽抽成真空，管材吸附在定径筒套的内壁上，根据管材的外径允许偏差调节真空度完成定径，定径后的管材在牵引机的作用下脱离定径铜套进入冷却水箱，经过喷淋冷却或浸泡冷却后牵引出真空定型机和冷却水箱，通过牵引机履带运行至切割机方向输送，其中外径定型的定径外套长度取其内径的3倍，真空定型的工艺条件为：真空度20.0～53.3kpa，水温15～25℃，真空槽中的水保证成雾状；

步骤四：牵引工艺：牵引装置给机头挤出的管材提供牵引力和牵引速度，其中牵引力为100-150n，牵引速度为3.5-5m/min，均匀地引出管材，并通过调节牵引速度调节管子的壁厚，薄壁管压力为0.03～0.04mpa，厚壁管压力为0.05～0.06mpa，牵引速度比挤出速度快1％～3％；

步骤五：管材切割:将管材印字后，根据所需长度调整切割行程开关，管材输送到指定位置便会自动切割，在切割的同时完成倒角的工序。

作为本发明进一步的方案：所述热稳定剂为钙-锌稳定剂，所述增韧剂为丙烯酸酯类抗冲击改性剂，所述抗冲剂为氯化聚乙烯，所述增强剂为轻质碳酸钙，所述润滑剂为石蜡和聚乙烯蜡，所述抗氧化剂为钛白粉，所述助剂为环氧大豆油。

作为本发明进一步的方案：所述挤出机螺杆分为加料段、熔化段以及计量段，所述加料段和固体输送区对应，所述熔化段和物料塑化区对应，所述熔化段和熔体输送区对应，所述固体输送区的料筒温度一般控制在120℃，所述物料塑化区的温度控制在180℃，且料筒真空度为0.08～0.09mpa，所述熔体输送区的温度为170℃，且口模连接器温度为165℃，口模温度分别为170℃。

作为本发明进一步的方案：所述表面处理的增强剂的制备工艺为：

室温下，在5立升的高速混合锅中，向100份层状轻质碳酸钙粉体中加入2份稀土表面改性剂wg-2，开动搅拌和加热，保持80～110℃下高速搅拌10分钟，得到稀土活化层状硅酸盐且加工使用时要将处理过的活化粉体在120℃下鼓风烘箱中烘2小时再用。

作为本发明进一步的方案：所述气体处理装置包括去杂质筒、干燥筒、喷淋室、第一单向阀、第一连接管、第二连接管、第二单向阀、第三连接管、分流阀、水泵、第四连接管、分流管、喷射头、凹槽、控制阀和排放管，所述去杂质筒一侧底部安装有第一单向阀，所述第一单向阀另一端安装有第一连接管，所述去杂质筒另一侧顶部连接有第一连接管，所述第一连接管另一端安装有第二单向阀，所述第二单向阀另一端安装在干燥筒一侧底部，所述干燥筒另一侧顶部连接有第三连接管，所述第三连接管另一端安装有分流阀，所述分流阀一端安装在喷淋室一侧，所述喷淋室顶部安装有水泵，所述水泵一侧安装有第四连接管，所述水泵底部且位于喷淋室内侧顶部连接有分流管，所述分流管底部均匀设置有喷射头，所述喷淋室内侧底部开设有凹槽，所述凹槽与外侧控制阀连接，所述控制阀一端安装有排放管。

作为本发明进一步的方案：所述第一连接管一端与挤出机排气孔通过法兰连接，所述分流阀另一端通过管道与氯气收集装置连接，所述第四连接管与水管连接，且第四连接管上安装有过滤器，所述排放管与盐酸收集装置连接。

作为本发明进一步的方案：所述第三连接管和第四连接管中段分别安装有流量阀，所述流量阀和plc控制器电性连接。

作为本发明进一步的方案：所述去杂质筒内部装填有饱和食盐水，所述干燥筒内部装填有硫酸。

本发明的有益效果：本发明通过合理的结构设计，采用稀土表面改性剂对增强剂进行表面处理，经过表面处理的增强剂改善了增强剂与pvc的亲和力，起到防止凝聚，降低物料的溶体粘度的作用，同时降低了生产成本，增强了管材的冲击强度、拉伸强度和断裂强度；同时挤出机在进行工作时，聚氯乙烯在高温下产生大量的氯气，气体处理装置通过第一连接管与挤出机的排气孔进行连接，氯气经过装填有饱和食盐水的去杂质筒去除一些杂质，在经过内部装填有浓硫酸的干燥筒去除水份，这样氯气就变成相对纯净的氯气，然后氯气通过分流阀，一部分氯气被直接收集后期利用，另一部分通入喷淋室，喷淋室顶部的水泵将过滤后的水经过分流管和喷射头喷洒，通过增大与氯气的接触面积将氯气溶于水中制成盐酸溶液，同时第三连接管和第四连接管中段分别安装有流量阀，通过流量阀可控制水和氯气的相对含量，进而制成不同浓度盐酸，通过增加了氯气处理装置，有效的避免了氯气直接的排放对环境和操作人员造成伤害，同时对氯气进行净化收集，分为氯气和不同浓度的盐酸，可进行使用，进而节约整个工艺的成本。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明气体处理装置整体结构示意图。

图2为本发明喷淋室内部结构示意图。

图3为本发明喷淋室剖视图。

图中：1、去杂质筒；2、干燥筒；3、喷淋室；4、第一单向阀；5、第一连接管；6、第二连接管；7、第二单向阀；8、第三连接管；9、分流阀；10、水泵；11、第四连接管；12、分流管；13、喷射头；14、凹槽；15、控制阀；16、排放管。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

请参阅图1-3所示，一种环保pvc管材，该环保pvc管材由如下重量份原料制成：聚氯乙烯树脂100份，热稳定剂5份，增韧剂5份，抗冲剂10.5份，增强剂5份，增氧化剂4份，抗氧化剂4份，助剂0.3份，润滑剂0.3份；

该环保pvc管材制备方法包括如下步骤：

步骤一：混合工艺：往热混机加入聚氯乙烯树脂后，依次加入热稳定剂、增韧剂、抗冲剂，经过表面处理的增强剂、增氧化剂、抗氧化剂、助剂、润滑剂后启动热混机，充分搅拌至温度升高到125℃，搅拌10分钟，在经过低速混合机进行降温低速搅拌后装袋备用，搅拌温度为45℃，搅拌8分钟，为了让助剂充分地与pvc微粒接触，减少填充剂对助剂的吸附作用；

步骤二：挤出成型工艺：首先在挤出机机头安装相对应规格的管材挤出模具，在真空定形箱内装上相同规格的定径铜套和橡胶密封衬板，调整挤出模具的壁厚均匀度，所有的连接螺丝都要涂上二硫化钼锂基润滑脂并拧紧，安装完毕接上电源对挤出机内部进行升温至190℃，应恒温保持90-150分钟，启动主机螺杆低速运转，运转速度为5-10r/min,再启动加料机螺杆低速运转给料，转速为5-10r/min，加入开机料，待挤出正常后再加入配方原料挤出管材，将预塑后的配方原料经过排气挤出机及挤出口模和芯棒挤出管坯，主机螺杆转速为25-30r/min,，加料机螺杆转速为25-30r/min，其中挤出机配套连接有气体处理装置；

步骤三：启动真空定型水箱上的真空泵，真空泵将真空槽抽成真空，管材吸附在定径筒套的内壁上，根据管材的外径允许偏差调节真空度完成定径，定径后的管材在牵引机的作用下脱离定径铜套进入冷却水箱，经过喷淋冷却或浸泡冷却后牵引出真空定型机和冷却水箱，通过牵引机履带运行至切割机方向输送，其中外径定型的定径外套长度取其内径的3倍，真空定型的工艺条件为：真空度20.0～53.3kpa，水温15～25℃，真空槽中的水保证成雾状，若真空度偏小，导致管外径偏小，小于标准尺寸；反之，若真空度偏大，管径偏大，甚至出现抽胀现象。若水温过低，定型不完全，且会使管材脆性增大；若水温过高，则会造成冷却不良，致使管材易发生变形，控制好真空度和水温则保证管内外径符合标准同时不易变形；

步骤四：牵引工艺：牵引装置给机头挤出的管材提供牵引力和牵引速度，其中牵引力为100-150n，牵引速度为3.5-5m/min，均匀地引出管材，并通过调节牵引速度调节管子的壁厚，薄壁管压力为0.03～0.04mpa，厚壁管压力为0.05～0.06mpa，牵引速度比挤出速度快1％～3％；

步骤五：管材切割:将管材印字后，根据所需长度调整切割行程开关，管材输送到指定位置便会自动切割，在切割的同时完成倒角的工序。

热稳定剂为钙-锌稳定剂，一种新型的无毒复合热稳定剂，增韧剂为丙烯酸酯类抗冲击改性剂，是一类以低交联度的丙烯酸酯类橡胶为核聚甲基丙烯酸烷酯为壳的双壳或多壳层结构聚合物，与pvc有很好的相容性，在室温和低温下具有很高的抗冲击性，可使其制品的抗冲击强度提高，同时还可以改善其制品的耐寒性和加工流动性，抗冲剂为氯化聚乙烯，饱和高分子材料，外观为白色粉末，无毒无味，具有良好的耐候性、耐臭氧、耐化学药品以及耐老化性能，具有良好的耐油性、阻燃性及着色性能，韧性良好，与其它高分子材料具有良好的相容性，增强剂为轻质碳酸钙，较低生产成本，大大提高管材的轻度，润滑剂为石蜡和聚乙烯蜡，起到材料体系的内外润滑效果，抗氧化剂为钛白粉，起到增白以及抗紫外线的效果，助剂为环氧大豆油，便于提高管材塑性。

挤出机螺杆分为加料段、熔化段以及计量段，加料段和固体输送区对应，熔化段和物料塑化区对应，熔化段和熔体输送区对应，固体输送区的料筒温度一般控制在120℃，若加料温度过低，使固体输送区延长，减少了塑化区和熔体输送区的长度，会引起塑化不良，影响产品质量，物料塑化区的温度控制在180℃，且料筒真空度为0.08～0.09mpa，控制该段的真空度是一个重要的工艺指标，若真空度较低，会影响排气效果，导致管材中存有气泡，严重降低了管材的力学性能。为了使物料内部的气体容易逸出，应控制物料在该段塑化程度不能过高，同时还要经常清理排气管路以免阻塞，熔体输送区的温度为170℃，在该段提高螺杆转速、减小机头阻力及在塑化区提高压力都有利于输送速率的提高，且口模连接器温度为165℃，口模温度分别为170℃。

表面处理的增强剂的制备工艺为：

室温下，在5立升的高速混合锅中，向100份层状轻质碳酸钙粉体中加入2份稀土表面改性剂wg-2，开动搅拌和加热，保持80～110℃下高速搅拌10分钟，得到稀土活化层状硅酸盐且加工使用时要将处理过的活化粉体在120℃下鼓风烘箱中烘2小时再用。

气体处理装置包括去杂质筒1、干燥筒2、喷淋室3、第一单向阀4、第一连接管5、第二连接管6、第二单向阀7、第三连接管8、分流阀9、水泵10、第四连接管11、分流管12、喷射头13、凹槽14、控制阀15和排放管16，去杂质筒1一侧底部安装有第一单向阀4，第一单向阀4另一端安装有第一连接管5，去杂质筒1另一侧顶部连接有第一连接管5，第一连接管5另一端安装有第二单向阀7，第二单向阀7另一端安装在干燥筒2一侧底部，干燥筒2另一侧顶部连接有第三连接管8，第三连接管8另一端安装有分流阀9，分流阀9一端安装在喷淋室3一侧，喷淋室3顶部安装有水泵10，水泵10一侧安装有第四连接管11，水泵10底部且位于喷淋室3内侧顶部连接有分流管12，分流管12底部均匀设置有喷射头13，喷淋室3内侧底部开设有凹槽14，凹槽14与外侧控制阀15连接，控制阀15一端安装有排放管16。

第一连接管5一端与挤出机排气孔通过法兰连接，分流阀9另一端通过管道与氯气收集装置连接，第四连接管11与水管连接，便于装置整体与外界管道连接，方便内部材料输送，且第四连接管11上安装有过滤器，便于过滤板去除水中杂质，保证后期的盐酸溶液纯度，排放管16与盐酸收集装置连接，便于通过排放管16收集盐酸溶液。

第三连接管8和第四连接管11中段分别安装有流量阀，流量阀和plc控制器电性连接，便于通过plc控制器直接控制流量阀来控制水和氯气的流量，进而控制支撑盐酸溶液的浓度。

去杂质筒1内部装填有饱和食盐水，便于去除杂质，且氯气不溶于饱和食盐水，干燥筒2内部装填有硫酸，低浓度的硫酸可吸收水分且不易挥发。

本气体处理装置的工作原理：第一连接管5一端与挤出机排气孔通过法兰连接，氯气经过第一连接管5和第一单向阀4进入去杂质筒1去除杂质，然后通过第二连接管6和第二单向阀7进入干燥筒2去除水份，然后通过第三连接管8和分流阀9，一部分氯气被直接收集后期利用，另一部分通入喷淋室3，水泵10通过第四连接管11与外界水管连接，喷淋室3顶部的水泵10将过滤后的水经过分流管12和喷射头13喷洒，通过增大与氯气的接触面积将氯气溶于水中制成盐酸溶液，落入底部的凹槽14，通过控制阀15和排放管16排出使用。

本发明通过合理的结构设计，采用稀土表面改性剂对增强剂进行表面处理，经过表面处理的增强剂改善了增强剂与pvc的亲和力，起到防止凝聚，降低物料的溶体粘度的作用，同时降低了生产成本，增强了管材的冲击强度、拉伸强度和断裂强度；同时挤出机在进行工作时，聚氯乙烯在高温下产生大量的氯气，气体处理装置通过第一连接管5与挤出机的排气孔进行连接，氯气经过装填有饱和食盐水的去杂质筒1去除一些杂质，在经过内部装填有浓硫酸的干燥筒2去除水份，这样氯气就变成相对纯净的氯气，然后氯气通过分流阀9，一部分氯气被直接收集后期利用，另一部分通入喷淋室3，喷淋室3顶部的水泵10将过滤后的水经过分流管12和喷射头13喷洒，通过增大与氯气的接触面积将氯气溶于水中制成盐酸溶液，同时第三连接管8和第四连接管11中段分别安装有流量阀，通过流量阀可控制水和氯气的相对含量，进而制成不同浓度盐酸，通过增加了氯气处理装置，有效的避免了氯气直接的排放对环境和操作人员造成伤害，同时对氯气进行净化收集，分为氯气和不同浓度的盐酸，可进行使用，进而节约整个工艺的成本。

在本说明书的描述中，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。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。