一种塑料声测管配方及其制备方法与流程

本申请涉及声测管，具体涉及一种塑料声测管配方及其制备方法。

背景技术：

1、声测管是一种建筑领域常用的检测工具，在灌装时，将声测管预埋在桩内，检测时将发射换能器和接受换能器分别设置于两根管道中，通过在一个声测管中一边上升一边发射高频信号，再在另一个声测管中进行检测，即可判定混凝土的缺陷位置、灌装的完整性等性质，在施工中具有重要的作用。

2、目前常用的声测管材料包括金属和塑料两种，其中，由于金属制的声测管具有密度大、施工困难等缺点，且容易发生锈蚀，因此塑料材料在良好规避上述缺陷之后，成为了声测管材料的重要选择。塑料通常选用pvc塑料，其通过双向拉伸工艺进行增强，并添加纳米碳酸钙等抗冲击材料，以提高抗冲击性能，使得其可以运用于管桩的施工，且为了节省材料，上述声测管通常在可以承受混凝土侧壁压力和冲击力的情况下，尽可能减少其壁厚。尽管如此，在部分工况下，由于pvc材料疏水性较强，因此其与混凝土之间的结合性能不佳，在对于部分特殊的混凝土（如添加有重晶石的防辐射混凝土或超高泵送混凝土），其会对声测管的侧壁产生较强的挤压效果，使得声测管容易在径向上受到不均匀的力，进而提高了声测管在径向上发生破损，导致其与管桩结合不紧密的现象。

技术实现思路

1、本申请提供了一种塑料声测管配方，通过对声测管的材质进行改性，提高声测管和混凝土之间的附着性能和声测管的强度，进而使之在管桩中有更好的运用。本申请还涉及上述声测管的制备方法。

2、首先，本申请提供了一种塑料声测管配方，包括如下组分：

3、主体为pvc-pc合金，pvc-pc合金中pvc的质量分数为80～90%,pc的质量分数为10～20%；

4、改性纳米碳酸钙，质量为pvc-pc合金的30～60%；

5、抗冲击改性剂，质量为pc-pvc合金的5～10%；

6、纤维增强剂，质量为pc-pvc合金的0.5～1%；

7、其中，改性纳米碳酸钙表面经聚合物改性，所述聚合物上具有游离的羧基或磺酸基，所述纳米碳酸钙的平均粒径为50～200nm。

8、上述方案中，首先将原本的pvc体系换成了pvc-pc体系，该体系相较于传统pvc体系具有更好的抗冲击性能和表面性能，其表面耐磨性、韧性都有明显的增强。

9、在上述基础上，进一步对纳米碳酸钙进行改性，纳米碳酸钙在该体系中作为填料，其本身与混凝土具有较好的亲和性，但是纳米碳酸钙在体系中易团聚的性质，容易引起其在表面不均匀，成团后，反而使颗粒的强度降低。在本申请中，通过具有羧基或磺酸基的体系先对纳米碳酸钙进行改性，一方面通过提高纳米碳酸钙的带电能力，使之更加不容易团聚，具有更好的分散性，同时具有羧基或磺酸基的纳米碳酸钙体系有助于在管桩施工过程中，使声测管不易被混凝土挤压而形变，因此其表面与混凝土表面具有更好的贴合效果，提高声测管的良品率。

10、在上述体系中，在混凝土固化的过程中，无论混凝土如何膨胀收缩，声测管的侧壁与混凝土体系之间均不会产生缝隙，影响测量结构。

11、需注意，在上述体系中，任选地可以加入抗氧剂、热稳定剂、润滑剂等，以调节塑料的耐热性和加工性能，上述物料的加入属于常规的技术手段，且在添加量较小的情况下，不会对声测管的性质产生影响。pvc可以选用pvc-sg5或pvc-sg8，pc可选用pk2870等型号。

12、优选的，改性纳米碳酸钙的制备方法如下：

13、s1、将纳米碳酸钙在分散剂中分散；

14、s2、加入接枝单体和引发剂，并加热进行反应，所述接枝单体任选为甲基丙烯酸、丙烯酸、苯乙烯磺酸中的任意数量种；

15、s3、脱除分散剂，随后干燥。

16、上述方案中，采用了原位聚合的方法，对纳米碳酸钙进行改性，改性后纳米碳酸钙的接枝率高，表面接枝分布均匀，具有更好的接枝效果。

17、优选的，所述接枝单体为甲基丙烯酸或丙烯酸和苯乙烯磺酸的组合，其中，甲基丙烯酸或丙烯酸的摩尔量和苯乙烯磺酸的质量比为1.5～5∶1。进一步优选的，所述接枝单体为甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸的组合，所述甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸的质量比为3.5～3.8∶1。

18、在上述方案中，优选了丙烯酸类单体和苯乙烯磺酸单体作为接枝单体，并进一步地，经过实验，确定了甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸的质量之比，上述比例范围内，得到的塑料体系具有良好的机械强度、耐磨性能，同时保持了良好的混凝土亲和性，经过实验，确定甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸的质量比为3.5～3.8∶1，该体系下主要成分是甲基丙烯酸，并引入一部分的磺酸基，磺酸基相较于羧基具有更弱的酸性，同时也具有更强的配位能力，同时，在支链上引入苯基后，可以在碳酸钙表面形成更大的接枝率，进而有利于碳酸钙体系更好的分散的pvc中，也有利于碳酸钙体系与pvc体系之间的其他组分之间具有更强的连接和交联能力。

19、优选的，在步骤s2中，接枝单体采用分布加入的方式，先加入丙烯酸或甲基丙烯酸，在50～60℃下反应60～90min后，再加入苯乙烯磺酸，并升高温度至80～90℃，继续反应30～60min。上述制备方法中，先对丙烯酸体系进行接枝，再对苯乙烯磺酸的体系进行接枝，该状态下苯乙烯磺酸会更容易接枝在丙烯酸体系的末端，在外侧形成更好的柔性分子链，且在该状态下，由于苯基具有较大的位阻，因此其在pvc中可以形成更强的交联体系，使塑料具有更好的韧性和耐冲击性能。

20、对反应条件进行进一步优化，可以得到所述纳米碳酸钙和接枝单体的质量比为1∶0.6～1，该范围内的纳米碳酸钙接枝率良好，且在体系中可以分散均匀，所述分散剂为含有表面活性剂的水，所述表面活性剂任选为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂，如硬脂酸钠、十二烷基磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚等，均具有良好的反应活性。

21、优选的，所述纤维增强剂为硫酸钙晶须或氮化硅晶须。

22、经过实验，上述两种晶须在体系中具有更好的提高内聚力和缓冲的能力，可以使体系具有更好的耐冲击、抗形变的性能。

23、优选的，还包括abs，abs质量为pvc-pc合金质量的3～5%。

24、abs橡胶在上述体系中可以减少塑料的热胀冷缩，且对于修饰后的纳米碳酸钙有较好的亲和能力，添加后对整体的机械性能都有一定的提升。

25、另外，本申请还涉及了上述塑料声测管的制备方法，将上述原料经挤出机熔融挤出，随后双向拉伸成型，经真空定型后，再进行切割和表面处理，得到声测管。

26、上述声测管整体上具有较好的耐冲击性能和耐磨性，与混凝土的亲和性较好，在温变情况下收缩时，不易与混凝土之间产生间隙，回缩率低，有助于他提高声测过程声测管的施工便捷性和完整性。

技术特征：

1.一种塑料声测管配方，其特征在于，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，改性纳米碳酸钙的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，所述接枝单体为甲基丙烯酸或丙烯酸和苯乙烯磺酸的组合，其中，甲基丙烯酸或丙烯酸的摩尔量和苯乙烯磺酸的质量比为1.5～5∶1。

4.根据权利要求3所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，所述接枝单体为甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸的组合，所述甲基丙烯酸和苯乙烯磺酸的质量比为3.5～3.8∶1。

5.根据权利要求3所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，在步骤s2中，接枝单体采用分布加入的方式，先加入丙烯酸或甲基丙烯酸，在50～60℃下反应60～90min后，再加入苯乙烯磺酸，并升高温度至80～90℃，继续反应30～60min。

6.根据权利要求2所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，所述纳米碳酸钙和接枝单体的质量比为1∶0.6～1。

7.根据权利要求2所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，所述分散剂为含有表面活性剂的水，所述表面活性剂任选为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，所述纤维增强剂为硫酸钙晶须或氮化硅晶须。

9.根据权利要求1所述的一种塑料声测管配方，其特征在于，还包括abs，abs质量为pvc-pc合金质量的3～5%。

10.权利要求1～9中任意一项所述的塑料声测管的制备方法，其特征在于，将上述原料经挤出机熔融挤出，随后双向拉伸成型，经真空定型后，再进行切割和表面处理，得到声测管。

技术总结
本申请涉及声测管技术领域，具体涉及一种塑料声测管配方及其制备方法，其中主体为PVC‑PC合金，并将填料设计为具有游离羧基或磺酸基改性的纳米碳酸钙，提高了声测管的耐压、抗冲击性能，使得声测管在管桩中产生的破损较小。

技术研发人员：陈明,陈金林,邓浙锋
受保护的技术使用者：德裕（安徽）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17