阅读说明：本技术 一种消音斜三通管材及其制备方法 (Silencing inclined tee pipe and preparation method thereof ) 是由 张旭 李明 张明 焦素文 尤建昌 张友亮 陈洪捷 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种消音斜三通管材及其制备方法,由下列重量份配比的原料组成：PVC树脂100-110份、羧基丁腈胶粉30-45份、硫酸钡20-25份、轻质碳酸钙30-33份、PE蜡0.6-1.0份,钙锌稳定剂4.5-5.0份、钛白粉1.1-1.5份、ACR 2.0-2.5份、硬脂酸0.3-0.5份、二辛脂1.5-2.0份、增白剂8-10份。通过原料混合-塑化造粒-坯料挤出-真空冷却成型的制备工序,将具有核壳结构的羧基丁腈胶粉和PVC树脂进行物理交联,有效增加分子链间的联系,通过控制硫酸钡的含量比例,很好的控制了管道的噪音,相对于普通聚乙烯排水管降噪2.5-12.5dB,但仍然具有较好的抗冲击强度和抗拉伸强度,同时其制造工艺步骤简单、使用安装方便。(The invention provides a silencing inclined tee pipe and a preparation method thereof, wherein the silencing inclined tee pipe is composed of the following raw materials in parts by weight: 100 portions of PVC resin, 30 to 45 portions of carboxylic acrylonitrile butadiene rubber powder, 20 to 25 portions of barium sulfate, 30 to 33 portions of light calcium carbonate, 0.6 to 1.0 portion of PE wax, 4.5 to 5.0 portions of calcium zinc stabilizer, 1.1 to 1.5 portions of titanium dioxide, 2.0 to 2.5 portions of ACR, 0.3 to 0.5 portion of stearic acid, 1.5 to 2.0 portions of dioctyl ester and 8 to 10 portions of whitening agent. Through the preparation procedures of raw material mixing, plasticizing granulation, blank extrusion and vacuum cooling molding, the carboxylic acrylonitrile butadiene rubber powder with a core-shell structure and PVC resin are physically crosslinked, the connection among molecular chains is effectively increased, the noise of a pipeline is well controlled by controlling the content proportion of barium sulfate, and compared with a common polyethylene drain pipe, the noise is reduced by 2.5-12.5dB, the pipeline still has better impact strength and tensile strength, and meanwhile, the preparation process is simple in steps and convenient to use and install.)

一种消音斜三通管材及其制备方法

技术领域

本发明属于PVC管材生产技术领域，具体为一种消音斜三通管材及其制备方法。

背景技术

我国PVC管材发展较快，每年增长率达到8％，而每年需求增长率2％。在塑料管材中，PVC管材用量一直遥遥领先，它被广泛的应用于给排水管道中。目前PVC管材生产，大多沿用90年代生产方法，所用于制造塑料管的材料分为两种，一种是用PVC加上普通碳酸钙为主要原料制成，制造出来的管材成本高，其它性能如强度、韧性、耐腐蚀性，耐热性等物理化学性能一般；另一种就是利用回收的PVC加上碳酸钙为主要原料制成，虽然制造出来的管材成本较低，但生产出的PVC管材色泽不白，内外光洁度粗糙，在强度、韧性、耐腐蚀性、耐热性等物理化学性能较差，而且在抗冲击力，以及防冻、耐高温等方面性能都比较差。

同时，PVC管材有一个致命的弱点是排水时噪声很大，影响居室安静，有时会把人们从甜蜜的梦乡中惊醒。传统排水管存在较大噪声的原因是排水管组份中没有硫酸钡之类的强吸音材料。面对噪声，人们作了不少的努力，相继开发出了各种降噪排水管，但是效果均不佳。

有鉴于此，确有必要提供一种新的改性消音管，来实现对管材噪音的降低。

发明内容

针对现有的技术方案存在的问题，本发明的目的在于提供一种消音斜三通管材及其制备方法，提高管材断裂延长率、拉伸强度，增强韧性，降低管道的水流噪音。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种消音斜三通管材，该管材是由下列重量份配比的原料组成：PVC树脂100-110份、羧基丁腈胶粉30-45份、硫酸钡20-25份、轻质碳酸钙30-33份、PE蜡0.6-1.0份，钙锌稳定剂4.5-5.0份、钛白粉1.1-1.5份、ACR 2.0-2.5份、硬脂酸0.3-0.5份、二辛脂1.5-2.0份、增白剂8-10份。

进一步的，该管材是由下列重量份配比的原料组成：PVC树脂100份、羧基丁腈胶粉35份、硫酸钡20份、轻质碳酸钙33份、PE蜡0.6份，钙锌稳定剂5.0份、钛白粉1.5份、ACR 2.5份、硬脂酸0.5份、二辛脂1.5份、增白剂8份。

进一步的，所述羧基丁腈胶粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物。

进一步的，所述羧基丁腈胶粉的制备方法为：将丁二烯和丙烯腈通过乳液共聚的方法进行共聚，然后再加入含羧基的不饱和烃，通过悬浮接枝的方法接枝成粉，然后洗涤、干燥、粉碎即得；其中，所述含羧基的不饱和烃为丙烯酸、丁烯酸和异丁烯酸中的至少一种。

进一步的，所述增白剂为2,2-(4,4-二苯乙烯基)双苯并恶唑。

一种如上述消音斜三通管材的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：原料混合，按照所述配比量称取原料，并将原料置入高低温混合机的料缸内，先进行高温混合，当混合料在热缸内的温度达到120℃-130℃度时，将高温混合料取出放入进入冷缸中，当混合料在冷缸内温度降到40℃-50℃时，将混合后的料排出，制成混合料待用；

步骤二：塑化造粒，将步骤一中排出的混合料置入造粒机内，造粒机的主机转速为30转/分，造粒机料筒区的温度为180℃-190℃，造粒模具的温度为200℃-210℃，制成粒径为1.5mm的颗粒料；

步骤三：管材坯料挤出，取步骤二制备的颗粒料，当粒料温度降到40℃-50℃时送入双螺杆挤出机内，挤出螺杆转速25转/分，加料螺杆转速为55转/分，挤出区温度为160-190℃，螺杆的扭距为43N·m，挤出管材坯料；

步骤四：管材真空冷却成型，管材坯料被挤出模具时立即定径和冷却，将挤出的管材坯料置入真空定型冷却箱中，采用内压外定径的方法，使坯料定型，制成成型的管材。

本发明选用上述原料进行组合，可使各原料功效产生协同作用，从而能够有效地提高产品的拉伸强度、断裂延长率，各原料的功能作用分别为：

PVC树脂：树脂是兼具抗冲击改性和加工改性双重功能的塑料助剂，由于其具有核/壳结构，使其PVC制品具有优良的抗冲击性、低温韧性、与PVC相容性、耐候性、稳定性、加工性，且性能与价格比适中，可明显改善PVC熔体流动性、热变形性,促进塑化、制品表面光洁美观。

钛白粉：应用在PVC排水管材行业中，可以有效提高PVC管材的耐热性、耐光性、耐候性，使PVC管材的物理化学性质得到改善，增强PVC管材的色泽，延长其使用寿命。

稳定剂和增白剂均属于现有的添加剂，其分别对PVC材料的稳定性和外观加以完善。

上述原料均属于现有的完善技术，本发明在上述原料的基础上增加了如下配方原料，其功能和作用：

硫酸钡：工业级研磨粉料，刚性吸音材料，其作用是吸收声能，从而使排水管达到降噪的目的。

活性碳酸钙：填料，但它也有一定的吸音能力。

羧基丁腈胶粉呈核壳结构，其中核为丁腈橡胶，壳为塑性羧基不饱和烃聚合物。

具有核壳结构的羧基丁腈胶粉的界面效应显著，活性表面较强烈地吸附PVC基体的分子链，通常一个粒子表面上连结有几条分子链，形成链间的物理交联。吸附了分子链的这种粒子能起到均匀分布负荷的作用，降低了聚合物发生断裂的可能性。另一方面，PVC树脂在微观上具有微相分离结构，硬段分子之间强烈缔合在一起形成许多微区而分散在软段相基质中，软段相提供弹性，硬段相起到增强填充和交联作用。PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物，羧基丁腈胶粉粒子“壳”上带的-COOH就可能和PVC基团形成更多的氢键，增加了粒子与基体的结合力。加入少量羧基丁腈胶粉时，这些纳米级粒子就充当硬段，作为一部分物理交联点，有效增加分子链间的联系，当有外力作用时，作为应力集中物，诱发大量的银纹和剪切带，吸收能量，胶粉粒子和剪切带控制和终止银纹发展，使银纹不至于形成破坏性裂纹，从而实现了增强增韧。

按照上述原料配制而成的管材，具有优良的化学稳定性，有效地提高产品的拉伸强度、抗冲击性、断裂延长率，降低了管道的噪音。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：相对于普通聚乙烯排水管降噪2.5-12.5dB，但仍然具有较好的抗冲击强度和抗拉伸强度，同时其制造工艺步骤简单、使用安装方便。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

本实施例提供的一种消音斜三通管材。

其制备工艺步骤是：

步骤一，原料配制，

按如下用量配制：

PVC树脂100kg、羧基丁腈胶粉30kg、硫酸钡20kg、轻质碳酸钙30kg、PE蜡0.6kg，钙锌稳定剂4.5kg、钛白粉1.1kg、ACR 2.0kg、硬脂酸0.3kg、二辛脂1.5kg、增白剂8kg。

步骤二，将上述配制好的原料放入高速加热混合机(型号GRH-3000)中进行高速捏合，使原料温度上升到120℃；将上述经过热混捏合的原料放入冷却混合机(型号LH-500B)中冷却，使原料温度下降到40℃以下，出料待用；

步骤三，塑化造粒，将步骤二中排出的混合料置入造粒机内，造粒机的主机转速为30转/分，造粒机料筒区的温度为180℃-190℃，造粒模具的温度为200℃-210℃，制成粒径为1.5mm的颗粒料；

步骤四，挤出：

将上面已经冷却造粒的原料投入DAT-85等径双螺杆挤出机(韩国DAE-AMACHINERYCO.LTD)中挤出，熔体由皮层进料口9进入Φ110×3.2mm复合模头形成内、外皮层，其工艺条件是：

主机转速：25rpm，辅机转速：34rpm，螺杆的扭距为43N·m；

步骤五，将上述得到的半软管进行冷却真空定型；

步骤六，喷码印刷；

步骤七，牵引；

步骤八，切割；

步骤九，检验后即得成品。

实施例2

称取下列重量配比的原料：PVC树脂110kg、羧基丁腈胶粉45kg、硫酸钡25kg、轻质碳酸钙33kg、PE蜡1.0kg，钙锌稳定剂5.0kg、钛白粉1.5kg、ACR2.5kg、硬脂酸0.5kg、二辛脂2.0kg、增白剂10kg。该消音斜三通管材的制备方法与实施例1相同。

实施例3

称取下列重量配比的原料：PVC树脂100kg、羧基丁腈胶粉35kg、硫酸钡20kg、轻质碳酸钙33kg、PE蜡0.6kg，钙锌稳定剂5.0kg、钛白粉1.5kg、ACR 2.5kg、硬脂酸0.5kg、二辛脂1.5kg、增白剂8kg。该消音斜三通管材的制备方法与实施例1相同。

实施例4

称取下列重量配比的原料：PVC树脂105kg、羧基丁腈胶粉35kg、硫酸钡22kg、轻质碳酸钙32kg、PE蜡1.0kg，钙锌稳定剂4.5kg、钛白粉1.2kg、ACR 2.5kg、硬脂酸0.5kg、二辛脂2.0kg、增白剂10kg。该消音斜三通管材的制备方法与实施例1相同。

实施例5

称取下列重量配比的原料：PVC树脂110kg、羧基丁腈胶粉40kg、硫酸钡22kg、轻质碳酸钙31kg、PE蜡0.8kg，钙锌稳定剂5.0kg、钛白粉1.3kg、ACR2.2kg、硬脂酸0.4kg、二辛脂2.0kg、增白剂8kg。该消音斜三通管材的制备方法与实施例1相同。

为了进一步验证硫酸钡(BaSO₄)、碳酸钙(CaCO₃)及羧基丁腈胶粉在本发明中的作用及它们的配比变化对本发明中PVC静音排水管的其它机械性能的影响，特作3个对比例如下：

对比例1：普通单层排水管，其原料中活性碳酸钙(CaCO₃)用量为30Kg，羧基丁腈胶粉35Kg，PVC用量为100Kg，不含硫酸钡(BaSO₄)，其余原料组成及用量与实施例1中相同，制成普通排水管。

对比例2：其结构、制备模具和制备工艺与实施例1相同，其不同点在于硫酸钡(BaSO₄)用量为5Kg，羧基丁腈胶粉5Kg，碳酸钙(CaCO₃)用量为10Kg，PVC树脂用量为110Kg。

对比例3：其结构、制备模具和制备工艺与实施例1相同，其不同点在于硫酸钡(BaSO₄)用量为60Kg，羧基丁腈胶粉5Kg，碳酸钙(CaCO₃)用量为10Kg，PVC树脂用量为20Kg。

对实施例1-5制得的消音斜三通管和对比例1-3的相应性能进行物理性能测试，所得结果见下表：

表1：实施例1至5的和对比例1-3的相应性能进行物理性能测试结果：

表2：实施例1至5的和对比例1-3的噪音性能测试结果：

通过性能测试，本发明的消音管将具有核壳结构的羧基丁腈胶粉和PVC树脂进行物理交联，有效增加分子链间的联系，提高了材料的韧性，将实壁管的断裂延长率提高到110％，拉伸强度提高到60Mpa。在实施例1-5和对比例1-3的对比中，随着硫酸钡(BaSO₄)用量的增加，降噪越来越好，但当硫酸钡(BaSO₄)用量增加到一定程度管材的机械性能下降。当硫酸钡(BaSO₄)用量和PVC树脂用量保持在1:5上下轻微浮动时，其降噪音效果最佳。相对于普通聚乙烯排水管降噪2.5-12.5dB，但仍然具有较好的抗冲击强度和抗拉伸强度。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。