CN112644096A - 可重复加工的耐高温疏油pvc材料、管材及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料、管材及制备方法，涉及新材料及加工技术领域，可重复加工的耐高温疏油PVC材料包括PVC、滑石粉、聚四氟乙烯乳液、热稳定剂、润滑剂和增韧剂等。通过高速机械混合实现聚四氟乙烯乳液对滑石粉的均匀包覆，然后通过高温处理，将均匀包覆在滑石粉表面的聚四氟乙烯乳液固化，利用片状滑石粉挤出加工成型时形成取向结构的特征，使包覆聚四氟乙烯层的滑石粉在疏油PVC材料里呈层状分布，进而实现挤出PVC材料表面聚四氟乙烯层的充分分布，由此制备的材料在高温处理后，表面仍然具有良好的疏油性，且该材料经过破碎和再次加工成型后，仍然保持较良好的疏油特性，可重复加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种新材料及加工方法，尤其涉及一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料、管材及制备方法。
背景技术
降低塑料表面能和控制表面微观结构可以有效地提高材料的疏油特性。但是塑料，像PVC、PE、PP、ABS等很难通过传统挤出加工的方法控制表面微观结构，尤其是当这些材料加工成塑料管道，内壁更加难以控制表面微观结构。不仅如此，塑料硬度相对较低，其表面的微观结构很容易在外力作用或受热的条件下破坏，使用寿命较短。因此，对于塑料的管道结构，降低塑料表面能是提高其疏油性的主要办法。此外，高分子基疏油材料还应满足可重复加工特性，即，疏油材料经过破碎后再加工后仍然满足一定的疏油特性，方便材料的回收利用，降低环境污染。
目前，高分子基疏油材料多以涂层或通过改善材料表面结构实现疏油性能，难以通过常规挤出加工方法实现PVC等塑料的疏油性能。
基于此，做出本申请。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的第一个目的是提供一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料，包括如下重量份的各组分：PVC 100份、滑石粉10-100份、聚四氟乙烯乳液5-50份、热稳定剂 3-5份、润滑剂1-2份、增韧剂3-8份、以及加工助剂0.5-2份。
作为优选，所述滑石粉目数为1500-2000目，合适的滑石粉粒径可以保持材料良好的机械性能。
作为优选，所述聚四氟乙烯乳液的水含量为40-45%。
本发明的第二个目的是提供一种采用可重复加工的耐高温疏油PVC材料制成的管材，包括内层和外层，外层为PVC层，内层为可重复加工的耐高温疏油PVC材料层。
作为优选，所述内层厚度为0.1-0.5 mm，较低的内层厚度有助于降低管材生产成本。
作为优选，所述内层不添加碳酸钙或钛白粉。虽然碳酸钙和钛白粉是硬质PVC通常添加的无机材料，但是它们的颗粒表面不光滑且比表面积大，容易吸附大量的聚四氟乙烯乳液，会导致材料疏油性能大大降低，因此对于该疏油材料，不可添加碳酸钙和钛白粉。
作为优选，所述外层包括如下重量份的各组分：PVC 100份、热稳定剂4份、润滑剂3份、增韧剂5份、碳酸钙15份。
本发明的第三个目的是提供一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料制作管材的方法，包括如下步骤：
（1）滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合：将滑石粉与聚四氟乙烯乳液高速混合，实现聚四氟乙烯乳液对滑石粉的均匀包覆，得到滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合物料；
（2）干燥处理：将步骤（1）得到的滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合物料在110-150℃下烘干；
（3）高温处理：将步骤（2）烘干得到的滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合物料在260-280℃的温度下高温处理50-80 min，实现聚四氟乙烯乳液在片状滑石粉表面的固化；
（4）内层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工助剂加入到高速混合机中进行高速混合，升温至110-120℃，然后冷却至50-60℃出料，然后与步骤（3）高温处理得到的物料低速搅拌均匀；
（5）外层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、碳酸钙高速混合升温至110-120℃，然后冷却至50-60℃，出料；
（6）挤出：采用双层挤出成型，一台挤出机挤出PVC层，一台挤出机挤出疏油PVC材料层。
本发明疏油的原理及实现的有益技术效果：
（1）本发明通过高速机械混合实现聚四氟乙烯乳液对滑石粉的均匀包覆。
（2）本发明通过高温处理，将均匀包覆在滑石粉表面的聚四氟乙烯乳液固化，即在滑石粉表面形成均匀的聚四氟乙烯包覆层。
（3）本发明利用滑石粉无机材料的耐高温性实现聚四氟乙烯乳液的固化处理。
（4）本发明利用片状滑石粉挤出加工成型时形成取向结构的特征，使包覆聚四氟乙烯层的滑石粉在疏油PVC材料里呈层状分布，进而实现挤出PVC材料表面聚四氟乙烯层的充分分布。
（5）本发明制备的可重复加工的耐高温疏油PVC材料在高温（80℃）处理后，表面仍然具有良好的疏油性，说明该材料可以在高温环境下使用，且该材料经过破碎和再次加工成型后，仍然保持较良好的疏油特性。
（6）本发明制备的可重复加工的耐高温疏油PVC材料所需原材料均有市场销售，较易获得，制备工艺简单，容易实现工业化连续生产。
综上，本发明制备的可重复加工的耐高温疏油PVC材料及其管材，采用传统的挤出成型方式，方法简便，绿色环保，可一次性加工成型，适合工业化生产。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的披露，兹提供了三个具体实施例和两个对比实施例：
实施例1
本实施例的一种可重复加工的耐高温疏油PVC管材，包括内层和外层：内层为可重复加工的耐高温超疏油PVC材料，包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，滑石粉50份，聚四氟乙烯乳液15份，热稳定剂3份，润滑剂1份，增韧剂5份，加工助剂0.5份；外层为PVC材料层，包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，热稳定剂4份，润滑剂3份，增韧剂5份，碳酸钙15份。
所用聚四氟乙烯乳液的水含量为40%。
所用滑石粉目数为1500目。
所述管材内层厚度为0.1 mm。
本实施例的一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料及其管材，其制备方法包括如下步骤：
（1）滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合：将滑石粉与聚四氟乙烯乳液高速混合；
（2）干燥处理：将步骤（1）混合后的物料在110℃下烘干；
（3）高温处理：将步骤（2）烘干后的物料在260℃的温度下高温处理50 min，实现聚四氟乙烯乳液在片状滑石粉表面的固化；
（4）内层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工助剂加入到高速混合机中进行高速混合，升温至110℃，然后冷却至50℃出料；混合好的物料与步骤（3）中的物料低速搅拌均匀；
（5）外层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、碳酸钙等物料高速混合升温至120℃，然后冷却至50℃，出料；
（6）挤出：采用双层挤出成型，一台挤出机挤出PVC层，一台挤出机挤出疏油PVC材料层。
实施例2
本是实施例的一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料及其管材，管材包括内层和外层：内层为可重复加工的耐高温超疏油PVC材料，包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，滑石粉80份，聚四氟乙烯乳液35份，热稳定剂4份，润滑剂等2份，增韧剂5份，加工助剂1份；外层为PVC材料层，包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，热稳定剂4份，润滑剂3份，增韧剂5份，碳酸钙15份。
所用聚四氟乙烯乳液的水含量为40%。
所用滑石粉目数为1500目。
所述管材内层厚度为0.3 mm。
本实施例的一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料及其管材，其制备方法包括如下步骤：
（1）滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合：将滑石粉与聚四氟乙烯乳液高速混合；
（2）干燥处理：将步骤（1）混合后的物料在120℃下烘干；
（3）高温处理：将步骤（2）中烘干后的物料在270℃的温度下高温处理60 min，实现聚四氟乙烯乳液在片状滑石粉表面的固化；
（4）内层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工助剂加入到高速混合机中进行高速混合，升温至110℃，然后冷却至55℃出料；混合好的物料与步骤（3）中的物料低速搅拌均匀；
（5）外层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、碳酸钙等物料高速混合升温至120℃，然后冷却至55℃，出料；
（6）挤出：采用双层挤出成型，一台挤出机挤出PVC层，一台挤出机挤出疏油PVC材料层。
实施例3
本实施例的一种可重复加工的耐高温疏油PVC管材，包括内层和外层：内层为可重复加工的耐高温超疏油PVC材料，包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，滑石粉100份，聚四氟乙烯乳液50份，热稳定剂5份，润滑剂2份，增韧剂8份，加工助剂1.2份；外层为PVC材料层，包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，热稳定剂4份，润滑剂3份，增韧剂5份，碳酸钙15份。
所用聚四氟乙烯乳液的水含量为40%。
所用滑石粉目数为2000目。
所述管材内层厚度为0.4mm。
本实施例的一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料及其管材，其制备方法包括如下步骤：
（1）滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合：将滑石粉与聚四氟乙烯乳液高速混合；
（2）干燥处理：将步骤（1）混合后的物料在150℃下烘干；
（3）高温处理：将步骤（2）烘干后的物料在280℃的温度下高温处理80 min，实现聚四氟乙烯乳液在片状滑石粉表面的固化；
（4）内层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工助剂加入到高速混合机中进行高速混合，升温至120℃，然后冷却至60℃出料；混合好的物料与步骤（3）中的物料低速搅拌均匀；
（5）外层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、碳酸钙等物料高速混合升温至120℃，然后冷却至60℃，出料；
（6）挤出：采用双层挤出成型，一台挤出机挤出PVC层，一台挤出机挤出疏油PVC材料层。
对比例1
本对比例为一种单层的PVC管材，包括如下重量份的各组分：PVC 100份、碳酸钙20份、热稳定剂3.5份、增韧剂3份、润滑剂1.5份、加工助剂1份。
其制备方法，包括物料混合和挤出成型。
对比例2
本对比例为一种双层的PVC管材，外层包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，热稳定剂4份，润滑剂3份，增韧剂5份，碳酸钙15份；内层包括如下重量份的各组分：PVC树脂100份，热稳定剂4份，增韧剂5份，聚四氟乙烯粉50份，润滑剂等助剂3份。
其制备方法，包括物料混合和双层挤出成型。
表1：实施例1、实施例2、实施例3、对比例1和对比例2的油接触角测试结果（测试使用油为菜籽油）。
通过实施例1、2和3发现，聚四氟乙烯乳液通过机械分散和高温固化包覆在滑石粉表面，其添加到PVC材料中可以降低材料表面能，提高PVC材料的疏油性能；且该材料经过破碎和再次加工成型后，仍然保持较良好的疏油特性，因此该材料可以进行重复加工。通过对比例2发现，单纯加入聚四氟乙烯固体颗粒，即使添加量很高，对PVC材料的疏油性能也没有明显的提高。再次证明了聚四氟乙烯包覆在层状滑石粉表面的这种结构大大提高了挤出PVC材料的疏油性能。
以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料，其特征在于包括如下重量份的各组分：PVC100份、滑石粉10-100份、聚四氟乙烯乳液5-50份、热稳定剂 3-5份、润滑剂1-2份、增韧剂3-8份、以及加工助剂0.5-2份。
2.如权利要求1所述的可重复加工的耐高温疏油PVC管材，其特征在于：所述滑石粉目数为1500-2000目。
3.如权利要求1所述的可重复加工的耐高温疏油PVC管材，其特征在于：所述聚四氟乙烯乳液的水含量为40%-45%。
4.一种采用如上述权利要求1-3任一项所述的可重复加工的耐高温疏油PVC材料制成的管材，包括内层和外层，外层为PVC层，内层为可重复加工的耐高温疏油PVC材料层。
5.如权利要求4所述的采用可重复加工的耐高温疏油PVC材料的管材，其特征在于：所述内层厚度为0.1-0.5 mm。
6.如权利要求4所述的采用可重复加工的耐高温疏油PVC材料的管材，其特征在于：所述内层不添加碳酸钙或钛白粉。
7.如权利要求4所述的采用可重复加工的耐高温疏油PVC材料的管材，其特征在于：所述外层包括如下重量份的各组分：PVC 100份、热稳定剂4份、润滑剂3份、增韧剂5份、碳酸钙15份。
8.一种可重复加工的耐高温疏油PVC材料制作管材的方法，包括如下步骤：
（1）滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合：将滑石粉与聚四氟乙烯乳液高速混合，实现聚四氟乙烯乳液对滑石粉的均匀包覆，得到滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合物料；
（2）干燥处理：将步骤（1）得到的滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合物料在110-150℃下烘干；
（3）高温处理：将步骤（2）烘干得到的滑石粉与聚四氟乙烯乳液混合物料在260-280℃的温度下高温处理50-80 min，实现聚四氟乙烯乳液在片状滑石粉表面的固化；
（4）内层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、加工助剂加入到高速混合机中进行高速混合，升温至110-120℃，然后冷却至50-60℃出料，然后与步骤（3）高温处理得到的物料低速搅拌均匀；
（5）外层物料混料：按照配比将PVC、热稳定剂、润滑剂、增韧剂、碳酸钙高速混合升温至110-120℃，然后冷却至50-60℃，出料；
（6）挤出：采用双层挤出成型，一台挤出机挤出PVC层，一台挤出机挤出疏油PVC材料层。
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