本發明涉及PVC管材領域，具體涉及一種耐沖擊耐熱PVC管材及其制備方法。

背景技術：

聚氯乙烯(PVC)是世界上用途最廣的塑料品種之一。PVC 最早開發于1872年，于1936 年實現工業化生產，是世界上應用最廣泛的熱塑性塑料之一。由于PVC材料具有高強度、良好的阻燃性能、高環剛度、優異的耐候性能及價格低等特點，因此，PVC管道在我國得到了迅速的發展。人們對PVC 的需求持續增加，現在全球PVC 的消耗量約3000萬t/a，預計全球每年的增長率超過4%，其中PVC 管材占有很大的比例。目前，全球PVC 消耗量的33 %用于生產管材、管件。隨著PVC管道的發展，它的缺點也暴露出來。主要表現在PVC是一種脆性材料，容易發生快速開裂，同時，隨著近年來隨著聚合技術的發展，聚乙烯(PE)管材的耐壓等級逐漸提高，其增長速度較快。因此PVC加工困難，不耐沖擊，不耐候等缺點，限制了它的發展和應用。

技術實現要素：

要解決的技術問題：本發明的目的是提供一種耐沖擊耐熱PVC管材，耐沖擊性能好，同時具有優異的耐熱性。

技術方案：一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：

（1）將硼酸鋁晶須在100-110℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:40-1:50，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在70-90℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；

（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂2-8份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂5-10份、有機錫0.3-1份、丙烯酸酯類共聚物為0.5-2份、γ-納米Al₂O₃2-8份、改性硼酸鋁晶須2-5份、碳酸鈣2-5份、硬脂酸鈣0.1-0.2份、氧化聚乙烯蠟0.1-0.3份；

（3）將高速攪拌機預熱至60-70℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至100-120℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；

（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

進一步的，所述的一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，所述步驟（1）中烘干溫度為105℃，硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:45，室溫晾置后烘干溫度為75-85℃。

進一步的，所述的一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，所述步驟（2）中按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂4-7份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂7-9份、有機錫0.5-0.8份、丙烯酸酯類共聚物為0.5-1.5份、γ-納米Al₂O₃4-7份、改性硼酸鋁晶須3-4份、碳酸鈣4-5份、硬脂酸鈣0.1-0.2份、氧化聚乙烯蠟0.2-0.3份。

進一步的，所述的一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，所述步驟（3）中預熱溫度為65℃，加熱溫度至110-120℃。

進一步的，所述的一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，所述步驟（4）中擠出機螺桿轉速為15r/min，進料速度為50mm/s，壓力為70MPa。

進一步的，所述的一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中各段擠出溫度：加料段170-175℃，混煉段175-180℃，計量段180-185℃，機頭段180-185℃。

上述一種耐沖擊耐熱PVC管材，所述耐沖擊耐熱PVC管材由上述任一項所述的制備方法制備而成。

有益效果：本發明的耐沖擊耐熱PVC管材沖擊強度可以達到49.3kJ·m^-2，說明在添加γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須后，與PVC樹脂的相容性好，從而使得沖擊強度增大，加入有機硅改性松香環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂使得管材的軟化溫度升高，最高的維卡軟化溫度為118℃。

具體實施方式

實施例1

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）將硼酸鋁晶須在100℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:40，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在70℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂2份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂10份、有機錫0.3份、丙烯酸酯類共聚物為2份、γ-納米Al₂O₃8份、改性硼酸鋁晶須2份、碳酸鈣2份、硬脂酸鈣0.1份、氧化聚乙烯蠟0.3份；（3）將高速攪拌機預熱至60℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至120℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

實施例2

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）將硼酸鋁晶須在110℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:50，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在90℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂8份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂5份、有機錫1份、丙烯酸酯類共聚物為0.5份、γ-納米Al₂O₃2份、改性硼酸鋁晶須5份、碳酸鈣5份、硬脂酸鈣0.2份、氧化聚乙烯蠟0.1份；（3）將高速攪拌機預熱至70℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至100℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

實施例3

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）將硼酸鋁晶須在105℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:45，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在75℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂4份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂9份、有機錫0.5份、丙烯酸酯類共聚物為1.5份、γ-納米Al₂O₃4份、改性硼酸鋁晶須4份、碳酸鈣5份、硬脂酸鈣0.1份、氧化聚乙烯蠟0.3份；（3）將高速攪拌機預熱至65℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至110℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

實施例4

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）將硼酸鋁晶須在105℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:45，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在85℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂7份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂7份、有機錫0.8份、丙烯酸酯類共聚物為0.5份、γ-納米Al₂O₃7份、改性硼酸鋁晶須3份、碳酸鈣4份、硬脂酸鈣0.2份、氧化聚乙烯蠟0.2份；（3）將高速攪拌機預熱至65℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至120℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

實施例5

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）將硼酸鋁晶須在105℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:45，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在80℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂6份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂8份、有機錫0.7份、丙烯酸酯類共聚物為1份、γ-納米Al₂O₃6份、改性硼酸鋁晶須4份、碳酸鈣4份、硬脂酸鈣0.2份、氧化聚乙烯蠟0.2份；（3）將高速攪拌機預熱至65℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至115℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

對比例1

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機硅改性松香環氧樹脂5份、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂10份、有機錫0.3份、丙烯酸酯類共聚物為2份、硼酸鋁晶須2份、碳酸鈣2份、硬脂酸鈣0.1份、氧化聚乙烯蠟0.3份；（2）將高速攪拌機預熱至60℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至120℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（3）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

對比例2

一種耐沖擊耐熱PVC管材的制備方法，包括以下步驟：（1）將硼酸鋁晶須在110℃下烘干4 h，將晶須加入硅烷偶聯劑溶液中，其中硅烷偶聯劑KH550與晶須的質量比為1:50，用攪拌均勻后于室溫晾置12h后，在90℃烘干2h，即得改性硼酸鋁晶須；（2）按重量份稱取以下成分：PVC樹脂100份、有機錫1份、丙烯酸酯類共聚物為0.5份、γ-納米Al₂O₃2份、改性硼酸鋁晶須5份、碳酸鈣5份、硬脂酸鈣0.2份、氧化聚乙烯蠟0.1份；（3）將高速攪拌機預熱至70℃后，依次加入PVC 樹脂、有機硅改性松香基環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂、有機錫攪拌、丙烯酸酯類共聚物加熱至100℃后再加入γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須、碳酸鈣，最后再加入硬脂酸鈣、氧化聚乙烯蠟，攪拌均勻后，冷卻到60℃以下出料；（4）將上述步驟預混好的干粉料加入到擠出機中，經過熔融、塑化、混合后從機頭連續擠出物料。

本發明材料的各項性能指標見下表，從以下實驗結果可以看出本耐沖擊耐熱PVC管材沖擊強度可以達到49.3kJ·m^-2，說明在添加γ-納米Al₂O₃、改性硼酸鋁晶須后，與PVC樹脂的相容性好，從而使得沖擊強度增大，加入有機硅改性松香環氧樹脂、端羥基丁腈橡膠改性環氧樹脂使得管材的軟化溫度升高，最高的維卡軟化溫度為118℃。

表1 耐沖擊耐熱PVC管材的各項性能指標