一种基抗支护用PVC板桩及其制备方法
阅读：91发布：2020-10-29
专利汇可以提供一种基抗支护用PVC板桩及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了 土木工程 技术领域内的一种基抗支护用PVC 板桩 及其制备方法，本发明的PVC板桩由以下 质量 配比的原料制成：PVC100份、 碳 酸 钙 20‑40份、 润滑剂 1‑2份、增韧剂4‑10份、Ca‑Zn复合稳定剂4‑8份、 光稳定剂 0‑2份；本发明提升板桩的 刚度 ，提高耐紫外老化性能，成本低下。，下面是一种基抗支护用PVC板桩及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种基抗支护用PVC板桩，其特征在于，由以下质量配比的原料制成：
；
光稳定剂 1-2phr
其中，所述光稳定剂为依托立林。
2.根据权利要求1所述的一种基抗支护用PVC板桩，其特征在于，所述润滑剂为内润滑硬脂酸与外润滑聚乙烯蜡的复合物。
3.根据权利要求1所述的一种基抗支护用PVC板桩，其特征在于，所述增韧剂为MBS与CPE复合物。
4.制备权利要求1～3任一项所述的PVC板桩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将原料混合，升温至120-140℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到45±5℃，排料至料仓；
（2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中，单螺杆挤出成型控制条件为，
1区温度195±5℃，2区温度190±5℃，3区温度190±5℃，4区温度190±5℃，5区温度
185±5℃，连接段温度165±5℃，口模温度在180-200℃，喂料速度 860±20r/min ，挤出速度500±10r/min ，牵引速度175±5 r /min，真空定型段真空度为0.5-0.7Mpa，冷却水温度为15-20℃。
一种基抗支护用PVC板桩及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种基抗支护用PVC板桩及其制备方法，解决成本高且刚度小的技术问题，本发明制备出来的板桩刚度大，成本低。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种基抗支护用PVC板桩，由以下质量配比的原料制成：
[0007] 。
[0009] 为了进一步提高制备出来的板桩的抗冲击能力，所述增韧剂为MBS与CPE复合物；此增韧剂的加入改善板桩的韧性，提高其抗冲击能力。
[0010] 为了进一步改善板桩的耐紫外抗老化性，所述光稳定剂为依托立林。
[0011] 本发明的基抗支护用PVC板桩的制备方法，包括以下步骤：
[0013] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中，单螺杆挤出成型控制条件为，
[0014] 1区温度195±5℃，2区温度190±5℃，3区温度190±5℃，4区温度190±5℃，5区温度185±5℃，连接段温度165±5℃，口模温度在180-200℃，喂料速度 860±20r/min ，挤出速度500±10r/min ，牵引速度175±5 r /min，真空定型段真空度为0.5-0.7Mpa，冷却水温度为15-20℃。
[0015] 本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
[0016] 本发明的基抗支护用PVC板桩主要是以PVC为主，加入增韧剂提高其冲击韧性，加入光稳定剂，不仅改善板桩的耐紫外老化性，而且对板桩的力学强度具有补强效应；本发明制备出来的板桩刚度更大，无毒、环保，耐紫外光性能好，可长期在户外使用，加入的碳酸钙较多，降低成本；可应用于低强度、低应力且高刚度要求的支护工作中，如农田水利工程、市政工程等领域。附图说明
[0017] 图1为本发明中不同依托立林添加量下所制备的PVC老化前、后拉伸强度变化图。
[0018] 图2为本发明中不同依托立林添加量下老化前后的PVC弹性模量变化图。
[0019] 图3 为本发明中不同依托立林添加量下老化前后PVC断裂伸长率变化图。
具体实施方式
[0020] 以下通过具体实施例说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
[0021] 实施例1
[0022] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙20份、硬脂酸0.5份、聚乙烯蜡0.5份、CPE2份、MBS2份，Ca-Zn复合稳定剂4份。
[0023] 制备PVC板桩的方法为：
[0024] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至120℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到40℃，排料至料仓；
[0025] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0026] 1区温度190℃，2区温度185℃，3区温度185℃，4区温度185℃，5区温度180℃，连接段温度160℃，口模温度在180℃，喂料速度 840r/min ，挤出速度490r/min ，牵引速度170r/min，真空定型段真空度为0.5Mpa，冷却水温度为15℃。
[0027] 实施例2
[0028] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙40份、硬脂酸0.5份、聚乙烯蜡0.5份、CPE 6份、MBS 4份，Ca-Zn复合稳定剂8份，依托立林2份。
[0029] 制备PVC板桩的方法为：
[0030] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至120℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到40℃，排料至料仓；
[0031] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0032] 1区温度200℃，2区温度195℃，3区温度195℃，4区温度195℃，5区温度190℃，连接段温度170℃，口模温度在200℃，喂料速度 880r/min ，挤出速度510r/min ，牵引速度180r/min，真空定型段真空度为0.7Mpa，冷却水温度为20℃。
[0033] 实施例3
[0034] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙35份、硬脂酸1.5份、聚乙烯蜡0.5份、CPE 6份、MBS 4份，Ca-Zn复合稳定剂6份，依托立林1.5份。
[0035] 制备PVC板桩的方法为：
[0036] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至130℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到45℃，排料至料仓；
[0037] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0038] 1区温度195℃，2区温度190℃，3区温度190℃，4区温度190℃，5区温度185℃，连接段温度165℃，口模温度在190℃，喂料速度 860r/min ，挤出速度500r/min ，牵引速度175r/min，真空定型段真空度为0.6Mpa，冷却水温度为18℃。
[0039] 实施例4
[0040] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙30份、硬脂酸1.2份、聚乙烯蜡0.5份、CPE 4份、MBS 2份，Ca-Zn复合稳定剂6份，依托立林1份。
[0041] 制备PVC板桩的方法为：
[0042] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至130℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到45℃，排料至料仓；
[0043] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0044] 1区温度190℃，2区温度188℃，3区温度188℃，4区温度188℃，5区温度183℃，连接段温度165℃，口模温度在185℃，喂料速度 870r/min ，挤出速度510r/min ，牵引速度177r/min，真空定型段真空度为0.6Mpa，冷却水温度为18℃。
[0045] 实施例5
[0046] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙20份、硬脂酸1.5份、聚乙烯蜡0.5份、CPE 2份、MBS 2份，Ca-Zn复合稳定剂4份，依托立林1.5份。
[0047] 制备PVC板桩的方法为：
[0048] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至140℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到45℃，排料至料仓；
[0049] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0050] 1区温度190℃，2区温度192℃，3区温度191℃，4区温度190℃，5区温度185℃，连接段温度165℃，口模温度在190℃，喂料速度 860r/min ，挤出速度500r/min ，牵引速度175r/min，真空定型段真空度为0.6Mpa，冷却水温度为17℃。
[0051] 实施例6
[0052] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙25份、硬脂酸1份、聚乙烯蜡0.5份、CPE 6份、MBS 2份，Ca-Zn复合稳定剂6份，依托立林1.5份。
[0053] 制备PVC板桩的方法为：
[0054] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至125℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到45℃，排料至料仓；
[0055] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0056] 1区温度197℃，2区温度193℃，3区温度193℃，4区温度192℃，5区温度186℃，连接段温度168℃，口模温度在198℃，喂料速度 865r/min ，挤出速度510r/min ，牵引速度177r/min，真空定型段真空度为0.6Mpa，冷却水温度为19℃。
[0057] 实施例7
[0058] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙35份、硬脂酸1.5份、聚乙烯蜡0.5份、CPE 5份、MBS 3份，Ca-Zn复合稳定剂8份，依托立林1.2份。
[0059] 制备PVC板桩的方法为：
[0060] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至130℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到50℃，排料至料仓；
[0061] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0062] 1区温度190℃，2区温度187℃，3区温度188℃，4区温度189℃，5区温度187℃，连接段温度167℃，口模温度在192℃，喂料速度 860r/min ，挤出速度500r/min ，牵引速度175r/min，真空定型段真空度为0.5Mpa，冷却水温度为20℃。
[0063] 实施例8
[0064] 制备PVC板桩的原料配方：PVC100份、碳酸钙40份、硬脂酸1.6份、聚乙烯蜡0.4份、CPE 6份、MBS 2份，Ca-Zn复合稳定剂6份，依托立林1.5份。
[0065] 制备PVC板桩的方法为：
[0066] （1）将PVC基体与相应助剂在高速搅拌机中混合，升温至135℃，放料至带夹套水冷却的混合机中，继续混合，至温度下降到50℃，排料至料仓；
[0067] （2）单螺杆挤出：将料仓中的料经单螺杆挤出、真空定型、水冷定型、切割得到最终产品，其中挤出成型控制条件：
[0068] 1区温度195℃，2区温度192℃，3区温度189℃，4区温度189℃，5区温度187℃，连接段温度167℃，口模温度在190℃，喂料速度 865r/min ，挤出速度505r/min ，牵引速度175r/min，真空定型段真空度为0.7Mpa，冷却水温度为17℃。
[0069] 表1：实施例产品的力学性能测试结果
[0070]
[0071] 表2：部分实施例产品紫外光老化实验性能数据
[0072]
[0073] 紫外光老化条件：紫外辐照强度0.76W/m2@340nm，试验温度60℃。
[0074] 对比实施例1与实施例5，可以发现抗紫外剂依托立林不仅具有很好的抗紫外老化作用，还对PVC的力学强度具有补强效应。
[0075] 以上所有实施例产品中，依托立林的合成方法为：
[0076] 在100mL的三口烧瓶装上温度计、分水器、冷凝管，加入6mL（56mmol）氰乙酸乙酯和5mL配制的催化剂溶液（使用醋酸和醋酸铵配制的），搅拌0.5小时，然后加入10.9g（60mmol）二苯甲酮，40mL正庚烷，缓慢加热，搅拌，使得二苯甲酮全部溶解，回流分水3小时，然后用自动注射器滴加5mL的催化剂溶液，2小时滴加完毕，再继续回流反应至过夜；进行TLC监控反应（展开剂V乙酸乙酯：V石油醚=1:10），反应完毕，待反应液自然冷却至室温后，向反应体系中加入30mL 冰水混合物，静置析出晶体，抽滤得到粗产物，然后用无水乙醇重结晶，抽滤干燥，得到产物依托立林。
[0077] 依托立林的合成路线如下：
[0078] 。
[0079] PVC添加依托立林老化性能测试如下：
[0080] 根据国标GB/T16422.3-1997进行抗老化测试。通过填充PVC塑料，在紫外灯下辐照，测试其拉伸性能变化，对比填充前后，填充量对PVC抗老化性能的影响，以评价依托立林的抗紫外效果。
[0082] 将所制备的PVC板材在365nm紫外线下辐照24h（12h翻面一次）后测试其力学性能变化。
[0083] 老化性能测试时的PVC板桩的原料组成成分如表3所示：
[0084] 表3 原料组成成分
[0085]
[0086] 使用拉伸试验机对PVC板桩进行拉伸试验，得到图1-图3所示的不同效果图；其中，如图1所示，给出了不同依托立林添加量下所制备的PVC老化前、后拉伸强度，从图1中可以看出，随着依托立林添加量的提升，拉伸强度逐渐增大，依托立林的添加量为2.0份时，达到最大值38.51MPA，表示依托历练的添加对PVC材料的强度有一定的补强效果，经紫外老化后，由于PVC降解过程中，产生交联，导致其拉伸强度均大于老化前的拉伸强度，另外，随着依托立林添加量的提高，PVC紫外光老化前后拉伸强度变化量逐渐减小，说明依托立林加入后，PVC降解交联过程受到抑制，即加入依托立林后，在一定程度上抑制了PVC的老化降解。
[0087] 从图2中可以看出，老化前，随着依托立林添加量的提升，弹性模型明显增大，刚度得到提升，依托立林的添加量为2.0份时，达到最大值1975.58Mpa；紫外老化后，一方面，由于依托立林在紫外辐照下发生结构变化，导致其对于PVC的硬化效应削弱，导致PVC的弹性模量下降；另外一方面，PVC部分降解，产生交联，又导致其弹性模量的上升，这两个因素的综合效应结果表现为在低依托立林含量时，PVC降解交联占优，最终老化试样模量增加；高依托立林的添加量时，由于依托立林的消耗，导致PVC软化占主导，最终老化后弹性模量比老化前降低。
[0088] 从图3可以看出，老化前、后，随着依托立林添加量的提升，PVC断裂伸长率基本平稳，说明依托立林的加入以及在老化过程中消耗，并不会对于PVC整体高分子链相互作用带来较大的影响，PVC主链结构并未改变，依托立林呈共混分散其中；另外，由于老化后PVC交联结构的生成与含量增加，使得老化后断裂伸长率较之老化后有较为明显地下降。
[0089] 从依托立林作为光稳定剂实验中表明：依托立林的加入，有效提高PVC抗紫外光老化性能；依托立林经复配与含量优化，可形成针对硬质PVC的良好的抗老化助剂体系。
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