[摘要]針對DN1600大口徑PVC給水管材的生產(chǎn)特性孵构，考察了有機(jī)錫穩(wěn)定劑、沖擊改性劑烟很、納米碳酸鈣的適宜用量颈墅，并對適宜的加工溫度和轉(zhuǎn)速進(jìn)行了研究，制得的產(chǎn)品達(dá)到GB/T 10002 · 1一2006《給水用硬聚氯乙烯（PVC一U）管材》和《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評價(jià)規(guī)范》（2001）的要求雾袱。
[關(guān)鍵詞] PVC恤筛；給水管材；大口徑芹橡；加工工藝毒坛；流變性能
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隨著我國城市化進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn)，城市人口越來越多林说，城市供水量急劇增加煎殷，從水源地到城市的輸水管道的口徑越來越大。目前腿箩，我國使用的大口徑輸水管材主要有鋼管（SP）豪直、預(yù)應(yīng)力砼管（PCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管（PCCP）珠移、玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂加砂管（RPM）弓乙、球墨鑄鐵管等[ 1一2 ]。由于這些管材在耐壓能力剑梳、衛(wèi)生性唆貌、耐腐蝕性、接口方式垢乙、施工及管內(nèi)壁粗糙度等方面存在多種問題锨咙，制約了我國大口徑輸水管材的應(yīng)用。
塑料管材具有衛(wèi)生性能好追逮、密度小酪刀、耐腐蝕粹舵、連接可靠、內(nèi)壁光滑骂倘、施工方便等優(yōu)點(diǎn)眼滤，小口徑（DN630及以下）給水管材已在我國獲得廣泛應(yīng)用。對于大口徑塑料給水管材历涝，從成本和加工性能兩方面來考慮 诅需， 較適宜的材質(zhì)為PE和PVCO由于PE的價(jià)格PVC貴得多，且由于大口徑給水管材的壁厚較大荧库，需要采用耐熔垂級PE材料堰塌，其目前國內(nèi)尚不能大規(guī)模生產(chǎn)，因此pvc更適合用于生產(chǎn)大口徑給水管材[ 3 ]分衫，進(jìn)行大口徑PVC給水管材的研制具有比較明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益场刑。
1試驗(yàn)部分
1.1主要原料
PVC一SG5、有機(jī)錫穩(wěn)定劑蚪战、增韌劑牵现、加工改性劑ACR、潤滑劑邀桑、納米碳酸鈣瞎疼、炭黑、鈦白粉壁畸，均為市售丑慎。
1.2主要儀器與設(shè)備
高速混合機(jī)，10L一A瓤摧，張家港市帆源降解塑膠機(jī)械廠竿裂；轉(zhuǎn)矩流變儀，RM一200照弥，哈爾濱哈普電氣有限公司腻异；錐形雙螺桿擠出機(jī)，92/ 188这揣，上海金湖擠出設(shè)備有限公司悔常；靜液壓試驗(yàn)機(jī)，JJHBT一11016给赞，承德市金建檢測儀器有限公司机打；熱變形溫度、維卡軟化溫度測定儀,HDT/V一2203片迅，承德市金建檢測儀器有限公司残邀；電熱鼓風(fēng)干燥箱，XCB一300，承德市金建檢測儀器有限公司芥挣；電子萬能試驗(yàn)機(jī)驱闷，UTM一1351，承德市金建檢測儀器有限公司空免。
1.3試驗(yàn)配方
PVC樹脂空另，100份；有機(jī)錫穩(wěn)定劑蹋砚，B或c份扼菠；碳酸鈣，6份坝咐；內(nèi)潤滑劑娇豫，1份；外潤滑劑畅厢，1 · 2份；其他助劑氮昧，2份框杜。
1·4試驗(yàn)流程
試驗(yàn)流程見圖1。
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圖1試驗(yàn)流程
2.結(jié)果與討論
2·1有機(jī)錫穩(wěn)定劑的用量
大口徑PVC給水管材的成型設(shè)備大袖肥，物料在設(shè)備中的停留時(shí)間長咪辱，因此要求物料的熱穩(wěn)定性較好，塑化速率既不能過快也不能過慢椎组。有機(jī)錫穩(wěn)定劑的用量（A< B < c）對PVC物料流變性能的影響如圖 2所示油狂。由圖2可以看出：當(dāng)有機(jī)錫穩(wěn)定劑的用量為份時(shí)，PVC物料塑化速率過快寸癌，穩(wěn)定時(shí)間較短专筷，熔體溫度也不穩(wěn)定；當(dāng)有機(jī)錫穩(wěn)定劑用量為B份時(shí)蒸苇，PVC物料的塑化速率適中磷蛹，穩(wěn)定時(shí)間較長，熔體溫度相對穩(wěn)定溪烤；當(dāng)有機(jī)錫穩(wěn)定劑的用量為c份時(shí)味咳， PVC物料出現(xiàn)不塑化的狀況，說明有機(jī)錫穩(wěn)定劑的用量過多檬嘀。
圖2 有機(jī)錫穩(wěn)定劑的用量對PVC物料流變性能的影響?
2 · 2加工工藝
2 · 2 · 1加工溫度
圖3為有機(jī)錫穩(wěn)定劑用量為B份時(shí)槽驶，相同轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)矩流變儀溫度對PVC物料流變性能的影響。
圖3 轉(zhuǎn)矩流變儀溫度對PVC物料流變性能的影響?
由圖3可知：當(dāng)轉(zhuǎn)矩流變儀溫度為180 ℃時(shí)鸳兽，雖然PVC物料的穩(wěn)定時(shí)間最長掂铐，但塑化速率過慢，表明加工溫度偏低；當(dāng)轉(zhuǎn)矩流變儀溫度為185 ℃時(shí)堡纬， PVC物料的塑化速率適中聂受，同時(shí)穩(wěn)定時(shí)間較長，平衡扭矩較低烤镐，表明加工溫度適宜蛋济；當(dāng)轉(zhuǎn)矩流變儀溫度為190 ℃時(shí)，塑化速率過快炮叶，穩(wěn)定時(shí)間大幅縮短碗旅，表明轉(zhuǎn)矩流變儀溫度過高。
2 · 2 · 2轉(zhuǎn)速
圖4為有機(jī)錫穩(wěn)定劑用量為B份镜悉，轉(zhuǎn)矩流變儀溫度為185 ℃時(shí)祟辟，轉(zhuǎn)速對PVC物料流變性能的影響。由圖4可知：不同轉(zhuǎn)速下PVC物料的后期流變性能相差不大侣肄；當(dāng)轉(zhuǎn)速為35 rimin時(shí), pvc物料具有適中的塑化速率旧困。
?圖4 轉(zhuǎn)速對PVC物料流變性能的影響
2 · 3沖擊改性劑用量
MBS是甲基丙烯酸甲酯、丁二烯稼锅、苯乙烯的共聚物吼具，由于組分中含有甲基丙烯酸甲酯，因此該材料與PVC的相容性較好[ 4 ]矩距；同時(shí)拗盒，丁二烯、苯乙烯可以賦予PVC材料良好的沖擊性能和光澤度锥债。MBS用量對PVC材料沖擊性能和拉伸性能的影響如圖5陡蝇、圖7所示。
圖5 MBS用量對PVC材料沖擊強(qiáng)度的影響
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圖6 MBS用量對PVC拉伸強(qiáng)度的影響
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圖7 MBS用量對PVC斷裂伸長率的影響
由圖5哮肚、圖7可以看出：當(dāng)MBS用量為2登夫、4 份時(shí)，PVC材料的沖擊強(qiáng)度變化不明顯允趟；隨著MBS 用量的繼續(xù)增加悼嫉，PVC材料的沖擊強(qiáng)度明顯提高；當(dāng)MBS用量為12份時(shí)拼窥，PVC材料的沖擊強(qiáng)度是純 PVC的22倍戏蔑，此時(shí)，PVC材料的斷裂伸長率也大幅提高鲁纠，是純PVC的7 · 7倍总棵，但拉伸強(qiáng)度略微下降（約14 · 6％）。
2 · 4填料的用量
PVC的塑化是PVC粒子殼層破碎后初級粒子重新熔合的過程改含。納米碳酸鈣加人后情龄，由于納米碳酸鈣與PVC之間的相互作用，必然會(huì)影響到材料的塑化效果。納米碳酸鈣的用量對PVC物料流變性能的影響見圖8骤视。
圖8納米碳酸鈣的用量對PVC流變性能的影響
由圖8可以看出：當(dāng)納米碳酸鈣的用量為5鞍爱、8 份時(shí)，PVC物料的塑化時(shí)間較短专酗，比未加人納米碳酸鈣時(shí)縮短了約200 so這是因?yàn)榧{米碳酸鈣粒子對提高體系的內(nèi)摩擦具有促進(jìn)作用睹逃，使PVC粒子殼層破碎加速，促進(jìn)了PVC塑化[ 5 ]祷肯。此外沉填，當(dāng)納米碳酸鈣的用量為8份時(shí)，PVC物料的穩(wěn)定時(shí)間最長佑笋，表明納米碳酸鈣還具有提高熱穩(wěn)定性的作用翼闹。
2 · 5擠出工藝
筆者采用錐形雙螺桿擠出機(jī)來生產(chǎn)大口徑 PVC給水管材，這是因?yàn)殄F形雙螺桿擠出機(jī)的輸送能力強(qiáng)蒋纬，能壓實(shí)PVC物料猎荠，有利于熱傳遞和擠出機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，使物料塑化均勻蜀备，凝膠化程度高关摇；此外，筆者還采用了特殊的混合元件琼掠，能促進(jìn)物料進(jìn)一步的凝膠化和均化。錐形雙螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)定非常重要停撞，可按馬鞍型設(shè)置：O擠出機(jī)前段設(shè)定溫度較高瓷蛙，使物料達(dá)到半塑化狀態(tài)，有利于揮發(fā)分變?yōu)闅怏w戈毒，抽真空時(shí)物料吸出少艰猬；2擠出機(jī)后段設(shè)定溫度較低，可防止物料降解埋市，提高其穩(wěn)定性冠桃；．模體部分溫度再逐漸升高，可讓熔體達(dá)到比較合適的凝膠化度道宅，保證管材的綜合性能食听。
為了縮短PVC物料在擠出機(jī)和模具中的停留時(shí)間，筆者采用了2臺(tái)擠出機(jī)為模具供料的共擠生產(chǎn)工藝污茵，這樣可以大大縮短物料的停留時(shí)間樱报，提高擠出速度，提高生產(chǎn)效率泞当。
2 · 6產(chǎn)品性能
筆者研制的DN1600大口徑PVC給水管材的照片見圖9迹蛤；經(jīng)國家建筑材料工業(yè)建筑圍護(hù)材料及管道產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心按GB/T 10002 · 1一2006《給水用硬聚氯乙烯（PVC (U)管材》檢測，其物理性能均達(dá)標(biāo)，如表1所示盗飒。
圖9 DN1600大口徑PVC給水管材
表1 DN1600大口徑PVC給水管材的物理性能
①4N表示試樣的斜面破壞百分?jǐn)?shù)和斜面圓周方向破壞百分?jǐn)?shù)均在0％嚷量、25％；②TIR為真實(shí)沖擊率逆趣，即整批產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)蝶溶，沖擊破壞總數(shù)除以沖擊總數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示汗贫。
此外身坐，筆者還將該管材送到山東省疾病控制中心對其衛(wèi)生性能進(jìn)行了檢測，結(jié)果表明：該管材的衛(wèi)生性能完全符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評價(jià)規(guī)范》（2001）對飲用水輸配設(shè)備的要求落包。
3.結(jié)語
筆者通過對有機(jī)錫穩(wěn)定劑部蛇、沖擊改性劑、納米碳酸鈣等用量的優(yōu)化咐蝇，以及擠出工藝的研究涯鲁，生產(chǎn)出了 DNI 600大口徑PVC給水管材，其物理性能滿足 GB/T 10002 · 1一2006的要求有序，衛(wèi)生性能符合《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評價(jià)規(guī)范》（2001）的要求抹腿。目前，山東東信塑膠有限公司的 DN1600大口徑PVC給水管材已經(jīng)批量化生產(chǎn)旭寿，投人市場后為用戶遠(yuǎn)距離警绩、大流量輸水提供了更加完善的解決方案，并以其便利的施工方式盅称、高效的輸水效率肩祥、優(yōu)異的連接密封性、良好的衛(wèi)生性能得到了用戶的認(rèn)可缩膝。隨著城市建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)和南水北調(diào)的進(jìn)一步實(shí)施混狠，市場對大口徑PVC管材的需求將越來越大，對其的要求也將越來越高疾层，開發(fā)高強(qiáng)度将饺、高耐壓的大口徑PVC管材將成為筆者下一步的工作方向。
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