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CN112159570A - 一种环保pvc管材 - Google Patents

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CN112159570A CN202011061986.5A CN202011061986A CN112159570A CN 112159570 A CN112159570 A CN 112159570A CN 202011061986 A CN202011061986 A CN 202011061986A CN 112159570 A CN112159570 A CN 112159570A
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Abstract

本发明公开了一种环保PVC管材，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂30‑60份、CPE5‑8份、复合抗菌材料1‑4份、填料3‑5份、增塑剂1‑2份、润滑剂1‑3份和稳定剂2‑4份；本发明以聚氯乙烯树脂为主料，配合其他填料与助剂作为PVC管材的原料，通过乳化机乳化和锥形双螺旋挤出机中挤压成型制备出一种环保PVC管材，本发明使用环保增塑剂、改性高岭土、氧化石墨烯/二氧化钛复合材料作为辅助填料，并且使用不含铅类重金属热稳定剂，对环境友好，本发明制备的PVC管材具有韧性好、抗菌性高、耐温性能好的特点，适合大量生产。

Description

一种环保PVC管材
技术领域
本发明属于管材技术领域，具体的，涉及一种环保PVC管材。
背景技术
PVC管材是由聚氯乙烯树脂与稳定剂、润滑剂等配合后用热压法挤压成型，是最早得到开发应用的塑料管材，PVC管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬，用于排水，废水、化学品，加热液和冷却液，食品，超纯液体，泥浆，气体，压缩空气和真空系统的应用。
PVC可分为软PVC和硬PVC，其中硬PVC大约占市场的2/3，软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软PVC中含有增塑剂，物料性能较差，所以其使用范围受到了局限，硬PVC不含增塑剂，因此易成型，物理性能佳，因此具有很大的开发应用价值，聚氯乙烯材料生产过程中，势必添加几种助剂，如稳定剂，增塑剂等等，但由于现有的PVC管材管材生产成本较高，在制备过程中加入普通的增强剂会导致物料流动性差，管材的冲击轻度、拉伸强度和断裂烈度有所下将，同是有添加稳定剂中含有重金属元素，高温时，传统PVC管材分解产生有毒有害气体，本发明在于提供一种环保无毒无害的PVC管材。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保PVC管材。
本发明需要解决的技术问题为：
现有技术中，PVC管材的脆性较大，韧性不足，使其应用范围受到局限，并且目前PVC管材制备过程中使用的稳定剂大多含有重金属元素，对环境有害，现有PVC管材耐温性能差，高温分解产生氯化氢气体，危害人体健康，在潮湿环境下，现有PVC管材的抗菌性性能差，易腐蚀。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种环保PVC管材，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂30-60份、CPE5-8份、复合抗菌材料1-4份、填料3-5份、增塑剂1-2份、润滑剂1-3份和稳定剂2-4份；
所述环保PVC管材由以下步骤制备而成：
第一步、将聚氯乙烯树脂、CPE、复合抗菌材料和填料加入高速混合机中，转速250-300r/min条件下搅拌，当混合料温度达到115-120℃时转移至低速混合搅拌机中，转速50-100r/min条件下冷混搅拌，当混合料温度达到40-45℃时，卸料，得混合物A，备用；
第二步、将混合物A、增塑剂、润滑剂和稳定剂加入乳化机内，进行超声波乳化，乳化频率为15-18kHz，乳化功率为800-1000W，得到乳化液B；
第三步、将乳化液B投入锥形双螺旋挤出机中挤压成型，设定机筒加热温度为130-170℃，口模温度为150-200℃，螺杆转速15-50r/min，加料转速15-50r/min，物料从口模挤出后再经过水槽冷却，切割，即制成所述管材。
作为本发明进一步方案，所述填料由以下步骤制备而成：
步骤S1、将高岭土和醋酸钾按照质量比1:1加入搅拌釜中，再向搅拌釜中加入去离子水，去离子水的添加量为高岭土和醋酸钾总质量的10-20倍，转速150-300r/min条件下搅拌30-60min，然后静置24h，除去上清液，将沉淀物放置于马弗炉中，于400℃下煅烧1-2h，得醋酸钾插层高岭土；
步骤S2、将钛酸酯偶联剂加入pH值为3-5的质量分数95％的乙醇溶液中，转速300-500r/min搅拌30-45min，得到钛酸酯偶联剂的稀释液，将醋酸钾插层高岭土放入三口烧瓶中，用针筒将钛酸酯偶联剂的稀释液以喷雾的方式加入三口烧瓶中，在温度90-95℃，转速保持不变的条件下继续搅拌50min，冷却至室温，得到改性高岭土，即所述填料。
作为本发明进一步方案，步骤S2所述钛酸酯偶联剂与质量分数95％的乙醇溶液质量比为1:3-5，钛酸酯偶联剂的稀释液与醋酸钾插层高岭土的用量比为6-10mL：1g。
作为本发明进一步方案，所述复合抗菌材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S11、将石墨粉放入容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，转速20-50r/min搅拌10-15min；缓慢加入高锰酸钾，转速不变继续搅拌20-25min，接着将容器置于常温下，转速50-100r/min搅拌21-26h，然后将容器放入冰水浴中，保持冰水浴5-8min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生，最后过滤，用盐酸洗涤一次，再用去离子水洗涤至洗涤液为中性，超声剥离后得到氧化石墨烯；
步骤S12、将无水乙醇缓慢滴加至钛酸丁酯中，在30-50℃恒温水浴中，转速50-100r/min搅拌20-30min，然后加入质量分数30％的盐酸溶液，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液于100-110℃温度下干燥5-10h，再于250-300℃温度下煅烧2-4h，得到淡黄色晶体，即纳米二氧化钛；
步骤S13、将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米二氧化钛，在聚四氟乙烯反应釜中进行反应3-5h，然后在120-150℃温度下燥至恒重，再研磨成粉，得到石墨烯/二氧化钛复合材料；
步骤S14、将石墨烯/二氧化钛复合材料和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮溶于丙酮中，其中石墨烯/二氧化钛复合材料、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和丙酮的质量比为1-3:1:20-30，再利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，即得复合抗菌材料。
作为本发明进一步方案，步骤S11中石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的用量比为1g：3-5mL：0.5g；步骤S12中无水乙醇、钛酸丁酯、质量分数30％的盐酸溶液和去离子水的体积比为3-5:1：5-10:20-30；步骤S13中氧化石墨烯、无水乙醇、纳米二氧化钛的用量比为1g:5-10mL:1-3g。
作为本发明进一步方案，所述增塑剂由以下步骤制备而成：
步骤S21、将DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵加入到反应器中，其中DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵的质量比为1:1-3:0.1-0.3；升温至120-150℃，转速200-400r/min条件下反应2-6h，反应结束后加入去离子水至混合液为中性，然后真空度-0.1MPa，60-80℃温度下蒸馏0.5-2h，得到脂肪酸-苹果酸酯；
步骤S22、将步骤S21制备的脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐加入到反应器中，其中脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐的质量比为1:3-5；升温至70-130℃，转速300-500r/min条件下反应0.5-2h，然后在真空度-0.1MPa，80-120℃下蒸馏1-3h，除去过量的乙酸酐，然后加入去离子水使反应器内混合溶液pH值为7-8，于真空度-0.1MPa，60-80℃温度下蒸馏2-4h，得到苹果酸碱环保增塑剂。
作为本发明进一步方案，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
作为本发明进一步方案，所述稳定剂为硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇组成的混合物，且硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇的用量比为1g:1g:2-3mL:3-5mL:5-10mL。
本发明的有益效果：
1、本发明以聚氯乙烯树脂为主料，配合其他填料与助剂作为PVC管材的原料，通过乳化机乳化和锥形双螺旋挤出机中挤压成型制备出一种环保PVC管材，通过使醋酸钾插层至高岭土中，高温煅烧使醋酸钾分解产生二氧化碳和水蒸汽，二氧化碳和水蒸汽膨胀实现了垛状、层状高岭土的剥离，真正得到纳米级高岭土，由于钛酸酯偶联剂亲有机端极性弱，具有较多的亲无机基团(CH3)2CHO，更容易与高龄土表面作用形成牢固的化学键，从而降低高龄土的表面能；高龄土表面被偶联剂包裹，偶联剂层的存在不但阻碍了高龄土的团聚效应，还改善了高龄土在聚合物的分散性，提高高龄土与聚合物的相容性，因为纳米高龄土作为应力集中物，受到冲击会引发周围的PVC树脂产生大量银纹，同时迫使粒子周围的基团产生塑性形变，吸收大量的冲击能量而增强韧性，添加了改性高龄土，使PVC材料的耐温性能和韧性增强。
2、本发明添加的抗菌复合材料为石墨烯/二氧化钛复合材料制成的复合抗菌剂，其中纳米二氧化钛具有强烈的光催化效应，能够快速、高效地分解有机物，生成二氧化碳和水，光催化反应主要由高效触煤其强氧化能力，它可以破坏细菌的结构并分解出细菌体，凝固病毒蛋白，控制病毒活性，以达到高效杀菌目的；石墨烯复合到二氧化钛形成复合材料，在两者的协同作用下，能够增强材料对有机污染物的光催化性能，并且石墨烯界面形成的异质结构是光电子与空穴间的复合得到了改善，复合材料的比表面积增大使材料对有机污染物的吸附能力得到提高，进而提高本发明中PVC管材的抗菌性能。
3、本发明使用DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和乙酸酐为主要原料，通过酯化和已酰化两步反应对苹果酸进行分子结构构造及结构的官能团化，此方法所制备的增塑剂粘度低，与PVC相容性好，添加至PVC材料中使PVC管材拉伸性能得到提升，本发明使用的热稳定剂不含铅类重金属，对环境友好，本发明制备的PVC管材具有韧性好、抗菌性高、耐温性能好的特点，适合大量生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环保PVC管材，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂30份、CPE5份、复合抗菌材料1份、填料3份、增塑剂1份、润滑剂1份和稳定剂2份；
所述环保PVC管材由以下步骤制备而成：
第一步、将聚氯乙烯树脂、CPE、复合抗菌材料和填料加入高速混合机中，转速250r/min条件下搅拌，当混合料温度达到115℃时转移至低速混合搅拌机中，转速50r/min条件下冷混搅拌，当混合料温度达到40℃时，卸料，得混合物A，备用；
第二步、将混合物A、增塑剂、润滑剂和稳定剂加入乳化机内，进行超声波乳化，乳化频率为15kHz，乳化功率为800W，得到乳化液B；
第三步、将乳化液B投入锥形双螺旋挤出机中挤压成型，设定机筒加热温度为130℃，口模温度为150℃，螺杆转速15r/min，加料转速15r/min，物料从口模挤出后再经过水槽冷却，切割，即制成所述管材。
所述填料由以下步骤制备而成：
步骤S1、将高岭土和醋酸钾按照质量比1:1加入搅拌釜中，再向搅拌釜中加入去离子水，去离子水的添加量为高岭土和醋酸钾总质量的10倍，转速150r/min条件下搅拌30min，然后静置24h，除去上清液，将沉淀物放置于马弗炉中，于400℃下煅烧1h，得醋酸钾插层高岭土；
步骤S2、将钛酸酯偶联剂加入pH值为3的质量分数95％的乙醇溶液中，转速300r/min搅拌30min，得到钛酸酯偶联剂的稀释液，将醋酸钾插层高岭土放入三口烧瓶中，在90℃下用针筒将钛酸酯偶联剂的稀释液以喷雾的方式加入三口烧瓶中，转速保持不变的条件下继续搅拌50min，冷却至室温，得到改性高岭土，即所述填料。
步骤S2所述钛酸酯偶联剂与质量分数95％的乙醇溶液质量比为1:3，钛酸酯偶联剂的稀释液与醋酸钾插层高岭土的用量比为6mL：1g。
所述复合抗菌材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S11、将石墨粉放入容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，转速20r/min搅拌10min；缓慢加入高锰酸钾，转速不变继续搅拌20min，接着将容器置于常温下，转速50r/min搅拌21h，然后将容器放入冰水浴中，保持冰水浴5min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生，最后过滤，用盐酸洗涤一次，再用去离子水洗涤至洗涤液为中性，超声剥离后得到氧化石墨烯；
步骤S12、将无水乙醇缓慢滴加至钛酸丁酯中，在30℃恒温水浴中，转速50r/min搅拌20min，然后加入质量分数30％的盐酸溶液，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液于100℃温度下干燥5h，再于250℃温度下煅烧2h，得到淡黄色晶体，即纳米二氧化钛；
步骤S13、将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米二氧化钛，在聚四氟乙烯反应釜中进行反应3h，然后在120℃温度下燥至恒重，再研磨成粉，得到石墨烯/二氧化钛复合材料；
步骤S14、将石墨烯/二氧化钛复合材料和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮溶于丙酮中，其中石墨烯/二氧化钛复合材料、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和丙酮的质量比为1:1:20，再利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，即得复合抗菌材料。
步骤S11中石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的用量比为1g：3mL：0.5g；步骤S12中无水乙醇、钛酸丁酯、质量分数30％的盐酸溶液和去离子水的体积比为3:1：5:20；步骤S13中氧化石墨烯、无水乙醇、纳米二氧化钛的用量比为1g:5mL:1g。
作为本发明进一步方案，所述增塑剂由以下步骤制备而成：
步骤S21、将DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵加入到反应器中，其中DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵的质量比为1:1:0.1；升温至120℃，转速200r/min条件下反应2h，反应结束后加入去离子水至混合液为中性，然后真空度-0.1MPa，60℃温度下蒸馏0.5h，得到脂肪酸-苹果酸酯；
步骤S22、将步骤S21制备的脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐加入到反应器中，其中脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐的质量比为1:3；升温至70℃，转速300r/min条件下反应0.5h，然后在真空度-0.1MPa，80℃下蒸馏1h，除去过量的乙酸酐，然后加入去离子水使反应器内混合溶液pH值为7，于真空度-0.1MPa，60℃温度下蒸馏2h，得到苹果酸碱环保增塑剂。
所述润滑剂为聚乙烯蜡。
所述稳定剂为硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇组成的混合物，且硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇的用量比为1g:1g:2mL:3mL:5mL。
实施例2
一种环保PVC管材，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂40份、CPE7份、复合抗菌材料2份、填料4份、增塑剂1.5份、润滑剂2份和稳定剂3份；
所述环保PVC管材由以下步骤制备而成：
第一步、将聚氯乙烯树脂、CPE、复合抗菌材料和填料加入高速混合机中，转速280r/min条件下搅拌，当混合料温度达到118℃时转移至低速混合搅拌机中，转速60r/min条件下冷混搅拌，当混合料温度达到42℃时，卸料，得混合物A，备用；
第二步、将混合物A、增塑剂、润滑剂和稳定剂加入乳化机内，进行超声波乳化，乳化频率为17kHz，乳化功率为900W，得到乳化液B；
第三步、将乳化液B投入锥形双螺旋挤出机中挤压成型，设定机筒加热温度为150℃，口模温度为180℃，螺杆转速30r/min，加料转速40r/min，物料从口模挤出后再经过水槽冷却，切割，即制成所述管材。
所述填料由以下步骤制备而成：
步骤S1、将高岭土和醋酸钾按照质量比1:1加入搅拌釜中，再向搅拌釜中加入去离子水，去离子水的添加量为高岭土和醋酸钾总质量的15倍，转速200r/min条件下搅拌40min，然后静置24h，除去上清液，将沉淀物放置于马弗炉中，于400℃下煅烧1.5h，得醋酸钾插层高岭土；
步骤S2、将钛酸酯偶联剂加入pH值为4的质量分数95％的乙醇溶液中，转速400r/min搅拌35min，得到钛酸酯偶联剂的稀释液，将醋酸钾插层高岭土放入三口烧瓶中，在95℃下用针筒将钛酸酯偶联剂的稀释液以喷雾的方式加入三口烧瓶中，转速保持不变的条件下继续搅拌50min，冷却至室温，得到改性高岭土，即所述填料。
步骤S2所述钛酸酯偶联剂与质量分数95％的乙醇溶液质量比为1:4，钛酸酯偶联剂的稀释液与醋酸钾插层高岭土的用量比为8mL：1g。
所述复合抗菌材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S11、将石墨粉放入容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，转速40r/min搅拌12min；缓慢加入高锰酸钾，转速不变继续搅拌22min，接着将容器置于常温下，转速60r/min搅拌24h，然后将容器放入冰水浴中，保持冰水浴7min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生，最后过滤，用盐酸洗涤一次，再用去离子水洗涤至洗涤液为中性，超声剥离后得到氧化石墨烯；
步骤S12、将无水乙醇缓慢滴加至钛酸丁酯中，在40℃恒温水浴中，转速80r/min搅拌25min，然后加入质量分数30％的盐酸溶液，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液于105℃温度下干燥8h，再于280℃温度下煅烧3h，得到淡黄色晶体，即纳米二氧化钛；
步骤S13、将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米二氧化钛，在聚四氟乙烯反应釜中进行反应4h，然后在130℃温度下燥至恒重，再研磨成粉，得到石墨烯/二氧化钛复合材料；
步骤S14、将石墨烯/二氧化钛复合材料和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮溶于丙酮中，其中石墨烯/二氧化钛复合材料、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和丙酮的质量比为2:1:25，再利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，即得复合抗菌材料。
步骤S11中石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的用量比为1g：4mL：0.5g；步骤S12中无水乙醇、钛酸丁酯、质量分数30％的盐酸溶液和去离子水的体积比为4:1：6:25；步骤S13中氧化石墨烯、无水乙醇、纳米二氧化钛的用量比为1g:8mL:2g。
所述增塑剂由以下步骤制备而成：
步骤S21、将DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵加入到反应器中，其中DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵的质量比为1:2:0.2；升温至140℃，转速300r/min条件下反应4h，反应结束后加入去离子水至混合液为中性，然后真空度-0.1MPa，70℃温度下蒸馏1h，得到脂肪酸-苹果酸酯；
步骤S22、将步骤S21制备的脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐加入到反应器中，其中脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐的质量比为1:4；升温至90℃，转速400r/min条件下反应1h，然后在真空度-0.1MPa，100℃下蒸馏2h，除去过量的乙酸酐，然后加入去离子水使反应器内混合溶液pH值为7.5，于真空度-0.1MPa，70℃温度下蒸馏3h，得到苹果酸碱环保增塑剂。
所述润滑剂为聚乙烯蜡。
所述稳定剂为硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇组成的混合物，且硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇的用量比为1g:1g:2.5mL:4mL:8mL。
实施例3
一种环保PVC管材，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂60份、CPE8份、复合抗菌材料4份、填料5份、增塑剂2份、润滑剂3份和稳定剂4份；
所述环保PVC管材由以下步骤制备而成：
第一步、将聚氯乙烯树脂、CPE、复合抗菌材料和填料加入高速混合机中，转速300r/min条件下搅拌，当混合料温度达到120℃时转移至低速混合搅拌机中，转速100r/min条件下冷混搅拌，当混合料温度达到45℃时，卸料，得混合物A，备用；
第二步、将混合物A、增塑剂、润滑剂和稳定剂加入乳化机内，进行超声波乳化，乳化频率为18kHz，乳化功率为1000W，得到乳化液B；
第三步、将乳化液B投入锥形双螺旋挤出机中挤压成型，设定机筒加热温度为170℃，口模温度为200℃，螺杆转速50r/min，加料转速50r/min，物料从口模挤出后再经过水槽冷却，切割，即制成所述管材。
所述填料由以下步骤制备而成：
步骤S1、将高岭土和醋酸钾按照质量比1:1加入搅拌釜中，再向搅拌釜中加入去离子水，去离子水的添加量为高岭土和醋酸钾总质量的20倍，转速300r/min条件下搅拌60min，然后静置24h，除去上清液，将沉淀物放置于马弗炉中，于400℃下煅烧2h，得醋酸钾插层高岭土；
步骤S2、将钛酸酯偶联剂加入pH值为5的质量分数95％的乙醇溶液中，转速500r/min搅拌45min，得到钛酸酯偶联剂的稀释液，将醋酸钾插层高岭土放入三口烧瓶中，在95℃下用针筒将钛酸酯偶联剂的稀释液以喷雾的方式加入三口烧瓶中，转速保持不变的条件下继续搅拌50min，冷却至室温，得到改性高岭土，即所述填料。
步骤S2所述钛酸酯偶联剂与质量分数95％的乙醇溶液质量比为1:5，钛酸酯偶联剂的稀释液与醋酸钾插层高岭土的用量比为10mL：1g。
所述复合抗菌材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S11、将石墨粉放入容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，转速50r/min搅拌15min；缓慢加入高锰酸钾，转速不变继续搅拌25min，接着将容器置于常温下，转速100r/min搅拌26h，然后将容器放入冰水浴中，保持冰水浴8min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生，最后过滤，用盐酸洗涤一次，再用去离子水洗涤至洗涤液为中性，超声剥离后得到氧化石墨烯；
步骤S12、将无水乙醇缓慢滴加至钛酸丁酯中，在50℃恒温水浴中，转速100r/min搅拌30min，然后加入质量分数30％的盐酸溶液，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液于110℃温度下干燥10h，再于300℃温度下煅烧4h，得到淡黄色晶体，即纳米二氧化钛；
步骤S13、将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米二氧化钛，在聚四氟乙烯反应釜中进行反应5h，然后在150℃温度下燥至恒重，再研磨成粉，得到石墨烯/二氧化钛复合材料；
步骤S14、将石墨烯/二氧化钛复合材料和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮溶于丙酮中，其中石墨烯/二氧化钛复合材料、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和丙酮的质量比为3:1:30，再利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，即得复合抗菌材料。
步骤S11中石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的用量比为1g：5mL：0.5g；步骤S12中无水乙醇、钛酸丁酯、质量分数30％的盐酸溶液和去离子水的体积比为5:1：10:30；步骤S13中氧化石墨烯、无水乙醇、纳米二氧化钛的用量比为1g:10mL:3g。
所述增塑剂由以下步骤制备而成：
步骤S21、将DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵加入到反应器中，其中DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵的质量比为1:3:0.3；升温至150℃，转速400r/min条件下反应6h，反应结束后加入去离子水至混合液为中性，然后真空度-0.1MPa，80℃温度下蒸馏2h，得到脂肪酸-苹果酸酯；
步骤S22、将步骤S21制备的脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐加入到反应器中，其中脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐的质量比为1:5；升温至130℃，转速500r/min条件下反应2h，然后在真空度-0.1MPa，120℃下蒸馏3h，除去过量的乙酸酐，然后加入去离子水使反应器内混合溶液pH值为8，于真空度-0.1MPa，80℃温度下蒸馏4h，得到苹果酸碱环保增塑剂。
所述润滑剂为聚乙烯蜡。
所述稳定剂为硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇组成的混合物，且硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇的用量比为1g:1g:3mL:5mL:10mL。
对比例1
将实施例1原料中填料去除，其余原料及制备过程均不变。
对比例2
将实施例2原料中复合抗菌材料去除，其余原料及制备过程均不变。
对比例3
本对比例为市场上常见的一种PVC管材。
性能测试:将实施例1-3和对比例1-3的PVC管材进行性能检测，检测结果如下表所示：
Figure BDA0002712654060000141
由上表可知，实施例1-3的PVC管材的耐温性能、拉伸强度、落锤冲击试验、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率效果有优于对比例1-3，说明本发明制备的PVC管材具有很好的耐温性能、较高的韧性及抗菌性，具有很好的应用前景。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的构思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。

Claims (8)

1.一种环保PVC管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氯乙烯树脂30-60份、CPE5-8份、复合抗菌材料1-4份、填料3-5份、增塑剂1-2份、润滑剂1-3份和稳定剂2-4份；
该环保PVC管材由以下步骤制备而成：
第一步、将聚氯乙烯树脂、CPE、复合抗菌材料和填料加入高速混合机中，转速250-300r/min条件下搅拌，当混合料温度达到115-120℃时转移至低速混合搅拌机中，转速50-100r/min条件下冷混搅拌，当混合料温度达到40-45℃时，卸料，得混合物A，备用；
第二步、将混合物A、增塑剂、润滑剂和稳定剂加入乳化机内，进行超声波乳化，乳化频率为15-18kHz，乳化功率为800-1000W，得到乳化液B；
第三步、将乳化液B投入锥形双螺旋挤出机中挤压成型，设定机筒加热温度为130-170℃，口模温度为150-200℃，螺杆转速15-50r/min，加料转速15-50r/min，再经过水槽冷却，切割，即制成所述管材。
2.根据权利要求1所述的一种环保PVC管材，其特征在于，所述填料由以下步骤制备而成：
步骤S1、将高岭土和醋酸钾按照质量比1:1加入搅拌釜中，再向搅拌釜中加入去离子水，去离子水的添加量为高岭土和醋酸钾总质量的10-20倍，转速150-300r/min条件下搅拌30-60min，然后静置24h，除去上清液，将沉淀物放置于马弗炉中，于400℃下煅烧1-2h，得醋酸钾插层高岭土；
步骤S2、将钛酸酯偶联剂加入pH值为3-5的质量分数95％的乙醇溶液中，转速300-500r/min搅拌30-45min，得到钛酸酯偶联剂的稀释液，将醋酸钾插层高岭土放入三口烧瓶中，用将钛酸酯偶联剂的稀释液以喷雾的方式加入三口烧瓶中，在温度90-95℃，转速保持不变的条件下继续搅拌50min，冷却至室温，即得到所述填料。
3.根据权利要求2所述的一种环保PVC管材，其特征在于，步骤S2所述钛酸酯偶联剂与质量分数95％的乙醇溶液质量比为1:3-5，钛酸酯偶联剂的稀释液与醋酸钾插层高岭土的用量比为6-10mL：1g。
4.根据权利要求1所述的一种环保PVC管材，其特征在于，所述复合抗菌材料的制备方法具体包括以下步骤：
步骤S11、将石墨粉放入容器中，并将容器放入冰水浴中，向容器中加入浓硫酸，转速20-50r/min搅拌10-15min；缓慢加入高锰酸钾，转速不变继续搅拌20-25min，接着将容器置于常温下，转速50-100r/min搅拌21-26h，然后将容器放入冰水浴中，保持冰水浴5-8min，逐滴滴加双氧水至无气泡产生，最后过滤，用盐酸洗涤一次，再用去离子水洗涤至洗涤液为中性，超声剥离后得到氧化石墨烯；
步骤S12、将无水乙醇缓慢滴加至钛酸丁酯中，在30-50℃恒温水浴中，转速50-100r/min搅拌20-30min，然后加入质量分数30％的盐酸溶液，再缓慢滴加去离子水，继续搅拌得到钛酸丁酯溶液，接着将钛酸丁酯溶液于100-110℃温度下干燥5-10h，再于250-300℃温度下煅烧2-4h，得到淡黄色晶体，即纳米二氧化钛；
步骤S13、将氧化石墨烯分散到无水乙醇中，加入纳米二氧化钛，在聚四氟乙烯反应釜中进行反应3-5h，然后在120-150℃温度下燥至恒重，再研磨成粉，得到石墨烯/二氧化钛复合材料；
步骤S14、将石墨烯/二氧化钛复合材料和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮溶于丙酮中，其中石墨烯/二氧化钛复合材料、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和丙酮的质量比为1-3:1:20-30，再利用旋转蒸发仪将溶剂蒸出，即得复合抗菌材料。
5.根据权利要求4所述的一种环保PVC管材，其特征在于，步骤S11中石墨粉、浓硫酸和高锰酸钾的用量比为1g：3-5mL：0.5g；步骤S12中无水乙醇、钛酸丁酯、质量分数30％的盐酸溶液和去离子水的体积比为3-5:1：5-10:20-30；步骤S13中氧化石墨烯、无水乙醇、纳米二氧化钛的用量比为1g:5-10mL:1-3g。
6.根据权利要求1所述的一种环保PVC管材，其特征在于，所述增塑剂由以下步骤制备而成：
步骤S21、将DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵加入到反应器中，其中DL-苹果酸、环氧脂肪酸甲酯和四丁基氯化铵的质量比为1:1-3:0.1-0.3；升温至120-150℃，转速200-400r/min条件下反应2-6h，反应结束后加入去离子水至混合液为中性，然后真空度-0.1MPa，60-80℃温度下蒸馏0.5-2h，得到脂肪酸-苹果酸酯；
步骤S22、将步骤S21制备的脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐加入到反应器中，其中脂肪酸-苹果酸酯和乙酸酐的质量比为1:3-5；升温至70-130℃，转速300-500r/min条件下反应0.5-2h，然后在真空度-0.1MPa，80-120℃下蒸馏1-3h，除去过量的乙酸酐，然后加入去离子水使反应器内混合溶液pH值为7-8，于真空度-0.1MPa，60-80℃温度下蒸馏2-4h，即得到增塑剂。
7.根据权利要求1所述的一种环保PVC管材，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
8.根据权利要求1所述的一种环保PVC管材，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇组成的混合物，且硬脂酸钙、硬质酸锌、环氧大豆油、亚磷酸一苯二异辛酯和乙二醇的用量比为1g:1g:2-3mL:3-5mL:5-10mL。
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