临界排水管论文.docx
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临界排水管论文
PVC-U排水管（临界）问题分析及解决方案
一、PVC-U排水管
我国塑料制品业发展迅速，价格低廉、品质与工艺相对成熟，备受市场欢迎，越来越多的PVC排水管大量的应用到城市建设、污水排放等领域；我国正处于经济建设快速增长的大发展时期，西部开发及现代化的农村建设对PVC-U排水来说有着很大的市场前景。
PVC-U排水管作为代替钢管、铸铁管的产品，主要应用于城市排水管道、建筑排水等，具有能耗低、轻质，搬运装卸比较便利、流体阻力小、耐化学性好、机械强度大、施工简单等优势，市场应用前景非常广阔。
2、PVC-U排水管存在问题
对PVC-U排水管（临界）来说，目前市场上反映的主要问题是
1、硬度低；
2、韧性差-低温冲击落锤差；
三、原因分析及解决方案
1）排水管材硬度（环刚度）低，原因是拉伸强度低
A：
影响因素
我们认为排水管的硬度是由管材材料的拉伸强度来决定的。
那么，管材材料的拉伸强度与什么有关呢？
1、塑化；
2、外滑剂；
3、熔体强度（熔压）；
4、抗冲改性剂分子量；
B：
解决办法—如何提高排水管材的硬度
1、提高塑化
2、提高熔体强度和熔体压力
3、选用高分子量的抗冲改性剂；
2）排水管材低温落锤冲击（韧性）差，原因是断裂伸长率低
A：
影响因素
我们认为排水管的冲击性能是由管材材料的韧性来决定的，韧性可以看作是拉伸强度和断裂伸长率的乘积，而影响韧性的主要因素是断裂伸长率。
那么，管材材料的断裂伸长率与什么有关呢？
1、塑化；
2、抗冲改性剂的断裂伸长率；
B：
解决办法—如何提高低温冲击性能
1、提高塑化；
2、选用断裂伸长率大的抗冲改性剂；
3、选用玻璃化温度低的抗冲改性剂；
4、选用分子量大的抗冲改性剂；
四、我们产品的研发方向
综上分析，为了能够解决排水管中的常见问题，我们需要开发一系列塑化性能好、分子量大、熔体强度高、伸长率大、玻璃化温度低的多功能PVC改性剂。
五、实验一（提高排水管材的硬度性能）
5-1实验设备：
平板硫化机，XLB-D，上海第一橡胶机械厂；
哈普流变仪，UTM系列，JJ-TEST
5L高速混料机，SHR-5B，张家口精达机械制造有限公司；
万能制样机，XXZ-2，承德市试验机总厂；
双辊炼塑机，XSK-160B，上海第一橡胶机械厂；
5-2外来样品检测
成分
残留
硬度
拉伸强度，MPa
断裂伸长率，%
客户CPE
CPE+填充物
4.1%
51.7
9.70
845.9
成分
残留
粘度
ACR
乙+丙+少量酯
2.41%
--
5-3混合基料的制备
表1配方设计
原始配方
调试配方
PVC
100
100
钙粉
20
20
复合铅稳定剂
3.2
3.2
PE蜡
0.4
0.4
HST
0.4
0.4
钛白粉
1.5
1.5
ACR
0.8（16500）
--
CPE
6.0（10800）
--
ACM-300
--
3.5
成本差价
X
X+5550（16350）
注：
性价比--X为客户CPE价格，当综合成本一致时，ACM-200价格为X+5550（16350）元/吨；
客户价值--当ACM-200到货价为15500元/吨计算，我们能够每吨给客户降低21.7元；
5-4基料的混合
将各种原料按配方的比例加入高速搅拌机中进行高速混合，达到115℃后出料冷却，得到PVC干混料。
5-5力学性能测试样片的制作
将PVC混合料置于双辊炼塑机上，在185℃下开炼5分钟，拉成片材，然后按测试的厚度要求，在平板硫化机上，于185℃、15MPa的条件下，压制成板，测试其力学性能。
5-6加工性能
测试条件
160/60
测试人员
测试日期
名称
最低扭矩
最高扭矩
平衡扭矩
塑化时间
标样
18.2
29.5
30.4
340
试样
17.6
31.1
31.0
330
测试条件
160/90
测试人员
测试日期
名称
最低扭矩
最高扭矩
平衡扭矩
塑化时间
标样
25.9
33.1
30.7
137
试样
23.9
34.8
30.9
140
测试条件
190/60
测试人员
测试日期
名称
最低扭矩
最高扭矩
平衡扭矩
塑化时间
标样
14.6
22.7
21.0
78
试样
14.3
24.3
21.9
81
测试条件
190/90
测试人员
测试日期
名称
最低扭矩
最高扭矩
平衡扭矩
塑化时间
标样
22.2
28.4
22.4
46
试样
20.3
30.2
22.5
42
5-7力学性能：
检测性能
检测条件
检测标准
空白
客户配方
调试配方
拉伸强度MPa
2310mm/min
GB/T1040
44.7
40.1
42.2
断裂伸长率%
2310mm/min
GB/T1040
105.1
130.5
137.6
硬度（shoreD）
23℃
GB/T2411
84.4
82.4
83.6
5-8实验结果
通过试验，拉伸强度明显有所提高；我们在熔体强度上进行了提高，增大了挤出时的压力，对制品挤出后的硬度能够起到明显的改善作用；
5-9结果分析
一般PVC断裂伸长率和拉伸强度是一对矛与盾，是反比关系，本实验却实现了两者的同时提高，其原因是：
1、ACM分子量大，拉伸强度大；
2、ACM断裂伸长率高，所以管材断裂伸长率高；
3、ACM的用量要小于CPE用量；
六、试验二提高排水管材的冲击性能
6-1实验设备：
平板硫化机，XLB-D，上海第一橡胶机械厂；
哈普流变仪，UTM系列，JJ-TEST
5L高速混料机，SHR-5B，张家口精达机械制造有限公司；
万能制样机，XXZ-2，承德市试验机总厂；
双辊炼塑机，XSK-160B，上海第一橡胶机械厂；
6-2外来样品检测
成分
残留
硬度
拉伸强度，MPa
断裂伸长率，%
客户CPE
CPE+填充物
9.47%
54.0
9.70
893.96
成分
残留
粘度
ACR
乙+丙+少量丙烯酸酯类+树脂粉
5.47%
--
6-3混合基料的制备
表1配方设计
原始配方
调试配方
PVC
100
100
复合铅稳定剂
3.5
3.5
轻质碳酸钙
40
40
PE蜡
0.7
0.7
HST
0.8
0.8
钛白粉
1.5
1.5
ACR
1.0（16500）
--
CPE
8.0（10500）
--
ACM-24G
--
5.8
成本差价
X
X+3400（13900）
注：
性价比--X为客户CPE价格，当综合成本一致时，ACM-24G价格为X+3400（13900）元/吨；
客户价值--当ACM-24G价格为13500计算，每吨客户降低成本15.9元/吨；
6-4基料的混合
将各种原料按配方的比例加入高速搅拌机中进行高速混合，达到115℃后出料冷却，得到PVC干混料。
6-5力学性能测试样片的制作
将PVC混合料置于双辊炼塑机上，在185℃下开炼5分钟，拉成片材，然后按测试的厚度要求，在平板硫化机上，于185℃、15MPa的条件下，压制成板，测试其力学性能。
6-6加工性能
测试条件
160/60
测试人员
测试日期
名称
最低扭矩
最高扭矩
平衡扭矩
塑化时间
客户配方
18.2
29.5
30.4
340
调整配方
17.6
31.1
31.0
330
测试条件
160/90
测试人员
测试日期
名称
塑化时间
最高扭矩
最低扭矩
平衡扭矩
客户配方
53
39.6
31.4
26.6
调整配方
48
41.6
28.2
26.5
测试条件
190/60
测试人员
测试日期
名称
塑化时间
最高扭矩
最低扭矩
平衡扭矩
客户配方
74
34.0
21.6
26.9
调整配方
72
37.2
21.0
26.4
测试条件
190/90
测试人员
测试日期
名称
塑化时间
最高扭矩
最低扭矩
平衡扭矩
客户配方
43
38.2
28.4
26.8
调整配方
41
42.1
26.6
26.1
6-7力学性能：
检测性能
检测条件
检测标准
空白
客户配方
调试配方
拉伸强度MPa
2310mm/min
GB/T1040
37.2
36.1
36.5
断裂伸长率%
2310mm/min
GB/T1040
55.3
81.7
95.7
硬度（shoreD）
23℃
GB/T2411
83.3
82.3
82.8
6-8结论
通过试验，我们在塑化上比客户要快，提高了塑化程度；从数据上看我们在保证拉伸强度的同时提高了断裂伸长率，解决了韧性差的问题，进而解决了落锤冲击差的问题。
6-9结果分析
一般PVC断裂伸长率和拉伸强度是一对矛盾，是反比关系，本实验却实现了两者的同时提高，其原因是：
1、ACM分子量大，拉伸强度大；
2、ACM断裂伸长率高，所以管材断裂伸长率高；
3、ACM的用量要小于CPE用量；
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