[發明專利]一種用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料

在審

• 申請號: 201711213088.5
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107987416A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 盧震宇;黃劍;陳智勇;武承林;王秋雷;汪鵬躍
• 申請（專利權）人: 永高股份有限公司
• 主分類號: C08L27/06
• 分類號: C08L27/06;C08L33/02;C08L55/02;C08L31/04;C08L45/00
• 代理公司: 臺州市方信知識產權代理有限公司33263
• 代理人: 孫圣貴

技術領域

本發明涉及一種用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料，屬于管道材料技術領域。

背景技術

形狀記憶高分子材料(SMP)是一類具有初始形狀的制品，在一定的條件下改變其初始形狀并固定后，通過外界條件的刺激，又可以恢復到初始狀態的材料，其功能主要來源于材料內部存在不完全相容的兩相，即記憶起始形狀的固定相和隨環境變化會發生軟-硬可逆變化的可逆相。與傳統金屬和鋼筋混凝土材料相比，具有形變量大，易加工等優點，因此，在應用于管道的非開挖修復技術使用中受到了人們的普遍關注。

另一方面，由于聚氯乙烯(PVC)原料來源豐富，價格低廉，具有良好的拉伸性能，阻燃，耐化學腐蝕等優點，是僅次于聚乙烯(PE)的第二大通用塑料，是埋地塑料管道原料的主要品種之一。因此，基于PVC材料開發出具有形狀記憶功能的塑料管道應用于非開挖管道修復技術中具有很好的實用價值。通過在PVC材料中引入物理或者化學交聯點，獲得可以發生可逆變化的可逆相，從而賦予其形狀記憶性能。如Ratnam等(Ratnam CT,Nasir M,Baharin A.Polymer Testing 2001,20,485.)公開的采用輻射交聯方法將線性PVC交聯賦予材料良好的形狀記憶性能，然而，由于PVC材料輻射交聯能力比較弱，需要較大的輻射劑量才能實現交聯，這樣PVC交聯過程中就很容易發生降解。也有利用2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧化)己烷和1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷過氧化物為化學交聯劑，實現了線性PVC交聯。雖然，采用化學交聯方法可以顯著提高PVC的形狀記憶性能，然而，實際生產過程中，往往需要采用多步化學反應，使工藝技術復雜化，設備方面要求嚴格，同時交聯固化后PVC材料不利于塑料管道的加工生產，因此，限制了其在實際在非開挖管道修復技術中的應用。

發明內容

本發明針對以上現有技術中存在的缺陷，提出一種用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料，解決的問題是如何實現兼具形狀記憶功能和力學強度性能。

本發明的目的是通過以下技術方案得以實現的，一種用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料，其特征在于，該復合材料包括以下成分的重量份：

PVC樹脂：100；增塑劑：3.0～20；穩定劑：1.0～5.0；潤滑劑：1.0～3.0；填充劑：5.0～30；抗沖擊改良劑：1.0～15；所述抗沖擊改良劑選自聚醋酸乙烯酯、氯化聚乙烯、聚(甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯)、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)中的一種或者多種。

本發明通過在PVC樹脂材料中加入抗沖擊改良劑對復合材料進行改性，對PVC進行改性，使材料具有增強韌性的功能，從而材料具有特定的形狀記憶特性，這些抗沖擊材料能夠與基材PVC之間形成互聯的網絡結構，從而使發揮形狀回復的功能，有效的發揮形狀記憶的作用，當達到特定的回復溫度時能夠恢復形狀；同時，又能夠保證PVC的性能，使具有較好的強度性能，使加工成管道后具有較好環剛度、最大載荷、抗拉強度、斷裂伸長率、斷裂強度、屈服強度都沒有明顯下降，能夠滿足施工要求。

在上述的用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料中，作為優選，所述抗沖擊改良劑選自聚醋酸乙烯酯、聚(甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯)和聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的混合物，且所述聚醋酸乙烯酯：聚(甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯)：聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的重量比為1：0.2～0.5：0.05～0.1。采用上述幾種材料的混合物作為抗沖擊劑，目的是為了實現高抗沖擊強度的性能，同時，又由于聚(甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯)和聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)本身具有一定的不飽和度，在加工的過程中容易發生分子間聚合，反而會使材料的形狀記憶功能降低。作為更進一步的優選，所述聚醋酸乙烯酯：聚(甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯)：聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的重量比為1：0.3：0.05。

在上述的用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料中，作為優選，所述PVC樹脂選自SG-1、SG-2、SG-3、SG-4和SG-5中的一種或幾種。能夠使材料具有較好的耐磨性和強度性能。作為進一步的優選，所述PVC樹脂中分子量在50000～80000之間。

在上述的用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料中，作為優選，所述增塑劑選自鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸酯類和環氧大豆油中的一種或者幾種。能夠提高材料的塑性，使具有成型性好的優點。

在上述的用于非開挖快速修復管道的形狀記憶復合材料中，作為優選，所述穩定劑選自復合鉛和/或金剛紅。