CN102002191B - Ppr/evoh/poe共混高抗冲阻透管材和制造方法 - Google Patents

Ppr/evoh/poe共混高抗冲阻透管材和制造方法 Download PDF

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岳喜东
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Abstract

本发明公开了一种PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材及其制造方法，属于新型高分子复合材料。复合使用了PPR、EVOH、POE物理共混形成共混体系，采用了PP-g-MAH成核剂增容共混体系，有效解决了PPR管材的低温脆性、阻氧阻透性、耐腐蚀性、抗老化性、耐热性、加工性等问题。其性能：拉伸屈服压力为48MPa，简支梁冲击强度为3.6KJ/m2，吸油率为0.5％，纵向回缩率1％，静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。有益效果是可广泛应用于市政及建筑给水、采暖供气、电力、通信、工业、农业等领域。

Description

PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材和制造方法
技术领域
本发明属于新型高分子复合材料，主要涉及的是PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材及其制造方法。
背景技术
PP-R又叫三型聚丙烯、无规共聚聚丙烯，采用无规共聚聚丙烯经挤出成为管材，注塑成为管件。聚丙烯无规共聚物也是聚丙烯的一种，它的高分子链的基本结构用加入不同种类的单体分子加以改性。乙烯是最常用的单体，它引起聚丙烯物理性质的改变。与pp均聚物相比，无规共聚物改进了光学性能(增加了透明度并减少了浊雾)，提高了抗冲击性能，增加了挠性，降低了熔化温度，从而也降低了热熔接温度；同时在化学稳定性、水蒸汽隔离性能和器官感觉性能(低气味和味道)方面与均聚物基本相同。使用于吹塑、注塑、薄膜和片材挤压加工领域，作食品包装材料、医药包装材料和日常消费品。
PPR管材是欧洲90年代初开发应用的新型塑料管道产品。PP-R是80年代末，采用气相共聚工艺使5％左右PE在PP的分子链中随机地均匀聚合(无规共聚)而成为新一代管道材料。它强度高，具有较好的抗冲击性能和长期蠕变性能。同时管道具有优异的耐化学物品腐蚀性能，常温下不溶于任何已知溶剂，所以除了家装之外，更适合化工厂等场所输送化学流体。使用寿命可达50年之久，市场上还没有任何一种更廉价的材料可以取代它。
一方面，PPR管材的抗蠕变能力、低温韧性较差。在温度降至32℃时，还能保持适中的冲击强度，而当温度降至-4℃时，韧性就有限了。
另一方面，20世纪80年代初，欧美技术人员发现，在应用塑料管道的热水循环系统中，设备中的金属部件容易腐蚀，导致设备快速损坏。1982年，专家得出结论：当管材加热后，氧分子更容易透过塑料层，而深入到管内的水中，导致设备中金属部件的快速腐蚀。由此而研发出了阻氧管。在欧美，采暖系统中阻氧管道的使用率到70％，经过近二十年的实践经验，阻氧管道系统中的金属部件寿命可延长10-20年。
因此保持PPR管道原有的优良性能，改善其韧性不足、阻氧性能和阻溶剂渗透性能，提高其抗冲击性、抗开裂性、延长系统使用寿命、阻隔氧和溶剂渗透进入管材内，就成了PPR管道创新发展的课题之一，也是突破PPR管道局限性的关键。
PPR管道性能改进方式目前国际上PPR管道技术创新的主要方向是：通过材料和加工工艺的技术创新，制造出比传统PPR管道性能更好，兼有高强度和高韧性的管道系统。主要方式有物理共混改性和化学共聚改性。阻氧改性主要为添加阻隔树脂进行多层共挤。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，结合无规共聚聚丙烯(PPR)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚烯烃弹性体(POE)、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)的优点，提供了一种PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材及其制造方法，它复合使用了PPR、EVOH、POE物理共混形成共混体系，采用了PP-g-MAH成核剂增容共混体系，解决PPR管材的低温脆性、阻氧阻透性、耐腐蚀性、抗老化性、耐热性、加工性等问题。
本发明是这样实现的：一种PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材，其特征在于采用马来酸酐接枝聚丙烯成核剂PP-g-MAH增容PPR、EVOH、POE物理共混改性体系而成，配方具体包括无规共聚聚丙烯(PPR)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚烯烃弹性体(POE)、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)和色母，具体组分及重量份为：
无规共聚聚丙烯(PPR)           100份
乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)       20-30份
聚烯烃弹性体(POE)             10-15份
马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)  0.8-1.0份
色母                          3-5份。
本发明中使用了PPR树脂，为间歇液相本体法共聚聚丙烯树脂，其原料丰富，具有优异的机械性能、耐腐蚀、抗老化、柔韧性、节能、卫生环保，被广泛用于多种领域。
本发明中使用了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，为进口高阻隔性EVOH树脂，具有优异的机械强度、表面硬度、阻气性、耐有机溶剂性，其加工性和耐候性及耐辐射能力良好，有较强的抗静电性，同时该树脂无毒、无污染，易回收再生和改性等优点。提高管材的机械性能、阻氧阻透性能、抗老化性能、耐腐蚀性能。
本发明中使用了聚烯烃弹性体(POE)，为进口挤出级聚氧化乙烯树脂，具有优异的耐老化、耐紫外光性、良好的力学性能和加工流变性能，与聚烯烃亲和性好、低温韧性突出、性能价格比高等优点，使其在聚烯烃的增韧改性效果好、广泛使用，有效解决了管材的韧性、敏感性、抗老化性差的问题。
本发明中使用了马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)，为共混体系成核剂，是一种新功能助剂，提高共混体系相容性，透过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸细微化，达到缩短成型周期、提高管材透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等综合性能。
本发明PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材的制造方法为：无规共聚聚丙烯(PPR)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚烯烃弹性体(POE)、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)、色母按上述的比例称重后一起加入高速混合机搅拌10-15分钟，加入挤出机造粒，将粒料加入全自动一体化挤出机挤出真空定型、喷码、切割、检验、包装、入库；挤出温度是：进料段为150-180℃，压缩段为190-200℃，塑化段为200-210℃，均化段为200-220℃，模具温度为190-210℃，冷却水温度15-20℃；冷却定型真空为0.4MPa。
本发明的有益效果是：与现有PPR管材比较，本发明具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、抗老化性能、阻氧阻透性能、加工性能、热性能，光洁度好，性价比高，水长时间不流动也不会变质，抑制细菌的产生，防止溶剂的渗透，耐压安全，使用寿命长，节能卫生环保。可广泛应用于市政及建筑给水、采暖供气、电力、通信、工业、农业等领域，用途十分广泛。
具体实施方式
实施例1：
配方为：无规共聚聚丙烯(PPR)100份、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)20份、聚烯烃弹性体(POE)15份、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)0.8份、色母3份，按上述制造方法生产样管。样管经检测，拉伸屈服压力为48MPa，简支梁冲击强度为3.6KJ/m2，吸油率为0.5％，纵向回缩率1％，静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。
实施例2：
配方为：无规共聚聚丙烯(PPR)100份、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)30份、聚烯烃弹性体(POE)10份、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)1.0份、色母5份，按上述制造方法生产样管。样管经检测，拉伸屈服压力为50MPa，简支梁冲击强度为3.8KJ/m2，吸油率为0.3％，纵向回缩率1.2％，静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。
实施例3：
配方为：无规共聚聚丙烯(PPR)100份、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)30份、聚烯烃弹性体(POE)15份、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)1.0份、色母5份，按上述制造方法生产样管。样管经检测，拉伸屈服压力为50MPa，简支梁冲击强度为4.0KJ/m2，吸油率为0.3％，纵向回缩率1.5％，静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。
实施例4：
配方为：无规共聚聚丙烯(PPR)100份、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)25份、聚烯烃弹性体(POE)15份、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)0.8份、色母3份，按上述制造方法生产样管。样管经检测，拉伸屈服压力为49MPa，简支梁冲击强度为3.8KJ/m2，吸油率为0.3％，纵向回缩率1.8％，静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。
实施例5：
配方为：无规共聚聚丙烯(PPR)100份、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)20份、聚烯烃弹性体(POE)10份、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂(PP-g-MAH)1.0份、色母5份，按上述制造方法生产样管。样管经检测，拉伸屈服压力为48MPa，简支梁冲击强度为3.5KJ/m2，吸油率为0.5％，纵向回缩率0.8％，静液压试验和静液压状态下热稳定性试验无渗漏、无破裂，管材符合《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》。

Claims (6)

1.一种PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材，其特征在于采用马来酸酐接枝聚丙烯成核剂PP-g-MAH增容PPR、EVOH、POE物理共混改性体系，配方具体包括无规共聚聚丙烯PPR、乙烯-乙烯醇共聚物EVOH、聚烯烃弹性体POE、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂PP-g-MAH和色母，具体组分及重量份为：
Figure DEST_PATH_FSB00000811371000011
2.按权利要求1所述的PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材，其特征在于所述的无规共聚聚丙烯PPR为间歇液相本体法共聚聚丙烯树脂。
3.按权利要求1所述的PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材，其特征在于所述的乙烯-乙烯醇共聚物EVOH为进口高阻隔性EVOH树脂。
4.按权利要求1所述的PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材，其特征在于所述的马来酸酐接枝聚丙烯PP-g-MAH为共混体系成核剂。
5.一种权利要求1所述的PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材的制造方法，其特征在于：将乙烯-丙烯无规共聚物PPR、乙烯-乙烯醇共聚物EVOH、聚烯烃弹性体POE、马来酸酐接枝聚丙烯成核剂PP-g-MAH和色母按所述的比例称重后一起加入高速混合机搅拌10-15分钟，然后加入挤出机造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出真空定型、喷码、切割、检验、包装、入库。
6.根据权利要求5所述的PPR/EVOH/POE共混高抗冲阻透管材的制造方法，其特征在于挤出温度是：进料段为150-180℃，压缩段为190-200℃，塑化段为200-210℃，均化段为200-220℃，模具温度为190-210℃，冷却水温度15-20℃；冷却定型真空度为0.4MPa。 
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