CN102702613A - 一种高遮光性能的白色聚丙烯管材及其生产方法 - Google Patents

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本发明提供了一种高遮光性能的白色聚丙烯管材及其生产工艺，它的原料包括有聚丙烯树脂，其特征在于：原料中包括有钛白粉，钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2-5%，所述钛白粉经过处理后使TiO2粒子外表面由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层；原料中还包括间隔剂和分散剂，所述间隔剂的质量百分数为钛白粉的100-150%，所述分散剂的质量百分数为聚丙烯树脂的0.1-0.5%。本发明通过对生产白色聚丙烯管材原料的改进，使白色的聚丙烯管材也能达到高遮光性效果，并且生产工艺简单，具有很强的实用性。

Description

一种高遮光性能的白色聚丙烯管材及其生产方法
技术领域
本发明属于聚丙烯管材技术领域，具体是指一种高遮光性能的白色聚丙烯管材及其生产方法。
背景技术
聚丙烯管材具有密度小、卫生、无毒、耐腐蚀性良好、易加工等特点，广泛应用于建筑、化工管道等领域。
国内外对聚丙烯管材的遮光性能有着严格的要求，如ISO 15874-2：2003标准明确要求管材透光率小于0.2%。国家标准GB/T 18742.2-2002中，也要求管材应不透光。为了使聚丙烯管材满足不透光的要求，大多数管材生产厂家会选择生产灰色或者绿色的聚丙烯管材，这是因为这两种颜色的管材的遮光性较强。然而在某些情况下，比如管材明装时，需要使用白色聚丙烯管材。由于白色管材的遮光性能较差，管材存在透光的问题，它导致管材内部容易滋生藻类和细菌，从而对人体的健康带来危害。
目前，国外管材生产商一般以聚丙烯有色料生产管材，由于国外石化厂不提供白色聚丙烯有色料，故国外管材生产商不生产白色的聚丙烯管材。而国内管材生产商一般采用聚丙烯本色料添加白色母的方法生产白色聚丙烯管材，由于色母中颜料钛白粉的遮盖力不够，且分散性也不好，导致管材的遮光性能普遍不满足标准要求。
发明内容
本发明的目的是根据上述不足提供一种高遮光性能的白色聚丙烯管材，该管材遮光性能好，而且生产方法简单，实用性强。
本发明的技术方案如下：一种高遮光性能的白色聚丙烯管材，它的原料包括有聚丙烯树脂，其特征在于：原料中包括有钛白粉，钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2-5%，所述钛白粉经过处理后使TiO2粒子外表面由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层；原料中还包括间隔剂和分散剂，所述间隔剂的质量百分数为钛白粉的100-150%，所述分散剂的质量百分数为聚丙烯树脂的0.1-0.5%。
优选的，所述间隔剂为碳酸钙或硫酸钡。
最优选的，所述间隔剂为硫酸钡，硫酸钡的粒径为1-10μm，。
优选的，所述分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙二醇。
最优选的，所述分散剂为聚乙二醇，分子量为6000-10000，质量百分数为聚丙烯树脂的0.2-0.3%。
所述钛白粉经过处理是先向浓度为20-30%的TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的1-5％，然后混合并调节pH为5-6，在70-80℃下反应30-60分钟，最后水洗干燥后得到外层包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
优选的，所述钛白粉为金红石型，平均粒径为100-1000nm。
最优选的，所述钛白粉的平均粒径为160-400nm，钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2.5-4%。
所述原料中还包括有抗氧化剂、润滑剂或填料中的一种或几种。
本发明的另一个目的是提供上述高遮光性能的白色聚丙烯管材的生产方法。
一种生产上述高遮光性能的白色聚丙烯管材的方法，其步骤包括：将聚丙烯树脂、钛白粉、间隔剂和分散剂混合均匀，然后在熔体温度不高于230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材；其中钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2-5%，所述钛白粉经过处理后使TiO2粒子外表面由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层；所述间隔剂的质量百分数为钛白粉的100-150%，所述分散剂的质量百分数为聚丙烯树脂的0.1-0.5%。
本发明通过钛白粉代替现有生产商白色母，同时对钛白粉进行表面处理，以抑制其光催化活性，并提高其在介质中分散性能，并且更容易控制生产管材过程中的钛白粉。同时，加入间隔剂可以防止二氧化钛的团聚，加入分散剂也可以提高钛白粉在介质中的分散性能。本发明通过对生产白色聚丙烯管材原料的改进，使白色的聚丙烯管材也能达到高遮光性效果，并且生产工艺简单，具有很强的实用性。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明：
实施例1
将重量份数为100份的聚丙烯树脂（牌号PA14D、熔体流动速率0.29g/10min）、2份金红石型钛白粉（粒径为100nm）、3份间隔剂硫酸钡（粒径为1μm）和0.25份分散剂聚乙二醇（分子量6000）、0.1份抗氧剂168混合均匀，然后在熔体温度230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料倒入单螺杆管材挤出机挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材1。
所述钛白粉经过处理是先向浓度为20%的TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的1％，然后混合并调节pH为5-6，在80℃下反应30分钟，水洗干燥后得到外表面包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
实施例2
将重量份数为100份的聚丙烯树脂（牌号PA14D、熔体流动速率0.29g/10min）、2.5份金红石型钛白粉（粒径为1000nm）、2.5份间隔剂碳酸钙和0.1份分散剂硬脂酸锌、0.2份抗氧剂168、0.1份润滑剂混合均匀，然后在熔体温度230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料倒入单螺杆管材挤出机挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材2。
所述钛白粉经过处理是先向浓度为30%的TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的5％，然后混合并调节pH为5-6，在70℃下反应60分钟，水洗干燥后得到外表面包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
实施例3
将重量份数为100份的聚丙烯树脂（牌号PA14D、熔体流动速率0.29g/10min）、3份金红石型钛白粉（粒径为350nm）、3份间隔剂硫酸钡（粒径为5μm）和0.3份分散剂聚乙二醇（分子量10000）、0.3份润滑剂混合均匀，然后在熔体温度230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料倒入单螺杆管材挤出机挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材3。
所述钛白粉经过处理是先向浓度为25%TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的3％，然后混合并调节pH为5-6，在75℃下反应40分钟，水洗干燥后得到外表面包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
实施例4
将重量份数为100份的聚丙烯树脂（牌号PA14D、熔体流动速率0.29g/10min）、4份金红石型钛白粉（粒径为160nm）、6份间隔剂硫酸钡（粒径为10μm）和0.5份分散剂硬脂酸钙、填料混合均匀，然后在熔体温度230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料倒入单螺杆管材挤出机挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材4。
所述钛白粉经过处理是先向浓度为25%的TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的3％，然后混合并调节pH为5-6，在75℃下反应60分钟，水洗干燥后得到外表面包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
实施例5
将重量份数为100份的聚丙烯树脂（牌号PA14D、熔体流动速率0.29g/10min）、5份金红石型钛白粉（粒径为400nm）、5份间隔剂硫酸钡（粒径为6μm）和0.2份分散剂聚乙二醇（分子量8000）、0.2份抗氧剂168混合均匀，然后在熔体温度230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料倒入单螺杆管材挤出机挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材5。
所述钛白粉经过处理是先向浓度为25%的TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的3％，然后混合并调节pH为5-6，在75℃下反应50分钟，水洗干燥后得到外表面包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
将上述实施例1-5得到的高遮光性能的白色聚丙烯管材1-5按照国家标准GB/T 21300-2007检测透光率，并按照GB/T 3682-2000检测管材熔指，结果如表1所示：
单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
透光率 % 0.15 0.10 0.10 0.05 0.10
管材熔指 g/10min 0.34 0.33 0.32 0.33 0.35
表1高遮光性能的白色聚丙烯管材1-5性能检测
从表1可以看出，本发明所述的白色聚丙烯管材的透光率可以达到国家标准要求，同时管材熔指也符合要求。

Claims (10)

1.一种高遮光性能的白色聚丙烯管材，它的原料包括有聚丙烯树脂，其特征在于：原料中包括有钛白粉，钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2-5%，所述钛白粉经过处理后使TiO2粒子外表面由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层；原料中还包括间隔剂和分散剂，所述间隔剂的质量百分数为钛白粉的100-150%，所述分散剂的质量百分数为聚丙烯树脂的0.1-0.5%。
2.根据权利要求1所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述间隔剂为碳酸钙或硫酸钡。
3.根据权利要求2所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述间隔剂为硫酸钡，硫酸钡的粒径为1-10μm。
4.根据权利要求1所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述分散剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或聚乙二醇。
5.根据权利要求4所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述分散剂为聚乙二醇，分子量为6000-10000，质量百分数为聚丙烯树脂的0.2-0.3%。
6.根据权利要求1所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述钛白粉经过表面处理是先向浓度为20-30%的TiO2浆液中加入可溶性的硫酸铝溶液，铝的加入量以Al2O3计，铝的加入量为TiO2质量的1-5％，然后混合并调节pH为5-6，在70-80℃下反应30-60分钟，最后水洗干燥后得到外层包裹有氧化铝的TiO2；将外层包裹有氧化铝的TiO2加入到溶解有钛酸酯偶联剂的丙酮溶剂中，室温下搅拌 后过滤并干燥后得到由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层的TiO2。
7.根据权利要求1所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述钛白粉为金红石型，平均粒径为100-1000nm。
8.根据权利要求7所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述钛白粉的平均粒径为160-400nm，钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2.5-4%。
9.根据权利要求1所述高遮光性能的白色聚丙烯管材，其特征在于：所述原料中还包括有抗氧化剂、润滑剂或填料中的一种或几种。
10.一种生产权利要求1-9中任一项所述高遮光性能的白色聚丙烯管材的方法，其步骤包括：将聚丙烯树脂、钛白粉、间隔剂和分散剂混合均匀，然后在熔体温度不高于230℃下混炼造粒，得到白色聚丙烯有色料，最后将白色聚丙烯有色料挤出成型得到高遮光性能的白色聚丙烯管材；其中钛白粉的质量百分数为聚丙烯树脂的2-5%，所述钛白粉经过处理后使TiO2粒子外表面由内至外依次包覆有氧化铝层和有机层；所述间隔剂的质量百分数为钛白粉的100-150%，所述分散剂的质量百分数为聚丙烯树脂的0.1-0.5%。 
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