CN102786741A - 一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯及其制备方法，以解决目前静音排水管道用耐冲击共聚聚丙烯在保证耐冲击性能的基础上维卡软化温度不能达到规定要求的问题，按重量份数计所述静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯由以下组分组成：耐冲击共聚聚丙烯50-90份，玄武岩纤维3-8份，有机改性蒙脱土5-15份，稀土1-3份，纳米二氧化硅3-6份，润滑剂1-3份，稳定剂0.5-2份，填料1-10份。本发明通过改变聚丙烯的结晶过程并且对聚丙烯进行综合改性，使静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯不仅在保持高耐冲击性能的基础上提高了维卡软化温度，并且具有良好的阻燃效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯及其制备方法。
背景技术
由于环境、能源、卫生性等要求，所以塑料管材代替传统管材(如铸铁管、镀锌钢管、混凝土管、粘土管等)已成为共识。在塑料管材的使用中，排水管道系统是应用量最大的。在此领域，所使用的塑料管道主要包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)管道，其他还有玻璃钢夹纱管、玻璃纤维增强PP管等；其中，PVC管道的用量占绝对优势，约占60%以上。但在近几年，发达国家的管道应用实践表明：无论是给水管道还是排水管道，聚烯烃管材的发展速度超过PVC管材。聚烯烃管道今后将逐渐占主导地位，特别在大口径实壁管和结构壁管系统。
聚丙烯是一种半结晶性材料，它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热变形温度、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。
嵌段共聚聚丙烯(PP-B)管道系统由于具有良好的机械性能、优良的耐化学药品性能和长期使用寿命等，因此在发达国家该管道广泛应用于埋地排水、下水管道系统，室内污废水系统，电缆防护和导管系统。特别是新一代刚性PP-B材料的开发，更加满足了排水管道对材料的刚性要求，增强了PP-B管道在排水领域中的竞争能力，使之具有良好的市场发展前景。
《GB/T 273-2008聚丙烯静音排水棺材及管件》对原料进行了具体规定，其中规定原料为耐冲击的嵌段共聚聚丙烯（PP-B）为原料。而为了增加聚丙烯的耐冲击性能，常需要将PP与乙烯进行嵌段共聚，但在增加耐冲击性能的同时，聚丙烯的其他性能得到了降低，其中维卡软化温度就产生了比较明显的变化，聚丙烯的维卡软化温度由大于150℃降低到了140℃左右，而GB/T273中明确规定PP-B的维卡软化温度要≥145℃，聚丙烯的耐冲击性能与维卡软化温度形成了矛盾，为了解决这一矛盾，必须对聚丙烯进行进一步改性，从而达到在具有良好耐冲击性能的基础上兼具较高的维卡软化温度的目的。
一个公开号为CN 1099770 A，公开日为1995.3.8，名为“高抗冲击聚丙烯组合物”的发明专利公开了一种抗冲击聚丙烯组合物，该组合物包括聚丙烯、溶液丁苯橡胶、聚乙烯、无机填料、防老剂和润滑剂，该组合物具有优良的物理性能,突出的抗冲击性、耐热性及刚性。但是这种聚丙烯树脂混合物不具有较高的维卡软化温度，不适合用于排水管道。
发明内容
本发明的一个目的是解决目前静音排水管道用耐冲击共聚聚丙烯在保证耐冲击性能的基础上维卡软化温度不能达到要求的问题，提供一种具有高强度且高维卡软化温度的静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯。
本发明的另一个目的是提供制备这种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，按重量份数计所述静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯由以下组分制成：耐冲击共聚聚丙烯50-90份，玄武岩纤维3-8份，有机改性蒙脱土5-15份，稀土1-3份，纳米二氧化硅3-6份，润滑剂1-3份，稳定剂0.5-2份，填料1-10份。
由于目前市场上的耐冲击共聚聚丙烯用于静音排水管道存在维卡软化温度过低的缺点，因此本发明添加了各个组分以提高耐冲击共聚聚丙烯的维卡软化温度以及其他性能。有机改性蒙脱土，能显著提高软化点温度，且无卤阻燃，具有成炭好、无熔滴、烟雾少、难点燃、无卤阻燃、抗迁移、密度小等优特点；有机改性蒙脱土的加入可显著提高耐冲击共聚聚丙烯的结晶速率和结晶率，从而提高耐冲击共聚聚丙烯的力学性能，减少耐冲击共聚聚丙烯成型过程中的收缩率，同时降低耐冲击共聚聚丙烯制品的成本。稀土是良好的聚丙烯β成核剂，可以促进聚丙烯β晶型的形成，提高热变形温度和冲击强度。纳米二氧化硅具有明显的异相成核效应，能够提高耐冲击共聚聚丙烯的结晶温度、熔融温度、结晶度和结晶速率，同时维卡软化温度也得到了提高。玄武岩纤维具有增强效果，添加玄武岩纤维为了减少各种添加物对耐冲击共聚聚丙烯耐冲击性能影响，玄武岩纤维比玻璃纤维性能优异，在达到同样的增强效果要比玻璃纤维添加量少。由于有机改性蒙脱土的阻燃效果，聚丙烯在用于下水管道发生火宅时，可以降低火势的蔓延，降低财产损失。
润滑剂用于耐冲击共聚聚丙烯改性产品的内外动态润滑平衡控制，大幅度提高熔体流动性及表面光泽度，可直接用于注塑。
稳定剂可防止光照和热氧化的影响，提高聚丙烯的稳定性。
填料是减少耐冲击共聚聚丙烯成型过程中的收缩率，同时降低耐冲击共聚聚丙烯制品的成本。
作为优选，所述玄武岩纤维的直径为0.5-5μm。直径过大增强效果不佳，直径过小成本太大。
作为优选，所述稀土为氧化镧、氧化铈或氧化镨。
作为优选，所述有机改性蒙脱土为采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)对钠基蒙脱土进行有机插层改性。根据张林，等的论文《钠基蒙脱土的有机改性及其表征》的改性方法制备而成。蒙脱土大体上分为钠基土和钙基土，钠基蒙脱土具有更好的性能。
作为优选，所述纳米二氧化硅的粒径为20-60nm。粒径过大不利于聚丙烯结晶，粒径过小成本增大。
作为优选，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸。
作为优选，稳定剂为光稳定剂944、光稳定剂BW-10LD或光稳定剂622。添加光稳定剂防止聚丙烯的降解氧化，增加耐冲击共聚聚丙烯的使用寿命。
作为优选，填料为滑石粉、轻质碳酸钙或二氧化钛。
制备静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的方法，该方法包括以下步骤：首先将按重量份数进行配比的所述静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的各组分混合均匀，然后在双螺杆混炼挤出机挤出切粒，挤出机温度为150-220℃，转速为180-600转/min。
由于采用上述技术方案，本发明的静音排水管道用耐冲击共聚聚丙烯通过添加各组分改变聚丙烯的结晶从而增加了强度且提高了热力学温度，进而维卡软化温度也得到了很大提高；除此之外，本发明的产品还具有阻燃效果，发生火宅时，在一定上能够能够降低火势的蔓延，保护人民的生命财产。
具体实施方式
本发明的部分原料名称及来源：
耐冲击共聚聚丙烯：东莞市同迅塑胶原料有限公司。
实施例1
首先将耐冲击共聚聚丙烯，玄武岩纤维，有机改性蒙脱土，氧化镧，纳米二氧化硅，硬脂酸钙，光稳定剂944，滑石粉按照表1中各组分的配比均匀混合，然后在双螺杆混炼挤出机挤出切粒，挤出机温度约为150℃，转速为600转/min。
其中，耐冲击共聚聚丙烯的熔融指数为0.05g/10min，玄武岩纤维的直径为2μm，纳米二氧化硅的粒径为60nm，润滑剂、稳定剂和填料的粒径均小于20μm。
实施例2
首先将耐冲击共聚聚丙烯，玄武岩纤维，有机改性蒙脱土，氧化铈，纳米二氧化硅，硬脂酸锌，光稳定剂BW-10LD，轻质碳酸钙按照表1中各组分的配比均匀混合，然后在双螺杆混炼挤出机挤出切粒，挤出机温度约为220℃，转速为200转/min。
其中，耐冲击共聚聚丙烯的熔融指数为0.5g/10min，玄武岩纤维的直径为5μm，纳米二氧化硅的粒径为20nm，润滑剂、稳定剂和填料的粒径均小于20μm。
实施例3
首先将耐冲击共聚聚丙烯，玄武岩纤维，有机改性蒙脱土，氧化镧，纳米二氧化硅，硬脂酸，光稳定剂622，二氧化钛按照表1中各组分的配比均匀混合，然后在双螺杆混炼挤出机挤出切粒，挤出机温度约为180℃，转速为400转/min。
其中，耐冲击共聚聚丙烯的熔融指数为0.1g/10min，玄武岩纤维的直径为0.5μm，纳米二氧化硅的粒径为40nm，润滑剂、稳定剂和填料的粒径均小于20μm。
实施例4
首先将耐冲击共聚聚丙烯，玄武岩纤维，有机改性蒙脱土，氧化镨，纳米二氧化硅，硬脂酸钙，光稳定剂622，轻质碳酸钙按照表1中各组分的配比均匀混合，然后在双螺杆混炼挤出机挤出切粒，挤出机温度约为200℃，转速为180转/min。
其中，耐冲击共聚聚丙烯的熔融指数为0.3g/10min，玄武岩纤维的直径为1μm，纳米二氧化硅的粒径为30nm，润滑剂、稳定剂和填料的粒径均小于20μm。
各实施例制备的静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的性能见表1。
表1
通过对各实施例制备的静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的结果分析显示，本发明的产品具有良好的耐冲击强度和维卡软化温度，且维卡软化温度高于标准规定的温度，此外，本发明的产品阻燃效果良好。
Claims (9)
1. 一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，按重量份数计所述静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯由以下组分制成：耐冲击共聚聚丙烯50-90份，玄武岩纤维3-8份，有机改性蒙脱土5-15份，稀土1-3份，纳米二氧化硅3-6份，润滑剂1-3份，稳定剂0.5-2份，填料1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，所述玄武岩纤维的直径为0.5-5μm。
3.根据权利要求1所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，所述稀土为氧化镧、氧化铈或氧化镨。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，所述有机改性蒙脱土为采用十六烷基三甲基溴化铵与十八烷基三甲基氯化铵对钠基蒙脱土进行有机插层改性。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为20-60nm。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，稳定剂为光稳定剂944、光稳定剂BW-10LD或光稳定剂622。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯，其特征在于，填料为滑石粉、轻质碳酸钙或二氧化钛。
9.制备权利要求1所述的一种静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先将按重量份数进行配比的所述静音排水管道用改性耐冲击共聚聚丙烯的各组分混合均匀，然后在双螺杆混炼挤出机挤出切粒，挤出机温度为150-220℃，转速为180-600转/min。
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