CN103214743A - 一种耐高温变形改性无规共聚聚丙烯管材及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温变形改性无规共聚聚丙烯管材及其制备方法 Download PDF

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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/04—Particle-shaped

Abstract

本发明属于新型高分子复合材料，涉及一种改性无规共聚聚丙烯管材及其制备方法，该管材由包括以下重量份的组分制成：无规共聚聚丙烯专用料60-90份，滑石粉10-40份，α成核剂0.2-0.6份，抗氧剂0.3-0.6份。本发明通过添加α成核剂和滑石粉提高PPR管材专用料的耐高温变形性能，通过添加滑石粉降低了PPR管材的成本，本发明提出的一种耐高温变形PPR管材制备工艺简单，易加工。

Description

一种耐高温变形改性无规共聚聚丙烯管材及其制备方法
技术领域
本发明属于新型高分子复合材料，涉及一种改性无规共聚聚丙烯管材及其制备方法。
背景技术
PPR管又叫三型聚丙烯管或无规共聚聚丙烯管，是由无规共聚聚丙烯管材专用料经挤出加工而成。PPR管材除了具有一般塑料管材质量轻、强度好、耐腐蚀和使用寿命长等优点外，还具有其它优点：内壁光滑；流动阻力小而且不结垢；安装操作简单方便；具有可焊性，可在几秒钟内焊接在一起；PPR管材在生产和施工工程中产生的废品可回收利用；能降低生产成本；不污染环境。
PPR管材刚性低，在高温下易变形是其缺点之一，因而在输送高温热水时易发生弯曲变形。因此，如何进一步提高PPR耐高温变形性能已成为一项具有很高实用价值的课题。
公开号为CN201202892的专利公开了一种增强型PPR复合管，属于塑料管材技术领域。其特征在于由三层结构复合构成，内层为挤出成型的PPR内层管，中间层为缠绕设置在PPR内层管管壁上的纤维网，外层为挤出成型且包覆在PPR内层管、纤维网表面的PPR外层管。该增强型PPR复合管显著改善了PPR管材的脆性，提高了管材的抗冲击性能，同时大大提高了管材强度，符合了建筑主立管的使用要求。该方法提高了PPR管材的强度，也就能提高了PPR管材耐高温变形性能，但是这种三层共挤的工艺比较复杂，而且普通的管材挤出机不具备这种三层共挤的工艺条件。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种耐高温变形改性PPR管材及其制造方法，以克服PPR管材高温下易变形的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种改性无规共聚聚丙烯管材，由包括以下重量份的组分制成：
无规共聚聚丙烯专用料    60-90份，
滑石粉                  10-40份，
α成核剂                0.2-0.6份，
抗氧剂            0.3-0.6份。
所述的无规共聚聚丙烯专用料，熔融指数小于0.5g/10min(2.16kg，230℃)，其中乙烯含量为3-8％(重量比)。
所述的滑石粉为1250目工业级滑石粉。
所述的α成核剂选自有机磷酸盐类α晶成核剂，优选双(对特丁基苯氧基)磷酸钠(NA-10)、亚甲基双(2，4-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐(NA-11)或2，2-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸铝(NA-21)。
所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为1∶2。
所述的主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或一种以上，优选β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114)或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)中的一种或一种以上。所述的辅抗氧剂为亚磷酸盐和酯类抗氧剂中的一种或一种以上，优选硫代二丙酸二(十八)酯(DSTDP)、硫代二丙酸二月桂酯(DLTDP)或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或一种以上。
一种上述改性无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按上述配比称取各原料；
(2)将步骤(1)中称取的原料在高速混合器中干混3-5分钟；
(3)将步骤(2)中混合好的原料熔融挤出，造粒；
(4)将造粒好的原料挤出，加工成管材。
所述的步骤(3)中在双螺杆挤出机中挤出，其中进料段的温度为170-180℃，压缩段为190-210℃，塑化段为210-220℃，均化段为200-220℃，模口温度为190-210℃。
本发明的优点在于：
1.本发明通过添加α成核剂和滑石粉来提高PPR管材的耐高温变形性能。
2.本发明通过添加滑石粉降低了PPR管材的成本。
3.本发明提出的一种耐高温变形PPR管材制备工艺简单，易加工。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
在实施例及对比例配方中，PPR为中石化燕山石化公司生产的无规共聚聚丙烯，商品牌号为PPR4220，其熔融指数为0.30g/10min(230℃，2.16kg)。
所用的滑石粉为东莞市鼎元钛业有限公司生产的1250目滑石粉。
所用的有机磷酸盐类α成核剂为日本旭化电公司的NA-11[亚甲基双(2，4-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐]，NA-10[双(对特丁基苯氧基)磷酸钠]，NA-21[2，2-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸铝]。
所用的主抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂1010，化学名称为四[甲基-α-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯，主抗氧剂β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、主抗氧剂1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(抗氧剂3114)。
辅抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂168，化学名称为三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，辅抗氧剂硫代二丙酸二(十八)酯(DSTDP)、辅抗氧剂硫代二丙酸二月桂酯(DLTDP)。
实施例1-4
表1列出了实施例1-4的配方，按表1所列组分及其重量份，将PPR专用料、滑石粉、α成核剂、抗氧剂在高速混合器中干混3分钟；再将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；最后将造粒好的原料用全自动一体化管材挤出，加工成管材。其工艺为：进料段160-180℃，压缩段180-200℃，，塑化段180-210℃，均化段200-220℃，模口温度190-210℃。进料段170-180℃，压缩段190-210℃，，塑化段210-220℃，均化段200-220℃，模口温度190-210℃。
对比例1
按表1所列组分及其重量份，将PPR、抗氧剂在高速混合器中干混3分钟；其余步骤与实施例1-4相同。
性能评价方式及实行标准：
将上述造粒好的粒子拿一部分出来在90-100℃的鼓风烘箱中干燥2-3小时，然后在注塑成型机上注塑成型制样。
拉伸性能测试按ISO 527-2进行；弯曲性能按ISO 178进行；悬臂梁冲击强度按ISO 180进行；热变形温度按ISO 75-2进行；管材静液压试验按GBT 18742进行。
实施例配方及各项性能测试结果见表2：
表1实施例1-4的配方
  组分(重量份)   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   比较例
  PPR4220   60份   70份   80份   90份   100份
  滑石粉   40份   30份   20份   10份
  NA-11   0.2份   0.3份   0.4份   0.6份
  主抗氧剂1010   0.1份   0.15份   0.15份   0.2份   0.1份
  辅抗氧剂168   0.2份   0.3份   0.3份   0.4份   0.2份
表2实施例1-4各项性能测试结果
Figure BDA0000132181180000041
从实施例1-4和对比例可以看出，通过添加α成核剂、滑石粉来改性PPR管材专用料，提高了PPR管材专用料的热变形温度，增强了其耐高温变形性能。并且在提高高温变形性能的同时，其耐静压性能没有受到影响，成功的解决了PPR高温易变形的难题。
实施例5-8
实施例5-8的配方如表3所示。
按表3所列组分及其重量份，将PPR专用料、滑石粉、NA-10、抗氧剂在高速混合器中干混3分钟；再将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；最后将造粒好的原料用全自动一体化管材挤出，加工成管材。其工艺为：进料段160-180℃，压缩段180-200℃，，塑化段180-210℃，均化段200-220℃，模口温度190-210℃。进料段170-180℃，压缩段190-210℃，，塑化段210-220℃，均化段200-220℃，模口温度190-210℃。
表3实施例5-8的配方
  组分(重量份)  实施例5  实施例6  实施例7  实施例8
  PPR4220   60份   70份   80份   90份
  滑石粉   40份   30份   20份   10份
  NA-10   0.2份   0.3份   0.4份   0.6份
  主抗氧剂1076   0.1份   0.15份   0.15份   0.2份
  辅抗氧剂DSTDP   0.2份   0.3份   0.3份   0.4份
实施例9-12
实施例9-12的配方如表4所示。
按表4所列组分及其重量份，将PPR专用料、滑石粉、NA-10、抗氧剂在高速混合器中干混3分钟；再将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒；最后将造粒好的原料用全自动一体化管材挤出，加工成管材。其工艺为：进料段160-180℃，压缩段180-200℃，，塑化段180-210℃，均化段200-220℃，模口温度190-210℃。进料段170-180℃，压缩段190-210℃，，塑化段210-220℃，均化段200-220℃，模口温度190-210℃。
表4实施例9-12的配方
  组分(重量份)   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12
  PPR4220   60份   70份   80份   90份
  滑石粉   40份   30份   20份   10份
  NA-21   0.2份   0.3份   0.4份   0.6份
  主抗氧剂3114   0.1份   0.15份   0.15份   0.2份
  辅抗氧剂DLTDP   0.2份   0.3份   0.3份   0.4份
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：由包括以下重量份的组分制成：
无规共聚聚丙烯专用料        60-90份，
滑石粉                      10-40份，
α成核剂                    0.2-0.6份，
抗氧剂                      0.3-0.6份。
2.根据权利要求1所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的无规共聚聚丙烯专用料的熔融指数小于0.5g/10min，测试条件为2.16kg，230℃，其中乙烯含量为3-8％。
3.根据权利要求1所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的滑石粉为1250目工业级滑石粉。
4.根据权利要求1所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的α成核剂选自有机磷酸盐类α晶成核剂，优选双(对特丁基苯氧基)磷酸钠、亚甲基双(2，4-二叔丁基苯基)磷酸酯钠盐或2，2-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯氧基)磷酸铝。
5.根据权利要求1所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂。
6.根据权利要求5所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为1∶2。
7.根据权利要求5所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的主抗氧剂为受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或一种以上，优选β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸或四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的一种或一种以上。
8.根据权利要求5所述的改性无规共聚聚丙烯管材，其特征在于：所述的辅抗氧剂为亚磷酸盐或酯类抗氧剂中的一种或一种以上，优选硫代二丙酸二(十八)酯、硫代二丙酸二月桂酯或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或一种以上。
9.一种权利要求1-8中任一所述的改性无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按权利要求1所述的配比称取各原料；
(2)将步骤(1)中称取的原料在高速混合器中干混3-5分钟；
(3)将步骤(2)中混合好的原料熔融挤出，造粒；
(4)将造粒好的原料挤出，加工成管材。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中在双螺杆挤出机中挤出，其中进料段的温度为170-180℃，压缩段为190-210℃，塑化段为210-220℃，均化段为200-220℃，模口温度为190-210℃。
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