CN103991246B - 一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，制备包括如下步骤：A配制母料：母料包含如下重量比的组份：聚烯烃30%-50%；抗氧剂0.5%-1%；空心玻璃微珠15%-30%；有机增容剂5%-10%；纳米碳酸钙20%-40%；内外润滑剂1%-5%；聚烯烃弹性体3%-10%；B高速混料：得一次混料；C低速混料：得二次混料；D造粒机造粒：得造粒母料； E共挤挤出成型：共挤挤出成型，得三层共挤管材。加入纳米碳酸钙，既使材料力学性能增强，又降低产品成本；加入空心玻璃微珠，降低产品密度，减轻重量，降低成本；加入聚烯烃弹性体，增加材料韧性，避免由于无机填料的增加导致材料低温变脆的影响。

Description

一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法
技术领域
本发明涉及一种聚烯烃共混物，主要用于管材制造，属于聚烯烃材料应用技术领域。
背景技术
聚丙烯，聚乙烯作为一种通用塑料。通过物理或化学方法，在树脂中添加或者共混有机或者无机助剂，主要目的是降低材料成本，提升产品的性能，改善成型加工工艺。国内很多的研究者，只是简单机械的将碳酸钙或者滑石粉等加入聚合物中，由于添加助剂的单一，并未能较全面的提升产品的综合性能。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点，提供一种减少空心玻璃微珠破碎，有效解决材料脆性断裂问题，便捷制备低成本，轻量化，并且低收缩率，低翘曲三层共挤管材的一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法。
本发明一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，其技术方案是：其特征在于制备包括如下步骤：
A、配制母料：母料包含如下重量比的组份：
聚烯烃30%-50%；
抗氧剂0.5%-1%；
空心玻璃微珠15%-30%；
有机增容剂5%-10%；
纳米碳酸钙20%-40%；
润滑剂1%-5%；
聚烯烃弹性体3%-10%；
B、高速混料：采用混合机升温至40-60℃，将抗氧剂、有机增容剂、纳米碳酸钙、润滑剂和聚烯烃弹性体按比例称好，加入混合机，进行高速混合均匀，转速1500转/分以上，时间10分钟，得一次混料；
C、低速混料：将混合机速度降低，在一次混料中加入空心玻璃微珠，进行低速混合均匀，转速为500转/分以下，时间不超过3分钟，得二次混料；
D、造粒机造粒：将二次混料利用平行双螺杆挤出造粒机进行造粒，得造粒母料；
E、共挤挤出成型：将得到的造粒母料与聚烯烃（纯料）按比例混合添加，利用巴顿菲儿辛辛那提挤出机，进行共挤挤出成型，得三层共挤管材。
本发明一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，所述的聚烯烃为不同流动性的聚丙烯或者聚乙烯，通过熔融指数测定仪在230℃，2.16kg砝码，测得其熔融指数为0.5-3g/10min。所述的均聚丙烯的结晶度在70%以上，等规度大于98%。所述纳米碳酸钙是经过偶联剂活化，具有极强的分散性和活性，其中偶联剂为结构中含双键的硅烷偶联剂或者钛酸酯偶联剂。所述的空心玻璃微珠为市售经偶联剂活化高性能的空心玻璃微珠，其抗压强度40MPa，平均粒径在45μm，漂浮率大于92%，其材质为硼硅酸盐，填充真密度在0.2g/cm3-0.5g/cm3。所述聚烯烃弹性体为乙烯-辛烯弹性体或乙烯-丁烯弹性体。所述的抗氧剂为[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯（抗氧剂1010）、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯（抗氧剂168）、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚（抗氧剂264）或者β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯（抗氧剂1076）中的一种或者几种混合物。所述的有机增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯树脂或者甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯树脂。所述的润滑剂为硬脂酸、单甘脂或者氧化聚乙烯中的一种或多种混合物。
本发明的优点在于：加入纳米碳酸钙，既起到骨架作用，使材料力学性能增强，又降低了产品成本；加入空心玻璃微珠，主要起到减重的效果，降低产品的密度，从而降低每体积产品的成本；加入聚烯烃弹性体，使材料的韧性得到进一步加强，避免由于无机填料的增加而导致材料低温变脆的影响。纳米碳酸钙和弹性体的添加，都有利于保护空心玻璃微球，避免在混合机高速运转和螺杆强剪切下导致过度破碎，有效保证材料的整体性能，从而有效解决了聚烯烃制品低温脆性和成本昂贵的问题。本发明的聚烯烃母料，成本低，流动性好，加工性强，性能优越，并且使用方便，可以根据产品的性能要求，进行一定比例的添加，满足生产需求。
具体实施方式
以下为将上述管件注塑实施例子，对本发明进行进一步说明。
实施例一：制备Ø20×2.3（S4)PP冷水管：
A、配制母料，包含如下重量比的组份：
聚丙烯40%；
抗氧剂1010：1%；
空心玻璃微珠20%；
马来酸酐接枝聚丙烯树脂5%；
纳米碳酸钙 25%；
硬脂酸3%；
乙烯-丁烯弹性体6%；
B、高速混料：采用混合机升温至40-60℃，将抗氧剂1010、马来酸酐接枝聚丙烯、纳米碳酸钙、硬脂酸、乙烯-丁烯弹性体按比例加入混合机进行高速混合均匀，转速为1600r/min，时间为10min，得一次混料；
C、低速混料：降低混合机速度，在一次混料中加入空心玻璃微珠，进行低速混合均匀，转速为450 r/min， 时间为3min，得二次混料；
D、造粒机造粒：将利用平行双螺杆挤出造粒机进行造粒，得到造粒母料；
E、共挤挤出成型：将得到的造粒母料与聚丙烯（纯料）按比例混合添加，利用巴顿菲儿辛辛那提挤出机，进行共挤挤出成型，得三层共挤管材；其中挤出温度：料筒温度在180℃-190℃，机头温度190℃-205℃，以确保材料测定塑化，内外壁光亮；螺杆转速：55r/min-65r/min，螺杆扭矩：50%-60%，牵引速度：5.32m/min；
F、性能检测：主要为液压和密度测试：在4.1MPa，保压一小时，无渗漏无开裂，产品合格。在0℃，2小时冷冻处理，产品进行简支梁冲击试验，有轻微缺陷，属合格范围。其产品密度为0.88g/cm3而纯聚丙烯树脂密度为0.91g/cm3，相比较由于加入较多无机填充，产品性能上也能够达到国家标准，此功能母料成本和性能优势明显，操作和使用方便。
实施例二，制备Ø32×2.9（S5)PP冷水管：
A、配备聚烯烃母料，包含如下重量比的组份：
聚丙烯50%；
抗氧剂1010 ：1%；
空心玻璃微珠15%；
马来酸酐接枝聚丙烯树脂5%；
纳米碳酸钙 20%；
硬脂酸3%；
乙烯-丁烯弹性体6%；
B、高速混料：采用混合机升温至40-60℃，将抗氧剂1010、马来酸酐接枝聚丙烯树脂、纳米碳酸钙、硬脂酸、乙烯-丁烯弹性体按比例加入混合机，进行高速混合均匀，转速为1600r/min，时间为10min，得一次混料；
C、低速混料：降低混合机速度，在一次混料中加入空心玻璃微珠，进行低速混合，转速为450 r/min， 时间为3min，得二次混料；
D、造粒机造粒：将利用平行双螺杆挤出造粒机进行造粒，得到造粒母料；
E、共挤挤出成型：将得到的造粒母料与聚丙烯（纯料）按比例混合添加，利用巴顿菲儿辛辛那提挤出机，进行共挤挤出成型，得三层共挤管材；其中挤出温度：料筒温度在180℃-190℃，机头温度190℃-205℃，以确保材料测定塑化，内外壁光亮；螺杆转速：55r/min-70r/min，螺杆扭矩：55%-65%，牵引速度：3.22m/min；
F、性能检测：主要为液压和密度测试：在3.3MPa，保压一小时，无渗漏无开裂，产品合格。在0℃，2小时冷冻处理，产品进行简支梁冲击试验，有轻微缺陷，属合格范围。其产品密度为0.90g/cm3，而纯聚丙烯树脂密度为0.91g/cm3，相比较由于加入较多无机填充，产品性能上也能够达到国家标准，此功能母料成本和性能优势明显，操作和使用方便。

Claims (5)

1.一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，其特征在于制备包括如下步骤：
A、配制母料：母料包含如下重量比的组份：
聚丙烯50%；
抗氧剂1010：1%；
空心玻璃微珠15%；
马来酸酐接枝聚丙烯树脂5%；
纳米碳酸钙 20%；
硬脂酸3%；
乙烯-丁烯弹性体6%；
B、高速混料：采用混合机升温至40-60℃，将抗氧剂1010、马来酸酐接枝聚丙烯树脂、纳米碳酸钙、硬脂酸、乙烯-丁烯弹性体按比例加入混合机，进行高速混合均匀，转速为1600r/min，时间为10min，得一次混料；
C、低速混料：降低混合机速度，在一次混料中加入空心玻璃微珠，进行低速混合，转速为450 r/min， 时间为3min，得二次混料；
D、造粒机造粒：利用平行双螺杆挤出造粒机进行造粒，得到造粒母料；
E、共挤挤出成型：将得到的造粒母料与聚丙烯按比例混合添加，利用巴顿菲儿辛辛那提挤出机，进行共挤挤出成型，得三层共挤管材。
2.如权利要求1所述的一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，其特征在于聚丙烯通过熔融指数测定仪在230℃，2.16kg砝码的试验条件下，测得其熔融指数为0.5-3g/10min。
3.如权利要求2所述的一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，其特征在于，所述的聚丙烯的结晶度在70%以上，等规度大于98%。
4.如权利要求1所述的一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，其特征在于所述纳米碳酸钙是经过偶联剂活化，具有极强的分散性和活性，其中偶联剂为钛酸酯偶联剂或者结构中含双键的硅烷偶联剂。
5.如权利要求1所述的一种聚烯烃母料制备三层共挤管材的方法，其特征在于所述的空心玻璃微珠为市售经偶联剂活化高性能的空心玻璃微珠，其抗压强度40MPa，平均粒径在45μm，漂浮率大于92%，其材质为硼硅酸盐，填充真密度在0.2g/cm3-0.5g/cm3。
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