CN104725725B - 一种新型改性聚丙烯管材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：聚丙烯15‑30份，纳米碳酸钙2‑5份，云母粉1‑3份，纳米氧化钛1‑3份，分散剂5‑8份，相容剂2‑6份，防老化剂1‑5份。本发明还公开了该新型改性聚丙烯管材的制备方法。本发明提供的新型改性聚丙烯管材，稳定性好，抗冲击性能好，刚性大，耐热性好，耐光照老化性提高，且其无毒，有利于环境保护，制备方法简单，成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料领域，具体的涉及一种新型改性聚丙烯管材。
背景技术：
聚丙烯（PP），是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。聚丙烯是目前所有塑料中最轻的品种之一，它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0.01%，成型性好，制品表面光泽好，易于着色。其结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏，具有良好的耐热性，化学稳定性好，适合制作各种化工管道和配件，防腐蚀效果良好。但是聚丙烯的耐寒性差，且极易老化，在应用之前常常需要进行改性。
常用的聚丙烯改性方法包括接枝改性、共混改性、共聚改性、交联改性等，接枝改性、共聚改性、交联改性条件比较复杂，对设备要求比较高，成本也很高。共混改性是一种简单而有效的改性方法，将其它塑料、橡胶或热塑性弹性体与PP共混可制被兼具这些聚合物性质的高分子合金。聚丙烯的共混改性可以改进聚合物的耐低温冲击性、透明度、着色性、抗静电性等。由于共混改性具有操作简单、生产周期短、适合批量生产等优点，使其发展十分迅速。但是随之而来的问题是共混物之前的相容性，且材料的刚度、耐热性能有所下降，成本也有所提高。填充改性是在塑料中添加相对廉价的非金属矿粉体材料或其它材料，从而降低制品的原材料成本，同时还可以改善塑料材料某些性能，比如刚性、硬度和耐热性等。通常使用的非矿粉体材料有碳酸钙（轻钙、重钙）、滑石粉、云母粉、高岭土、硅灰石粉、氢氧化铝、氢氧化镁或水镁石粉、沉淀硫酸钡或重晶石粉等。填料在聚丙烯中的分散性也成为该方法急需解决的一个问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型改性聚丙烯管材，其稳定性好，抗冲击性能好，刚性大，耐热性好，耐光照老化性提高，且其无毒，有利于环境保护，制备方法简单，成本低。
本发明的另一个目的是提供该新型改性聚丙烯管材的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯15-30份，纳米碳酸钙2-5份，
云母粉1-3份，纳米氧化钛1-3份，
分散剂5-8份，相容剂2-6份，
防老化剂1-5份。
作为上述技术方案的优选，一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯20份，纳米碳酸钙3份，
云母粉2份，纳米氧化钛2份，
分散剂5份，相容剂4份，
防老化剂3份。
作为上述技术方案的优选，所述的云母粉为片状，其厚度为200-500nm。
作为上述技术方案的优选，所述的分散剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、硬脂酸钙的混合物，三者质量比为1:3:2。
作为上述技术方案的优选，所述相容剂为马来酸酐接枝聚合物，所述防老化剂为硫脲衍生物。
一种新型改性聚丙烯管材的制备方法，包括以下步骤：
（1）将纳米碳酸钙、纳米氧化钛、云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入分散剂，超声20-30min后球磨12-24h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在50-60℃下搅拌1-2h，继续加入聚丙烯、相容剂、防老化剂，在100-110℃下，搅拌2-5h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
作为上述技术方案的优选，步骤（1）所述球磨的转速为580rpm，球磨时间为20h。
作为上述技术方案的优选，步骤（3）中所述牵引的条件为螺杆转速40r/min，牵引速度为1.5m/min。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用纳米碳酸钙、云母粉、纳米氧化钛与分散剂混合，并通过超声、球磨的方法来进行改性，细化了颗粒，有效改善了颗粒的分散性；碳酸钙的加入提高了聚丙烯材料的抗冲击性能，云母粉显著提高了其刚性和耐热性，纳米氧化钛在提高聚丙烯抗冲击性能的同时，可以有效吸收紫外线，解决了聚丙烯光照易老化的问题；
本发明提供的新型改性聚丙烯管材，原料价格低廉，成本低，无毒，有利于环境保护。
具体实施方式：
为更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯15份，纳米碳酸钙2份，
云母粉1份，纳米氧化钛1份，
分散剂5份，相容剂2份，
防老化剂1份。
其制备方法包括以下步骤：
（1）将2份纳米碳酸钙、1份纳米氧化钛、1份云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入5份分散剂，超声20min后球磨12h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在50℃下搅拌1h，继续加入15份聚丙烯、2份相容剂、1份防老化剂，在100℃下，搅拌2h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
实施例2
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯30份，纳米碳酸钙5份，
云母粉3份，纳米氧化钛3份，
分散剂8份，相容剂6份，
防老化剂5份。
其制备方法包括以下步骤：
（1）将5份纳米碳酸钙、3份纳米氧化钛、3份云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入8份分散剂，超声30min后球磨24h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在60℃下搅拌2h，继续加入30份聚丙烯、6份相容剂、5份防老化剂，在110℃下，搅拌5h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
实施例3
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯17份，纳米碳酸钙3份，
云母粉2份，纳米氧化钛2份，
分散剂6份，相容剂3份，
防老化剂2份。
其制备方法包括以下步骤：
（1）将3份纳米碳酸钙、2份纳米氧化钛、2份云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入6份分散剂，超声22min后球磨14h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在52℃下搅拌1.2h，继续加入17份聚丙烯、3份相容剂、2份防老化剂，在102℃下，搅拌3h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
实施例4
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯19份，纳米碳酸钙4份，
云母粉3份，纳米氧化钛3份，
分散剂7份，相容剂4份，
防老化剂3份。
其制备方法包括以下步骤：
（1）将4份纳米碳酸钙、3份纳米氧化钛、3份云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入7份分散剂，超声24min后球磨16h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在54℃下搅拌1.4h，继续加入19份聚丙烯、4份相容剂、3份防老化剂，在104℃下，搅拌4h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
实施例5
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯21份，纳米碳酸钙5份，
云母粉2份，纳米氧化钛3份，
分散剂6份，相容剂5份，
防老化剂4份。
其制备方法包括以下步骤：
（1）将5份纳米碳酸钙、3份纳米氧化钛、2份云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入6份分散剂，超声26min后球磨18h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在56℃下搅拌1.6h，继续加入21份聚丙烯、5份相容剂、4份防老化剂，在106℃下，搅拌4.5h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
实施例6
一种新型改性聚丙烯管材，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯23份，纳米碳酸钙4份，
云母粉3份，纳米氧化钛2份，
分散剂8份，相容剂5份，
防老化剂5份。
其制备方法包括以下步骤：
（1）将4份纳米碳酸钙、2份纳米氧化钛、3份云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入8份分散剂，超声28min后球磨20h，如此反复3-4次，得到分散液；
（2）将步骤（1）得到的分散液加入到高温搅拌机中，在58℃下搅拌1.8h，继续加入23份聚丙烯、5份相容剂、5份防老化剂，在108℃下，搅拌4.8h，得到混合物料；
（3）将步骤（2）得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
下面对本发明提供的新型改性聚丙烯管材进行性能测试，其中对比例为未改性聚乙烯管材。
（1）抗冲击性能
用缺口冲击强度来表示，按照GB/T 1843-1996来测试，测试如表1所示。
表1
从表1来看，本发明提供的新型改性聚丙烯管材与未改性的聚丙烯管材相比，具有较强的抗冲击强度。
Claims (5)
1.一种新型改性聚丙烯管材，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯15-30份，纳米碳酸钙2-5份，
云母粉1-3份，纳米氧化钛1-3份，
分散剂5-8份，马来酸酐接枝聚合物2-6份，
硫脲衍生物1-5份；
所述的分散剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、硬脂酸钙的混合物，三者质量比为1:3:2；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将纳米碳酸钙、纳米氧化钛、云母粉和无水乙醇混合搅拌均匀，加入分散剂，超声20-30min后球磨12-24h，如此反复3-4次，得到分散液；
(2)将步骤(1)得到的分散液加入到高温搅拌机中，在50-60℃下搅拌1-2h，继续加入聚丙烯、马来酸酐接枝聚合物、硫脲衍生物，在100-110℃下，搅拌2-5h，得到混合物料；
(3)将步骤(2)得到的混合物料经聚丙烯管材挤出机组挤出，冷却定型、牵引、切割，即得新型改性聚丙烯管材。
2.如权利要求1所述的一种新型改性聚丙烯管材，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
聚丙烯20份，纳米碳酸钙3份，
云母粉2份，纳米氧化钛2份，
分散剂5份，马来酸酐接枝聚合物4份，
硫脲衍生物3份。
3.如权利要求1所述的一种新型改性聚丙烯管材，其特征在于：所述的云母粉为片状，其厚度为200-500nm。
4.如权利要求1所述的一种新型改性聚丙烯管材，其特征在于：步骤(1)所述球磨的转速为580rpm，球磨时间为20h。
5.如权利要求1所述的一种新型改性聚丙烯管材，其特征在于：步骤(3)中所述牵引的条件为螺杆转速40r/min，牵引速度为1.5m/min。
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