CN105037951A - 一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的ppr管材及其制备方法 - Google Patents

一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的ppr管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法，属于PPR管材增韧技术领域。使用了纳米粒子与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，采用了增容剂增容共混体系。本发明的有益之处是：由于纳米粒子的加入，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降和韧性降低的问题，还进一步提高了PPR管材的综合性能；可耐-40℃的低温冲击，实现了PPR管材的增韧增强，并具有较低的生产成本；同时增容剂的加入不但可以提高聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR和纳米粒子的相容性，而且大幅度地提高了材料冲击韧性和强度。

Description

一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法，尤其涉及一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法。
背景技术
PPR是三丙聚乙烯的简称，又叫无规共聚聚丙烯管，采用热熔接的方式，有专用的焊接和切割工具，有较高的可塑性，价格也很经济；是20世纪80年代末90年代初开发应用的塑料管道产品，它以其自身优异的性能和较广泛的应用领域，已在塑料管材市场占据一席之地，是公认的绿色环保产品，一般用于内嵌墙壁，或者深井预埋管中；但近几年的市场运行发现PPR管材出现了不少问题，低温易脆断、硬度低、刚性差等，这些问题在很大程度上制约了PPR管材的良性发展，因此需提高其综合性能，尤其是韧性和强度；针对PPR冲击韧性差的缺点，主要的是在其中加入玻璃化温度较低、分子链柔顺的弹性体，它们包括EPDM，EPR，SBS，BR，EVA等，但是过高的弹性体用量会不可避免地引起材料强度的下降，从而也降低了材料的韧性；所以如何在此基础上增强材料的韧性的强度，是目前PPR管材领域重要的研究方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对上述PPR管材韧性差等弊端，提供了一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法，通过加入纳米粒子，形成多元共混体系，进一步提高了PPR管材的韧性及其综合性能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材，其特征在于该共混增韧体系的PPR管材按重量份数比计是由以下物质共混而成：
一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材的制备步骤：
(1)按重量份数比计，将70～80份无规共聚聚丙烯PPR和1～5份纳米粒子混合后通过搅拌机搅拌15～20min，温度控制在150℃～200℃；
(2)再按重量份数比计，将10～15份聚烯烃弹性体POE、1～5份增容剂和5～10份色母粒分别加入上述混合物中，在温度为100℃～180℃条件下，通过高速混合机搅拌20～30min；
(3)将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在真空为0.3～0.5MPa，冷却水温度为20℃～25℃条件下进行真空冷却定型；
(4)最后通过切割机切粒，可得无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材。
挤出机挤出温度为：进料段120℃～150℃，压缩段160℃～200℃，塑化段200℃～220℃。
所述的纳米粒子是氧化铁和氧化铝中的一种或两种，粒径为0.1～0.5μm。
所述的增容剂是聚丙烯接枝苯乙烯接枝聚合物PP-g-ST和马来酸酐接枝中的一种或两种。
本发明应用方法：
首先按重量份数比计，将无规共聚聚丙烯PPR和纳米粒子混合后通过搅拌机搅拌，温度控制在一定条件下；再按重量份数比计，将聚烯烃弹性体POE、增容剂和色母粒分别加入上述混合物中，在一定温度条件下，通过高速混合机搅拌；然后再将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在一定真空、冷却水温度条件下进行真空冷却定型；最后通过切割机切粒即可。
本发明的原理：由于聚烯烃弹性体POE的加入进行共聚，可以提高PPR管材的低温韧性，冲击性能，更重要的是纳米粒子的加入，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降和韧性降低的问题，还进一步提高了PPR管材的综合性能，同时增容剂的加入不但可以提高聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR和纳米粒子的相容性，而且大幅度地提高了材料冲击韧性和强度。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：通过纳米粒子的加入，与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降问题，还实现了PPR管材的增韧增强，进一步提高了PPR管材的综合性能。
实施方式
一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材，其特征在于该共混增韧体系的PPR管材按重量份数比计是由以下物质共混而成：
首先按重量份数比计，将70～80份无规共聚聚丙烯PPR和1～5份纳米粒子混合后通过搅拌机搅拌15～20min，温度控制在150℃～200℃；再按重量份数比计，将10～15份聚烯烃弹性体POE、1～5份增容剂和5～10份色母粒分别加入上述混合物中，在温度为100℃～180℃条件下，通过高速混合机搅拌20～30min；然后将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在真空为0.3～0.5MPa，冷却水温度为20℃～25℃条件下进行真空冷却定型；最后通过切割机切粒，可得无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材。
挤出机挤出温度为：进料段120℃～150℃，压缩段160℃～200℃，塑化段200℃～220℃。
所述的纳米粒子是氧化铁和氧化铝中的一种或两种，粒径为0.1～0.5μm。
所述的增容剂是聚丙烯接枝苯乙烯接枝聚合物PP-g-ST和马来酸酐接枝中的一种或两种。
实例1
首先按重量份数比计，将78份无规共聚聚丙烯PPR和1份氧化铁混合后通过搅拌机搅拌15min，温度控制在150℃；再按重量份数比计，将10份聚烯烃弹性体POE、2份聚丙烯接枝苯乙烯接枝聚合物PP-g-ST、3份马来酸酐接枝和6份色母粒分别加入上述混合物中，在温度为100℃条件下，通过高速混合机搅拌20min；然后将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在真空为0.3MPa，冷却水温度为20℃条件下进行真空冷却定型；最后通过切割机切粒，可得无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材；挤出机挤出温度为：进料段120℃，压缩段160℃，塑化段200℃；由于纳米粒子的加入，与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降问题，还大幅度地提高了材料韧性和强度，进一步提高了PPR管材的综合性能；可耐-40℃的低温冲击，实现了PPR管材的增韧增强，并具有较低的生产成本。
实例2
首先按重量份数比计，将75份无规共聚聚丙烯PPR和2份氧化铁、3份氧化铝混合后通过搅拌机搅拌18min，温度控制在180℃；再按重量份数比计，将12份聚烯烃弹性体POE、1份马来酸酐接枝和7份色母粒分别加入上述混合物中，在温度为140℃条件下，通过高速混合机搅拌25min；然后将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在真空为0.4MPa，冷却水温度为22℃条件下进行真空冷却定型；最后通过切割机切粒，可得无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材；挤出机挤出温度为：进料段130℃，压缩段180℃，塑化段210℃；由于纳米粒子的加入，与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降问题，还大幅度地提高了材料韧性和强度，进一步提高了PPR管材的综合性能；由于纳米粒子的加入，与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降问题，还大幅度地提高了材料韧性和强度，进一步提高了PPR管材的综合性能；可耐-40℃的低温冲击，实现了PPR管材的增韧增强，并具有较低的生产成本。
实例3
首先按重量份数比计，将76份无规共聚聚丙烯PPR和3份氧化铝混合后通过搅拌机搅拌20min，温度控制在200℃；再按重量份数比计，将11份聚烯烃弹性体POE、2份聚丙烯接枝苯乙烯接枝聚合物PP-g-ST和8份色母粒分别加入上述混合物中，在温度为180℃条件下，通过高速混合机搅拌30min；然后将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在真空为0.5MPa，冷却水温度为25℃条件下进行真空冷却定型；最后通过切割机切粒，可得无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材；挤出机挤出温度为：进料段150℃，压缩段200℃，塑化段220℃；由于纳米粒子的加入，与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降问题，还大幅度地提高了材料韧性和强度，进一步提高了PPR管材的综合性能；由于纳米粒子的加入，与聚烯烃弹性体POE、无规共聚聚丙烯PPR混合，形成三元的混合体系，不仅解决了过高的弹性体用量导致的材料强度下降问题，还大幅度地提高了材料韧性和强度，进一步提高了PPR管材的综合性能；可耐-40℃的低温冲击，实现了PPR管材的增韧增强，并具有较低的生产成本。

Claims (5)

1.一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材，其特征在于该共混增韧体系的PPR管材按重量份数比计是由以下物质共混而成：
2.根据权利要求1所述的一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材制备方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)按重量份数比计，将70～80份无规共聚聚丙烯PPR和1～5份纳米粒子混合后通过搅拌机搅拌15～20min，温度控制在150℃～200℃；
(2)再按重量份数比计，将10～15份聚烯烃弹性体POE、1～5份增容剂和5～10份色母粒分别加入上述混合物中，在温度为100℃～180℃条件下，通过高速混合机搅拌20～30min；
(3)将上述高速混合后的混合物在双螺杆挤出机挤出造粒，再将粒料加入全自动一体化挤出机挤出，在真空为0.3～0.5MPa，冷却水温度为20℃～25℃条件下进行真空冷却定型；
(4)最后通过切割机切粒，可得无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材。
3.根据权利要求2所述的一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材制备方法，其特征在于挤出机挤出温度为：进料段120℃～150℃，压缩段160℃～200℃，塑化段200℃～220℃。
4.根据权利要求1所述的一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法，其特征在于：所述的纳米粒子是氧化铁和氧化铝中的一种或两种，粒径为0.1～0.5μm。
5.根据权利要求1所述的一种无机刚性粒子三元共混增韧体系的PPR管材及其制备方法，其特征在于：所述的增容剂是聚丙烯接枝苯乙烯接枝聚合物PP-g-ST和马来酸酐接枝中的一种或两种。
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