CN105237886A - 一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于制备包括如下步骤:A、称取原料:按质量份,其成分组成如下:聚丙烯100份;聚烯烃增韧剂5-30份;无机填料5-10份;抗氧剂0.01-1.0份;紫外线吸收剂0.01-1.0份;B、烘干:将上述原料在60-80℃温度下烘干;C、制备预混料:将聚丙烯、聚烯烃增韧剂、无机填料按照一定比例混合后在低速搅拌机里进行搅拌10-12分钟,再加入抗氧剂和紫外线吸收剂,继续搅拌2-5分钟;D、挤出管材:将制备好的预混料喂入单螺杆挤出机,加工温度控制在160—210℃,螺杆转速控制在60-90rpm,挤出增韧改性的聚丙烯管材。

Description

一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法。
背景技术
[0002] 聚丙烯具有密度小,无臭无毒,卫生,良好的耐热性和耐腐蚀性等优点,广泛应用 于冷热水塑料管道系统,但由于聚丙烯韧性差,抗冲强度低,尤其低温下脆性大,极大地限 制了聚丙烯管道系统在寒冷地区的发展。因此,提高聚丙烯管材的韧性具有重要的理论支 撑意义和经济效益。
[0003] 聚丙烯增韧的方法主要分为两大类,一是化学增韧,即将一些有利于提高聚丙烯 韧性的原子或基团共聚到聚丙烯链上;二是物理改性,通过添加增韧改性剂来提高聚丙烯 的韧性,常用的有乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物等。由于物理改性方法 对设备要求低,可操作性强,工业生产上基本采用添加各种改性剂的方法来提高材料的性 能。
[0004] 中国发明专利ZL201210523848.3介绍了一种采用引发剂、增韧剂来增韧改 性聚丙烯及制备聚丙烯制品的方法,但引发剂的引入会导致加工过程中分散和作用的 效果不易控制,极易引起分散不均、过度交联或聚丙烯降解等问题。另外中国发明专利 ZL201110308569. 0介绍了一种采用增韧剂乙烯-醋酸乙烯共聚物、硫化剂和助硫化剂来增 韧改性得到高抗冲聚丙烯材料的制备方法,但是该方法引入硫化剂,会给制品带来较大的 臭味,不利于管材的卫生性能。因此,需要寻找一种工艺简单易控制,又不给制品带来特殊 味道的聚丙烯管材增韧方法。
发明内容
[0005] 本发明的目的是为了克服已有技术存在的缺点,提供一种改善聚丙烯的常温及低 温韧性,工艺简单易控制,又不给制品带来特殊味道的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方 法。
[0006] 本发明一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法的技术方案是:其特征在于制备包括 如下步骤: A、 称取原料:按质量份,其成分组成如下: 聚丙烯 100份; 聚烯烃增韧剂 5-30份; 无机填料 5-10份; 抗氧剂 0. 01-1. 0份; 紫外线吸收剂 0. 01-1. 0份; B、 烘干:将上述原料在60-80°C温度下烘干; C、 制备预混料:将聚丙烯、聚烯烃增韧剂、无机填料按照一定比例混合后在低速搅拌机 里进行搅拌10-12分钟,再加入抗氧剂和紫外线吸收剂,继续搅拌2-5分钟; D、挤出管材:将制备好的预混料喂入单螺杆挤出机,加工温度控制在160-2KTC,螺杆 转速控制在60-90rpm,挤出增韧改性的聚丙烯管材。
[0007] 本发明一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯, 在230°C,2. 16kg砝码荷载条件下,测得其熔融指数为0. 2 - 0. 5g/10min。所述的聚烯烃 增韧剂为乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物 SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、线性低密度聚乙烯LLDPE或高密度聚乙烯 HDPE的其中一种或一种以上配合而成。所述的聚烯烃增韧剂单一增韧时为聚烯烃增韧剂为 乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS、苯乙 烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、线性低密度聚乙烯LLDPE或高密度聚乙烯HDPE共 聚物中的一种,其添加量控制在5~15份;组合增韧时为聚烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物 Ρ0Ε、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯 乙烯嵌段共聚物SIS、线性低密度聚乙烯LLDPE或高密度聚乙烯HDPE共聚物重的一种或两 种与聚乙烯协同增韧,其添加比例控制在共聚物:聚乙烯为1:1~2:1之间,添加总量小于30 份。所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙或硫酸钡组分中的一种或一种以上配合而成。所述 的单一无机填料添加时总量控制在5-10份,组合添加为滑石粉和碳酸钙,或滑石粉和硫酸 钡,或滑石粉、碳酸钙和硫酸钡,组合范围应控制在4:1~2:1,或8:1:1~5:1:1,添加总量小 于10份。所述的抗氧剂为β- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂 1076)、四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、2, 6-二叔 丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)或三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)的其中 一种或一种以上配合而成。所述的单一抗氧剂添加量为〇. 01-1. 〇份,组合抗氧剂添加时, 主抗氧剂选1076或1010,辅抗氧剂选264或168,组合范围应控制在4:添加总量小 于1.0份。所述的紫外线吸收剂为2- (2' -羟基-3',5'-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑 (UVP-327),2- (4, 6-双(2, 4-二甲基苯基)-1,3, 5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚(UV-1164)、 水杨酸苯酯、4-苯甲酰氧基-2, 2,6,6_四甲基哌啶(光稳定剂744)的其中一种或一种以 上配合而成。所述单一紫外线吸收剂添加量为0. 01-1. 0份,组合抗紫外线剂添加时,为 UVP-327和水杨酸苯酯,或UVP-327和光稳定剂744,或UV-1164和水杨酸苯酯,或UV-1164 和光稳定剂744,组合范围应控制在4:1~1: 1,添加总量小于1. 0份。
[0008] 本发明的优点在于:具有更好的混合分散效果,在螺杆中剪切效果更佳,能够以更 细微的颗粒分散在聚丙烯基体中,因而抗冲击效果更佳,同时玻璃化转变温度更低,对低温 冲击效果提高更佳。线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯兼有不错的增韧效果和较高的拉伸 强度,加入少量后可以起到协同增韧和补强的作用。无机填料的加入,可以弥补聚烯烃增韧 剂加入后对聚丙烯管材强度造成的损失。通过调节上述添加剂在聚丙烯基体中的组分配 比,可以提高冲击性能的同时,也能弥补拉伸强度的不足,从而实现性能的最优化,大大拓 宽了聚丙烯的应用范围。增韧改性后的聚丙烯,其冲击强度有效地提高的同时,这种方法带 来的刚性性能下降幅度微小。
具体实施方式
[0009] 本发明涉及一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于制备包括如下步 骤: A、 称取原料:按质量份,其成分组成如下: 聚丙烯 100份; 聚烯烃增韧剂 5-30份; 无机填料 5-10份; 抗氧剂 0. 01-1. 0份; 紫外线吸收剂 0. 01-1. 0份; B、 烘干:将上述原料在60-80°C温度下烘干; C、 制备预混料:将聚丙烯、聚烯烃增韧剂、无机填料按照一定比例混合后在低速搅拌机 里进行搅拌10-12分钟,再加入抗氧剂和紫外线吸收剂,继续搅拌2-5分钟; D、 注塑管材:将制备好的预混料喂入单螺杆挤出机,加工温度控制在160-2KTC,螺杆 转速控制在60-90rpm,挤出增韧改性的聚丙烯管材。
[0010] 所述的聚丙烯为无规共聚聚丙烯,在230 °C,2. 16kg砝码下,其熔融指数为 0. 2-0. 5g/10min。所述的聚烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε、乙烯-醋酸乙烯共聚物 EVA、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、线性低 密度聚乙烯LLDPE或高密度聚乙烯HDPE的其中一种或一种以上配合而成。所述的聚烯烃 增韧剂单一增韧时为聚烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、 苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、线性低密度 聚乙烯LLDPE或高密度聚乙烯HDPE共聚物中的一种,其添加量控制在5~15份;组合增韧时 为聚烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物Ρ0Ε、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、苯乙烯-丁二烯嵌 段共聚物SBS、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物SIS、线性低密度聚乙烯LLDPE或高 密度聚乙烯HDPE共聚物重的一种或两种与聚乙烯协同增韧,其添加比例控制在共聚物:聚 乙烯为1:1~2:1之间,添加总量小于30份。所述的无机填料为滑石粉、碳酸钙或硫酸钡组 分中的一种或一种以上配合而成。所述的单一无机填料添加时总量控制在5-10份,组合添 加为滑石粉和碳酸钙,或滑石粉和硫酸钡,或滑石粉、碳酸钙和硫酸钡,组合范围应控制在 4:1~2:1,或8:1:1~5:1:1,添加总量小于10份。所述的抗氧剂为β-(3, 5-二叔丁基-4-羟 基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、四[β- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸] 季戊四醇酯(抗氧剂1010)、2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)或三[2. 4-二叔丁基 苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)的其中一种或一种以上配合而成。所述的单一抗氧剂添加量 为0. 01-1. 0份,组合抗氧剂添加时,主抗氧剂选1076或1010,辅抗氧剂选264或168,组合 范围应控制在4:添加总量小于1.0份。所述的紫外线吸收剂为2- (2' -羟基-3', 5' -二叔苯基)-5-氯化苯并三唑(UVP-327),2-(4, 6-双(2, 4-二甲基苯基)-1,3, 5-三 嗪-2-基)-5-辛氧基酚(UV-1164)、水杨酸苯酯、4-苯甲酰氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶(光 稳定剂744)的其中一种或一种以上配合而成。所述单一紫外线吸收剂添加量为0. 01-1. 0 份,组合抗紫外线剂添加时,为UVP-327和水杨酸苯酯,或UVP-327和光稳定剂744,或 UV-1164和水杨酸苯酯,或UV-1164和光稳定剂744,组合范围应控制在4:1~1: 1,添加总量 小于1. 〇份。本发明的优点在于:具有更好的混合分散效果,在螺杆中剪切效果更佳,能够 以更细微的颗粒分散在聚丙烯基体中,因而抗冲击效果更佳,同时玻璃化转变温度更低,对 低温冲击效果提高更佳。线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯兼有不错的增韧效果和较高的 拉伸强度,加入少量后可以起到协同增韧和补强的作用。无机填料的加入,可以弥补聚烯烃 增韧剂加入后对聚丙烯管材强度造成的损失。通过调节上述添加剂在聚丙烯基体中的组分 配比,可以提高冲击性能的同时,也能弥补拉伸强度的不足,从而实现性能的最优化,大大 拓宽了聚丙烯的应用范围。增韧改性后的聚丙烯,其冲击强度有效地提高的同时,这种方法 带来的刚性性能下降幅度微小。
[0011] 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: 表1为增韧改性聚丙烯管材的具体实施例,按重量百分比计。
[0012]
Figure CN105237886AD00071
按照表1中的各实施例的组分和各组分的重量份数分别制备增韧改性的聚丙烯管材, 具体方法如下: (1) 称取原料:按实施例中的重量份比例称取各组分; (2) 制备预混料:将PPR、增韧剂、滑石粉混合后在低速搅拌机里混合10-12分钟;加入 抗氧剂107和抗紫外剂UPV-327,继续混合2-5分钟,得到预混料; (3) 制备增韧改性聚丙烯管材:将制备好的各实施例的预混料喂入单螺杆挤出机中,加 工温度控制在160-210°C,螺杆转速控制在60-90rpm,得到增韧改性的聚丙烯管材。
[0013] 对各实施例制备所得的聚丙烯管材进行性能测试,测试结果如下: 表2各实施例所得聚丙烯管材的拉伸强度及断裂伸长率
Figure CN105237886AD00072
表3各实施例所得聚丙烯管材的低温冲击性能
Figure CN105237886AD00081
表4各实施例所得聚丙烯管材的静液压性能
Figure CN105237886AD00082
说明:管材尺寸为Dn25*2. 8mm,800g落锤,低温处理12h。
[0014]上述表1-表4的测试性能数据表明,在拉伸性能下降幅度微小的情况下,除实施 例2和7外,其他实施例都能通过常规的静液压性能测试,且本发明的增韧改性聚丙烯管材 在低温下的冲击性能要明显优于纯聚丙烯管材;同时,从配方比例可以发现,随着增韧剂含 量的进一步增加,聚丙烯的低温冲击韧性更好,但其静液压性能会急剧下降。

Claims (10)

1. 一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于制备包括如下步骤: A、 称取原料:按质量份,其成分组成如下: 聚丙烯 100份; 聚烯烃增韧剂 5-30份; 无机填料 5-10份; 抗氧剂 0. 01-1. 0份; 紫外线吸收剂 0. 01-1. 0份; B、 烘干:将上述原料在60-80°C温度下烘干; C、 制备预混料:将聚丙烯、聚烯烃增韧剂、无机填料按照一定比例混合后在低速搅拌机 里进行搅拌10-12分钟,再加入抗氧剂和紫外线吸收剂,继续搅拌2-5分钟; D、 挤出管材:将制备好的预混料喂入单螺杆挤出机,加工温度控制在160 - 210°C,螺 杆转速控制在60-90rpm,挤出增韧改性的聚丙烯管材。
2. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的 聚丙烯为无规共聚聚丙烯,在230°C,2. 16kg砝码荷载条件下,测得其熔融指数为0. 2- 0•5g/10min〇
3. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的聚 烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、苯乙烯-丁二烯嵌 段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、线性低密度聚乙烯(LLDPE) 或高密度聚乙烯(HDPE)的其中一种或一种以上配合而成。
4. 根据权利要求3所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的聚 烯烃增韧剂单一增韧时为聚烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物 (EVA)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、 线性低密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)共聚物中的一种,其添加量控制在5~15 份;组合增韧时为聚烯烃增韧剂为乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、 苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、线性低 密度聚乙烯(LLDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)共聚物中的一种或两种与聚乙烯协同增韧,其 添加比例控制在共聚物:聚乙烯为1 :1~2 :1之间,添加总量小于30份。
5. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的无 机填料为滑石粉、碳酸钙或硫酸钡组分中的一种或一种以上配合而成。
6. 根据权利要求5所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的单 一无机填料添加时总量控制在5-10份,组合添加为滑石粉和碳酸钙,或滑石粉和硫酸钡, 或滑石粉、碳酸钙和硫酸钡,组合范围应控制在4:1~2:1,或8 :1 :1~5 :1 :1,添加总量小于 10份。
7. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的抗 氧剂为(6- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、四[(6- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚 (抗氧剂264)或三[2,4_二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)的其中一种或一种以上配 合而成。
8. 根据权利要求7所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的单 一抗氧剂添加量为0. 01-1. O份,组合抗氧剂添加时,主抗氧剂选1076或1010,辅抗氧剂选 264或168,组合范围应控制在4:添加总量小于1.0份。
9. 根据权利要求1所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述的紫 外线吸收剂为2- (2' -羟基_3',5' -二叔苯基)-5-氯化苯并三唑(UVP-327),2-(4,6-双 (2,4-二甲基苯基)-1,3, 5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚(UV-1164)、水杨酸苯酯、4-苯甲酰 氧基-2, 2,6,6-四甲基哌啶(光稳定剂744)的其中一种或一种以上配合而成。
10. 根据权利要求9所述的一种聚丙烯增韧抗冲管材的制备方法,其特征在于所述单 一紫外线吸收剂添加量为〇. 01-1. 〇份,组合抗紫外线剂添加时,为UVP-327和水杨酸苯酯, 或UVP-327和光稳定剂744,或UV-1164和水杨酸苯酯,或UV-1164和光稳定剂744,组合范 围应控制在4:1~1: 1,添加总量小于I. 0份。
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