CN105440455B - 一种聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用和排水管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用和排水管道。该聚丙烯聚合物含有聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂，所述聚丙烯树脂为乙烯和丙烯的抗冲聚合物，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为2‑12重量％，丙烯结构单元的含量为88‑98重量％，橡胶相的含量为4‑16重量％，所述聚丙烯树脂在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.15‑0.8g/10min，所述聚丙烯树脂的多分散系数为3‑13；所述成核剂含有有机类增刚型成核剂和无机类成核剂。本发明提供的聚丙烯组合物具有高拉伸弹性模量、高缺口冲击强度、高环刚度和对冲击荷载的高抵抗力以及耐热性较好的特点。

Description

一种聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用和排水管道

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯组合物、由该聚丙烯组合物制备得到的聚丙烯材料、所述聚丙烯组合物或所述聚丙烯材料在制备排水管道中的应用、以及所述聚丙烯组合物或所述聚丙烯材料制成的排水管道。

背景技术

聚乙烯和聚丙烯，它们因其重量轻、好的热塑性、焊接性以及高的断裂韧性、耐腐蚀性和耐磨性而优于其它管材，通过挤出工艺而生产出不同规格的下水管。该类下水管能够长时间地保障废水-下水管道系统的高功能安全性。此外，这种材料还具有环境友好性、低敷设费用和无可置疑的再循环性的优点，因此在管道领域中得到广泛应用。

通常聚丙烯树脂的价格要高于聚乙烯树脂，但由于聚丙烯具有较轻的重量，与聚乙烯相比，聚丙烯能够在更大口径的排水管上可节省原材料在20％以上；同时由于聚丙烯具有比聚乙烯更高的弹性模量，对于同一口径的排水管道，采用聚丙烯可进一步提高管材的环刚度等级；而达到相同的环刚度采用聚丙烯则可以节省原料，减少成本，所以聚丙烯在制备大口径排水管道方面具有更好的性价比。

安装有效的废水排放设施以及室外低温下完成敷设工作都仍要把具有更高使用价值的新材料放在首先考虑之列。目前使用较广泛的材料都特别涉及具有适合使用的强度、低温韧性和直至90℃的使用温度的大口径抗外压排水塑料管。

目前已有方法通过复合结构来提高聚丙烯管的强度，例如，按照DE9416759U以及DE29612040U1的方法，将普通管用固体纤维材料或增强编织物缠绕，然后用塑料或外管覆套。EP0762032中描述了一种生产多层复合管的挤出方法，它的内外壁由加工前用增粘剂和填料改性的不同的聚合物材料组成。

相对未增强的管材，上述方法使用的复合管具有更高的耐压和耐温的能力。但是缺点体现在需要较多的加工步骤，不同的使用材料的高生产费用以及复合结构造成管道的重量增加。

按照EP0385465的方法，废水下水管的外壁为波状结构时可提高环刚度，并且该方法还描述了由光滑内管和波状外管组成的复合结构的生产方法。虽然具有外在轮廓的双重管有效地获得了环刚度，但相对来说也有生产成本高，双重管重量大和管复合技术复杂等缺点。

此外，还有一些专利文献介绍了其它提高聚丙烯的刚性和韧性的方法。特别是通过与弹性体混合(W096/37549，DE4019456)，分子量分布的加宽(W096/11216，DE4330661)，产生反应混合物(DE4001157)以及加入成核剂(DE4407327)等方法来实现。但由这些方法制备的聚丙烯管仍不满足目前对有效管材的刚度和韧性的平衡使用要求。

CN1285904A公开了一种高强度聚丙烯管，该管道的拉伸弹性模量为1300～2300N/mm²，缺口冲击强度为60～115KJ/m²，通过热塑性模塑材料挤出生产，这种材料由A和B两组分组成：其中A组分为80～98质量份数的等规聚丙烯均聚物；B组分为2～20质量份数的共聚物。该种聚丙烯管适合用于废水管道系统。同样，该聚丙烯管仍然不满足目前对有效管材的刚度-韧性平衡的使用要求，并且该聚丙烯管的耐热性稍差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的聚丙烯管不满足有效管材的刚度-韧性平衡的使用要求以及耐热性较差的缺陷，提供一种能够生产满足有效管材的刚度-韧性平衡的使用要求以及耐热性良好的聚丙烯管的聚丙烯组合物和聚丙烯材料及其应用和排水管道。

本发明提供了一种聚丙烯组合物，该聚丙烯聚合物含有聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂，其中，所述聚丙烯树脂为乙烯和丙烯的抗冲聚合物，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为2-12重量％，丙烯结构单元的含量为88-98重量％，橡胶相的含量为4-16重量％，所述聚丙烯树脂在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.15-0.8g/10min，所述聚丙烯树脂的多分散系数为3-13；所述成核剂含有有机类增刚型成核剂和无机类成核剂。

本发明还提供了一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由上述聚丙烯组合物加热熔融并挤出造粒形成。

本发明还提供了上述聚丙烯组合物或聚丙烯材料在制备排水管道中的应用。

此外，本发明还提供了一种由上述聚丙烯组合物或聚丙烯材料制成的排水管道。

由本发明提供的聚丙烯组合物制成的聚丙烯材料具有高拉伸弹性模量、高缺口冲击强度、高环刚度和对冲击荷载的高抵抗力以及耐热性较好的特点。具体地，该聚丙烯材料的拉伸弹性模量为1400-2300MPa，缺口冲击强度为70-130KJ/m²，0.45MPa下的负荷变形温度为80-120℃；由该聚丙烯材料制备的排水管道的环刚度达到4.5-7.5kN/m²。

此外，本发明提供的聚丙烯材料的制备步骤简单，利于工业化生产。

由本发明提供的聚丙烯组合物或聚丙烯材料可应用于工业和民用建筑排水管道系统，适合于作为市政下水管、雨水管、家用排水管、隔声管等管道及其它相关应用领域的模塑挤出生产。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂。

根据本发明，所述聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂的用量可以在较宽的范围内变动，一般地，相对于100重量份的所述聚丙烯树脂，所述成核剂的含量可以为7-10重量份，所述抗氧剂的含量可以为0.2-1.5重量份，优选地，相对于100重量份的所述聚丙烯树脂，所述成核剂的含量为7.5-9.5重量份，所述抗氧剂的含量为0.3-0.9重量份，进一步优选地，相对于100重量份的所述聚丙烯树脂，所述成核剂的含量为8-9.2重量份，所述抗氧剂的含量为0.5-0.8重量份。

根据本发明，所述聚丙烯树脂为乙烯和丙烯的抗冲聚合物。所述聚丙烯树脂中的乙烯结构单元和丙烯结构单元的含量对所述聚丙烯组合物的综合性能具有重要的影响，当以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量低于2重量％或高于12重量％时，所述聚丙烯组合物的韧性和刚性会下降。

因此，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为2-12重量％，丙烯结构单元的含量为88-98重量％，优选情况下，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为3-10重量％，丙烯结构单元的含量为90-97重量％，进一步优选情况下，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为4-8重量％，丙烯结构单元的含量为92-96重量％。

所述聚丙烯树脂微观结构是由软质的橡胶相和硬质的塑料相组成，其中，塑料相在使用温度范围内提供强度，橡胶相在使用温度范围内提供弹性。

根据本发明，所述聚丙烯树脂的橡胶相含量对所述聚丙烯组合物的韧性和刚性具有显著的影响，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，当橡胶相的含量低于4重量％时，所述聚丙烯组合物的韧性下降，橡胶相含量高于16重量％时，所述聚丙烯组合物的刚性会明显下降。

因此，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，所述聚丙烯树脂中的橡胶相的含量为4-16重量％，优选为6-14重量％，更优选为7-10重量％。

在本发明中，采用在150℃下的正癸烷可溶物含量来表征所述聚丙烯树脂中的橡胶相含量。

根据本发明，所述聚丙烯树脂在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率对本发明提供的聚丙烯组合物的具有重要的影响产生重要的影响，当所述聚丙烯树脂在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率低于0.15g/10min或高于0.8g/10min时，所述聚丙烯组合物的综合性能下降。

因此，所述聚丙烯树脂在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.15-0.8g/10min，优选为0.18-0.6g/10min，更优选为0.2-0.5g/10min。

在本发明中，所述熔体质量流动速率按照GB/T 3682-2000中规定的方法测定。其中，测试条件包括：温度为230℃，载荷为2.16kg。

根据本发明，所述聚丙烯树脂的多分散系数对本发明提供的聚丙烯组合物的综合性能具有重要的影响，当所述聚丙烯树脂的多分散系数低于3或高于13时，所述聚丙烯组合物的刚性和韧性下降。

因此，所述聚丙烯树脂的多分散系数为3-13，优选为4-10，更优选为5-9。

在本发明中，多分散系数是指试样的重均分子量与数均分子量的比值。采用凝胶渗透色谱仪测定。

根据本发明，所述聚丙烯树脂的熔融温度可以在较宽的范围变动，一般地，所述聚丙烯树脂的熔融温度可以为158-172℃，优选为160-170℃，更优选为162-168℃。

根据本发明，所述成核剂的作用是提高聚丙烯组合物的刚性。所述成核剂含有有机类增刚型成核剂和无机类成核剂。

根据本发明，所述有机类增刚型成核剂可以为本领域技术人员所熟知的各种有机类增刚型成核剂，例如可以为芳基磷酸盐、山梨醇、羧酸金属盐、脱氢枞酸、脱氢枞酸盐和酰胺中的一种或多种。所述芳基磷酸盐的实例可以包括但不限于：2,2’-亚甲基双(4,6-特丁基苯酚)磷酸铝盐(NA-21)；所述山梨醇的具体实例包括但不限于：1,3:2,4-二(对甲基苯亚甲基)山梨醇(简称MDBS)、1,3:2,4-双(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇(简称3988)和1,3:2,4-二(对乙基苯亚甲基)山梨醇(简称EDBS)；所述羧酸金属盐的具体实例可以包括但不限于：琥珀酸钠、苯甲酸铝、苯甲酸钠、苯甲酸钾、肉桂酸钠、戊二酸钠、环己烷庚二酸钙和丁基苯甲酸铝中的一种或多种；所述脱氢枞酸盐的实例可以包括但不限于：脱氢枞酸钠和/或脱氢枞酸钾；所述酰胺优选为支化的苯基酰胺，所述酰胺的实例可以包括但不限于：1,3,5-三叔丁基酰胺基苯。优选情况下，所述有机类增刚型成核剂为芳基磷酸盐、羧酸金属盐和脱氢枞酸盐中的一种或多种。

根据本发明，所述无机类成核剂可以为本领域中常用的各种无机类成核剂，例如可以为滑石粉、二氧化硅、二氧化钛、氧化钙和云母中的一种或多种，优选为二氧化硅和/或滑石粉。

根据本发明，所述有机类增刚型成核剂和无机类成核剂的含量没有特别的限定，只要可以使所述聚丙烯组合物具有良好的刚性即可。一般地，所述有机类增刚型成核剂和无机类成核剂的重量比可以为1：0.01-99，优选为1：0.05-60，更优选为1：25-55。

根据本发明，所述抗氧剂可以为现有的各种能够防止或延缓聚丙烯组合物老化的物质，优选情况下，所述抗氧剂含有主抗氧剂和助抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚型抗氧剂，所述助抗氧剂为亚磷酸酯型抗氧剂和/或硫代酯型抗氧剂。

本发明对所述受阻酚型抗氧剂的种类没有特别地限定，例如，可以选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3,5(2H,4H,6H)-三基)三乙烯基三[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯、1,3,5-三(4-叔丁基-3羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮和1,3,5-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮中的一种或多种，特别优选为[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯中的一种或多种。

本发明对所述亚磷酸酯型抗氧剂的种类也没有特别地限定，例如，可以三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和/或季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯。

本发明对所述硫代酯型抗氧剂的种类没有特别地限定，例如可以为硫代二丙酸双十八酯和/或硫代二丙酸二月桂酯。

本发明对所述主抗氧剂和助抗氧剂的用量没有特别的限定，例如，所述主抗氧剂和助抗氧剂的用量的重量比可以为1:0.1-8，优选为1:0.3-5，进一步优选为1:0.5-3。当助抗氧剂为亚磷酸酯型抗氧剂和硫代酯型抗氧剂时，所述亚磷酸酯型抗氧剂和硫代酯型抗氧剂的用量的重量比为1:0.1-5，优选为1:0.5-2。

根据本发明，优选情况下，所述聚丙烯组合物还可含有色母粒，对所述聚丙烯组合物起到着色的作用。

根据本发明，所述色母粒的含量没有特别的限定，一般地，相对于100重量份的聚丙烯树脂，所述色母粒的含量可以为1-5重量份，优选为1-4重量份，进一步优选为1.5-3重量份。

根据本发明，考虑到色母粒与聚丙烯树脂的相容性，优选情况下，所述色母粒中的载体为聚丙烯，并且所述色母粒优选为黑色的色母粒。

本发明还提供了一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由上述聚丙烯组合物加热熔融并挤出造粒形成。

根据本发明，将所述聚丙烯组合物加热熔融并挤出造粒的方法和条件以及所用的挤出机为本领域技术人员所公知。具体地，可以将聚丙烯树脂、成核剂、抗氧剂以及选择性含有的色母粒混合均匀，然后将得到的混合物在双螺杆挤出机上挤出造粒。

所述加热熔融并挤出造粒的条件通常包括：螺杆转速可以为150-360转/分钟，各区段温度可以分别为170-190℃、175-240℃、180-250℃、180-250℃、180-250℃、175-240℃，各区段的真空度可以为0.02MPa-0.09MPa。在本发明中，所述真空度是指绝对压力与大气压力的差值的绝对值。

在所述聚丙烯材料的制备过程中，将所述聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂以及选择性含有的色母粒混合均匀的方法和条件为本领域技术人员公知，例如，可以将所述聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂以及选择性含有的色母粒加入到现有的各种混合设备中搅拌混合均匀，其中，所述混合设备例如可以为搅拌机、捏合机、开炼机和密炼机等。搅拌混合的温度和时间为本领域技术人员所公知，例如，搅拌混合的温度可以为10-30℃，搅拌混合的时间可以为1-5分钟。

优选情况下，该聚丙烯材料的拉伸弹性模量为1400-2300MPa，缺口冲击强度为70-130KJ/m²，0.45MPa下的负荷变形温度为80-120℃。

在本发明中，采用ISO527-2:2012(E)中规定的方法测定聚丙烯材料的拉伸弹性模量；按照ISO75-2:2013规定的方法测定聚丙烯材料的0.45MPa下的负荷变形温度；按照ISO179-1:2000中规定的方法测定缺口冲击强度。

此外，本发明还提供了上述聚丙烯组合物或上述聚丙烯材料在制备排水管道中的应用。将所述聚丙烯组合物或聚丙烯材料制备成排水管道的方法可以参照现有技术，在此不再赘述。

本发明还提供了由上述聚丙烯组合物或上述聚丙烯材料制成的排水管道。该排水管道适合于作为市政下水管、雨水管、家用排水管、隔声管等管道及其它相关应用领域的模塑挤出生产。

以下将通过实施例对本发明进行详细地描述。

以下实施例和对比例，涉及以下参数的测定：

(1)聚丙烯树脂的熔体质量流动速率按照GB/T 3682-2000中规定的方法测定，其中，测试条件包括：温度为230℃，载荷为2.16kg；

(2)聚丙烯树脂中乙烯结构单元和丙烯结构单元的含量采用购自瑞士Bruker公司的型号为IM300型超导核磁共振波谱仪进行测定，其中，溶剂为氘代邻二氯苯；

(3)聚丙烯树脂的熔融温度根据ASTM D3418-08中规定的方法进行测定；

(4)聚丙烯树脂的多分散系数采用美国WATERS公司的型号为150C型凝胶渗透色谱仪，测定条件包括：色谱柱规格：300×7.8mm；透过孔径：10×10；溶剂为邻二氯苯，样品溶解及过滤温度：150℃。

(5)聚丙烯树脂中的橡胶相含量根据以下方法测定：

称取5g样品，放入装有200mL正癸烷的烧瓶中，在150℃油浴中加热至回流，在回流状态下保持30min，然后控制冷却温度，使体系温度在12-15min内冷却至100℃，然后将烧瓶浸入25℃的水浴中保持30min，过滤得到滤液，通过旋转蒸发除去正癸烷，然后在60℃下真空干燥48h，得到正癸烷可溶物。正癸烷可溶物含量即所述聚丙烯树脂中的橡胶相含量。

除非特别说明，下述实施例和对比例中的所用试剂均可以商购得到。

下述实施例和对比例中的抗氧剂购自德国BASF公司。

实施例1-8用于说明本发明提供的聚丙烯材料及其制备方法。

实施例1

(1)组成

聚丙烯树脂A1(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为96.0重量％，乙烯结构单元的含量为4.0重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.22g/10min，橡胶相含量为7.2重量％，多分散系数为8.8，熔融温度为166℃)，100重量份，

芳基磷酸盐成核剂(NA-21，购自日本旭化成公司)，0.15重量份，

滑石粉(购自辽宁艾海滑石有限公司)，8.0重量份，

四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.3重量份，

三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，0.2重量份，

色母粒(北京吉和公司)，1.5重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

将聚丙烯树脂A1、芳基磷酸盐成核剂、滑石粉、抗氧剂和色母粒在20℃下在高速搅拌机中混合均匀，并将得到的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为220转/分钟，各区段温度分别控制在180℃、190℃、220℃、230℃、230℃和200℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P1。

实施例2

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为92.0重量％，乙烯结构单元的含量为8.0重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.30g/10min，橡胶相含量为8.2重量％，多分散系数为5.2，熔融温度为167℃)，100重量份，

苯甲酸铝盐成核剂NAA3(购自广州呈和公司)，0.30重量份，

二氧化钛(购自美国杜邦钛公司)，8.3重量份，

1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯，0.35重量份，

硫代二丙酸双十八酯，0.4重量份，

色母粒(北化高科公司)，2.5重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

将聚丙烯树脂、芳基磷酸盐成核剂、滑石粉、抗氧剂和色母粒在25℃下在高速搅拌机中混合均匀，并将得到的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200转/分钟，各区段温度分别控制在180℃、190℃、220℃、230℃、220℃和220℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P2。

实施例3

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲聚物，其中，丙烯结构单元的含量为93.5重量％，乙烯结构单元的含量为6.5重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.25g/10min，橡胶相含量为10.0重量％，多分散系数为7.0，熔融温度为165℃)，100重量份，

脱氢枞酸钠成核剂KM1500(购自日本荒川公司)，0.25重量份，

二氧化硅，8.8重量份，

四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.3重量份，

硫代二丙酸双十八酯，0.3重量份，

色母粒(购自北化高科公司)，3重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

将聚丙烯树脂、芳基磷酸盐成核剂、二氧化硅、抗氧剂和色母粒在25℃下在高速搅拌机中混合均匀，并将得到的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为250转/分钟，各区段温度分别控制在180℃、190℃、230℃、230℃、230℃和215℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P3。

实施例4

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为93.5重量％，乙烯结构单元的含量为6.5重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.35g/10min，橡胶相含量为8.5重量％，多分散系数为6.5，熔融温度为165℃)，100重量份，

山梨醇类成核剂3988(购自美利肯公司)，0.30重量份，

二氧化硅(购自美国杜邦公司)，8.5重量份，

β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯，0.3重量份，

硫代二丙酸二月桂酯，0.35重量份，

色母粒(购自北京吉和公司)，2重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

将聚丙烯树脂、山梨醇类成核剂、二氧化硅、抗氧剂和色母粒在10℃下在高速搅拌机中混合均匀，并将得到的混合物送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为230转/分钟，各区段温度分别控制在180℃、200℃、220℃、230℃、230℃和210℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合物在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P4。

实施例5

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为94.2重量％，乙烯结构单元的含量为5.8重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.22g/10min，橡胶相含量为7.8重量％，多分散系数为8.0，熔融温度为166℃)，100重量份，

双(对叔丁基苯甲酸)羟基铝NAA325(广州呈和公司)，0.20重量份，

滑石粉(购自辽宁合山公司)，8.5重量份，

1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯，0.35重量份，

三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，0.2重量份，

色母粒(北京吉和公司)，2重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

按照实施例1的方法进行聚丙烯材料的制备，得到聚丙烯材料P5。

实施例6

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为92.5重量％，乙烯结构单元的含量为7.5重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.28g/10min，橡胶相含量为8.0重量％，多分散系数为7.5，熔融温度为166℃)，100重量份，

环己烷二甲酸钙HPN20E(购自广州呈和公司)，0.25重量份，

滑石粉(购自广州呈和公司)，8.3重量份，

1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯，0.40重量份，

季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯，0.40重量份，

色母粒(购自北化高科公司)，2.5重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

按照实施例1的方法进行聚丙烯材料的制备，得到聚丙烯材料P6。

实施例7

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为94.2重量％，乙烯结构单元的含量为5.8重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.36g/10min，橡胶相含量为7.6重量％，多分散系数为5.8，熔融温度为165℃)，100重量份，

山梨醇类成核剂(398，购自美利肯公司)，0.20重量份，

滑石粉(购自辽宁合山公司)，8.7重量份，

四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.25重量份，

硫代二丙酸双(十八)酯，0.4重量份，

色母粒(购自北京吉和公司)，2重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

按照实施例2的方法进行聚丙烯材料的制备，得到聚丙烯材料P7。

实施例8

(1)组成

聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为93.5重量％，乙烯结构单元的含量为6.5重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.27g/10min，橡胶相含量为8.0重量％，多分散系数为7.5，熔融温度为166℃)，100重量份，

1,3,5-三叔丁基酰胺基苯成核剂(购自山西化工研究院)，0.3重量份，

滑石粉(购自辽宁合山公司)，7.6重量份，

1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯，0.20重量份，

硫代二丙酸双(十八)酯，0.4重量份，

色母粒(北京吉和公司)，2重量份。

(2)聚丙烯材料的制备方法

按照实施例3的方法进行聚丙烯材料的制备，得到聚丙烯材料P8。

对比例1

采用与实施例1相同的方法制备聚丙烯材料，所不同的是，不加入芳基磷酸盐成核剂和滑石粉，得到参比聚丙烯材料DP1。

对比例2

采用与实施例1相同的方法制备聚丙烯材料，所不同的是，采用相同重量份的聚丙烯树脂(中石化北京燕山分公司化工二厂生产，乙烯和丙烯的抗冲共聚物，其中，丙烯结构单元的含量为85.8重量％，乙烯结构单元的含量为14.2重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.48g/10min，橡胶相含量为25.0重量％，多分散系数为5.4，熔融温度为162℃)代替聚丙烯树脂A1，得到参比聚丙烯材料DP2。

对比例3

采用与实施例1相同的方法制备聚丙烯材料，所不同的是，不加入芳基磷酸盐成核剂，得到参比聚丙烯材料DP3。

测试例

测试例用于说明本发明提供的聚丙烯材料性能的测试。

(1)熔体质量流动速率：

按照GB/T 3682-2000中规定的方法测定聚丙烯材料P1-P8和参比聚丙烯材料DP1-DP3的熔体质量流动速率，结果如表1所示；

(3)力学性能

按照ISO527-2:2012(E)中规定的方法测定聚丙烯材料P1-P8和参比聚丙烯材料DP1-DP3的拉伸弹性模量；按照ISO179-1:2000中规定的方法测定缺口冲击强度，结果如表1所示；

(4)耐热性

按照ISO75-2:2013规定的方法测定聚丙烯材料P1-P8和参比聚丙烯材料DP1-DP3的0.45MPa下的负荷变形温度，结果如表1所示；

(5)管材性能

按照ISO9969-2007规定的方法测定由本发明提供的聚丙烯材料P1-P8和参比聚丙烯材料DP1-DP3制备的管道的环刚度；按照ISO1183-1:2004规定的方法测定由本发明提供的聚丙烯材料P1-P8和参比聚丙烯材料DP1-DP3制备的管道的管重，结果如表1所示。

表1

注1：MFR测试条件为230℃，2.16kg；

注2：冲击强度为缺口样条简支梁冲击性能；

注3：环刚度测试温度为23℃，按ISO9969-2007测试，管外径为110mm，壁厚为3.7mm；

注4：相同管外径110mm和相同的环刚度。

从表1的数据可以看出，本发明提供的聚丙烯组合物具有高拉伸弹性模量、高缺口冲击强度、高环刚度和对冲击荷载的高抵抗力以及耐热性较好的特点。具体地，该聚丙烯组合物的拉伸弹性模量为1400-2300MPa，缺口冲击强度为70-130KJ/m²，0.45MPa下负荷变形温度为80-120℃；由该聚丙烯组合物制备的排水管道的环刚度达到4.5-7.5kN/m²。此外，从实施例1和对比例3的数据可以看出，当采用单一的无机类成核剂时，聚丙烯组合物的冲击性能，耐热性能和拉伸模量等性能下降；从实施例1和对比例2的数据可以看出，当采用的聚丙烯树脂的乙烯结构单元含量不在2-12重量％内和橡胶含量不在4-16重量％时，聚丙烯组合物的拉伸模量，耐热性能性能下降明显，从实施例1和对比例1的数据可以看出，聚丙烯树脂中不加入有机增刚成核剂和无机成核剂时，表中所列材料的各项性能均明显下降。因此，由本发明提供的聚丙烯组合物可应用于工业和民用建筑排水管道系统，适合于作为市政下水管、雨水管、家用排水管、隔声管等管道的模塑挤出生产。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有聚丙烯树脂、成核剂和抗氧剂，其特征在于，所述聚丙烯树脂为乙烯和丙烯的抗冲聚合物，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为2-12重量％，丙烯结构单元的含量为88-98重量％，橡胶相的含量为4-16重量％，所述聚丙烯树脂在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.15-0.8g/10min，所述聚丙烯树脂的多分散系数为3-13；所述成核剂含有有机类增刚型成核剂和无机类成核剂，相对于100重量份的所述聚丙烯树脂，所述成核剂的含量为7-10重量份，所述抗氧剂的含量为0.2-1.5重量份。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，相对于100重量份的所述聚丙烯树脂，所述成核剂的含量为7.5-9.5重量份，所述抗氧剂的含量为0.3-0.9重量份。

3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其中，以所述聚丙烯树脂的总重量为基准，乙烯结构单元的含量为3-10重量％，丙烯结构单元的含量为90-97重量％，橡胶相的含量为6-14重量％，在230℃下、2.16kg载荷作用下的熔体质量流动速率为0.18-0.6g/10min，所述聚丙烯树脂的多分散系数为4-10。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述有机类增刚型成核剂和无机类成核剂的重量比为1：0.01-99。

5.根据权利要求1或4所述的聚丙烯组合物，其中，所述有机类增刚型成核剂为芳基磷酸盐、山梨醇、羧酸金属盐、脱氢枞酸、脱氢枞酸盐和酰胺中的一种或多种；所述无机类成核剂为滑石粉、二氧化硅、二氧化钛、氧化钙和云母中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其中，所述抗氧剂含有主抗氧剂和助抗氧剂，所述主抗氧剂为受阻酚型抗氧剂，所述助抗氧化剂为亚磷酸酯型抗氧剂和/或硫代酯型抗氧剂。

7.根据权利要求6所述的聚丙烯组合物，其中，所述受阻酚型抗氧剂为[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、(2,4,6-三氧代-1,3,5-三嗪-1,3,5(2H,4H,6H)-三基)三乙烯基三[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯、1,3,5-三(4-叔丁基-3羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮和1,3,5-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮中的一种或多种；所述亚磷酸酯型抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和/或季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯；所述硫代酯型抗氧剂为硫代二丙酸双十八酯和/或硫代二丙酸二月桂酯。

8.根据权利要求1、2、4和7中任意一项所述的聚丙烯组合物，其中，所述聚丙烯组合物还含有色母粒，相对于100重量份的聚丙烯树脂，所述色母粒的含量为1-5重量份。

9.一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由权利要求1-8中任意一项所述的聚丙烯组合物加热熔融并挤出造粒形成。

10.根据权利要求9所述的聚丙烯材料，其中，该聚丙烯材料的拉伸弹性模量为1400-2300MPa，缺口冲击强度为70-130KJ/m²，0.45MPa下的负荷变形温度为80-120℃，采用ISO527-2:2012(E)中规定的方法测定聚丙烯材料的拉伸弹性模量；按照ISO75-2:2013规定的方法测定聚丙烯材料的0.45MPa下的负荷变形温度；按照ISO179-1:2000中规定的方法测定缺口冲击强度。

11.权利要求1-8中任意一项所述的聚丙烯组合物或权利要求9或10所述的聚丙烯材料在制备排水管道中的应用。

12.由权利要求1-8中任意一项所述的聚丙烯组合物或权利要求9或10所述的聚丙烯材料制成的排水管道。