CN105713297A - 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法 - Google Patents

丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法，该方法以80～86重量份均聚聚丙烯为基体材料，添加13～19重量份丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物和0.6～1.0重量份三（2,4?二叔丁基苯基）亚磷酸酯，通过干燥除湿、物料混合、熔融共混、挤出成型、冷却定型、牵引切割工艺制成丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯管材。采用本方法制成的管材，与纯聚丙烯管材相比，缺口冲击强度提高120%以上，断裂伸长率提高150%以上，零下40℃环境条件下试验720小时无破裂，拉伸强度和维卡软化温度略有下降，物理力学性能优良，适用于低温环境条件下埋地电力电缆的护套管。

Description

丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的 方法
技术领域
本发明涉及塑料管材的制备方法，具体的说是一种丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法。
背景技术
在国家电网建设中，为了减少架空电力电缆输电线路，达到美化城市的目的，电力电缆输电线已从架空进入埋地。地下电力电缆线路敷设方式主要有排管敷设、直埋敷设、沟槽敷设。其中排管敷设由于其占地面积少、施工简易、建设成本低、施工周期短等特点，在电力行业内被广泛应用。
随着管材成型技术的发展，国内外研究人员和生产企业相继开发出玻璃钢缠绕管、氯化聚氯乙烯管(CPVC管)、聚丙烯管(PP管)等，并越来越多地用于埋地式高压电力电缆护套管。玻璃钢缠绕管具有环刚度高、耐热温度高、耐化学腐蚀、阻燃性能好等优点，其缺点：内壁粗糙、穿缆阻力大、抗沉降差、管道承插式连接易脱落、接头易漏水、应用场所受限。CPVC管耐腐蚀、阻燃、耐老化性能好，其缺点：CPVC熔体粘度大、加工难度大、管材成品率低、综合成本高，制约了推广应用。PP管系以聚丙烯为主要原料，添加适量的改性剂、加工助剂等，经过物料混合、挤出成型工艺加工而成，PP管具有耐热性能好、机械强度高、内壁摩擦系数低、电绝緣性能好、施工便捷等优点，其缺点：切口冲击强度偏低、柔韧性差、低温环境条件下易破裂，制约了其在寒冷地区的应用。检索大量的专利文献和公开发表的研究论文，尚未见采用丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)为增韧材料，均聚聚丙烯(均聚PP)为基体材料，三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯为抗氧剂，采用物料混合、熔融共混、挤出成型、冷却定型、牵引切割工艺制成OBC-g-AA改性PP管材的报道。
发明内容
为了克服现有聚丙烯管(PP管)切口冲击强度偏低、柔韧性差、低温环境条件下易破裂等缺陷，本发明提供了一种丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)改性聚丙烯制备管材的方法。本方法以均聚聚丙烯(均聚PP)为基体材料，添加丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，通过干燥除湿、物料混合、熔融共混、挤出成型、冷却定型、牵引切割工艺制成OBC-g-AA改性PP管材。采用本方法制成的管材，与纯PP管材相比，切口冲击强度提高120％以上，断裂伸长率提高150％以上，零下40℃环境条件下试验720小时无破裂，拉伸强度和维卡软化温度略有下降，物理力学性能优良，适用于低温环境条件下埋地电力电缆的护套管。
为了实现本发明目的所采用的以下技术方案：
配方
均聚聚丙烯 80～86重量份；
丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物 13～19重量份；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯 0.6～1.0重量份。
制备方法
1、将均聚聚丙烯(均聚PP)置于电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度92±1℃，干燥2h，备用；
2、将丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)置于另一台电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度83±1℃，干燥2h，备用；
3、按配方比例称取干燥后的均聚聚丙烯(均聚PP)和丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)置于高速搅拌机中，加入计量后的三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，控制高速搅拌机转速250r/min、温度85±1℃，搅拌混合6min成混合料；
4、将混合料置于双螺杆挤出造粒机料斗中，控制挤出造粒机料筒温度：Ⅰ区165～170℃、Ⅱ区172～177℃、Ⅲ区180～185℃、Ⅳ区187～192℃、Ⅴ区192～196℃、Ⅵ区196～200℃、Ⅶ区194～198℃，模头温度：190～194℃，熔融共混挤出，经冷却、切粒成颗粒料；将颗粒料置于单螺杆挤出管材成型机料斗中，控制挤出管材成型机料筒温度：Ⅰ区178～183℃、Ⅱ区185～190℃、Ⅲ区190～195℃、Ⅳ区195～200℃、Ⅴ区200～205℃、Ⅵ区205～208℃、Ⅶ区203～206℃、Ⅷ区200～203℃，模头温度：195～198℃，熔融挤出成型，再经冷却定型、牵引切割工艺制备得到本发明所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性PP管材。
本发明所述的均聚聚丙烯(均聚PP)，其相对密度为0.906g/cm3、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为3.2g/10min。
本发明所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)，其丙烯酸接枝率质量百分数为1.2％、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为6.8g/10min。
本发明的有益效果是：采用丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)为增韧材料，对均聚聚丙烯(均聚PP)进行增韧改性，大幅度提高PP/OBC-g-AA共混材料的缺口冲击强度和断裂伸长率；采用三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯为抗氧剂，提高PP/OBC-g-AA共混材料熔融挤出过程抗氧化效果和热成型加工稳定性。采用本方法制成的管材，与纯PP管材相比，缺口冲击强度提高120％以上，断裂伸长率提高150％以上，零下40℃环境条件下试验720小时无破裂，拉伸强度和维卡软化温度略有下降，物理力学性能优良，适用于低温环境条件下埋地电力电缆的护套管。
具体实施方式
实施例1：
将相对密度为0.906g/cm3、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为3.2g/10min的PP树脂置于电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度92℃，干燥2h；将丙烯酸接枝率质量百分数为1.2％、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为6.8g/10min的OBC-g-AA置于另一台电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度83℃，干燥2h；称取干燥后的PP树脂83㎏和干燥后的OBC-g-AA16㎏置于高速搅拌机中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.8㎏，控制高速搅拌机转速250r/min、温度85℃，搅拌混合6min成混合料；将混合料置于双螺杆挤出造粒机料斗中，控制挤出造粒机料筒温度：Ⅰ区168℃、Ⅱ区175℃、Ⅲ区183℃、Ⅳ区190℃、Ⅴ区194℃、Ⅵ区198℃、Ⅶ区196℃，模头温度：192℃，熔融共混挤出，经冷却、切粒成颗粒料；将颗粒料置于单螺杆挤出管材成型机料斗中，控制挤出管材成型机料筒温度：Ⅰ区180℃、Ⅱ区188℃、Ⅲ区192℃、Ⅳ区197℃、Ⅴ区203℃、Ⅵ区207℃、Ⅶ区205℃、Ⅷ区202℃，模头温度：196℃，熔融挤出成型，再经冷却定型、牵引切割工艺制成OBC-g-AA改性PP管材。
实施例1制成的管材，其性能测试结果见表1，与纯PP管相比，其缺口冲击强度提高了130.84％，断裂伸长率提高了178.12％，拉伸强度降低了8.54％，维卡软化温度降低了2.31％，零下40℃环境条件下试验720小时无破裂，物理力学性能优良，适用于低温环境条件下埋地电力电缆的护套管。
表1纯PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力学性能
实施例2：
将相对密度为0.906g/cm3、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为3.2g/10min的PP树脂置于电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度91℃，干燥2h；将丙烯酸接枝率质量百分数为1.2％、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为6.8g/10min的OBC-g-AA置于另一台电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度82℃，干燥2h；称取干燥后的PP树脂80㎏和干燥后的OBC-g-AA19㎏置于高速搅拌机中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1.0㎏，控制高速搅拌机转速250r/min、温度84℃，搅拌混合6min成混合料；将混合料置于双螺杆挤出造粒机料斗中，控制挤出造粒机料筒温度：Ⅰ区165℃、Ⅱ区172℃、Ⅲ区180℃、Ⅳ区187℃、Ⅴ区192℃、Ⅵ区196℃、Ⅶ区194℃，模头温度：190℃，熔融共混挤出，经冷却、切粒成颗粒料；将颗粒料置于单螺杆挤出管材成型机料斗中，控制挤出管材成型机料筒温度：Ⅰ区178℃、Ⅱ区185℃、Ⅲ区190℃、Ⅳ区195℃、Ⅴ区200℃、Ⅵ区205℃、Ⅶ区203℃、Ⅷ区200℃，模头温度：195℃，熔融挤出成型，再经冷却定型、牵引切割工艺制成OBC-g-AA改性PP管材。
实施例2制成的管材，其性能测试结果见表2，与纯PP管相比，其缺口冲击强度提高了135.18％，断裂伸长率提高了188.98％，拉伸强度降低了11.57％，维卡软化温度降低了3.08％，零下40℃环境条件下试验720小时无破裂，物理力学性能优良，适用于低温环境条件下埋地电力电缆的护套管。
表2纯PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力学性能
实施例3：
将相对密度为0.906g/cm3、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为3.2g/10min的PP树脂置于电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度93℃，干燥2h；将丙烯酸接枝率质量百分数为1.2％、熔体质量流动速率(试验温度230℃，标称负荷2.16㎏)为6.8g/10min的OBC-g-AA置于另一台电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度84℃，干燥2h；称取干燥后的PP树脂86㎏和干燥后的OBC-g-AA13㎏置于高速搅拌机中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.6㎏，控制高速搅拌机转速250r/min、温度86℃，搅拌混合6min成混合料；将混合料置于双螺杆挤出造粒机料斗中，控制挤出造粒机料筒温度：Ⅰ区170℃、Ⅱ区177℃、Ⅲ区185℃、Ⅳ区192℃、Ⅴ区196℃、Ⅵ区200℃、Ⅶ区198℃，模头温度：194℃，熔融共混挤出，经冷却、切粒成颗粒料；将颗粒料置于单螺杆挤出管材成型机料斗中，控制挤出管材成型机料筒温度：Ⅰ区183℃、Ⅱ区190℃、Ⅲ区195℃、Ⅳ区200℃、Ⅴ区205℃、Ⅵ区208℃、Ⅶ区206℃、Ⅷ区203℃，模头温度：198℃，熔融挤出成型，再经冷却定型、牵引切割工艺制成OBC-g-AA改性PP管材。
实施例3制成的管材，其性能测试结果见表3，与纯PP管相比，其缺口冲击强度提高了126.98％，断裂伸长率提高了159.26％，拉伸强度降低了6.32％，维卡软化温度降低了2.31％，零下40℃环境条件下试验720小时无破裂，物理力学性能优良，适用于低温环境条件下埋地电力电缆的护套管。
表3纯PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力学性能

Claims (4)

1.一种丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法，其特征是：
配方
均聚聚丙烯 80～86重量份；
丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物 13～19重量份；
三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯 0.6～1.0重量份；
制备方法
将均聚聚丙烯置于电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度92±1℃，干燥2h，备用；将丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物置于另一台电热恒温鼓风干燥机中，控制电热恒温鼓风干燥机温度83±1℃，干燥2h，备用；按配方比例称取干燥后的均聚聚丙烯和丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物置于高速搅拌机中，加入计量后的三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯，控制高速搅拌机转速250r/min、温度85±1℃，搅拌混合6 min成混合料；将混合料置于双螺杆挤出造粒机料斗中，控制挤出造粒机料筒温度，熔融挤出成型，再经冷却定型、牵引切割工艺制成管材得到丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性PP管材。
2.根据权利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法，其特征是所述的均聚聚丙烯，其相对密度为0.906 g/cm3、熔体质量流动速率（试验温度230℃，标称负荷2.16㎏）为3.2g/10min。
3.根据权利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法，其特征是所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物，其丙烯酸接枝率质量百分数为1.2％、熔体质量流动速率（试验温度230℃，标称负荷2.16㎏）为6.8g/10min。
4.根据权利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制备管材的方法，其特征是所述的控制挤出造粒机料筒温度：Ⅰ区165～170℃、Ⅱ区172～177℃、Ⅲ区180～185℃、Ⅳ区187～192℃、Ⅴ区192～196℃、Ⅵ区196～200℃、Ⅶ区194～198℃，模头温度：190～194℃，熔融共混挤出，经冷却、切粒成颗粒料；将颗粒料置于单螺杆挤出管材成型机料斗中，控制挤出管材成型机料筒温度：Ⅰ区178～183℃、Ⅱ区185～190℃、Ⅲ区190～195℃、Ⅳ区195～200℃、Ⅴ区200～205℃、Ⅵ区205～208℃、Ⅶ区203～206℃、Ⅷ区200～203℃，模头温度：195～198℃。
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