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
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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
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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CN110903516A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-24 | 福建俊榕能源有限公司 | 一种高强度高韧性阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 |
CN112430360A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-03-02 | 镇江星扬电气管业有限公司 | 一种高强度耐温防腐大口径缠绕管材及其制备方法 |
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