CN106352163A - 一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，为三层结构，其中，内层为第一三型聚丙烯‑增韧剂层，中间层为三型聚丙烯层，外层为第二三型聚丙烯‑增韧剂层。所述第一三型聚丙烯‑增韧剂层和所述第二三型聚丙烯‑增韧剂层包裹在所述三型聚丙烯层的内外两侧，不仅能够有效地进行缓冲，即使在低温条件下也具有极强的抗冲击性能，而且可以大大提升管材的抗磨性和抗阻性等性能。另外需要说明的，本发明的技术方案通过现有的设备及生产线就可以实现生产的目的，即应用便捷、成本低工厂接受程度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合管材，尤其涉及一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材。
背景技术
冷热水用塑料管材具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、运输方便、易于安装等优点，但也存在不足。例如，对于Ⅲ型聚丙烯，其是由丙烯单体和少量乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下无规共聚得到的，乙烯含量和乙烯与丙烯的聚合方式决定了其具有冷脆性的特点，在气温较低的情况下，特别是冬季施工过程中，管材在低温下柔韧性降低，刚性增强，表现为脆裂。当管材受到外力的冲击或者重压时，会出现直线开裂现象，并且开裂由内管向外管延伸。管材受到一个点的作用力造成的开裂后，这种开裂会沿着管材的轴线方向快速增长。另外管材在运输、工地及安装过程中因外力致伤，会在使用过程中出现脆性和韧性（输送热水时）爆管。
虽然国家在施工规范中针对此问题做出了明确的要求，即冬季施工时，应注意建筑给水聚丙烯（PP-R）管道的低温脆性的特点，并制定相应施工方案。但由于脆性开裂造成的管道漏水问题仍然不断发生，给用户造成损失和困扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，用于克服上述背景技术中的弊端。
本发明的技术方案是：
一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，为三层结构，其中，内层为第一三型聚丙烯-增韧剂层，中间层为三型聚丙烯层，外层为第二三型聚丙烯-增韧剂层。
所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层包裹在所述三型聚丙烯层的内外两侧，不仅能够有效地进行缓冲，即使在低温条件下也具有极强的抗冲击性能，而且可以大大提升管材的抗磨性和抗阻性等性能。
进一步地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层之间还设有胶粘层；或者所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过热复合工艺得到的。
胶粘层用于将所述所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层进行粘黏，当然由于各层材料的性质，使其可以通过热复合工艺实现复合。
进一步地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为（25-50）：（5-30）：（30-50）。
进一步地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为（30-45）：（10-20）：（40-50）。
进一步地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为35：15：50。
厚度的限定具有优化性，其中，三型聚丙烯-增韧剂层的总厚度远远大于三型聚丙烯层的厚度，这与具体的试验结果分不开的，因为三型聚丙烯-增韧剂层确实具有更加完善的特性，将其包覆在所述型聚丙烯层的两侧并占有较大的厚度比例，使其在抗低温冲击性上更佳。
进一步地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过将三型聚丙烯树脂和增韧剂通过混料机混合，再通过挤出机生产得到的。这是通过现有的技术生产线实现的。
进一步地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：（1-10）。
进一步地，所述第二三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：（5-20）。
三型聚丙烯树脂和增韧剂的配比在所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层之间是有一定区别的，这是由于相比于内层的第一三型聚丙烯-增韧剂层，外层的第二三型聚丙烯-增韧剂层需要加好的韧性效果。而进一步地发现，在一定范围内，增韧剂的含量比重与三型聚丙烯-增韧剂层的韧性呈正相关，但不是直线正相关。
进一步地，所述三型聚丙烯层和所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为（92-97）：（3-8）。事实上，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层中的所述三型聚丙烯树脂也是在这样一种条件下制备得到的。
进一步地，所述增韧剂选自苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体SBS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、氯化聚乙烯CPE和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA。
优选地，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：8；所述第二三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：15；所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为95：6。
本申请发明人发现在现有技术的管材原料中加入一定比例的增韧剂，再通过混料机以及挤出机的生产线得到的三型聚丙烯-增韧剂管在低温下具有良好的抗冲击性。所述三型聚丙烯-增韧剂管的配方为PP-R树脂及增韧剂，其质量比为100：（1-20）。进一步地，结合现有技术的三型聚丙烯管，构成的三层结构管材，则具有更加优秀的低温抗冲击性。
当然，在这之前本申请发明人也进行了大量的试验，无论是其各层的厚度的限定、或者是其原料的配比、更或者是其原料的选取等都是进行斟酌的内容。虽然事实上，只要加入一定量的增韧剂得到的管材一定比普通的三型聚丙烯管材的抗低温冲击性要好，但是，后期经过进一步地优化，使得低温抗冲击性的性能提升了至少30%，其产品合格率也大幅度提高，至少为90%。
另外需要说明的，本发明的技术方案通过现有的设备及生产线就可以实现生产的目的，即应用便捷、成本低工厂接受程度高。
附图说明
图1为本发明所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材的结构示意图。
附图标记：
1-第一三型聚丙烯-增韧剂层，2-三型聚丙烯层，3-第二三型聚丙烯-增韧剂层。
具体实施方式
本发明提供了一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，为三层结构，其中，内层为第一三型聚丙烯-增韧剂层1，中间层为三型聚丙烯层2，外层为第二三型聚丙烯-增韧剂层3。
结合上述技术方案，本发明提供了以下技术实施例，用于对本发明的发明内容作进一步地解释和说明。
实施例1
一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，为三层结构，其中，内层为第一三型聚丙烯-增韧剂层，中间层为三型聚丙烯层，外层为第二三型聚丙烯-增韧剂层；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层之间还设有胶粘层；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为35：15：50；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：5；所述第二三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：13；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过将三型聚丙烯树脂和增韧剂通过混料机混合，再通过挤出机生产得到的；所述三型聚丙烯层和所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为97：3；所述增韧剂选自甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS。
实施例2
一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，为三层结构，其中，内层为第一三型聚丙烯-增韧剂层，中间层为三型聚丙烯层，外层为第二三型聚丙烯-增韧剂层；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过热复合工艺得到的；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为35：18：47；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：8；所述第二三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：15；所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过将三型聚丙烯树脂和增韧剂通过混料机混合，再通过挤出机生产得到的；所述三型聚丙烯层和所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为95：6；所述增韧剂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS。
实施例3
一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，为一层结构，为三型聚丙烯-增韧剂层，所述三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：8；所述三型聚丙烯-增韧剂层是通过将三型聚丙烯树脂和增韧剂通过混料机混合，再通过挤出机生产得到的；所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为96：4；所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA。
性能验证
将市面上购买的普通三型聚丙烯管材与实施例1-3中得到的管材在-10℃和-20℃条件下进行15J简支梁冲击试验，计算其冲击试样的合格率，结果见下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 现有管材 | |
| -10℃ | 98 | 98 | 93 | 80 |
| -20℃ | 95 | 94 | 88 | 65 |
通过上述性能验证试验可以明显看出本发明的技术方案的有益效果，具有明显的抗低温冲击性能，其冲击试样的合格率在-10℃和-20℃都大于90%。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，为三层结构，其中，内层为第一三型聚丙烯-增韧剂层，中间层为三型聚丙烯层，外层为第二三型聚丙烯-增韧剂层。
2.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层之间还设有胶粘层；或者所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过热复合工艺得到的。
3.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为（25-50）：（5-30）：（30-50）。
4.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层、三型聚丙烯层和第二三型聚丙烯-增韧剂层的厚度比为35：15：50。
5.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层和所述第二三型聚丙烯-增韧剂层是通过将三型聚丙烯树脂和增韧剂通过混料机混合，再通过挤出机生产得到的。
6.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：（1-10）。
7.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第二三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：（5-20）。
8.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为（92-97）：（3-8）。
9.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述增韧剂选自苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体SBS、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物MBS、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS、氯化聚乙烯CPE和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA。
10.根据权利要求1所述的抗低温冲击型三型聚丙烯复合管材，其特征在于，所述第一三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：8；所述第二三型聚丙烯-增韧剂层的配方包括三型聚丙烯树脂和增韧剂，其质量配比为100：15；所述三型聚丙烯树脂是由丙烯单体和乙烯单体在加热、加压和催化剂的作用下无规共聚得到的，其中，所述乙烯单体随机分布在聚丙烯长链上，所述丙烯单体和乙烯单体的质量配比为95：6。
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