CN106700269A - 一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性pp‑r管材 - Google Patents

一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性pp‑r管材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP‑R管材专用料，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP‑R管材专用料按质量份数由以下原料组成：PPR80～120份；受阻酚季铵盐改性蒙脱土0.5～10份；相容剂1～30份；其中，所述相容剂为弹性体、HDPE、LDPE、PP接枝的马来酸酐（MAH），丙烯腈（SAN）或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）中的一种或几种。本发明将受阻酚季铵盐改性蒙脱土与相容剂复配后与PPR树脂共混改性制备得到的PPR管材专用料具有低温性能优异、尺寸稳定、抗菌耐候性能好的优点。

Description

一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材。
背景技术
无规共聚聚丙烯（PP-R）管材是继均聚型PP-H（Ⅰ型）管材、嵌段共聚型PP-B（Ⅱ型）管材后开发的第三代PP（Ⅲ型）管材产品。由于PP-R管材具有良好的耐热性能、抗蠕变性及耐压性能，且价格低廉而被广泛应用于冷热水给输工程。但是PP-R管材存在低温脆性，通常在-10℃环境下发生脆化，从而造成冬天爆管现象时常发生，难以满足人们对管材的使用要求。另外，由于无规共聚聚丙烯存在甲基支链，其容易受到自由基的攻击，在储存、加工、使用过程中，受到热、氧、光等的作用，甲基支链易与氧结合，形成过氧自由基而老化，降低了PP-R管材的使用年限。并且近年来，由微生物及其变种引发的全球性微生物灾害事件频频发生，PP-R管材的抗菌性能备受关注。
目前，改善PP-R管材的低温脆性、抗老化性能及抗菌效果的方法是通过复配有机或无机增韧剂、成核剂、抗氧剂及抗菌剂。而传统抗氧、抗菌剂，有些由于稳定性差，毒性大；有些易迁移，作用时间短，不能有效的改善PP-R管材的低温韧性以及抗菌抗老化性能;并且有些改性剂与PP-R相容性差，这些改性剂的添加会显著地降低PP-R管材的力学性能。
因此，仍需寻求一种能够同时改善PP-R管材的低温脆性、抗老化性能、抗菌效果的高品质PP-R管材专用料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材，本发明提供的PP-R管材低温性能优异、具有较好的抗老化性能和抗菌性能。
本发明的另一目的在于提供上述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土的PP-R管材专用料按质量份数由以下原料组成：
PPR 80～120份；
受阻酚季铵盐改性蒙脱土 0.5～10份；
相容剂 1～30份；
其中，所述相容剂为弹性体、HDPE、LDPE、PP接枝的马来酸酐（MAH），丙烯腈（SAN）或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）中的一种或几种。
本发明选用受阻酚季铵盐改性蒙脱土，改性处理一方面使蒙脱土剥离，赋予其纳米效应并使蒙脱土有机化，使蒙脱土达到纳米级分散，改善蒙脱土与聚合物的相容性；另一方面，改性处理后的蒙脱土含有受阻酚基团，使其具备良好的抗老化性能，同时活性铵离子的存在，使得受阻酚季铵盐改性蒙脱土具备优异的抗菌效果。本发明选用的相容剂接枝物中的极性基团进一步的提高了受阻酚季铵盐改性的片层有机蒙脱土与PPR树脂的界面粘接强度；均匀分散的受阻酚季铵盐改性的片层有机蒙脱土粒子抑制PP-R树脂分子链的运动而起增强作用，相容剂中弹性体低的玻璃化转变温度而具有良好的增韧效果，二者协同增强增韧PPR树脂，使得以受阻酚季铵盐改性蒙脱土、PPR树脂以及相容剂为原料制备得到的PPR管材专用料的低温性能优异、尺寸稳定、抗菌耐候，具有较好的应用前景。
优选地，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料按质量份数由以下原料组成：
PPR 100份；
受阻酚季铵盐改性蒙脱土 3份；
相容剂 9份；
其中，所述相容剂为弹性体、HDPE、LDPE、PP接枝的马来酸酐（MAH），丙烯腈（SAN）或甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）中的一种或几种。
优选地，所述弹性体为POE、SBS、SEBS中的一种或几种。
优选地，所述相容剂为POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的混合物。
优选地，所述POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的质量比为1～3：1～2。更为优选地，所述POE-g-MAH和HDPE-g-MAH的质量比为2：1。
优选地，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土按质量份数由以下原料组成：蒙脱土10～20份，溶剂40～80份，2，6酚0.8～1.2份，盐酸10～20份，多聚甲醛10～20份，有机胺0.8～1.2份。
更为优选地，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土按质量份数由以下原料组成：蒙脱土15份，溶剂60份，2，6酚1份，盐酸15份，多聚甲醛15份，有机胺1份。
优选地，所述2，6酚为2,6-二叔丁基苯酚和/或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
优选地，所述有机胺的通式为N-(R)3，其中R为苯环、萘环、蒽环、或其衍生物或C2～C18的直链、支链或环烷烃。
优选地，所述溶剂为二氧六环、四氢呋喃、四氯化碳、甲苯、石油醚、正庚烷中的一种或几种。
在本发明中，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土的制备方法为：将蒙脱土、2，6酚、盐酸、多聚甲醛、有机胺溶于溶剂中，于60～120℃条件下反应8～24h，抽滤、烘干、研磨即得受阻酚季铵盐改性蒙脱土。
上述受阻酚季铵盐改性蒙脱土的PP-R管材专用料的制备方法，所述制备方法为：将PPR、受阻酚季铵盐改性蒙脱土和相容剂混炼均匀，然后挤出造粒、烘干即得所述PP-R管材专用料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的受阻酚季铵盐改性蒙脱土具有优异的抗老化性能和抗菌效果，并且污染小、不易变色、分散好、效率高、低毒，还具有不易挥发、耐迁移性能好的特点，与PPR基体有较好的界面效应。将受阻酚季铵盐改性蒙脱土与相容剂复配后与PPR树脂共混改性制备得到的PPR管材专用料具有低温性能优异、尺寸稳定、抗菌耐候性能好的优点。
附图说明
图1为实施例1制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PPR管材专用料在150℃下老化60天和25℃下老化60天条件下处理后的红外光谱（FT-IR）图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。
实施例1 受阻酚季铵盐改性蒙脱土1的制备
在N2保护下，向配有磁力搅拌、冷凝管、温度计的三口烧瓶中按质量分数加入蒙脱土15份，甲苯60份，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份，盐酸15份，多聚甲醛15份，三苯基胺1份，110℃水浴加热12h，抽滤，用去离子水洗涤滤饼，50%乙醇溶液洗至无氯离子，100℃干燥，研磨过200目筛备用。
实验例2 受阻酚季铵盐改性蒙脱土2的制备
在N2保护下，向配有磁力搅拌、冷凝管、温度计的三口烧瓶中按质量分数加入蒙脱土15份，四氢呋喃60份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份，盐酸10份，多聚甲醛10份，三苯基胺1份，80℃水浴加热12h，抽滤，用去离子水洗涤滤饼，50%乙醇溶液洗至无氯离子，100℃干燥，研磨过200目筛备用。
实验例3 受阻酚季铵盐改性蒙脱土3的制备
在N2保护下，向配有磁力搅拌、冷凝管、温度计的三口烧瓶中按质量分数加入蒙脱土15份，甲苯60份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份，盐酸10份，多聚甲醛10份，三苯基胺1份110℃水浴加热8h，抽滤，用去离子水洗涤滤饼，50%乙醇溶液洗至无氯离子，100℃干燥，研磨过200目筛备用。
实施例1 受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PPR管材专用料1
将PP-R 100份、实验例1制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土3份、POE-g-MAH 6份和HDPE-g-MAH 3份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
实施例2 受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PPR管材专用料2
将PP-R 100份、实验例2制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土1份、LDPE-g-MAH 3份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
实施例3 受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PPR管材专用料3
将PP-R 100份、实验例3制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土5份、HDPE-g-MAH 15份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
实施例4 受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PPR管材专用料4
将PP-R 100份、实验例1制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土3份、POE-g-MAH 4.5份和HDPE-g-MAH 4.5份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
实施例5 受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PPR管材专用料5
将PP-R 100份、实验例1制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土3份、POE-g-MAH 3份和HDPE-g-MAH 6份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
对照例1
将纯PP-R通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
对照例2
将PP-R 100份、HDPE-g-MAH15份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
对照例3
将PP-R 100份、未改性的蒙脱土5份、HDPE-g-MAH 15份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
对照例4
将PP-R 100份、实验例3制备得到的受阻酚季铵盐改性蒙脱土5份混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机挤内在180～230℃熔融挤出造粒，制得复合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通过注塑成型方式得到样品，测试其力学、抗老化性能及抗菌性能。
性能测试
（1）红外光谱（FT-IR）分析
对实施例1制备的受阻酚季铵盐改性蒙脱土抗氧剂的PP-R管材专用料在150℃下老化60天和25℃60天条件下处理后的红外光谱（FT-IR）分析。
由图1可以看出，在1600~1850范围内没有出现明显的C=O特征吸收峰，说明受阻酚季铵盐改性蒙脱土具有良好的抗热氧老化效果。
（2）力学性能、抗菌效果及抗老化性能测试
1） 拉伸屈服强度：按GB/T 1040.2-2006标准进行拉测试，拉伸速度为50 mm/min；
2）冲击强度：按GB/T 1043-1993标准测试冲击强度，缺口深度为2 mm；
3）氧化诱导时间：按GB/T 19466.6-2009的标准，采用示差热分析（DSC）测试氧化诱导时间（OIT）；
4）杀菌率：按QB/T2591-2003的标准要求，将PP-R复合材料在高温下制成膜，然后通过与一定的浓度的大肠杆菌接触一段时间，来测量抗菌PP-R管对大肠杆菌的杀菌率。
表1. 受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料的性能测试
。
由上表1可知，实施例1～5制备得到的PPR复合材料的杀菌率和氧化诱导时间相对于对照例1～4的PPR复合材料的杀菌率和氧化诱导时间大幅度提高，这说明制备的受阻酚季铵盐改性蒙脱土具有优异的抗菌效果及抗老化性能。从各实施例和对照例制备得到的PPR复合材料的力学性能来看，韧性优异的相容剂能够明显改善PP-R的常温和低温冲击性能；实施例1～5制备得到的PPR复合材料的拉伸强度和冲击强度相对于对照例1～4的PP-R复合材料的拉伸强度和冲击大幅度提高，说明制备的受阻酚季铵盐改性蒙脱土和相容剂协同增强增韧PP-R管材；从对照例制备得到的PPR复合材料的力学性能来看，未改性的蒙脱土与PP-R基体树脂的相容性较差，力学性能未能得到明显改善。

Claims (9)

1.一种受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土的PP-R管材专用料按质量份数由以下原料组成：
PPR 80～120份；
受阻酚季铵盐改性蒙脱土 0.5～10份；
相容剂 1～30份；
其中，所述相容剂为弹性体、HDPE、LDPE、PP接枝的马来酸酐，丙烯腈或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土的PP-R管材专用料按质量份数由以下原料组成：
PPR 100份；
受阻酚季铵盐改性蒙脱土 3份；
相容剂 9份；
其中，所述相容剂为弹性体、HDPE、LDPE、PP接枝的马来酸酐，丙烯腈或甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述弹性体为POE、SBS、SEBS中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述相容剂为POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的混合物。
5.根据权利要求4所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的质量比为1～3：1～2。
6.根据权利要求4所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的质量比为2：1。
7.根据权利要求1或2所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土按质量份数由以下原料组成：蒙脱土10～20份，溶剂40～80份，2，6酚0.8～1.2份，盐酸10～20份，多聚甲醛10～20份，有机胺0.8～1.2份。
8.根据权利要求7所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料，其特征在于，所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土的制备方法为：将蒙脱土、2，6酚、盐酸、多聚甲醛、有机胺溶于溶剂中，于60～120℃条件下反应8～24h，抽滤、烘干、研磨即得受阻酚季铵盐改性蒙脱土。
9.权利要求8任一所述受阻酚季铵盐改性蒙脱土改性PP-R管材专用料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将PPR、受阻酚季铵盐改性蒙脱土和相容剂混炼均匀，然后挤出造粒、烘干即得所述PP-R管材专用料。
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