CN106750989A - 一种耐低温高刚性ppr管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐低温高刚性PPR管材及其制备方法，所述耐低温高刚性PPR管材按质量份数由以下原料组成：PPR100份；耐寒改性母粒1～30份；色母0.1～5份；抗氧剂0.1～5份；其中，所述耐寒改性母粒按质量份数由以下原料组成：长链支化聚丙烯100份；β成核剂0.1～20份；抗氧剂0.1～5份；所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度≥10cN。本发明提供的耐低温刚性PPR管材具有优异的低温韧性，同时具有较好的刚性和强度；本发明提供的耐低温刚性PPR管材具有较好的低温环境输运性及应用可靠性。

Description

一种耐低温高刚性PPR管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及PPR管材技术领域，具体涉及一种耐低温高刚性PPR管材及其制备方法。
背景技术
PPR是第三代聚丙烯管材专用料，其是以无规共聚聚丙烯为基料，经改性处理后制成，约含3%的乙烯。PPR管材具有无毒、卫生，使用寿命长、安装方便可靠、外形美观、质量轻、保温、节能等优点。广泛应用于工业与民用建筑冷热水输送系统，纯净水输送系统，建筑物内的采暖系统，包括地板、壁板的采暖；工业建筑和设施中，用于输送或排放日常用水和工业化工腐蚀性液体。
作为一种新型的绿色建筑材料，PPR在民用建筑和工业给排水设施方面获得了广泛的应用，但在低温环境下，PPR管材会发生低温脆化，极易在运输、安装过程中损坏。β晶聚丙烯具有冲击强度和热变形温度高的优点，能有效解决PPR管材低温脆化问题，高含量β晶型聚丙烯是聚丙烯增韧的理想方式，添加β成核剂是得到高含量β晶型的公认的行之有效的途径。但是β晶聚丙烯的弹性模量和屈服强度低、管材的刚性会相应的下降。使用β晶聚丙烯增韧PPR无法同时满足增韧增强的效果。
因此，仍需开发研究一种耐低温高刚性的PPR管材。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐低温高刚性PPR管材，本发明提供的耐低温刚性PPR管材具有优异的低温韧性，且具有较好的刚性和强度。
本发明的另一目的在于提供上述耐低温高刚性PPR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：
一种耐低温高刚性PPR管材，所述耐低温高刚性PPR管材按质量份数由以下原料组成：
PPR 100份；
耐寒改性母粒 1～30份；
色母 0.1～5份；
抗氧剂 0.1～5份；
其中，所述耐寒改性母粒按质量份数由以下原料组成：长链支化聚丙烯100份；β成核剂0.1～20份；抗氧剂0.1～5份，所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度≥10cN。
本发明以长链支化聚丙烯和β成核剂为主要原料制备耐寒改性母粒，长链支化聚丙烯具有β成核作用，其与β成核剂协同作用提高了PPR管材中β晶的含量，从而提高了管材的低温抗冲击性能。通常情况下，随着β晶含量的提高，材料的刚性会有不同程度的降低，具体表现为拉伸强度和弹性模量的下降。而长链支化聚丙烯能够通过其支链的缠结作用提高了体系分子间的作用力，并减少分子的滑移，具体表现为体系弹性模量的增大，从而使材料表现出高刚性。
本发明将长链支化聚丙烯和β成核剂复合成耐寒改性母粒，然后与PPR共混制备PPR管材，长链支化聚丙烯的β成核作用和β成核剂协同诱导生成更多的β晶型聚丙烯，提高了体系韧性，从而实现了PPR管材的高性能化，使制备得到的PPR管材既耐低温又具有高刚性。
优选地，所述耐寒改性母粒按质量份数由以下原料组成：长链支化聚丙烯100份；β成核剂0.1～10份；抗氧剂0.1～4份。
作为一种优选方案，所述耐低温高刚性PPR管材按质量份数由以下原料组成：
PPR 100份；
耐寒改性母粒 8～16份；
色母 0.5～3份；
抗氧剂 0.1～2份；
其中，所述耐寒改性母粒按质量份数由以下原料组成：长链支化聚丙烯100份；β成核剂0.1～10份，抗氧剂0.1～4份；所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度≥10cN。
优选地，所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度为10～25cN。
优选地，所述长链支化聚丙烯为乙烯基聚二甲基硅氧烷/苯乙烯双单体接枝型长支链聚丙烯、二乙烯基苯接枝型长支链聚丙烯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯接枝型长支链聚丙烯、对苯二酚接枝型长支链聚丙烯中的一种或几种。
优选地，所述β成核剂为有机羧酸类、酰胺类、稀土类β成核剂中的一种或几种；更为优选地，所述β成核剂为庚二酸钙、对苯二甲酸钙、TMB-5、NB-328、WBGⅡ中的一种或几种。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂168、和DLTP中的一种或几种。
上述所述方法包括如下步骤：
S1：将耐寒改性母粒的各原料组分按比例混合，加入双螺杆挤出机中挤出、冷却、造粒得所述耐寒改性母粒；
S2：将PPR、耐寒改性母粒、色母和抗氧剂按比例混合，挤出成型即得所述耐低温高刚性PPR管材。
优选地，S1中所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，S2中的挤出温度为170～220℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明首先以长链支化聚丙烯和β成核剂为主要原料制备得到耐寒改性母粒，然后将耐寒改性母粒和PPR、色母、抗氧剂共混制备得到一种耐低温刚性PPR管材。本发明提供的耐低温刚性PPR管材具有优异的低温韧性，同时具有较好的刚性和强度；本发明提供的耐低温刚性PPR管材具有较好的低温环境输运性及应用可靠性。
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。实施例1～5及对比例2中使用的所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度为16cN；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
按重量份数将100份长链支化聚丙烯、5份β成核剂、0.3份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒、冷却即得到耐寒改性母粒；再按重量份数将PPR原料100份、耐寒改性母粒10份、抗氧剂1010 0.5份、抗氧剂168 0.3份、色母2份混合挤出成管材。
所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，管材的挤出温度为170～220℃。
实施例2
按重量份数将100份长链支化聚丙烯、4份β成核剂、0.3份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒、冷却即得到耐寒改性母粒；再按重量份数将PPR原料100份、耐寒改性母粒12份、抗氧剂1010 0.5份、抗氧剂168 0.3份、色母2份混合挤出成管材。
所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，管材的挤出温度为170～220℃。
实施例3
按重量份数将100份长链支化聚丙烯、4份β成核剂、0.3份抗氧剂1010、0.2份抗氧剂168混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒、冷却即得到耐寒改性母粒；再按重量份数将PPR原料100份、耐寒改性母粒1份、抗氧剂1010 0.5份、抗氧剂168 0.3份、色母2份混合挤出成管材。
所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，管材的挤出温度为170～220℃。
实施例4
按重量份数将100份长链支化聚丙烯、16份β成核剂、0.3份抗氧剂1010，0.2份抗氧剂168混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒、冷却即得到耐寒改性母粒；再按重量份数将PPR原料100份、耐寒改性母粒8份、抗氧剂1010 2.5份、抗氧剂168 1.3份、色母5份混合挤出成管材。
所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，管材的挤出温度为170～220℃。
实施例5
按重量份数将100份长链支化聚丙烯、20份β成核剂、3份抗氧剂1010、2份抗氧剂168混合，加入双螺杆挤出机中挤出、造粒、冷却即得到耐寒改性母粒；再按重量份数将PPR原料100份、耐寒改性母粒30份、抗氧剂1010 2份、抗氧剂168 3份、色母0.1份混合挤出成管材。
所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，管材的挤出温度为170～220℃。
对比例1
按重量份数将PPR原料100份、抗氧剂1010 0.5份、抗氧剂168 0.3份、色母2份混合挤出成管材。
对比例2
按重量份数将10份长链支化聚丙烯、PPR原料100份、抗氧剂1010 0.5份、抗氧剂1680.3份、色母2份混合挤出成管材。
对比例3
按重量份数将0.5份β成核剂、PPR原料100份、抗氧剂1010 0.5份、抗氧剂168 0.3份、色母2份混合挤出成管材。
对比例4
本对比例中的长链支化聚丙烯的熔体强度为8 cN（230℃），其它组分及制备方法同实施例1。
对实施例1～5及对比例1～4制备得到的PPR管材进行性能测试。低温抗冲性能按照GB/T 18743-2002 方法，试验温度设定为-10℃；耐内压性能按GB/T 6111-2003方法进行测试，屈服强度按GB/T 1040.2-2006方法进行测定，弹性模量按GB/T9341-2008方法进行测定，测试结果见下表1。
表1 实施例1～5及对比例1～5制备得到的PPR管材的物理性能
。
从上述实施例及对比例的结果可以看出，改性后的管材的低温韧性明显提高，管材在低温环境的使用可靠性得到提高。本发明提供的PPR管材还具有较好的耐压性能；现有技术中的PPR管材的弯曲模量在800左右，而本发明制备得到的PPR管材的弯曲模量均在900以上。表1中各对比例中的PPR管材的拉伸强度均不高于23，而本发明各实施例中的拉伸强度均高于23，这表面本发明提供的PPR管材具有较好的刚性。由此可知，本发明提供的PPR管材具有优异的低温韧性，同时具有较好的刚性和强度；本发明提供的耐低温刚性PPR管材具有较好的低温环境输运性及应用可靠性。
最后应当指出的是，以上实施例仅是本发明的具有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明内容直接导出或联想到所有变形，均应认为是本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述耐低温高刚性PPR管材按质量份数由以下原料组成：
PPR 100份；
耐寒改性母粒 1～30份；
色母 0.1～5份；
抗氧剂 0.1～5份；
其中，所述耐寒改性母粒按质量份数由以下原料组成：长链支化聚丙烯100份；β成核剂0.1～20份；抗氧剂0.1～5份；所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度≥10cN。
2.根据权利要求1所述耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述耐寒改性母粒按质量份数由以下原料组成：长链支化聚丙烯100份；β成核剂0.1～10份；抗氧剂0.1～4份。
3.根据权利要求1或2所述耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述长链支化聚丙烯在230℃条件下的熔体强度为10～25 cN。
4.根据权利要求1所述耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述长链支化聚丙烯为乙烯基聚二甲基硅氧烷/苯乙烯双单体接枝型长支链聚丙烯、二乙烯基苯接枝型长支链聚丙烯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯接枝型长支链聚丙烯、对苯二酚接枝型长支链聚丙烯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述β成核剂为有机羧酸类、酰胺类、稀土类β成核剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述β成核剂为庚二酸钙、对苯二甲酸钙、TMB-5、NB-328、WBGⅡ中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述耐低温高刚性PPR管材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂168、和DLTP中的一种或几种。
8.权利要求1～7任一所述耐低温高刚性PPR管材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：将耐寒改性母粒的各原料组分按比例混合，加入双螺杆挤出机中挤出、冷却、造粒得所述耐寒改性母粒；
S2：将PPR、耐寒改性母粒、色母和抗氧剂按比例混合，挤出成型即得所述耐低温高刚性PPR管材。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，S1中所述双螺杆挤出机的温度为190～210℃，S2中的挤出温度为170～220℃。
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