CN106810844A - 改性聚苯醚组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可应用于塑料管道领域的改性聚苯醚组合物，包含以下原材料：（1）、聚苯醚树脂（PPO/PPE），（2）、苯乙烯‑乙烯/丁烯‑苯乙烯共聚物（SEBS），（3）、有机磷，（4）、助剂，（5）、纳米蒙脱土、偶联剂，将这些原料依次加入高混机，在65℃～80℃下搅拌均匀，然后这些原料混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定范围260℃～290℃，制得塑料管道用可热熔连接的改性聚苯醚颗粒，用其加工聚苯醚管材和管件，满足矿山、市政和建筑给排水。
Description
技术领域
本发明涉及塑料管道领域，具体为一种应用于市政、建筑给排水领域或者矿山给排水领域的管道用改性聚苯醚组合物及制备方法。
背景技术
塑料管道领域中所应用的材料一般为高密度聚乙烯（HDPE）、交联聚乙烯（PEX）聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚氯乙烯（CPVC）、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）等，它们分别在市政给排水、工业给排水、建筑给水等领域有广泛的应用。
高密度聚乙烯材料广泛用于塑料管道领域，它可以用于市政给水和排水，市政给水领域所用的高密度聚乙烯材料，由于材料强度不高，一般为23～25MPa，用其生产的塑料管道设计公称压力最高只能达到1.6MPa。
交联聚乙烯管道是生产过程，添加交联剂使聚乙烯大分子交联，提高管道的承压能力，这种管道的口径按规定最大为dn160，一般用于建筑室内采暖和煤气输送，使用压力最高到2.0MPa，聚乙烯交联之后，材料难以回收再利用。
聚氯乙烯管道广泛用于市政给排水领域，它的最高承压能力目前只能达到1.6MPa，聚氯乙烯用于管道生产要添加大量的低分子稳定剂、润滑剂、改性剂等，有的甚至添加无机填料，材料的卫生性能难以持久保证符合标准要求，而且管道的脆性比较明显。
氯化聚氯乙烯是由聚氯乙烯氯化而来，材料的氯含量从56.7%提高到61～68%，作为建筑和工业用给水管道，特别是工业用高温给水，使用温度可达120℃，但最高工作压力只能达到1.0MPa，但在生产过程中要添加更多的热稳定剂、润滑剂和抗冲改性剂，它的本质特征与聚氯乙烯管相比没有多少变化。
聚丙烯管道在高层建筑和室内给水领域使用比较广泛，聚丙烯材料拉伸强度比聚乙烯略高，但在高层建筑作为立管，承压能力显得不足，必须将管材壁厚做得较厚（标准尺寸比SDR值一般取7.4或者9），同时材料弹性模量低（1400MPa左右），管道热变形温度低（56～67℃，1.86MPa），线膨胀系数较大(6.0～10.0×10-5·℃)。当管道在高层建筑外竖直安装使用时，由于管道刚性不足、收缩变形较大和热变形温度低，容易弯曲变形，影响建筑的美观。
丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）作为一种工程塑料，它的拉伸强度介于30～50MPa，具有良好的抗冲击性能，与上述其他管道相比综合性能较好，但管材管件的连接方式与PVC管道一样，采用胶黏剂连接，与热熔焊接连接相比，作为管道系统使用，粘结部位的承压能力有所下降，所以尽管ABS管道材料的强度比较高，但是作为管道系统，最高设计公称压力只有2.2MPa。
对于矿山用管道，尤其煤矿井下使用的公称压力为3.0MPa的给排水管主要有三种类型的管道，即钢丝网骨架聚乙烯管、涂塑钢管和钢管。
钢丝网骨架聚乙烯管材只能应用于3.0MPa以下，主要问题是钢丝与塑料结合不紧密，容易腐蚀，中高压给排水时容易窜水等缺陷，降低了使用的安全可靠性。
涂塑钢管内外表面的涂层材料主要是聚乙烯或环氧树脂材料，涂层粘结的可靠性不高，对水的阻透性很差，长期使用之后会出现涂塑层大面积脱落，堵塞管路或者阀门，涂塑钢管的本质特征仍然是钢管，所以钢管在煤矿井下使用的固有缺陷仍然存在。
普通钢管在井下使用容易被腐蚀导致使用寿命短，一般是3年左右，而且维护费用高；使用过程中内壁结垢导致管道通径逐渐变小，输送效率下降；管道单位重量较重，安装效率较低。
发明内容
本发明旨在采用高性能聚苯醚树脂作为基本材料，其强度可达70MPa左右，大约是聚乙烯的3倍，弹性模量大于2000MPa，热变形温度高达120℃，线膨胀系数大约1.0～2.0×10-5·℃，低于聚乙烯和聚丙烯，因此产品的尺寸稳定好，它的耐蠕变性能是五大工程塑料中最好的，长期使用强度具有较高的可靠性，聚苯醚材料还具有本征的阻燃性，且属于低烟无卤环保型阻燃，树脂本身的耐酸碱、耐水，卫生性能比较好，作为市政和建筑给水管道使用符合相关卫生法规要求，但是它的抗冲击性能和加工性能比较差。
在聚苯醚上述特性基础上，通过材料改性技术，发明一种新型管道级的聚苯醚材料，使其综合性能满足矿山、市政和建筑给排水领域的应用。
具体来说，改性聚苯醚组合物需要同时满足如下几项关键指标：
1、作为管道的聚苯醚材料组合物一般力学性能
（1）、材料拉伸强度不小于55MPa，断裂伸长率大于12%。
（2）、材料的抗冲击性能大于430J/m（Izod试验方法）。
（3）、材料以管材形式的长期静液压强度试验，环应力不低于35MPa，常温下试验时间大于2000小时。
（4）、材料以管材形式的爆破压力大于设计公称压力的3倍。
（5）、材料弹性模量大于2000MPa。
2、聚苯醚材料以管材形式的阻燃性能（酒精喷灯燃烧）
（1）、有焰燃烧
6条试样有焰燃烧时间平均值小于3秒，其中任何一条试样的有焰燃烧时间单值小于6秒；
（2）、无焰燃烧
离开火焰后6根试样的无烟燃烧时间的算术平均值不大于20秒，任何一根试样的无烟燃烧时间不应大于60秒。
阻燃性能是矿山领域应用聚苯醚材料的特有要求。
本发明针对塑料管道各项性能，提供一种可以用来挤出和注塑，也包括热熔连接，并根据不同用途，提供包含不同组份及比例的聚苯醚组合物。使聚苯醚组合物满足管道的技术要求和加工要求。
为使改性聚苯醚组合物能够同时满足上述关键指标，本发明提供的聚苯醚组合物包含以下原材料：
（1）、聚苯醚树脂（PPO/PPE）
（2）、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）
（3）、有机磷
四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP）、间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP）、磷酸三苯酯（TPP）、间苯二酚[二（2，6-二甲苯基）磷酸酯]（RXP）、磷酸三甲苯酯、磷酸三（壬基苯）酯、磷酸苯基双十二烷基酯、磷酸苯基双新戊酯、磷酸苯基双（3、5、5'-三甲己基）酯。
（4）、助剂
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂1010）、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）、硫化锌（ZnS）、氧化锌（ZnO）、聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）。
（5）、纳米蒙脱土
（6）、偶联剂
乙烯三乙氧基硅烷、乙烯基三［2-甲氨乙氧基］硅烷、γ-甲基丙烯酸酯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、异丙基三异十八酰钛酸酯。
为达到上述技术要求，本发明提供的聚苯醚组合物以质量百分比计，包括：
1、市政、建筑给排水领域管道用非阻燃改性聚苯醚组合物，包括如下组分：
聚苯醚树脂（PPO/PPE）70～85%，
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）5～20%，
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.1～0.2%，
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.1～0.2%，
硫化锌（ZnS）1～5%，
纳米蒙脱土2～5%，
偶联剂0.2～0.5%。
作为优选技术方案，聚苯醚树脂（PPO/PPE）75～80%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）8～15%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.1～0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.1～0.2%，硫化锌（ZnS）1～3%，纳米蒙脱土3～5%，偶联剂0.3～0.5%。
本发明采用的聚苯醚树脂（PPO/PPE）的数均分子量为15500～22000，可以使用一种或两种分子量以上的聚苯醚树脂作为发明组合物的基体材料。
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）的拉伸强度大于27MPa，断裂伸长率大于500%。
为使组合物的力学强度达到较好的平衡，添加纳米蒙脱土作为助剂，使用前选用一种或多种偶联剂进行表面处理。
为保证聚苯醚组合物挤出加工过程的热稳定性和良好的流动性，添加ZnS作为加工助剂。
上述市政、建筑给排水领域管道用非阻燃改性聚苯醚组合物制备工艺方法如下：
按照原料质量百分比，依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土、偶联剂加入高混机，高混机设定温度为70～80℃，搅拌5～15分钟，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定范围在260～290℃，制得聚苯醚组合物颗粒，用它作为专用料可直接用于管材/管件生产。
作为优选工艺技术方案之一，纳米蒙脱土要经过预处理，处理方法是于60～90℃加入偶联剂，在高速搅拌设备中进行表面处理，保证分散性。
作为优选的工艺技术方案之二，各组分在高混机先低速搅拌5分钟，然后高速搅拌5～10分钟，通过剪切热使各组分混合更均匀。
市政、建筑给排水管道用改性聚苯醚组合物是以一种聚苯醚树脂或者两种数均分子量不同的聚苯醚树脂（PPO/PPE）、与聚苯醚树脂相容性好的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）、纳米蒙脱土为核心，同时添加偶联剂、硫化锌（ZnS）和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）作为辅助组份，可以尽可能保持聚苯醚的强度同时，大幅度提高材料的抗冲击性能，而且满足挤出/注塑加工要求。
市政、建筑给排水管道用改性聚苯醚组合物有以下技术特点：
（1）、该聚苯醚组合物可直接工业化应用于塑料管道，其物理性能满足塑料管道的一般技术要求，实用价值较高；
（2）、该聚苯醚组合物可以适应挤出和注塑的加工要求；
（3）、使用纳米材料有效促进聚苯醚组合物具有优良的力学强度，特别是在保持聚苯醚高强度高刚性的同时，材料几乎达到超韧的水平；
（4）、材料以管材形式的长期静液压强度，可承受的环应力高，试验持续时间长，保证其作为管道使用的可靠性高；
（5）、材料以管材形式的爆破压力高，保证其作为管道使用时，瞬时承受水压冲击能力高；
（6）、材料具有较高的弯曲模量和较低的膨胀系数。
2、矿山给排水领域管道用阻燃改性聚苯醚组合物，包括如下组分：
聚苯醚树脂（PPO/PPE）60～80%，
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）5～20%，
有机磷8～20%，
氧化锌（ZnO）2～5%，或者聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）5～10%，
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.1～0.2%，
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.1～0.2%，
硫化锌（ZnS）1～5%，
纳米蒙脱土2～5%，
偶联剂0.2～0.5%。
作为优选技术方案，聚苯醚树脂（PPO/PPE）60～75%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）8～15%，有机磷8～15%，氧化锌（ZnO）2～5%（或者，聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）5～8%），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.1～0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.1～0.2%，硫化锌（ZnS）1～3%，纳米蒙脱土3～5%，偶联剂0.3～0.5%。
本发明采用的聚苯醚树脂（PPO/PPE）的数均分子量为15500～22000，可以使用一种或两种分子量以上的聚苯醚树脂作为发明组合物的基体材料。
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）的拉伸强度大于27MPa，断裂伸长率大于500%。
阻燃聚苯醚组合物在使用有机磷作为阻燃剂时，组合物中不限于1种有机磷作为阻燃剂，可以是2种及以上有机磷按照比例复配使用。有机磷作为阻燃剂的同时兼具增塑剂作用，以四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP）、间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP）、磷酸三苯酯（TPP）、间苯二酚[二（2，6-二甲苯基）磷酸酯]（RXP）作为阻燃剂优选的典型，它们可单独使用，也可以进行复配。
为使阻燃效果达到较好的效果，选用氧化锌（ZnO）或者聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）、以及对力学性能有促进作用的纳米蒙脱土作为阻燃协效剂。氧化锌（ZnO）、聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）、纳米蒙脱土作为阻燃聚苯醚组合物的阻燃协效剂，可以单独与有机磷按照比例复配，但阻燃聚苯醚组合物中不限于1种阻燃协效剂。纳米蒙脱土不限于阻燃协效剂功能，同时改善塑料管道聚苯醚组合物的力学性能。
为保证聚苯醚组合物挤出加工过程的热稳定性和良好的流动性，添加ZnS作为加工助剂。
塑料管道用聚苯醚组合物加工成颗粒的形态，用于管材/管件的直接挤出/注塑加工。
上述矿山给排水领域管道用阻燃改性聚苯醚组合物优选工艺制备方法如下：
按照质量百分比，依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），有机磷，氧化锌（ZnO）（或者聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土、偶联剂加入高混机，高混机设定温度为70～80℃，搅拌5～15分钟，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定范围在260～290℃，制得聚苯醚组合物颗粒，用它作为专用料可直接用于管材/管件生产。
作为优选工艺技术方案之一，纳米蒙脱土、偶联剂，氧化锌（ZnO）（或者聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS））与一种或两种以上作为阻燃剂的有机磷进行混合，然后再将其与聚苯醚树脂（PPO/PPE）、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）和其它助剂放入高混机在70～80℃下搅拌5～15分钟。
作为优选工艺技术方案之二，纳米蒙脱土要先经过预处理，处理方法是于60～90℃加入偶联剂，在高速搅拌设备中进行表面处理，保证分散性。
作为优选工艺技术方案之三，各组分在高混机先低速搅拌5分钟，然后高速搅拌5～10分钟，通过剪切热使各组分混合更均匀。
矿山给排水领域管道用阻燃改性聚苯醚组合物是以一种聚苯醚树脂或者两种数均分子量不同的聚苯醚树脂（PPO/PPE）、与聚苯醚树脂相容性好的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）、一种或者按照比例复配的两种以上有机磷阻燃剂为核心，用氧化锌（ZnO）（或者聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS））、纳米蒙脱土为阻燃协效剂，添加硫化锌（ZnS）和四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）作为辅助组份，保持聚苯醚组合物的最低强度要求的同时，大幅度提高材料的抗冲击性能和阻燃性能，而且满足挤出/注塑加工要求。
矿山给排水领域管道用阻燃改性聚苯醚组合物有以下技术特点：
（1）、该聚苯醚组合物可直接工业化应用于塑料管道，其物理性能满足塑料管道的一般技术要求，实用价值较高；
（2）、该聚苯醚组合物属无卤阻燃，发烟量低，特别适合矿山，尤其是煤矿井下等相对封闭环境下的应用；
（3）、该聚苯醚组合物可以适应挤出和注塑的加工要求；
（4）、使用纳米材料可以促进聚苯醚组合物具有良好的综合力学性能，同时也是良好的阻燃协效剂，有效促进聚苯醚组合物燃烧过程的成碳作用，提高阻燃性；
（5）、材料以管材形式的长期静液压强度，可承受的环应力高，试验持续时间长，保证其作为管道使用的可靠性高；
（6）、材料以管材形式的爆破压力高，保证其作为管道使用时，瞬时承受水压冲击能力高。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
一、市政、建筑给排水管道用非阻燃改性聚苯醚组合物实施例
实施例1
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约21500） 75%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS） 18%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101） 0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168） 0.2%，硫化锌（ZnS）2.5%，纳米蒙脱土 4.1%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土（经过偶联剂处理，下同）加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例2
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约21500和数均分子量约16000复配比例5～10：1）77%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）15%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101） 0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168） 0.2%，硫化锌（ZnS）3%，纳米蒙脱土 4.6%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例3
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约21500和数均分子量约17000复配比例2～5：1）77%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）15%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101） 0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168） 0.2%，硫化锌（ZnS）3%，纳米蒙脱土 4.6%，偶联剂0.2%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例4
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约20000） 76%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS） 16%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101） 0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168） 0.2%，硫化锌（ZnS） 3%，纳米蒙脱土4.6%，偶联剂0.5%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例5
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约19000） 77%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）15%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101） 0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168） 0.2%，硫化锌（ZnS） 3%，纳米蒙脱土4.6%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例6
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约18000） 80%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）11%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101） 0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168） 0.2%，硫化锌（ZnS） 4%，纳米蒙脱土4.6%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
表1为市政、建筑给排水管道用非阻燃改性聚苯醚组合物的实施例1-6的综合性能试验结果：
表1
注：SDR是管材的直径与壁厚之比。
上述每个实施例均适合于工业化应用，各项性能比较均衡。实施例1、4的强度、韧性和承压能力比较突出，很适合用于管材生产，而其他实施例可以作为管件生产原料，因为它们的流动性相对好。从材料的配方和加工工艺简单化的角度来看，实施例1、4都是比较好的选择。
二、矿山给排水管道用阻燃改性聚苯醚组合物实施例
实施例1
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约22000）71%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）10%，四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP）10%，氧化锌（ZnO）3%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土3.6%，偶联剂0.3%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土（经过偶联剂处理，下同）加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例2
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约20000和数均分子量约16000复配比例5～8：1）69%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）11%，四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP）12%，氧化锌（ZnO）3.6%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土2%，偶联剂0.2%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例3
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约21500和数均分子量约17000复配比例2～5：1）71%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）10%，四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP）9%，聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS）5%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土2.6%，偶联剂0.3%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP），聚苯基甲基硅氧烷（PDMDPS），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例4
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约15500）71%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）10%，间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP）9%，氧化锌（ZnO） 3%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土4.6%，偶联剂0.5%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例5
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约17500）66%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）11%，间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP）12.6%，氧化锌（ZnO） 3%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土5%，偶联剂0.5%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS），纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例6
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约18000）70%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）9%，磷酸三苯酯（TPP）12%，氧化锌（ZnO） 3%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土3.6%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），磷酸三苯酯（TPP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS）和纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例7
聚苯醚树脂（PPO/PPE，数均分子量约20000）68%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）8%，（2，6-二甲苯基）磷酸酯]（RXP）14%，氧化锌（ZnO） 3.5%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土4.1%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），（2，6-二甲苯基）磷酸酯]（RXP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS）和纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
实施例8
聚苯醚树脂（PPO/PPE）70%，苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）9%，间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP）8%，四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP）4%，氧化锌（ZnO） 3%，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101）0.2%，三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168）0.2%，硫化锌（ZnS）2%，纳米蒙脱土3.6%，偶联剂0.4%。
其中，纳米蒙脱土中加偶联剂处理，使用具有强剪切功能的高速搅拌设备进行表面处理，温度60～90℃。
制备方法：依次将聚苯醚树脂（PPO/PPE），苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS），间苯二酚-双（磷酸二苯酯）（RDP），四苯基（双酚A）二磷酸酯（BDP），氧化锌（ZnO），四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯（抗氧剂10101），三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯（抗氧剂168），硫化锌（ZnS）和纳米蒙脱土加入高混机中，设定高混机温度为75℃，搅拌均匀，将搅拌均匀的混合物通过双螺杆挤出机造粒，温度设定在260～290℃，制得产品。
表2为矿山给排水管道用阻燃改性聚苯醚组合物实施例1-8的综合性能试验结果：
表2
注：SDR是管材的直径与壁厚之比。
上述每个实施例均适合于工业化应用，各项性能比较均衡。实施例5、8的阻燃性比较突出，其它材料基本都很接近，除了实施例3、7以外；实施例4、5、6由于流动性较好，适合做注塑管件加工使用，其它熔指较低的适合挤出加工，力学性能强度、韧性和承压能力根据各配方组成物有所差异，具体应用时根据生产难以程度和经济效益等方面着手选择。
总之，本发明公开的管道用改性聚苯醚组合物，一是针对矿山领域给排水，二是针对市政和建筑给排水领域给排水。改性聚苯醚应用于塑料管道领域，满足至少3.0MPa的设计公称压力。涉及矿山领域应用的改性聚苯醚组合物除满足塑料管道一般力学性能要求和设计承压能力以外，还有阻燃需求。并且，改性聚苯醚组合物是一种可热熔焊接（热熔对接和热熔承插）的改性材料，对聚苯醚树脂添加适当的改性剂，保持高强度的同时、赋予材料高抗冲击、具备良好的挤出和注塑加工性能。
Claims (10)
1.一种市政、建筑给排水管道用非阻燃改性聚苯醚组合物，其特征在于：包括如下组分：
聚苯醚树脂基体材料 70～85%，
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物 5～20%，
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯 0.1～0.2%，
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0.1～0.2%，
硫化锌 1～5%，
纳米蒙脱土 2～5%，
偶联剂 0.2～0.5%。
2.根据权利要求1所述的市政、建筑给排水管道用非阻燃改性聚苯醚组合物，其特征在于：
聚苯醚树脂基体材料 75～80%，
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物 8～15%，
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯 0.1～0.2%，
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0.1～0.2%，
硫化锌 1～3%，
纳米蒙脱土 3～5%，
偶联剂 0.3～0.5%。
3.一种矿山给排水管道用阻燃改性聚苯醚组合物，其特征在于：包括如下组分：
聚苯醚树脂基体材料 60～80%，
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物 5～20%，
有机磷 8～20%，
氧化锌 2～5%，或者，
聚苯基甲基硅氧烷 5～10%，
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯 0.1～0.2%，
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0.1～0.2%，
硫化锌 1～5%，
纳米蒙脱土 2～5%，
偶联剂 0.2～0.5%。
4.根据权利要求3所述的矿山给排水管道用阻燃改性聚苯醚组合物，其特征在于：包括如下组分：
聚苯醚树脂基体材料 60～75%，
苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯共聚物 8～15%，
有机磷 8～15%，
氧化锌 2～5%，或者，
聚苯基甲基硅氧烷 5～8%，
四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]戊季四醇酯 0.1～0.2%，
三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯 0.1～0.2%，
硫化锌 1～3%，
纳米蒙脱土 3～5%，
偶联剂 0.3～0.5%。
5.根据权利要求3或4所述的矿山给排水管道用阻燃改性聚苯醚组合物，其特征在于：所述有机磷为四苯基（双酚A）二磷酸酯、间苯二酚-双（磷酸二苯酯）、磷酸三苯酯、间苯二酚[二（2，6-二甲苯基）磷酸酯]、磷酸三甲苯酯、磷酸三（壬基苯）酯、磷酸苯基双十二烷基酯、磷酸苯基双新戊酯、磷酸苯基双（3、5、5'-三甲己基）酯中的一种或者几种混合。
6.根据权利要求5所述的矿山给排水管道用阻燃改性聚苯醚组合物，其特征在于：所述有机磷为四苯基（双酚A）二磷酸酯、间苯二酚-双（磷酸二苯酯）、磷酸三苯酯、间苯二酚[二（2，6-二甲苯基）磷酸酯]（RXP）中的一种或者几种混合。
7.根据权利要求1或3所述的改性聚苯醚组合物，其特征在于：所述聚苯醚树脂基体材料为采用一种或两种分子量的聚苯醚树脂，聚苯醚树脂的数均分子量为15500～22000。
8.一种根据权利要求1-6所述的改性聚苯醚组合物的制备方法，其特征在于：按照质量百分比，依次将原料加入高混机，高混机设定温度为70～80℃，将搅拌均匀的混合物进行造粒，温度设定范围在260～290℃，制得聚苯醚组合物颗粒。
9.根据权利要求8所述的改性聚苯醚组合物颗粒的制备方法，其特征在于：纳米蒙脱土要经过预处理，处理方法是于60～90℃加入偶联剂，在高速搅拌设备中进行表面处理，保证分散性。
10.根据权利要求9所述的改性聚苯醚组合物颗粒的制备方法，其特征在于：各组分在高混机中先低速搅拌5分钟，然后高速搅拌5～10分钟，通过剪切热使各组分混合更均匀。
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