CN108047573A - 一种ppr管材专用料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PPR管材专用料及其制备方法，该PPR管材专用料由以下质量份的原料组成：PPR粉料：93.8～96.2份；增韧母粒：3～5份；助剂组合物：0.8～1.2份。其制备方法如下：将PPR粉料、增韧母粒和助剂组合物混合，再转入双螺杆挤出机充分混匀，挤出、切粒，得到粒状PPR管材专用料。本发明的PPR管材专用料耐寒性能优异、成本低、刚韧平衡，其制备工艺简单，便于进行大规模工业化生产。

Description

一种PPR管材专用料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种PPR管材专用料及其制备方法。
背景技术
PPR，又叫无规共聚聚丙烯，其制品韧性好、强度高、加工性能优异，且具有无规共聚聚丙烯特有的高透明性优点，可广泛用于管材、片材、日用品、包装材料、家用电器部件以及各种薄膜的生产。用PPR制作的管材具有卫生无毒、节能环保、耐热、不结垢、不渗漏等优点。然而，PPR管材在0℃以下容易变脆，不仅给运输和施工带来了很大不便，而且容易出现一些不可察觉的损伤，最终可能会导致PPR管安装通水后爆裂，在一定程度上限制了PPR管材的应用。
目前，针对PPR管材低温变脆这一问题，主要有以下2种解决方法：第一种，在PPR中添加β成核剂，改变PPR的晶型，该方法操作简便，容易实现大规模生产，但对下游加工企业有较高的工艺控制要求和相对复杂的后处理工序，且存在二次加工时β晶型稳定性和重现性差的问题，尤为关键的是，其在更低的温度下(-5℃)对韧性的改善效果有限；第二种，在PPR中添加具有增韧作用的聚合物及其复合母粒，该方法可以改善PPR的低温脆性，但普遍存在以下问题：1)增韧成分添加量大，成本高，不利于进行大规模生产；2)二次加工的工序相对复杂，而且对保持PPR分子链本身的完整性不利；3)刚韧无法兼顾，即解决了脆性问题的同时牺牲了刚性甚至是其他关键性能；4)混炼效果有限，由于目前挤管机器普遍为单螺杆，其相对于双螺杆而言，混炼效果较差。
因此，有必要开发一种耐寒性能优异、成本低、刚韧平衡的PPR管材专用料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PPR管材专用料及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种PPR管材专用料，由以下质量份的原料组成：
PPR粉料：93.8～96.2份；
增韧母粒：3～5份；
助剂组合物：0.8～1.2份。
所述的PPR粉料的熔融指数为0.2～0.5g/10min，230℃/2.16kg。
所述的增韧母粒由以下质量份的组分组成：
HDPE：20～40份；
POE：50～70份；
丙烯基弹性体：5～10份；
2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷：0.2～0.4份；
抗氧剂：0.3～0.5份。
所述的HDPE的熔融指数为0.3～5.0g/10min，190℃/2.16kg。
所述的POE的熔融指数为0.1～4.0g/10min，190℃/2.16kg。
所述的丙烯基弹性体的熔融指数≤4.0g/10min，190℃/2.16kg。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1075、抗氧剂1076、抗氧剂245中的至少一种。
所述的增韧母粒的粒径为0.3～1.2mm，熔融指数为2.0～5.0g/10min，230℃/10kg。
所述的增韧母粒通过以下方法制备得到：将HDPE、POE、丙烯基弹性体、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷和抗氧剂加入高速搅拌机搅拌均匀，再转入双螺杆挤出机，180～190℃下进行熔融共混和交联，切粒，得到增韧母粒。
所述的助剂组合物为抗氧剂、润滑剂、吸酸剂和抗静电剂经复合挤压而成的颗粒。
上述PPR管材专用料的制备方法，包括以下步骤：将PPR粉料、增韧母粒和助剂组合物混合，再转入双螺杆挤出机充分混匀，挤出、切粒，得到粒状PPR管材专用料。
所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为(36～48)：1。
所述的切粒为水下切粒或水环切粒。
本发明的有益效果是：本发明的PPR管材专用料耐寒性能优异、成本低、刚韧平衡，其制备工艺简单，便于进行大规模工业化生产。
1)本发明的PPR管材专用料中增韧母粒添加量很少，仅占3％～5％，生产成本低，且增韧母粒是在PPR粉料造粒过程中加入，工序简单，不需要下游二次加工改性，降低了加工成本；
2)本发明对增韧母粒进行了交联处理，保证了刚韧平衡；
3)本发明的PPR管材专用料中所添加的增韧母粒的颗粒粒径小，便于增韧母粒与PPR粉料的充分混合，且采用双螺杆挤出机进行造粒，塑化分散效果好。
具体实施方式
一种PPR管材专用料，由以下质量份的原料组成：
PPR粉料：93.8～96.2份；
增韧母粒：3～5份；
助剂组合物：0.8～1.2份。
优选的，所述的PPR粉料的熔融指数为0.2～0.5g/10min，230℃/2.16kg。
优选的，所述的增韧母粒由以下质量份的组分组成：
HDPE：20～40份；
POE：50～70份；
丙烯基弹性体：5～10份；
2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷：0.2～0.4份；
抗氧剂：0.3～0.5份。
优选的，所述的HDPE的熔融指数为0.3～5.0g/10min，190℃/2.16kg。
优选的，所述的POE的熔融指数为0.1～4.0g/10min，190℃/2.16kg。
优选的，所述的丙烯基弹性体的熔融指数≤4.0g/10min，190℃/2.16kg。
优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1075、抗氧剂1076、抗氧剂245中的至少一种。
优选的，所述的增韧母粒的粒径为0.3～1.2mm，熔融指数为2.0～5.0g/10min，230℃/10kg。
优选的，所述的增韧母粒通过以下方法制备得到：将HDPE、POE、丙烯基弹性体、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷和抗氧剂加入高速搅拌机搅拌均匀，再转入双螺杆挤出机，180～190℃下进行熔融共混和交联，切粒，得到增韧母粒。
优选的，所述的助剂组合物为抗氧剂、润滑剂、吸酸剂和抗静电剂经复合挤压而成的颗粒。
上述PPR管材专用料的制备方法，包括以下步骤：将PPR粉料、增韧母粒和助剂组合物混合，再转入双螺杆挤出机充分混匀，挤出、切粒，得到粒状PPR管材专用料。
优选的，所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为(36～48)：1。
优选的，所述的切粒为水下切粒或水环切粒。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1～3：
实施例1～3的PPR管材专用料的原料配方如表1所示，其制备方法如下：将PPR粉料(PPR 4220)、增韧母粒和助剂组合物混合，再转入双螺杆挤出机充分混匀，挤出、水环切粒，得到粒状PPR管材专用料，进行性能测试，测试结果如表2所示。
实施例1～3所添加的增韧母粒的制备方法如下：将34.5份HDPE(牌号：5000S，大庆炼化，熔融指数1.2g/10min)、60份POE(牌号：8150，陶氏化学，熔融指数0.5g/10min)、5份丙烯基弹性体(牌号：威达美3000，埃克森美孚，熔融指数3g/10min)、0.2份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(阿克苏诺贝尔)和0.3份抗氧剂1010加入高速搅拌机搅拌均匀，再转入双螺杆挤出机，185℃下进行熔融共混和交联，水环切粒，得到粒径约1mm的增韧母粒。
将实施例1～3制备的PPR管材专用料和色母按照质量比95:5混合均匀，再挤出成型为管材，进行性能测试，测试结果如表3所示。
对比例1～4：
对比例1～4的PPR管材专用料的原料配方如表1所示，其制备方法如下：将PPR粉料(PPR 4220)、增韧组份(增韧母粒A或POE)和助剂组合物混合，再转入双螺杆挤出机充分混匀，挤出、水环切粒，得到粒状PPR管材专用料，进行性能测试，测试结果如表2所示。
对比例2所添加的增韧母粒A的制备方法如下：将34.5份HDPE(牌号：5000S，大庆炼化，熔融指数1.2g/10min)、60份POE(牌号：8150，陶氏化学，熔融指数0.5g/10min)、5份丙烯基弹性体(牌号：威达美3000，埃克森美孚，熔融指数3g/10min)和0.3份抗氧剂1010加入高速搅拌机搅拌均匀，再转入双螺杆挤出机，185℃下进行熔融共混，水环切粒，得到粒径约1mm的增韧母粒A。
将对比例1～4制备的PPR管材专用料和色母按照质量比95:5混合均匀，再挤出成型为管材，进行性能测试，测试结果如表3所示。
实施例1～3和对比例1～4的PPR管材专用料的原料组成如下表所示(以质量份数计)：
表1实施例1～3和对比例1～4的PPR管材专用料的原料组成表
测试例：
1)对实施例1～3和对比例1～4制备的PPR管材专用料进行物理机械性能测试，测试结果如下表所示：
表2物理机械性能测试结果
由表2可知：实施例1～3和对比例1～4的管材专用料的熔融指数均在国家标准要求的范围内，但行业内大多数管材厂家内部认可的熔融指数范围为0.21～0.27g/10min，所以对比例2和4并不符合厂家标准；对比例3和4未添加增韧母粒，直接添加的POE弹性体，会导致PPR专用料的弯曲模量低于国家标准要求(>650MPa)；增韧母粒(进行了交联)对PPR基材本身的物理机械性能的保持度要明显优于增韧母粒A(未进行交联)。
2)对实施例1～3和对比例1～4的PPR管材专用料制备的管材进行低温落锤和静液压试验，测试结果如下表所示：
表3低温落锤和静液压试验测试结果
注：管件落锤试验的落锤重量为2.5kg，锤头规格为D20，落锤高度为2m，试验管件的长度为30cm，要求从冰箱取出后5s内完成落锤试验。管件合格的判定依据为：管件表面完好，无裂纹、破碎和断裂；最终判定合格的依据为：20根测试管件中至少有15根通过。
由表3可知：实施例1～3的PPR管材专用料制备的管件在-5℃下的落锤试验(管件预处理时间1h)合格率为100％，测试结果显著优于对比例1～4的PPR管材专用料制备的管件；对比例1的PPR管材专用料中既没有添加增韧母粒，也没有添加POE，制备的管件进行静液压试验时，虽然无破裂无渗漏，但其低温冲击性能非常差，测试管件全部碎裂；对比例2的PPR管材专用料中添加有增韧母粒A，制备的管件进行静液压试验和落锤冲击试验时，测试结果居中，说明其低温冲击性能有所改善，但不明显。从对比例3和对比例4的低温落锤和静液压测试结果来看，当POE仅添加4％时，增韧效果无法满足要求，且静液压强度明显下降，而当POE的添加量为10％时，增韧效果虽然符合要求，但管材的静液压强度会进一步下降。
综上所述，本发明的PPR管材专用料的熔融指数、拉伸强度和弯曲模量与普通PPR相比，基本保持不变，未受到明显影响，由其制备的管材内外壁光滑，适应高低速以及单多层共挤机器，生产加工效率与普通PPR基本一致，产品符合国家标准的相关要求，且满足管材厂家的内部要求，与普通PPR管材相比，管材的静液压强度无明显下降，低温脆性得到了显著提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PPR管材专用料，其特征在于：由以下质量份的原料组成：
PPR粉料：93.8～96.2份；
增韧母粒：3～5份；
助剂组合物：0.8～1.2份。
2.根据权利要求1所述的PPR管材专用料，其特征在于：所述的PPR粉料的熔融指数为0.2～0.5g/10min，230℃/2.16kg。
3.根据权利要求1所述的PPR管材专用料，其特征在于：所述的增韧母粒由以下质量份的组分组成：
HDPE：20～40份；
POE：50～70份；
丙烯基弹性体：5～10份；
2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷：0.2～0.4份；
抗氧剂：0.3～0.5份。
4.根据权利要求3所述的PPR管材专用料，其特征在于：所述的HDPE的熔融指数为0.3～5.0g/10min，190℃/2.16kg；所述的POE的熔融指数为0.1～4.0g/10min，190℃/2.16kg；所述的丙烯基弹性体的熔融指数≤4.0g/10min，190℃/2.16kg；所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂1075、抗氧剂1076、抗氧剂245中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的PPR管材专用料，其特征在于：所述的增韧母粒的粒径为0.3～1.2mm，熔融指数为2.0～5.0g/10min，230℃/10kg。
6.根据权利要求3所述的PPR管材专用料，其特征在于：所述的增韧母粒通过以下方法制备得到：将HDPE、POE、丙烯基弹性体、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷和抗氧剂加入高速搅拌机搅拌均匀，再转入双螺杆挤出机，180～190℃下进行熔融共混和交联，切粒，得到增韧母粒。
7.根据权利要求1所述的PPR管材专用料，其特征在于：所述的助剂组合物为抗氧剂、润滑剂、吸酸剂和抗静电剂经复合挤压而成的颗粒。
8.权利要求1～7中任意一项所述的PPR管材专用料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将PPR粉料、增韧母粒和助剂组合物混合，再转入双螺杆挤出机充分混匀，挤出、切粒，得到粒状PPR管材专用料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为(36～48)：1。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的切粒为水下切粒或水环切粒。
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