CN109181132A - 一种环氧十六烷改性pp管材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
该发明涉及一种新型PP管材,包括以下原料组分:1,2‑环氧十六烷改性PP、4,4’‑二氨基二苯砜改性PP、改性钙芒硝、聚丙烯酰胺、聚磷酸铵、硬脂酸钙和亚磷酸三苯酯,1,2‑环氧十六烷改性PP由PP、1,2‑环氧十六烷、聚丙烯酰胺、乙醇、氢氧化钠、水和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷反应制得,4,4’‑二氨基二苯砜改性PP由4,4’‑二氨基二苯砜、PP、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、乙醇和双氧水反应制得,改性钙芒硝由十八醇、钙芒硝、十二烷基磺酸钠和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷反应制得,钙芒硝由硫酸钠、稀硫酸、氯化钙、聚丙烯酰胺、水和硬脂酸反应制得。该发明具有优异的力学强度、相容性、低体积收缩率等优势。
Description
技术领域
该发明涉及一种新型PP管材及其制备方法。
背景技术
PP具有化学稳定性,无毒、无味,密度小,透明性,耐热性,电绝缘性能等性能。聚丙烯可用注射、挤出、吹塑、模塑等方法成型,广泛应用于塑料管材、食品包装、高透材料、家用电器、汽车部件等领域。
目前,PP材料在力学强度、相容性、低体积收缩率等性能需要进一步提升。该发明采用1,2-环氧十六烷改性PP、4,4’-二氨基二苯砜改性PP、改性钙芒硝、聚丙烯酰胺等为原料制备了新型PP管材,该方法制备的新型PP管材具有优异的力学强度、相容性、低体积收缩率等性能。
发明内容
该发明的目的在于提供一种新型PP管材的制备方法,该方法通过改变反应物原料和工艺方式,制备的管材具有优异的力学强度、相容性、低体积收缩率等性能。
为了实现上述目的,该发明的技术方案如下。
一种新型PP管材及其制备方法,具体包括以下步骤:(1)、将硫酸钠、稀硫酸、氯化钙、聚丙烯酰胺、水和硬脂酸按照质量份数比为100:16~23:49~55:2~6:130~185:17~25加入到反应器中,搅拌速度为87~98r/min,维持体系温度27~35 ℃条件下反应0.3~2h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;(2)、将十八醇、钙芒硝、十二烷基磺酸钠和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷按照质量份数比100:115~135:3~8:2~6加入到反应釜中,搅拌速度为60~86r/min,维持体系温度61~69 ℃条件下反应0.5~2h,得到改性钙芒硝;(3)、将4,4’-二氨基二苯砜、PP、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、乙醇和双氧水按照质量份数比100:105~120:3~7:6~12:5~9加入到反应釜中,在温度158~175 ℃,搅拌速度为41~54r/min条件下反应1~2 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;(4)、将PP、1,2-环氧十六烷、聚丙烯酰胺、乙醇、氢氧化钠、水和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷按照质量份数比100:75~87:8~12:5~14:1~3:5~11:3~6加入到反应釜中,在温度65~85 ℃,搅拌速度为61~73r/min条件下反应0.5~2 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;(5)、将1,2-环氧十六烷改性PP、4,4’-二氨基二苯砜改性PP、改性钙芒硝、聚丙烯酰胺、聚磷酸铵、硬脂酸钙和亚磷酸三苯酯按照质量份数比100:105~115:23~37:8~17:7~16:3~7:2~3加入到开炼机中,用开炼机在温度170~200℃混合反应0.5~1h,用挤出机在温度170~200℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
本申请中,各主要组分所起的作用如下:
所述的稀硫酸的目的为了促进硫酸钠在水中的溶解度。
所述的十八醇的目的为了调整钙芒硝的表面能及吸油值。
所述的聚丙烯酰胺的目的为了提高物料的分散性及相容性。
所述的4,4’-二氨基二苯砜和1,2-环氧十六烷的目的为了提高PP的化学活性及力学强度。
该发明的有益效果在于:
1、稀硫酸可以与硫酸钠反应生成硫酸氢钠,可以促进硫酸钠的溶解,生成的硫酸氢钠属于中强酸,可以与氯化钙反应生成硫酸钙和盐酸,生成的盐酸又可以促进硫酸钠在水中的溶解,而且,硫酸钠为工业副产品或固废物,可以解决因硫酸钠存放所导致的环境污染问题;
2、十八醇对钙芒硝表面起到修饰作用,可以调整钙芒硝的表面能、吸油值、PP的相容性及增塑作用;
3、4,4’-二氨基二苯砜和1,2-环氧十六烷源于环氧树脂材料的合成、加工及应用,此改性不仅可以赋予PP优异的化学反应活性,还可以因具有类似环氧树脂的结构而缩短PP加工成型时间,拓宽加工成型方式,提高PP的交联密度、相容性、内聚强度、刚性及力学强度;
4、改性钙芒硝与PP具有优异的相容性,可以更好的填充在PP中,而且,钙芒硝吸收PP或空气中的水分,可以形成致密的结构,从而可以减少PP的体积收缩率。
具体实施方式
下面结合实施例对该发明的具体实施方式进行描述,以便更好的理解该发明。
实施例1
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、20份稀硫酸、52份氯化钙、4份聚丙烯酰胺、155份水和21份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为90r/min,维持体系温度30 ℃条件下反应0.6h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、120份钙芒硝、4份十二烷基磺酸钠和5份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为72r/min,维持体系温度66 ℃条件下反应0.7h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、109份PP、5份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、9份乙醇和7份双氧水加入到反应釜中,在温度165 ℃,搅拌速度为47r/min条件下反应1.2 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、81份1,2-环氧十六烷、10份聚丙烯酰胺、11份乙醇、2份氢氧化钠、8份水和4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度74 ℃,搅拌速度为67r/min条件下反应0.6 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、106份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、28份改性钙芒硝、10份聚丙烯酰胺、9份聚磷酸铵、5份硬脂酸钙和3份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度182℃混合反应0.6h,用挤出机在温度182℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例2
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、16份稀硫酸、49份氯化钙、2份聚丙烯酰胺、130份水和17份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为87r/min,维持体系温度27 ℃条件下反应0.3h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、115份钙芒硝、3份十二烷基磺酸钠和2份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为60r/min,维持体系温度61 ℃条件下反应0.5h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、105份PP、3份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、6份乙醇和5份双氧水加入到反应釜中,在温度158 ℃,搅拌速度为41r/min条件下反应1 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、75份1,2-环氧十六烷、8份聚丙烯酰胺、5份乙醇、1份氢氧化钠、5份水和3份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度65 ℃,搅拌速度为61r/min条件下反应0.5 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、105份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、23份改性钙芒硝、8份聚丙烯酰胺、7份聚磷酸铵、3份硬脂酸钙和2份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度200℃混合反应0.5h,用挤出机在温度200℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例3
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、23份稀硫酸、55份氯化钙、6份聚丙烯酰胺、185份水和25份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为98r/min,维持体系温度35 ℃条件下反应2h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、135份钙芒硝、8份十二烷基磺酸钠和6份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为86r/min,维持体系温度69 ℃条件下反应2h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、120份PP、7份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、12份乙醇和9份双氧水加入到反应釜中,在温度175 ℃,搅拌速度为54r/min条件下反应2 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、87份1,2-环氧十六烷、12份聚丙烯酰胺、14份乙醇、3份氢氧化钠、11份水和6份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度85 ℃,搅拌速度为73r/min条件下反应2 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、115份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、37份改性钙芒硝、17份聚丙烯酰胺、16份聚磷酸铵、7份硬脂酸钙和3份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度170℃混合反应1h,用挤出机在温度170℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例4
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、20份稀硫酸、50份氯化钙、4份聚丙烯酰胺、145份水和20份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为90r/min,维持体系温度30 ℃条件下反应1h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、120份钙芒硝、5份十二烷基磺酸钠和4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为65r/min,维持体系温度65 ℃条件下反应1h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、110份PP、6份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、8份乙醇和6份双氧水加入到反应釜中,在温度160 ℃,搅拌速度为45r/min条件下反应1.6 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、80份1,2-环氧十六烷、9份聚丙烯酰胺、10份乙醇、2份氢氧化钠、10份水和4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度70 ℃,搅拌速度为65r/min条件下反应1 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、110份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、25份改性钙芒硝、10份聚丙烯酰胺、12份聚磷酸铵、4份硬脂酸钙和3份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度175℃混合反应0.9h,用挤出机在温度175℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例5
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、18份稀硫酸、51份氯化钙、3份聚丙烯酰胺、155份水和23份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为89r/min,维持体系温度29 ℃条件下反应1.7h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、119份钙芒硝、6份十二烷基磺酸钠和3份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为67r/min,维持体系温度63 ℃条件下反应1.6h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、109份PP、4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、11份乙醇和8份双氧水加入到反应釜中,在温度162 ℃,搅拌速度为43r/min条件下反应1.7 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、77份1,2-环氧十六烷、11份聚丙烯酰胺、7份乙醇、1.3份氢氧化钠、9份水和4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度68 ℃,搅拌速度为72r/min条件下反应1.6 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、107份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、27份改性钙芒硝、12份聚丙烯酰胺、9份聚磷酸铵、6份硬脂酸钙和2份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度185℃混合反应0.7h,用挤出机在温度185℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例6
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、19份稀硫酸、54份氯化钙、5份聚丙烯酰胺、175份水和21份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为92r/min,维持体系温度33 ℃条件下反应1.3h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、125份钙芒硝、4份十二烷基磺酸钠和5份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为69r/min,维持体系温度67 ℃条件下反应1.2h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、108份PP、4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、8份乙醇和7份双氧水加入到反应釜中,在温度163 ℃,搅拌速度为47r/min条件下反应1.3 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、81份1,2-环氧十六烷、11份聚丙烯酰胺、13份乙醇、2.3份氢氧化钠、7.9份水和4.3份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度82 ℃,搅拌速度为68r/min条件下反应1.5 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、112份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、29份改性钙芒硝、16份聚丙烯酰胺、13份聚磷酸铵、6份硬脂酸钙和2.8份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度190℃混合反应0.6h,用挤出机在温度190℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例7
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、22份稀硫酸、53份氯化钙、5.4份聚丙烯酰胺、165份水和23份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为95r/min,维持体系温度31 ℃条件下反应0.8h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、133份钙芒硝、7份十二烷基磺酸钠和4份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为83r/min,维持体系温度64 ℃条件下反应0.7h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、117份PP、6份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、8份乙醇和6份双氧水加入到反应釜中,在温度172 ℃,搅拌速度为53r/min条件下反应1.8 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、77份1,2-环氧十六烷、9份聚丙烯酰胺、11份乙醇、2.8份氢氧化钠、8份水和5份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度81 ℃,搅拌速度为71r/min条件下反应0.8 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、111份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、36份改性钙芒硝、13份聚丙烯酰胺、15份聚磷酸铵、5份硬脂酸钙和2.8份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度195℃混合反应0.7h,用挤出机在温度195℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例8
一种新型PP管材,其制备方法包括以下步骤:
(1)、称取100份硫酸钠、17份稀硫酸、52份氯化钙、5份聚丙烯酰胺、155份水和21份硬脂酸加入到反应器中,搅拌速度为96r/min,维持体系温度29 ℃条件下反应1.5h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h,得到钙芒硝;
(2)、称取100份十八醇、134份钙芒硝、7份十二烷基磺酸钠和3份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,搅拌速度为83r/min,维持体系温度68 ℃条件下反应1.1h,得到改性钙芒硝;
(3)、称取100份4,4’-二氨基二苯砜、113份PP、6份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、9份乙醇和7份双氧水加入到反应釜中,在温度171 ℃,搅拌速度为52r/min条件下反应1.4 h,即得到4,4’-二氨基二苯砜改性PP;
(4)、称取100份PP、83份1,2-环氧十六烷、9份聚丙烯酰胺、7份乙醇、2份氢氧化钠、8份水和5份二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷加入到反应釜中,在温度79 ℃,搅拌速度为72r/min条件下反应0.6 h,即得到1,2-环氧十六烷改性PP;
(5)、称取100份1,2-环氧十六烷改性PP、109份4,4’-二氨基二苯砜改性PP、31份改性钙芒硝、11份聚丙烯酰胺、13份聚磷酸铵、3份硬脂酸钙和3份亚磷酸三苯酯加入到开炼机中,用开炼机在温度179℃混合反应0.7h,用挤出机在温度179℃将新型PP挤出成型,即得到新型PP管材。
实施例9
此例为未加任何助剂的对照组。
表1 实施例1和实施例9制得的新型PP管材的性能参数
实施例1 | 实施例9 | |
加工成型性 | 好 | 较好 |
拉伸强度/MPa | 58 | 43 |
成型收缩率/% | 0.1 | 0.6 |
以上所述是该发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离该发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种新型PP管材的制备方法,其特征在于:包括以下原料组分:1,2-环氧十六烷改性PP、4,4’-二氨基二苯砜改性PP、改性钙芒硝、聚丙烯酰胺、聚磷酸铵、硬脂酸钙和亚磷酸三苯酯,所述的1,2-环氧十六烷改性PP、4,4’-二氨基二苯砜改性PP、改性钙芒硝、聚丙烯酰胺、聚磷酸铵、硬脂酸钙和亚磷酸三苯酯的质量份数比为100:105~115:23~37:8~17:7~16:3~7:2~3加入到开炼机中,用开炼机在温度170~200℃混合反应0.5~1h,用挤出机在温度170~200℃将新型PP挤出成型,其中,所述的1,2-环氧十六烷改性PP由PP、1,2-环氧十六烷、聚丙烯酰胺、乙醇、氢氧化钠、水和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷反应制得,所述的PP、1,2-环氧十六烷、聚丙烯酰胺、乙醇、氢氧化钠、水和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷的质量份数比为100:75~87:8~12:5~14:1~3:5~11:3~6,所述的4,4’-二氨基二苯砜改性PP由4,4’-二氨基二苯砜、PP、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、乙醇和双氧水反应制得,所述的4,4’-二氨基二苯砜、PP、二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷、乙醇和双氧水的质量份数比为100:105~120:3~7:6~12:5~9加入到反应釜中,在温度158~175 ℃,搅拌速度为41~54r/min条件下反应1~2 h,所述的改性钙芒硝由十八醇、钙芒硝、十二烷基磺酸钠和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷反应制得,所述的十八醇、钙芒硝、十二烷基磺酸钠和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷的质量份数比为100:115~135:3~8:2~6加入到反应釜中,搅拌速度为60~86r/min,维持体系温度61~69 ℃条件下反应0.5~2h,所述的钙芒硝由硫酸钠、稀硫酸、氯化钙、聚丙烯酰胺、水和硬脂酸反应制得,所述的硫酸钠、稀硫酸、氯化钙、聚丙烯酰胺、水和硬脂酸的质量份数比为100:16~23:49~55:2~6:130~185:17~25加入到反应器中,搅拌速度为87~98r/min,维持体系温度27~35 ℃条件下反应0.3~2h,产物在150℃干燥1h,经400℃焙烧2h。
2.根据权利要求1所述的一种新型PP管材的制备方法,其特征在于:所述的1,2-环氧十六烷改性PP是由以下制备方法制得的:将PP、1,2-环氧十六烷、聚丙烯酰胺、乙醇、氢氧化钠、水和二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷按照质量份数比100:77~83:9~11:7~13:1.3~2.8:7.9~10:4~5加入到反应釜中,在温度68~82 ℃,搅拌速度为65~72r/min条件下反应0.6~1.6 h。
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