CN109553863B - 一种挤出用聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种挤出用聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种挤出用聚丙烯材料及其制备方法，所述的挤出用聚丙烯材料，包含以下组分：聚丙烯树脂粉料：99.3～99.86份；抗氧剂HP136：0.1～0.8份；辅助抗氧剂168：0.03～0.1份；卤素吸收剂：0.05～0.2份。所述挤出用聚丙烯材料适用于聚丙烯挤出管材、片材的生产，在挤出成型后，材料表面光泽度高、平整，无凹陷、气泡、杂质；本发明所述的制备方法对挤出用聚丙烯材料的分子结构进行了优化改善，提高了聚丙烯管材、片材在生产过程中的挤出速度，在提高了生产效率的同时，依旧保持材料表面的平整、光滑以及力学性能达到相关的标准。

Description

一种挤出用聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料组合物技术领域，尤其涉及一种挤出用聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)树脂密度低、耐热性好，并具有良好的刚度、硬度和可焊接性，尤为突出的是其具有良好的耐应力开裂及耐化学品性能，这使它在新型建筑管材行业中得到了广泛的应用。目前PP管材专用料主要有均聚聚丙烯(PPH)、嵌段共聚聚丙烯(PPB)和无规共聚聚丙烯(PPR)三种，其中PPR管材专用料以其不锈蚀、耐热、耐压且能与建筑物同寿等诸多优点，日益受到人们的青睐。
聚丙烯管是以聚丙烯树脂为主要原料，采用单螺杆挤出机挤出成型。聚丙烯塑料管具有质轻、无毒、耐酸、耐化学物质腐蚀等特点，与聚乙烯管比较，其坚韧性、耐热性能和耐环境应力开裂性能比聚乙烯管好，一般可在不大于110℃低负荷条件下长时间应用。聚丙烯管主要应用在给水、排水、农田灌溉和各种化工液体、气体的输送管及热交换管、太阳能加热器管等。聚丙烯挤出管材用树脂要求其熔体流动速率在0.2～3g/10min范围内。
聚丙烯树脂的另一项重要应用是聚丙烯片材。由于聚丙烯对氧气及水分的阻隔性较好，耐热性较高，比较适合于生产微波炉使用的各类食品包装用的瓶、盒等，此外还可制成各类生活用品如桶、盘等，用来包装货架稳定的低酸度食品，如调味品、奶酪等。
在轻工行业标准“QB/T 1927-2006 埋地给水用聚丙烯（PP）管材”和“QB/T 2471-2000 聚丙烯（PP）挤出片材”中，对聚丙烯管材、片材的外观作出了规定：管材的内外表面应光滑、平整、无凹陷、气泡、杂质和其他影响性能的表面缺陷；片材表面应光滑平整，不得有气泡、穿孔及影响使用的其他杂质。检测方法为肉眼观察。无论是管材还是片材，在行业标准中均对其外观提出了较高的要求。
此外，在“QB/T 2471-2000 聚丙烯（PP）挤出片材”中还要求共聚物片材的拉伸屈服强度≥20MPa，均聚物拉伸屈服强度≥25MPa。
在现有技术中，为了保证管材和片材的外观能够符合标准，一般需要对聚丙烯挤出的速度进行严格的控制，否则会出现由于挤出速度过高导致材料表面平整度降低，出现气泡，影响材料外观的问题。低的挤出速度会影响生产的效率，如能开发出一种在高挤出速度之下仍能保持管材、片材外观平整性的材料，将大大地提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种挤出用聚丙烯材料及其制备方法，所述挤出用聚丙烯材料通过Sphripol聚合工艺制成聚丙烯树脂粉料，再与其他助剂混合、通过双螺旋挤出机挤出制备而成，所述聚丙烯材料挤出的管材、片材表面平整，光泽度高。
本发明通过以下技术方案实现：
一种挤出用聚丙烯材料，包含以下组分：
聚丙烯树脂粉料：99.3～99.86份；抗氧剂HP136：0.1～0.8份；辅助抗氧剂168：0.03～0.1份；卤素吸收剂：0.05～0.2份。
所述的聚丙烯树脂粉料为无规共聚聚丙烯，所述挤出用聚丙烯材料的溶体流动速率为0.2～0.5g/10min，乙烯含量为3～5%。
抗氧剂HP136为二甲苯基二丁基苯并呋喃酮，辅助抗氧剂168为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯。经多次试验对比多种不同的抗氧剂组合后发现，采用抗氧剂HP136和辅助抗氧剂168的组合，对高速挤出后聚丙烯表面的影响最低。
优选地，所述的卤素吸收剂为硬脂酸钙。
一种挤出用聚丙烯材料的制备方法，包含以下步骤：
（1）丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下预聚合，然后进入一环管，反应器温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制备得到聚丙烯粉料；
（2）步骤（1）得到的聚丙烯树脂粉料与丙烯、氢气一起进入二环管，反应器的温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制得聚丙烯树脂粉料；
（3）将步骤（2）制得的聚丙烯树脂粉料经以下配方与助剂均匀混合：
聚丙烯树脂粉料：99.3～99.86份；抗氧剂HP136：0.1～0.8份；辅助抗氧剂168：0.03～0.1份；卤素吸收剂：0.05～0.2份；
（4）将步骤（3）均匀混合后的混合物使用双螺旋挤出机挤出，双螺旋挤出机各段筒体温度为170～250℃，切粒水温度为55～80℃，制得熔体流动速率为0.2～0.5g/10min，乙烯含量为3～5%的挤出用聚丙烯材料。
优选地，步骤（1）中所述的外给电子体为二环戊基二甲氧基硅烷。
步骤（1）所述的反应器温度、氢气浓度、乙烯/丙烯数值与步骤（2）中所述的数值相同，优选地，步骤（1）和步骤（2）中所述的反应器温度为68～70℃，氢气浓度为250～350ppm，乙烯/丙烯为40～50kg/t。
优选地，步骤（4）中所述的双螺旋挤出机各段筒体温度为200～220℃，切粒水温度为65～75℃。
所述的挤出用聚丙烯材料的制备方法主要包含Sphripol聚合工艺及挤出工艺，通过在现有的工艺基础上，经过长期的实验，得出特定的工艺条件，对现有技术中的材料进行性能上的改进。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1. 本发明所述的挤出用聚丙烯材料适用于聚丙烯挤出管材、片材的生产，在挤出成型后，材料表面光泽度高、平整，无凹陷、气泡、杂质；
2. 本发明所述的制备方法对挤出用聚丙烯材料的分子结构进行了优化改善，提高了聚丙烯管材、片材在生产过程中的挤出速度，达到18m/min，高于现有材料RP-2400的12m/min，在提高了生产效率的同时，依旧保持材料表面的平整、光滑以及力学性能达到相关的标准。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明进行进一步的阐述：
本发明的实施例中所述的外给电子体为二环戊基二甲氧基硅烷，所述的卤素吸收剂为硬脂酸钙。
本发明的实施例的基础用聚丙烯材料通过以下方法制备：
（1）丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下预聚合，然后进入一环管，反应器温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制备得到聚丙烯粉料；
（2）步骤（1）得到的聚丙烯树脂粉料与丙烯、氢气一起进入二环管，反应器的温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制得聚丙烯树脂粉料；
（3）将步骤（2）制得的聚丙烯树脂粉料经以下配方与助剂均匀混合：
聚丙烯树脂粉料：99.3～99.86份；抗氧剂HP136：0.1～0.8份；辅助抗氧剂168：0.03～0.1份；卤素吸收剂：0.05～0.2份；
（4）将步骤（3）均匀混合后的混合物使用双螺旋挤出机挤出，双螺旋挤出机各段筒体温度为170～250℃，切粒水温度为55～80℃，制得熔体流动速率为0.2～0.5g/10min，乙烯含量为3～5%的挤出用聚丙烯材料。
各实施例的具体条件如下表-1所示：
表-1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
聚丙烯树脂粉料/份 99.63 99.3 99.74 99.86 99.49 99.5 99.41
抗氧剂HP136/份 0.1 0.5 0.6 0.8 0.4 0.3 0.7
辅助抗氧剂168/份 0.06 0.1 0.03 0.08 0.05 0.04 0.08
卤素吸收剂/份 0.18 0.1 0.12 0.2 0.05 0.07 0.15
反应器温度/℃ 66 70 72 68 64 68 66
氢气浓度/ppm 500 200 100 250 400 350 400
乙烯/丙烯/kg/t 40 50 30 60 40 60 45
挤出机各段筒体温度/℃ 210 230 220 190 250 170 200
切粒水温度/℃ 70 65 80 60 55 75 70
将本发明各实施例所制得的挤出用聚丙烯材料挤出成塑料平板，并进行性能检测，并与现有的无规共聚聚丙烯管材、片材进行对比，其结果如下表-2所示。
表-2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 市售聚丙烯管材 市售聚丙烯片材
熔体流动速率/g/10min 0.24 0.3 0.2 0.5 0.28 0.45 0.34 0.25 0.3
乙烯含量/% 3.2 5 3 5 3.5 4.7 3.5 3.5 3
拉伸屈服强度/MPa 27 28 27 29 29 26 26 23 26
悬臂梁冲击强度（23℃）/J/m 316 310 312 321 307 309 305 310 300
弯曲模量（Ef）/MPa 846 850 867 862 841 839 841 850 860
平整度 平整 平整 平整 平整 平整 平整 平整 平整 平整
最大挤出速度/m/min 18 18 18 18 18 18 18 12 12
从上表-2的检测结果可见，本发明实施例所制得的挤出用聚丙烯材料经挤出而成塑料平板，最大挤出速度达到18m/min，远大于市售聚丙烯管材、片材最大挤出速度的12m/min。在更高的挤出速度下，依然能保持塑料的力学性能和表面的平整度。
需要指出的是，本发明上述具体实施方式仅是对本发明的进一步说明而不是限制。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种挤出用聚丙烯材料，为挤出管材、片材用的聚丙烯材料，其特征在于，包含以下组分：
聚丙烯树脂粉料：99.3～99.86份；抗氧剂HP136：0.1～0.8份；辅助抗氧剂168：0.03～0.1份；卤素吸收剂：0.05～0.2份；
所述的聚丙烯树脂粉料为无规共聚聚丙烯，所述挤出用聚丙烯材料的溶体流动速率为0.2～0.5g/10min，乙烯含量为3～5%；
所述聚丙烯树脂粉料通过以下方法制备：丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下预聚合，然后进入一环管，反应器温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制备得到聚丙烯粉料；将所述的聚丙烯树脂粉料与丙烯、氢气一起进入二环管，反应器的温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制得聚丙烯树脂粉料。
2.根据权利要求1所述的挤出用聚丙烯材料，其特征在于，所述的卤素吸收剂为硬脂酸钙。
3.一种权利要求1所述的挤出用聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）丙烯在主催化剂、助催化剂和外给电子体的共同作用下预聚合，然后进入一环管，反应器温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制备得到聚丙烯粉料；
（2）步骤（1）得到的聚丙烯树脂粉料与丙烯、氢气一起进入二环管，反应器的温度为64～72℃，氢气浓度为100～500ppm，乙烯/丙烯为30～60kg/t，制得聚丙烯树脂粉料；
（3）将步骤（2）制得的聚丙烯树脂粉料经以下配方与助剂均匀混合：
聚丙烯树脂粉料：99.3～99.86份；抗氧剂HP136：0.1～0.8份；辅助抗氧剂168：0.03～0.1份；卤素吸收剂：0.05～0.2份；
（4）将步骤（3）均匀混合后的混合物使用双螺旋挤出机挤出，双螺旋挤出机各段筒体温度为170～250℃，切粒水温度为55～80℃，制得熔体流动速率为0.2～0.5g/10min，乙烯含量为3～5%的挤出用聚丙烯材料。
4.根据权利要求3所述的挤出用聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的外给电子体为二环戊基二甲氧基硅烷。
5.根据权利要求3所述的挤出用聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）采用相同的反应器温度、氢气浓度和乙烯/丙烯，且所述的反应器温度为68～70℃，氢气浓度为250～350ppm，乙烯/丙烯为40～50kg/t。
6.根据权利要求3所述的挤出用聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的双螺旋挤出机各段筒体温度为200～220℃，切粒水温度为65～75℃。
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