CN110669295A - 一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯-1复合管材料制备方法 - Google Patents

一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯-1复合管材料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯‑1复合管材料制备方法，属于高分子材料技术领域，具体包括将纤维素粉末加入到硫酸溶液中，剧烈搅拌5‑10min，搅拌结束后抽滤，水洗至中性；再将二[4‑(1,1‑二甲基乙基苯甲酰‑氧)]氢氧化铝固体粉末在100℃‑130℃条件下溶于有机溶剂中；再上述溶液加入到得到的固体中，将混合物温度升高到100℃‑130℃，搅拌反应4‑8小时，反应结束后，将溶液中的白色粉末抽滤、水洗、烘干，即得到聚丁烯‑1专用助剂；最后将聚丁烯‑1树脂与聚丁烯‑1专用助剂在高速混合机中混合均匀，经过挤出、造粒、注塑等步骤进行成型，得到高耐热聚丁烯‑1复合管材料；本发明制备的聚丁烯‑1复合管材料能够形成稳定晶型，并具有高达136℃的热变形温度。

Description

一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯-1复合管材料制备 方法
技术领域
本发明涉及一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯-1复合管材料制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚丁烯-1(PB-1)具有优异的耐冲击性、耐应力开裂性、耐蠕变性、耐热抗压性、隔湿性能和电绝缘性能等，广泛应用于管道、薄膜、薄板等领域。跟其他种类聚烯烃对比，PB-1具有最好的耐环境应力开裂性。与聚丙烯、聚乙烯相比PB-1的耐蠕变性较高，且在应力低于屈服点时，PB-1在110℃仍能保持非常好的耐蠕变性。另外，其具有钢材和铝材的主要技术性能，生产单位体积PB-1管材的能耗分别为钢材和铝材的12％和25％。由于其不结垢，与金属管材相比可提高供水能力20％；与对流采暖相比可节能20％左右，故而其节能效果明显且可完全回收，对环境危害性小，是一种符合环保要求的绿色管材产品。因此，PB-1尤其适合用在热水管材领域，用来代替现有的无规共聚聚丙烯(PP-R)管材。
但是，PB-1为多晶型聚合物，热加工成型后首先生成晶型II，具有软化点低，性能不稳定等特点。在室温下长达7天后，PB-1才会形成最稳定、可以使用的晶型I。因此，在将来PB-1广泛应用在热流体输送领域中，不可避免的会面临输送高温的非水介质。这样，PB-1的耐热性，尤其是成型初期的耐热性的则无法满足现有的使用要求。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯-1复合管材料制备方法，采用本方法制备的聚丁烯-1复合管材料能够形成稳定晶型，并具有高达136℃的热变形温度，完全可满足高温液体输送的要求。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种用于输送高温流体的高耐热聚丁烯-1复合管材料制备方法，包括以下步骤：
S1、将5g粒径为20-200μm的纤维素粉末加入到100ml浓度为30％-50％的硫酸溶液中，剧烈搅拌5-10min，搅拌结束后抽滤，水洗至中性；
S2、将5g二[4-(1,1-二甲基乙基苯甲酰-氧)]氢氧化铝固体粉末在100℃-130℃条件下溶于50-100ml有机溶剂中；
S3、将步骤S2得到的溶液加入到步骤S1得到的固体中，将混合物温度升高到100℃-130℃，搅拌反应4-8小时，反应结束后，将溶液中的白色粉末抽滤、水洗、烘干，即得到聚丁烯-1专用助剂；
S4、将聚丁烯-1树脂与0.01％-0.1％的上述聚丁烯-1专用助剂在高速混合机中混合均匀，经过挤出、造粒、注塑等步骤进行成型，得到高耐热聚丁烯-1复合管材料。
优选的，所述步骤S1中纤维素粉末为微晶纤维素或细菌纤维素。
优选的，所述步骤S2中有机溶剂为酰胺类或苯类有机溶剂。
优选的，所述步骤S4中聚丁烯-1专用助剂的使用量为0.05％。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果。
1、使用强酸溶液活化纤维素既可以使纤维素解纤，从而粒径更小。更重要的是，活化后纤维素表面露出更多具有强反应性的基团——羧基。
2、本发明不是简单的将两种物质混合，极大的提高了专用助剂的效果。
3、在加工过程中，二[4-(1,1-二甲基乙基苯甲酰-氧)]氢氧化铝分子链段在细菌纤维素表面结晶，更好的诱导PB-1晶型转变且纤维素微纤在PB-1基体中更好的起到限制PB-1分子链移动的过程，从而更好达到了增强热稳定与提高晶型转化速率双重效果。
4、将纤维素上的羟基反应后，可以降低其极性，使其和PB-1具有更好的相容性。另外，还可以使纤维素存在于PB-1基体中可能导致的易吸水的问题得到妥善的解决。
5、专用助剂合成反应温度较低，成本低，操作简单，可规模化产生。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。除特别说明，本发明使用的原料、试剂和设备为本技术领域常规市购。其中，PB-1购自日本三井化学公司，熔融指数为50-200g/10min。
下面将本发明的具体实施例与对比例1、对比例2进行对比，进一步说明本发明对聚丁烯-1热变形温度的影响。
实施例1
将5g粒径为20μm的细菌纤维素粉末加入到100ml浓度为30％的硫酸溶液中，剧烈搅拌10min。搅拌结束后抽滤，水洗至中性。同时，将5g二[4-(1,1-二甲基乙基苯甲酰-氧)]氢氧化铝固体粉末在130℃溶于100ml N，N-二甲基甲酰胺中。将上述溶液加入到硫酸处理过的细菌纤维素粉末中，在130℃条件下搅拌反应8小时，反应结束后将体系中的白色粉末抽滤、水洗、烘干。将0.5g上述专用助剂与1000g PB-1在高速混合机中混合均匀，经过挤出、造粒、注塑等步骤成型。以24小时为间隔，根据GB/T1633-2000测定其热变形温度(HDT)。具体数据见表1所示。
对比例1
将实施例1中所述二[4-(1,1-二甲基乙基苯甲酰-氧)]氢氧化铝固粉末0.5g与1000g PB-1在高速混合机中混合均匀，经过挤出、造粒、注塑等步骤成型。以24小时为间隔，根据GB/T1633-2000测定其热变形温度(HDT)。具体数据见表1所示。
对比例2
将1000g PB-1在高速混合机中混合均匀，经过挤出、造粒、注塑等步骤成型。以24小时为间隔，根据GB/T1633-2000测定其热变形温度(HDT)。具体数据见表1所示。
表1各实施例与对比例所述PB-1的热变形温度
Figure BDA0002267306310000041
从表1可以看出，添加本发明合成的专用助剂的PB-1材料在24小时的热变形温度就大幅超过了未添加助剂的PB-1放置168小时的热变形温度，放置7天后，添加本发明合成的专用助剂的PB-1材料达到了136℃。拥有该耐热温度的PB-1完全可以满足用于高温流体输送。另外，虽然对比例1的PB-1材料热变形温度也有提高，但是效果相比本发明合成的专用助剂还是较差。因此，本发明合成的专用助剂对PB-1耐热温度的提高具有重要意义，这为PB-1开拓新的应用领域具有重要意义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (4)

1.一种用于高温流体输送的高耐热聚丁烯-1复合管材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将5g粒径为20-200μm的纤维素粉末加入到100ml浓度为30％-50％的硫酸溶液中，剧烈搅拌5-10min，搅拌结束后抽滤，水洗至中性；
S2、将5g二[4-(1,1-二甲基乙基苯甲酰-氧)]氢氧化铝固体粉末在100℃-130℃条件下溶于50-100ml有机溶剂中；
S3、将步骤S2得到的溶液加入到步骤S1得到的固体中，将混合物温度升高到100℃-130℃，搅拌反应4-8小时，反应结束后，将溶液中的白色粉末抽滤、水洗、烘干，即得到聚丁烯-1专用助剂；
S4、将聚丁烯-1树脂与0.01％-0.1％的上述聚丁烯-1专用助剂在高速混合机中混合均匀，经过挤出、造粒、注塑等步骤进行成型，得到高耐热聚丁烯-1复合管材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温流体输送的高耐热聚丁烯-1复合管材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中纤维素粉末为微晶纤维素或细菌纤维素。
3.根据权利要求1所述的一种用于高温流体输送的高耐热聚丁烯-1复合管材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中有机溶剂为酰胺类或苯类有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于高温流体输送的高耐热聚丁烯-1复合管材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中聚丁烯-1专用助剂的使用量为0.05％。
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