CN111057315A - 一种通过共混改性制备高冲击强度ppr管材专用基础树脂及其方法 - Google Patents

一种通过共混改性制备高冲击强度ppr管材专用基础树脂及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，原料包括树脂基料、VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂和酸中和剂，其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0‑4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2‑0.3g/10min。本发明通过在基础树脂中添加一定量的VLDPE，以及对添加剂配方进行针对性的调整，可以有效提高基础树脂的抗冲击性能，以克服现有技术存在的缺陷。

Description

一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂及 其方法
技术领域
本发明涉及一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂及其方法，属于聚丙烯管材技术领域。
背景技术
PPR管又称三型聚丙烯管和又叫无规共聚聚丙烯管，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、施工和维修简便、使用寿命长等优点，广泛应用于建筑给排水、城乡给排水、城市燃气、电力和光缆护套、工业流体输送、农业灌溉等建筑业、市政、工业和农业领域。PP-R管采用无规共聚聚丙烯经挤出成为管材，注塑成为管件。
无规共聚聚丙烯管材具有质轻、能热熔连接、耐腐蚀、绿色环保、使用寿命长(70℃、许用应力条件下，使用寿命可达50a)、价格适中等优点，由于优越的性价比，近几年在市场发展很快，用量越来越大。无规共聚聚丙烯管材专用料摩尔质量大，熔体质量流动速率低(一般在0.2g/10min)，属于半结晶性树脂。
然而，在长期的使用过程中，PPR的耐低温抗冲击的缺点逐步暴露出来。特别是在冬季，当气温低于5℃时，PPR管材受到物理冲击后会产生微裂纹或裂纹，当使用通水压时，裂纹逐渐扩大，最终导致漏水，严重影响了PPR管材的使用。因此对PPR的抗冲击改性一直在研究中，通常的抗冲击改性方法有β晶型成核剂增韧改性、无机刚性颗粒增韧改性和橡胶弹性体增韧改性等方法。但是这些方法会增加管材生产工艺的难度，使增韧效果不明显、增韧后无规共聚聚丙烯的力学强度有所下降，导致PPR管材的耐压特性有所降低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂及其方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，原料包括树脂基料、VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂和酸中和剂，其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0-4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2-0.3g/10min。
所述一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 10-25份、主抗氧剂2.6-3.0份、辅抗氧剂2.2-2.5份、长效抗氧剂2.9-3.3份、酸中和剂1.5-3.0份。
所述一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 10份、主抗氧剂2.6份、辅抗氧剂2.2份、长效抗氧剂2.9份、酸中和剂1.5份。
所述一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 25份、主抗氧剂3.0份、辅抗氧剂2.5份、长效抗氧剂3.3份、酸中和剂3.0份。
所述一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 18份、主抗氧剂2.8份、辅抗氧剂2.3份、长效抗氧剂3.2份、酸中和剂2.2份。
所述一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 15份、主抗氧剂2.9份、辅抗氧剂2.4份、长效抗氧剂3.0份、酸中和剂1.7份。
优选地，所述主抗氧剂为抗氧剂1010。
优选地，所述辅抗氧剂为抗氧剂168。
优选地，所述长效抗氧剂为抗氧剂1330。
优选地，所述酸中和剂为硬脂酸钙。
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂的方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取各原料，将全部原料放入混合器中搅拌5min，使其分散均匀；
(2)将聚丙烯树脂基料和VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂、酸中和剂置于挤出机中，熔融，挤出造粒，挤出转速为330-350r/min，挤出机各段温度设置在160-240℃，得PPR管材专用基础树脂。
步骤(2)中挤出机为直径为35厘米，长径比L/D为40:1的双螺杆挤出机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过在基础树脂中添加一定量的VLDPE，以及对添加剂配方进行针对性的调整，可以有效提高基础树脂的抗冲击性能，以克服现有技术存在的缺陷。
(2)本发明通过在基础树脂中添加一定量的VLDPE，能够大大延长PPR管的使用寿命，同时减少添加剂的使用量，减轻环境污染，进一步降低企业的生产成本，使得PPR管更具有市场竞争力。
(3)本发明通过在基础树脂中添加一定量的VLDPE来增强PPR管材的冲击强度，不同于以往在PPR基础树脂中添加聚烯烃弹性体(POE)和三元乙丙橡胶(EPDM)，POE和EPDM的加入虽然会增强PPR管材的冲击强度，但是会使弯曲模量大幅下降，而添加适量的VLDPE，在增强PPR管材的冲击强度的同时，维持较高的弯曲模量，这是最主要的优势，而且不改变制备工艺，制备方法简单、易操作，适合大、中、小化工企业生产，从而提高工作效率以及工作环境的安全性，降低产品的报废率。
(4)本发明各原料易得、成本低、在增强PPR管材专用基础树脂抗冲击性能的同时，不影响其他力学性能。
附图说明
图1为常温条件下，VLDPE的添加比例对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响；
图2为-20℃条件下，VLDPE的添加比例对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响；
图3为常温条件下，VLDPE的添加比例对PPR热水管专用基础树脂PA14D弯曲模量的影响。
具体实施方式
下面用具体实施例说明本发明，但并不是对发明的限制。
实施例1
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 10份、主抗氧剂2.6份、辅抗氧剂2.2份、长效抗氧剂2.9份、酸中和剂1.5份。
其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0-4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2-0.3g/10min。
所述主抗氧剂为抗氧剂1010。
所述辅抗氧剂为抗氧剂168。
所述长效抗氧剂为抗氧剂1330。
所述酸中和剂为硬脂酸钙。
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂的方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取各原料，将全部原料放入混合器中搅拌5min，使其分散均匀；
(2)将聚丙烯树脂基料和VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂、酸中和剂置于挤出机中，混合均匀后，熔融，挤出造粒，挤出转速为330-350r/min，挤出机各段温度设置在160-240℃，得PPR管材专用基础树脂。
步骤(2)中挤出机为直径为35厘米，长径比L/D为40:1的双螺杆挤出机。
实施例2
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 25份、主抗氧剂3.0份、辅抗氧剂2.5份、长效抗氧剂3.3份、酸中和剂3.0份。
其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0-4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2-0.3g/10min。
所述主抗氧剂为抗氧剂1010。
所述辅抗氧剂为抗氧剂168。
所述长效抗氧剂为抗氧剂1330。
所述酸中和剂为硬脂酸钙。
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂的方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取各原料，将全部原料放入混合器中搅拌5min，使其分散均匀；
(2)将聚丙烯树脂基料和VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂、酸中和剂置于挤出机中，混合均匀后，熔融，挤出造粒，挤出转速为330-350r/min，挤出机各段温度设置在160-240℃，得PPR管材专用基础树脂。
步骤(2)中挤出机为直径为35厘米，长径比L/D为40:1的双螺杆挤出机。
实施例3
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 18份、主抗氧剂2.8份、辅抗氧剂2.3份、长效抗氧剂3.2份、酸中和剂2.2份。
其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0-4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2-0.3g/10min。
所述主抗氧剂为抗氧剂1010。
所述辅抗氧剂为抗氧剂168。
所述长效抗氧剂为抗氧剂1330。
所述酸中和剂为硬脂酸钙。
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂的方法，包括如下步骤：
(1)按配比称取各原料，将全部原料放入混合器中搅拌5min，使其分散均匀；
(2)将聚丙烯树脂基料和VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂、酸中和剂置于挤出机中，混合均匀后，熔融，挤出造粒，挤出转速为330-350r/min，挤出机各段温度设置在160-240℃，得PPR管材专用基础树脂。
步骤(2)中挤出机为直径为35厘米，长径比L/D为40:1的双螺杆挤出机。
实施例4
一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 15份、主抗氧剂2.9份、辅抗氧剂2.4份、长效抗氧剂3.0份、酸中和剂1.7份。
其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0-4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2-0.3g/10min。
所述主抗氧剂为抗氧剂1010。
所述辅抗氧剂为抗氧剂168。
所述长效抗氧剂为抗氧剂1330。
所述酸中和剂为硬脂酸钙。
(1)按配比称取各原料，将全部原料放入混合器中搅拌5min，使其分散均匀；
(2)将聚丙烯树脂基料和VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂、酸中和剂置于挤出机中，混合均匀后，熔融，挤出造粒，挤出转速为330-350r/min，挤出机各段温度设置在160-240℃，得PPR管材专用基础树脂。
步骤(2)中挤出机为直径为35厘米，长径比L/D为40:1的双螺杆挤出机。
(1)常温下，VLDPE的添加比例对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响
本发明继续研究了在常温条件下，VLDPE以一定的比例添加到PPR热水管专用基础树脂PA14D中，对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响，VLDPE添加比例分别为0、0.5％、1％、1.25％、2％、3％、4％。
结果如图1所示，随着VLDPE添加比例的增加，PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度逐渐增强。
(2)-20℃条件下，VLDPE的添加比例对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响
在-20℃条件下，VLDPE以一定的比例添加到PPR热水管专用基础树脂PA14D中，对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响，VLDPE添加比例分别为0、0.5％、1％、1.25％、2％、3％、4％。
结果如图2所示，在-20℃低温条件下，随着VLDPE添加比例的增加，PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度逐渐增强，且常温冲击强度的增幅高于-20℃条件下的增幅。
(3)常温条件下，VLDPE的添加比例对PPR热水管专用基础树脂PA14D弯曲模量的影响
在常温条件下，VLDPE以一定的比例添加到PPR热水管专用基础树脂PA14D中，对PPR热水管专用基础树脂PA14D冲击强度的影响，VLDPE添加比例分别为0、0.5％、1％、1.25％、2％、3％、4％。
结果如图3所示，随着VLDPE添加比例的增加，PA14D弯曲模量呈缓慢下降态势，并且当添加量超过一定量时，PA14D的弯曲模量会大幅下降。
为兼故PPR管材树脂的刚韧平衡性，确定VLDPE的加入量在1％-1.25％，为满足改性后的PPR管材专用基础树脂的基础物性指标在下列范围内，分别测试了树脂的基础物性和熔点及氧化诱导期，见表1。
表1基础性能测试表
Figure BDA0002330223480000091
注：0#：基础树脂PA14D；
1#:VLDPE加入量为1％；
2#:VLDPE加入量为1.25％。
从表1数据可看出，基础树脂PA14D中加入VLDPE后，MFR值没有变化，拉伸屈服强度略微减小，拉伸断裂标称应变值变大，弯曲模量略微减小，冲击强度显著增大，熔点和密度基本没有变化，而且通过本方法制得的PPR管材专用基础树脂的各项物性指标均在国家标准范围之内。
通过上述试验证实，当把VLDPE树脂以一定比例添加到PPR热水管专用基础树脂PA14D中时，基础树脂的冲击强度大幅提高。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，原料包括树脂基料、VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂和酸中和剂，其中树脂基料为丙烯与乙烯无规共聚物，其乙烯含量为2.0-4.0wt％；树脂基料的熔体流动速率为0.2-0.3g/10min。
2.根据权利要求1所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE10-25份、主抗氧剂2.6-3.0份、辅抗氧剂2.2-2.5份、长效抗氧剂2.9-3.3份、酸中和剂1.5-3.0份。
3.根据权利要求2所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 10份、主抗氧剂2.6份、辅抗氧剂2.2份、长效抗氧剂2.9份、酸中和剂1.5份。
4.根据权利要求2所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 25份、主抗氧剂3.0份、辅抗氧剂2.5份、长效抗氧剂3.3份、酸中和剂3.0份。
5.根据权利要求2所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 18份、主抗氧剂2.8份、辅抗氧剂2.3份、长效抗氧剂3.2份、酸中和剂2.2份。
6.根据权利要求2所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，按照重量份包括以下原料：
树脂基料1000份、VLDPE 15份、主抗氧剂2.9份、辅抗氧剂2.4份、长效抗氧剂3.0份、酸中和剂1.7份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，所述主抗氧剂为抗氧剂1010；
所述辅抗氧剂为抗氧剂168；
所述长效抗氧剂为抗氧剂1330。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂，其特征在于，所述酸中和剂为硬脂酸钙。
9.一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按配比称取各原料，将全部原料放入混合器中搅拌5min，使其分散均匀；
(2)将聚丙烯树脂基料和VLDPE、主抗氧剂、辅抗氧剂、长效抗氧剂、酸中和剂置于挤出机中，熔融，挤出造粒，挤出转速为330-350r/min，挤出机各段温度设置在160-240℃，得PPR管材专用基础树脂。
10.根据权利要求9所述的一种通过共混改性制备高冲击强度PPR管材专用基础树脂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中挤出机为直径为35厘米，长径比L/D为40:1的双螺杆挤出机。
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