CN112225988A - 一种改性聚丙烯板材及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性聚丙烯板材及其应用,采用螺杆挤出机对聚丙烯原料进行熔融挤出工艺成型得到,聚丙烯原料包括如下重量份数原料:聚丙烯树脂65‑85份;可自交联的有机硅树脂10‑15份;聚酯树脂3‑15份;固化剂0.3‑2份;玻璃纤维1‑15份;将聚丙烯原料进行均匀混合后,通过螺杆挤出机进行熔融挤出成型得到改性聚丙烯板材;在该熔融挤出过程中,固化剂可与聚酯树脂发生交联固化反应,且有机硅树脂可发生自交联固化反应,可同时提高改性聚丙烯板材的强度和耐温性能;本发明可同时提高聚丙烯板材的机械强度以及耐温性能,而且制作过程简单,不需要增加专用的改性工序,也不会对聚丙烯板材自身具备的耐腐蚀性能发生负面影响。
Description
技术领域
本发明属于聚丙烯板材领域,具体涉及一种改性聚丙烯板材,本发明还涉及了该改性聚丙烯板材的应用。
背景技术
由于聚丙烯PP材料具有优异的耐腐蚀性,因此采用聚丙烯材料加工制作后得到的容器被广泛作为各领域的储罐或反应釜,主要用于存储强腐蚀性液体的存储或反应。
然而同样由于聚丙烯材料自身的特性限制,采用聚丙烯材料通过挤压成型得到的聚丙烯板材普遍存在强度较低、耐温性不强的缺陷,进而导致其应用的防腐设备(如反应釜或储料罐)的温度通常不得超过80℃,否则会造成防腐设备的聚丙烯材料发生分解,进而导致安全事故,显然这会明显制约聚丙烯板材的应用范围。
现有技术有一些技术提出在丙烯酸材料聚合阶段添加一些改进剂,例如进入有机硅基团与丙烯单体进行共键合提高其耐磨性能,或添加增速剂提高其结构强度,这些改进技术不仅导致了复杂的工艺,同时会对聚丙烯本身的聚合效果产生负面影响,进而导致聚合得到的聚丙烯塑料在防腐和易加工等方面特性受到负面影响,而且其耐温性能并得到有效改善。
因此,申请人希望寻求技术方案对以上现有的聚丙烯板材进行改性。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种改性聚丙烯板材及其应用,可同时提高聚丙烯板材的机械强度以及耐温性能,而且制作过程简单,不需要增加专用的改性工序,也不会对聚丙烯板材自身具备的耐腐蚀性能发生负面影响。
本发明采用的技术方案如下:
一种改性聚丙烯板材,采用螺杆挤出机对聚丙烯原料进行熔融挤出工艺成型得到,所述聚丙烯原料包括如下重量份数原料:
其中,将所述聚丙烯原料进行均匀混合后,通过螺杆挤出机进行熔融挤出成型得到改性聚丙烯板材;在该熔融挤出过程中,所述固化剂可与所述聚酯树脂发生交联固化反应,且所述有机硅树脂可发生自交联固化反应,可同时提高改性聚丙烯板材的强度和耐温性能。
优选地,所述聚丙烯原料还包括2-5份橡胶弹性体,用于提高改性聚丙烯板材的抗冲击性能。
优选地,所述聚丙烯原料的平均粒径范围为50-80μm。
优选地,所述聚酯树脂采用羧基饱和聚酯树脂,其酸值范围为25-50mgKOH/g;同时所述固化剂采用异氰尿酸三缩水甘油酯。
优选地,所述熔融挤出工艺中的熔融加热温度为210-235℃。
优选地,所述改性聚丙烯板材的厚度为10-50mm。
优选地,一种如上所述改性聚丙烯板材的应用,采用所述改性聚丙烯板材加工制作防腐设备。
优选地,所述防腐设备为聚丙烯立式储罐,包括安装连接为一体的聚丙烯罐体和聚丙烯盖板,所述聚丙烯盖板设有向聚丙烯罐体内腔添加液体原料的加料窗口,所述聚丙烯罐体内腔的壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片,其中,
所述螺旋型聚丙烯导流筋片从聚丙烯罐体内腔上端以连续螺旋状延伸至聚丙烯罐体内腔下端,同时所述螺旋型聚丙烯导流筋片上设有多个通孔,对液体原料进行导流的同时形成液体原料慕流,避免液体原料飞溅;
所述聚丙烯罐体一侧安装有透明状液位计,所述液位计的下端与所述聚丙烯罐体内腔底部连通,且所述液位计的上端与所述聚丙烯罐体内腔顶部连通。
优选地,所述防腐设备为聚丙烯卧式储罐,包括具有加料窗口的聚丙烯卧式储罐体,通过加料窗口向聚丙烯卧式储罐体内腔添加液体原料;所述聚丙烯卧式储罐体的底部设有若干呈间隔分布的支撑脚,通过支撑脚置于地面上;所述聚丙烯卧式储罐体内腔的壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片,其中,
所述螺旋型聚丙烯导流筋片从聚丙烯卧式储罐体内腔左端以连续螺旋状延伸至聚丙烯卧式储罐体内腔右端,同时所述螺旋型聚丙烯导流筋片上设有多个通孔,对液体原料进行导流的同时形成液体原料慕流,避免液体原料发生涡流;
所述聚丙烯罐体一侧安装有透明液位管,所述透明液位管的下端与所述聚丙烯罐体内腔底部连通,且该透明液位管的上端与所述聚丙烯罐体内腔顶部连通。
优选地,所述聚丙烯卧式储罐体内腔还设有与所述螺旋型聚丙烯导流筋片固定安装连接的聚丙烯卧式圆柱空心筒,所述聚丙烯卧式圆柱空心筒的侧壁上均匀间隔分布若干空心筒通孔,用于进一步避免液体原料发生涡流。
需要说明的是,本申请设计的一体成型具体可以采用热熔焊接一体成型,属于聚丙烯材料的公知加工工艺,因此,本申请不做具体展开说明。
本发明创造性地在聚丙烯树脂原料中添加可自交联的有机硅树脂,以及聚酯树脂及其固化剂,在均匀共混后,在板材的熔融挤出工艺过程中,有机硅树脂自身在聚丙烯树脂熔融体中会发生交联固化反应,可直接提高成型板材的耐温性能,同时聚酯树脂及其固化剂在聚丙烯树脂熔融体中也会发生交联固化反应,可显著提高板材的强度,同时在聚丙烯算熔融体内采用的聚酯树脂的固化交联体系可以确保有机硅树脂自交联体系在聚丙烯板材内的兼容性,不会导致有机硅析出问题,确保了改性聚丙烯板材的使用寿命,而且制作过程简单,不需要增加专用的改性工序,也不会对聚丙烯板材自身具备的耐腐蚀性能发生负面影响;本发明提供的改性聚丙烯板材特别适合加工制作防腐设备,可以提高防腐设备的机械强度以及耐温性能。
附图说明
图1是本发明实施例4中聚丙烯立式储罐的结构示意图;
图2是图1的剖视图;
图3是图1的仰视图;
图4是本发明实施例5中聚丙烯卧式储罐的结构示意图;
图5是图4的剖视图;
图6是本发明实施例5中聚丙烯卧式储罐的爆炸结构图;
图7是本发明实施例5中聚丙烯卧式圆柱空心筒的爆炸结构图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种改性聚丙烯板材,采用螺杆挤出机对聚丙烯原料进行熔融挤出工艺成型得到,聚丙烯原料包括如下重量份数原料:
其中,将聚丙烯原料进行均匀混合后,通过螺杆挤出机进行熔融挤出成型得到改性聚丙烯板材;在该熔融挤出过程中,固化剂可与聚酯树脂发生交联固化反应,且有机硅树脂可发生自交联固化反应,可同时提高改性聚丙烯板材的强度和耐温性能。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1:一种改性聚丙烯板材,采用单螺杆挤出机(也可以采用双螺杆挤出机)对聚丙烯原料进行熔融挤出工艺成型得到,聚丙烯原料的平均粒径范围为50-80μm;聚丙烯原料包括如下重量份数原料:
其中,将聚丙烯原料进行均匀混合后,通过螺杆挤出机进行熔融挤出成型得到改性聚丙烯板材,优选地,为了便于后续应用,改性聚丙烯板材的厚度为10-50mm;在该熔融挤出过程中,熔融挤出工艺中的熔融加热温度为210-235℃,异氰尿酸三缩水甘油酯与羧基饱和聚酯树脂发生交联固化反应,且有机硅树脂发生自交联固化反应,可同时提高改性聚丙烯板材的强度和耐温性能。
本申请实施时涉及的熔融挤出工艺为聚丙烯板材的公知工艺,本申请对其没有特别限定之处。
本实施例1如上所述改性聚丙烯板材的应用,具体可以采用改性聚丙烯板材加工制作得到防腐设备,防腐设备可以为聚丙烯立式储罐、聚丙烯卧式储罐或聚丙烯计量罐或聚丙烯反应釜,都可以提高这些防腐设备的机械强度以及耐温性能。
实施例2:本实施例2的其余技术方案同实施例1,区别在于,本实施例2提出一种改性聚丙烯板材,采用螺杆挤出机对聚丙烯原料进行熔融挤出工艺成型得到,聚丙烯原料包括如下重量份数原料:
实施例3:本实施例3的其余技术方案同实施例1,区别在于,本实施例3提出一种改性聚丙烯板材,采用螺杆挤出机对聚丙烯原料进行熔融挤出工艺成型得到,聚丙烯原料包括如下重量份数原料:
本实施例1-3创造性地在聚丙烯树脂原料中添加可自交联的有机硅树脂,以及聚酯树脂及其固化剂,在均匀共混后,在板材的熔融挤出工艺过程中,有机硅树脂自身在聚丙烯树脂熔融体中会发生交联固化反应,可直接提高成型板材的耐温性能,同时聚酯树脂及其固化剂在聚丙烯树脂熔融体中也会发生交联固化反应,可显著提高板材的强度,同时在聚丙烯算熔融体内采用的聚酯树脂的固化交联体系可以确保有机硅树脂自交联体系在聚丙烯板材内的兼容性,不会导致有机硅析出问题,确保了改性聚丙烯板材的使用寿命,而且制作过程简单,不需要增加专用的改性工序,也不会对聚丙烯板材自身具备的耐腐蚀性能发生负面影响。
通过对本实施例1-3提出的改性聚丙烯板材(板材厚度为15mm)参照ISO15013:2007标准进行耐温和机械性能检测,在160℃的恒温箱内放置100天后,其收缩率在0.5%左右,在150℃的恒温箱内放置100天后,其收缩率忽略不计,在170℃的恒温箱内放置100天后,其收缩率不高于1.5%;且其拉伸模量大于1500Mpa,耐热(耐温)性能以及机械性能明显好于现有常规的聚丙烯板材。
实施例4:本实施例4采用以上实施例1-3提供的改性聚丙烯板材并进行加工制造后得到聚丙烯立式储罐;请参见图1、图2和图3所示,本实施例4进一步提出了一种优选的聚丙烯立式储罐1,包括安装连接为一体的聚丙烯罐体10和聚丙烯盖板20,聚丙烯盖板20设有向聚丙烯罐体内腔11添加液体原料的加料窗口21,聚丙烯罐体内腔11的壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片30,优选地,在本实施方式中,螺旋型聚丙烯导流筋片30与聚丙烯罐体10采用一体成型结构,聚丙烯盖板20上安装有用于监测聚丙烯罐体内腔11压力的压力监测表22;
在本实施方式中,螺旋型聚丙烯导流筋片30从聚丙烯罐体内腔上端11a以连续螺旋状延伸至聚丙烯罐体内腔下端11b,同时螺旋型聚丙烯导流筋片30上设有多个通孔31,对液体原料进行导流的同时形成液体原料慕流,避免液体原料飞溅;
在本实施方式中,聚丙烯罐体10一侧安装有透明状液位计40,液位计40的下端与聚丙烯罐体内腔11底部连通,且液位计40的上端与聚丙烯罐体内腔11顶部连通;优选地,在本实施方式中,液位计40包括位于聚丙烯罐体10外侧的立式透明状液柱套管41(可以采用透光玻璃材质,可设置液位刻度线),立式透明状液柱套管41的两端分别固定连接上弯曲连接套管42和下弯曲连接套管43,上弯曲连接套管42和下弯曲连接套管43分别采用聚丙烯材料制成,立式透明状液柱套管41的两端分别固定套接上弯曲连接套管42和下弯曲连接套管43;其中,上弯曲连接套管42与聚丙烯罐体内腔11顶部连通,下弯曲连接套管43与聚丙烯罐体内腔11底部连通;具体优选地,上弯曲连接套管42的外端口42a呈向上弯折状,同时下弯曲连接套管43的外端口43a呈向下弯折状;
优选地,在本实施方式中,聚丙烯罐体10的底部设有若干平行间隔的环状加强筋片12,且各环状加强筋片12之间通过若干直线性加强筋片13连接。
本实施例4通过在聚丙烯罐体内腔11的壁面上设置螺旋型聚丙烯导流筋片,同时螺旋型聚丙烯导流筋片30上设有多个通孔31,在聚丙烯罐体内腔11添加液体原料时,螺旋型聚丙烯导流筋片30对液体原料形成螺旋型导流路径的同时,通孔31可同时形成液体原料慕流,在确保对液体原料进行快速加料的效果下,同时稳定且可靠地避免了聚丙烯立式储罐在加料时会发生液体飞溅,而且螺旋型聚丙烯导流筋片30可以同时作为聚丙烯罐体10的加强结构,可以提高聚丙烯立式储罐1的安装强度,杜绝了安全隐患;本实施例还提出了在聚丙烯罐体1外侧安装透明状液位计40,该透明状液位计40分别与聚丙烯罐体内腔11的底部和顶部连通,聚丙烯罐体内腔11的液体原料会进入立式透明状液柱套管41,且其液面与聚丙烯罐体内腔的液面保持平齐,人们可以通过在外部观察立式透明状液柱套管41的液面变化来及时获知聚丙烯罐体内腔11的液面变化,结构简单且操作便捷。
实施例5:本实施例5采用以上实施例1-3提供的改性聚丙烯板材并进行加工制造后得到聚丙烯卧式储罐;请参见图4、图5和图6所示,本实施例5进一步提出了一种优选的聚丙烯卧式储罐1,包括聚丙烯卧式储罐体10;聚丙烯卧式储罐体10的顶部分别设有压力监测仪12、观察窗口13以及加料窗口11,压力监测仪用于监测聚丙烯卧式储罐体内腔的压力,观察窗口用于人工观察聚丙烯卧式储罐体内腔,通过加料窗口11向聚丙烯卧式储罐体内腔12添加液体原料;
在本实施方式中,聚丙烯卧式储罐体10的底部设有若干呈间隔分布的支撑脚14,通过支撑脚14置于地面上,具体优选地,在本实施方式中,支撑脚14包括与聚丙烯卧式储罐体10底部对应配合的凹弧形限位部14a;
在本实施方式中,聚丙烯卧式储罐体内腔12的壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片20,优选地,螺旋型聚丙烯导流筋片20与聚丙烯卧式储罐体10采用一体成型结构;进一步优选地,在本实施方式中,聚丙烯卧式储罐体10包括聚丙烯卧式储圆柱罐体部10a,聚丙烯卧式储圆柱罐体部10a两端分别设有向外侧呈凸起状的左圆弧罐体端板10b和右圆弧罐体端板10c;其中,聚丙烯卧式储圆柱罐体部10a的内壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片20;左圆弧罐体端板10b、右圆弧罐体端板10c与聚丙烯卧式储圆柱罐体部10a采用一体成型结构;
其中,螺旋型聚丙烯导流筋片20从聚丙烯卧式储罐体内腔左端以连续螺旋状延伸至聚丙烯卧式储罐体内腔右端,同时螺旋型聚丙烯导流筋片20上设有多个通孔21,对液体原料进行导流的同时形成液体原料慕流,避免液体原料发生涡流;右圆弧罐体端板10c一侧安装有透明液位管30,透明液位管30的下端与聚丙烯罐体内腔12底部连通,且该透明液位管30的上端与聚丙烯罐体内腔12顶部连通;其中优选地,透明液位管30上设有液面刻度线(图未示出),便于实时观察聚丙烯罐体内腔12中液体原料的液面变化;
请进一步参见图7所示,优选地,在本实施方式中,聚丙烯卧式储罐体内腔12还设有与螺旋型聚丙烯导流筋片30固定安装连接的聚丙烯卧式圆柱空心筒40,聚丙烯卧式圆柱空心筒40的侧壁上均匀间隔分布若干空心筒通孔41,用于进一步避免液体原料发生涡流;其中,位于聚丙烯卧式储罐体内腔12的如上螺旋型聚丙烯导流筋片20和如上聚丙烯卧式圆柱空心筒40组合形成本实施例中聚丙烯卧式储罐的防涡流结构,提高聚丙烯卧式储罐体10强度的同时用于避免液体原料发生涡流;具体优选地,在本实施方式中,通孔21的直径范围为8-10mm;空心筒通孔41的直径范围为3-8cm,具体孔径参数可以根据实际需要进行常规选择,本申请在实施时不做特别唯一限定;
优选地,为了实现对聚丙烯卧式圆柱空心筒40的稳定安装效果,同时利于便捷安装,在本实施方式中,聚丙烯卧式圆柱空心筒40的外侧壁上设有与螺旋型聚丙烯导流筋片20卡接的螺旋型卡槽42;聚丙烯卧式圆柱空心筒40的两端分别设有左限位部43和右限位部44;右限位部44采用一体成型在聚丙烯卧式圆柱空心筒40上的限位锥面,左限位部43采用与聚丙烯卧式圆柱空心筒40固定安装连接的限位盖板。
本实施例5通过在聚丙烯卧式储罐体内腔12的壁面上设置螺旋型聚丙烯导流筋片20,同时螺旋型聚丙烯导流筋片20上设有多个通孔21,在聚丙烯卧式储罐体内腔12添加液体原料时,螺旋型聚丙烯导流筋片20对液体原料形成螺旋型导流路径的同时,通孔可同时形成液体原料慕流,稳定且可靠地避免了聚丙烯卧式储罐1在存储运输或位移时形成液体原料涡流,同时提高了聚丙烯卧式储罐1的安装强度,而且螺旋型聚丙烯导流筋片20可以同时作为聚丙烯卧式储罐体10的加强结构,可以提高聚丙烯卧式储罐1的安装强度,杜绝了安全隐患;本实施例还进一步提出在聚丙烯卧式储罐体内腔12设置与螺旋型聚丙烯导流筋片20固定安装连接的聚丙烯卧式圆柱空心筒40,具体通过在聚丙烯卧式圆柱空心筒40的侧壁上均匀间隔分布若干空心筒通孔41,在实际应用时,设有空心筒通孔41的聚丙烯卧式圆柱空心筒40和设有通孔21的螺旋型聚丙烯导流筋片20组合并进行协同作用成为聚丙烯卧式储罐的防涡流结构,有力杜绝了聚丙烯卧式储罐体10在存储运输或位移时形成液体原料涡流,而且本实施例5提供的防涡流结构简单,便于加工制作以及安装,适合规模推广应用。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的改性聚丙烯板材,其特征在于,所述聚丙烯原料还包括2-5份橡胶弹性体,用于提高改性聚丙烯板材的抗冲击性能。
3.根据权利要求1所述的改性聚丙烯板材,其特征在于,所述聚丙烯原料的平均粒径范围为50-80μm。
4.根据权利要求1所述的改性聚丙烯板材,其特征在于,所述聚酯树脂采用羧基饱和聚酯树脂,其酸值范围为25-50mgKOH/g;同时所述固化剂采用异氰尿酸三缩水甘油酯。
5.根据权利要求1所述的改性聚丙烯板材,其特征在于,所述熔融挤出工艺中的熔融加热温度为210-235℃。
6.根据权利要求1所述的改性聚丙烯板材,其特征在于,所述改性聚丙烯板材的厚度为10-50mm。
7.一种如权利要求1-6之一所述改性聚丙烯板材的应用,其特征在于,采用所述改性聚丙烯板材加工制作防腐设备。
8.根据权利要求7所述的防腐设备,其特征在于,所述防腐设备为聚丙烯立式储罐,包括安装连接为一体的聚丙烯罐体和聚丙烯盖板,所述聚丙烯盖板设有向聚丙烯罐体内腔添加液体原料的加料窗口,其特征在于,所述聚丙烯罐体内腔的壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片,其中,
所述螺旋型聚丙烯导流筋片从聚丙烯罐体内腔上端以连续螺旋状延伸至聚丙烯罐体内腔下端,同时所述螺旋型聚丙烯导流筋片上设有多个通孔,对液体原料进行导流的同时形成液体原料慕流,避免液体原料飞溅;
所述聚丙烯罐体一侧安装有透明状液位计,所述液位计的下端与所述聚丙烯罐体内腔底部连通,且所述液位计的上端与所述聚丙烯罐体内腔顶部连通。
9.根据权利要求7所述的防腐设备,其特征在于,所述防腐设备为聚丙烯卧式储罐,包括具有加料窗口的聚丙烯卧式储罐体,通过加料窗口向聚丙烯卧式储罐体内腔添加液体原料;所述聚丙烯卧式储罐体的底部设有若干呈间隔分布的支撑脚,通过支撑脚置于地面上;所述聚丙烯卧式储罐体内腔的壁面上设有螺旋型聚丙烯导流筋片,其中,
所述螺旋型聚丙烯导流筋片从聚丙烯卧式储罐体内腔左端以连续螺旋状延伸至聚丙烯卧式储罐体内腔右端,同时所述螺旋型聚丙烯导流筋片上设有多个通孔,对液体原料进行导流的同时形成液体原料慕流,避免液体原料发生涡流;
所述聚丙烯罐体一侧安装有透明液位管,所述透明液位管的下端与所述聚丙烯罐体内腔底部连通,且该透明液位管的上端与所述聚丙烯罐体内腔顶部连通。
10.根据权利要求9所述的防腐设备,其特征在于,所述聚丙烯卧式储罐体内腔还设有与所述螺旋型聚丙烯导流筋片固定安装连接的聚丙烯卧式圆柱空心筒,所述聚丙烯卧式圆柱空心筒的侧壁上均匀间隔分布若干空心筒通孔,用于进一步避免液体原料发生涡流。
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