CN113072770A - 一种增韧耐热ppr管材及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增韧耐热PPR管材及其制备方法和应用，本发明先利用增容剂增容弹性体和尼龙66制得增韧耐热改性母料，然后以PPR为基体，再将增韧耐热改性母料加入PPR树脂中，可以保证不同种类材料分散均匀性和塑化性能，利用弹性体的韧性和尼龙66的刚性及耐热性，有助于进一步提升PPR管材的性能，以形成稳定的增韧耐热材料体系，制得增韧耐热PPR管材，可同时增加PPR管材的低温韧性和耐热性。本发明所制得的PPR管材可以很好的应用在民用建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统及中央空调系统等领域中。

Description

一种增韧耐热PPR管材及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及高性能PPR管材技术领域，更具体地，涉及一种增韧耐热PPR管材及其制备方法和应用。

背景技术

PPR管材具有卫生性能好、使用寿命长、安装方便、质轻、环保节能等优点，被广泛应用于工业与民用建筑冷热水输送系统，是近年来发展较快的一种新型绿色建筑材料。然而PPR管道存在低温(0℃)韧性差、低温易脆性开裂的缺点，在运输、安装和使用过程中极易因为受到外力作用而损坏。

提升PPR管道产品低温韧性、保证其低温使用安全性一直是行业的研究热点和关键技术难题。目前，PPR管道低温增韧的方法包括：添加β-成核剂、与弹性体共混、添加无机刚性粒子、优化热处理工艺等。其中，弹性体增韧改性是PPR最常用的增韧方法之一，但弹性体的加入会降低材料的刚性，进而导致管道拉伸强度、模量等力学性能降低。中国专利CN104927207A公开了一种低温韧性强的抗菌PPR给水管材，其中利用PPR、聚酰胺66、抗氧化剂、色母等制得PPR给水管材，在5℃下的低温韧性有一定程度的提高，但是在0℃甚至更低的温度下的低温韧性表现不好，且耐热性能(≥60℃才能达到《GB/T 1643.2-2004》的要求)还有待提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有PPR管道低温韧性仍不够好，且耐热性能差的缺陷和不足，提供一种增韧耐热PPR管材，通过增容剂增容弹性体和尼龙66得到增韧耐热母料，添加到PPR树脂基体中，制得增韧耐热PPR管材，在-20℃～0℃下均无发生破裂，低温韧性增加，同时刚性和耐热性能也得到提升。

本发明的又一目的是提供一种增韧耐热PPR管材的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种增韧耐热PPR管材的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：

其中，所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：

弹性体 80～90份；

尼龙66 20～30份；

增容剂 4～10份；

其中，所述增容剂为PPR接枝马来酸酐。

本发明增韧耐热改性母料由增容剂增容弹性体和尼龙66得到，弹性体具有较好的弹性和较低的玻璃化转变温度，其与PPR共混后可明显提高PPR常温和低温韧性，但弹性体的加入也会明显降低PPR的刚性。因此，还添加了尼龙66，尼龙66具有较高的熔点和良好的物理力学性能，如耐磨、耐腐蚀、热变形温度和刚度高，在较高温度也能保持较高的强度。本发明利用弹性体的韧性和尼龙66的刚性及耐热性，可同时增加PPR管材的低温韧性和耐热性。但尼龙66和弹性体的相容性不好，界面效应较强，易产生相分离影响增强增韧效果，因此，需要PPR接枝马来酸酐增容剂能同时增容尼龙66和弹性体，以形成稳定的增韧耐热材料体系。本发明使用的增容剂是PPR接枝马来酸酐，马来酸酐上的活性基团可以和尼龙66的酰胺基进行反应，而PPR和弹性体相容性良好，因此，在增容剂的作用下弹性体和尼龙66可以形成稳定的材料体系，制得增韧耐热改性母料，再加入PPR树脂中，可以保证不同种类材料分散均匀性和塑化性能，有助于进一步提升PPR管材的性能，可以很好的提高PPR管材的低温韧性，耐热性和刚性。

优选地，包括如下按照重量份计算的组分：

优选地，所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：

弹性体 80～90份；

尼龙66 20～30份；

增容剂 6～8份。

优选地，所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物(POE)和/或三元乙丙橡胶(EPDM)。

优选地，所述增容剂的接枝率为60％～70％。增容剂是PPR和马来酸酐在引发剂的作用下，通过挤出反应得到。

优选地，所述增容剂(PPR-g-MAH)的制备方法是将PPR、马来酸酐、引发剂和分散剂混合均匀后，放置，待分散剂挥发，再进行接枝反应。

更优选地，所述增容剂(PPR-g-MAH)的制备方法是将PPR、马来酸酐、引发剂和分散剂放入搅拌器中，充分混合均匀后，放置一段时间待分散剂挥发，再加入到挤出机中进行接枝反应。

优选地，所述增容剂的原料包括如下按照重量份计算的组分：PPR 100份、马来酸酐1.0～2.5份、引发剂0.05～0.15份、分散剂100份。

优选地，所述引发剂为二叔丁基过氧化物(DTBP)和/或过氧化二异丙苯(DCP)。

优选地，所述分散剂为丙酮和/或乙酸乙酯。

优选地，所述抗氧剂为1010、168、1076中的一种或几种。

本发明保护上述增韧耐热PPR管材的制备方法，包括如下步骤：

S1.将增韧耐热改性母料的各材料组分按比例混合均匀后，加入挤出机中塑化、挤出、冷却、切粒得所述增韧耐热母料；

S2.将PPR、增韧耐热改性母料、色母、抗氧剂按比例混合均匀后，经挤出机挤出成型即得增韧耐热PPR管材。

本发明还保护增韧耐热PPR管材在民用建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统或中央空调系统中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明先利用增容剂增容弹性体和尼龙66制得增韧耐热改性母料，然后以PPR为基体，再将增韧耐热改性母料加入PPR树脂中，可以保证不同种类材料分散均匀性和塑化性能，利用弹性体的韧性和尼龙66的刚性及耐热性，有助于进一步提升PPR管材的性能，以形成稳定的增韧耐热材料体系，制得增韧耐热PPR管材，可同时增加PPR管材的低温韧性和耐热性。本发明所制得的PPR管材可以很好的应用在民用建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统及中央空调系统等领域中。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。

实施例1

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：

100份PPR树脂、30份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：80份弹性体、20份尼龙66、6份接枝率为60％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数80份弹性体、20份尼龙66、6份增容剂混合，加入双螺杆挤出机中反应挤出、造粒、冷却得到增韧耐热改性母料；按质量份数将100份PPR树脂、30份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材，所述增韧耐热改性母料挤出机的温度为190℃，PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

实施例2

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：100份PPR树脂、20份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：80份弹性体、20份尼龙66、6份接枝率为60％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数将80份弹性体、20份尼龙66、6份增容剂混合，加入双螺杆挤出机中反应挤出、造粒、冷却得到增韧耐热改性母料；按质量份数将100份PPR树脂、20份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述增韧耐热改性母料挤出机的温度为190℃，PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

实施例3

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：100份PPR树脂、15份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：80份弹性体、20份尼龙66、6份接枝率为60％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数将80份弹性体、20份尼龙66、6份增容剂混合，加入双螺杆挤出机中反应挤出、造粒、冷却得到增韧耐热改性母料；按质量份数将100份PPR树脂、15份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述增韧耐热改性母料挤出机的温度为190℃，PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

实施例4

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：100份PPR树脂、15份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：80份弹性体、30份尼龙66、8份接枝率为60％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数将80份弹性体、30份尼龙66、8份增容剂混合，加入双螺杆挤出机中反应挤出、造粒、冷却得到增韧耐热改性母料；按质量份数将100份PPR树脂、15份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述增韧耐热改性母料挤出机的温度为190℃，PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

实施例5

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：100份PPR树脂、25份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：80份弹性体、25份尼龙66、6份接枝率为60％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法，包括如下步骤：

按质量份数将80份弹性体、25份尼龙66、6份增容剂混合，加入双螺杆挤出机中反应挤出、造粒、冷却得到增韧耐热改性母料；按质量份数将100份PPR树脂、25份增韧耐热改性母料、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述增韧耐热改性母料挤出机的温度为190℃，PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

实施例6

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：

100份PPR树脂、30份增韧耐热改性母料、8份色母、0.1份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：90份弹性体、20份尼龙66、4份接枝率为70％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法同实施例1。

实施例7

一种增韧耐热PPR管材，包括如下按照重量份计算的组分：

100份PPR树脂、30份增韧耐热改性母料、1份色母、5份抗氧剂1010；

所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：90份弹性体、20份尼龙66、10份接枝率为60％的PPR接枝马来酸酐。

上述增韧耐热PPR管材的制备方法同实施例1。

对比例1

按质量份数将100份PPR树脂、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

对比例2

按质量份数将100份PPR树脂、30份弹性体、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材，所述PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

对比例3

按质量份数将100份PPR树脂、20份尼龙66、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

对比例4

按质量份数将80份弹性体、20份尼龙66混合，加入双螺杆挤出机中反应挤出、造粒、冷却得到增韧耐热母料；按质量份数将100份PPR树脂、30份增韧耐热母料、4份色母、2份抗氧剂混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述增韧耐热母料挤出机的温度为190～210℃，PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

对比例5

按质量份数将100份PPR树脂、4份色母、2份抗氧剂、80份弹性体、20份尼龙66、6份PPR接枝马来酸酐混合，经挤出机挤出、定型、冷却制得PPR管材；所述PPR管材挤出机的温度为170～200℃。

性能测试

1、测试方法

对以上实施例和对比例制备得到的PPR管材按标准进行相关性能测试，测试方法如下所示：

(1)抗低温冲击性能：通过测定PPR管材的简支梁冲击试验来对其抗低温冲击性能进行评价，按照《GB/T 18743-2002》标准在-20℃下进行测试。

(2)刚性：选用静液压实验和拉伸强度对PPR管材的刚性进行评价：a.拉伸屈服强度(MPa)：按照《GB/T 8804.3-2003》标准在20℃下进行测试；b.按照《GB/T 6111-2003》标准进行测试，具体测试条件为20℃、16MPa下静液压测试1h后观察PPR管材是否破裂和渗漏。

(3)耐热性：使用负荷变形温度对PPR耐热性进行评价，按照《GB/T 1643.2-2004》标准进行测试。

2、测试结果

表1各实施例和对比例的性能测试结果

从上述表1各实施例和对比例的测试结果可以看出：加入增韧耐热改性母料的PPR管材低温韧性、刚性和耐热性能都得到明显提升，样品在-20℃～0℃下均无发生破裂，耐热性均高于《GB/T 1643.2-2004》标准要求；而对比例1的未经改性的PPR管材低温韧性很差，PPR管材配方中只加入弹性体会提升管材低温韧性，但会明显降低管材的刚性和耐热性能；PPR管材配方中只加入尼龙66，由于尼龙66和PPR树脂的相容性不好，导致管材各项性能都下降，而对比例4的母料中由于不含有增容剂，增韧效果不好，而对比例5直接将母粒的原料添加到PPR体系中，而不是以母粒的形式添加，由于不同种类材料分散不均匀，对PPR管材的各项性能都造成了负面影响。因此，本发明提供的PPR管材具有优异的低温韧性，同时具有较高的刚性和耐热性，进而保证了供水管网的安全可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增韧耐热PPR管材，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：

其中，所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：

弹性体 80～90份；

尼龙66 20～30份；

增容剂 4～10份；

其中，所述增容剂为PPR接枝马来酸酐。

2.根据权利要求1所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，包括如下按照重量份计算的组分：

3.根据权利要求1或2所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，所述增韧耐热改性母料包括如下按照重量份计算的组分：

弹性体 80～90份；

尼龙66 20～30份；

增容剂 6～8份。

4.根据权利要求1所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，所述弹性体为乙烯-辛烯共聚物和/或三元乙丙橡胶。

5.根据权利要求1所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，所述增容剂的接枝率为60％～70％。

6.根据权利要求1所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，所述增容剂的制备方法是将PPR、马来酸酐、引发剂和分散剂混合均匀后，放置，待分散剂挥发，再进行接枝反应。

7.根据权利要求6所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，所述增容剂的原料包括如下按照重量份计算的组分：PPR 100份、马来酸酐1.0～2.5份、引发剂0.05～0.15份、分散剂100份。

8.根据权利要求7所述增韧耐热PPR管材，其特征在于，所述引发剂为二叔丁基过氧化物和/或过氧化二异丙苯。

9.权利要求1～8任一项所述增韧耐热PPR管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将增韧耐热改性母料的各材料组分按比例混合均匀后，加入挤出机中塑化、挤出、冷却、切粒得所述增韧耐热母料；

S2.将PPR、增韧耐热改性母料、色母、抗氧剂按比例混合均匀后，经挤出机挤出成型即得增韧耐热PPR管材。

10.权利要求1～8任一项所述增韧耐热PPR管材在民用建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统或中央空调系统中的应用。