CN113637262A - 一种低温高韧性ppr管材及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温高韧性PPR管材及其制备方法和应用，属于PPR管材制备技术领域。低温高韧性PPR管材以重量份数计，包括如下原料：PPR树脂100份、橡胶增韧母料10～30份、无机刚性粒子增韧母料10～30份、抗氧剂0.1～5份、色母1～8份，其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到；所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到。本发明提供了一种低温高韧性PPR管材，在配方中加入橡胶增韧母料和无机刚性粒子增韧母料，结合退火后处理工艺，达到协同增韧PPR管材的目的，同时兼顾了PPR管材的刚性和强度。

Description

一种低温高韧性PPR管材及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及PPR管材制备技术领域，更具体地，涉及一种低温高韧性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管材存在低温韧性差、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管材产品低温韧性，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、添加无机刚性粒子和优化热处理工艺等。其中β-成核剂和弹性体增韧均会降低PPR的刚性，无机刚性粒子既可以增韧PPR，又可以增加PPR的刚性，具有较大的潜力，但其在分散过程中易发生团聚，影响其增韧效果。
CN106750988A公开了一种具有优异低温韧性的PPR管材及其制备方法，PPR管材按质量份数由以下原料组成：无规共聚聚丙烯100份；偶联剂0.1～5份；增韧剂1～20份；晶须负载β成核剂1～20份；抗氧剂0.1～3份；色母0.1～5份。上述技术主要通过晶须负载β成核剂和增韧剂弹性体的协同增韧增强作用制备得到的PPR管材，来提高PPR管材的低温韧性和力学性能，但是β-成核剂和弹性体增韧仍然存在降低PPR的刚性的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有PPR管材低温增韧难以兼顾低温韧性和刚度的缺陷和不足，提供一种低温高韧性PPR管材，利用使用表面改性剂处理的无机刚性粒子和全硫化粉末橡胶协同增韧PPR树脂，在改善PPR管材低温韧性的同时还可以确保PPR管材的刚性和强度达到要求，保证了在较低温度条件下使用的安全性。
本发明的目的是提供一种低温高韧性PPR管材的制备方法。
本发明的再一目的在于提供一种低温高韧性PPR管材在建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统及中央空调系统中应用。
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料10～30份、无机刚性粒子增韧母料10～30份、抗氧剂0.1～5份、色母1～8份，
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到。
其中需要说明的是：
本发明的橡胶增韧母料的制备方法具体如下:
以重量份数计，将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶10～30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150～200℃。
本发明的无机刚性粒子增韧母料的制备方法具体如下：
以重量份数计，将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子10～30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150～200℃。
本发明的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种。
橡胶增韧母料中使用的全硫化粉末橡胶是以橡胶乳液为原料经射线辐照后干燥得到，具有交联结构。该类橡胶在与PPR树脂共混过程中粒子不再发生凝并，从而保证了粒子大小不受加工过程的影响，可形成以PPR树脂为连续相、橡胶为分散相的海岛结构，这类海岛结构具有明显的增韧效果。全硫化粉末橡胶的粒径较小，且容易在PPR中分散，这对PPR材料具有一定的补强作用，因此，该类橡胶在增韧PPR的同时对PPR刚性的影响相对较小。
海岛结构有两种高聚物相容性差，共混后形成非均相体系，分散相分散在连续相中，像小岛分散在海洋中一样，称为海岛结构。
无机刚性粒子在PPR基体中存在颗粒易团聚、相容性差等问题，影响其增刚增韧效果，使用表面改性剂对其进行处理可改善在PPR中的分散性。
在本发明中，无机改性粒子经过表面改性剂处理，表面改性剂中含有较长的碳链结构，可与PPR大分子链发生缠结，硅氧烷一端中的Si-O-键可与无机粒子表面化学基团通过氢键结合在一起，其中间段则为一定链长的柔性醚键，具有改善界面张力的作用。表面改性剂通过物理缠结和化学键合，可增强PPR树脂与无机刚性粒子复合体系的强度和韧性，进而提升无机刚性粒子增韧母料的增刚增韧效果。
为了进一步改善PPR管材的低温韧性、刚性和强度，优选地，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20～30份、无机刚性粒子增韧母料20～30份、抗氧剂2～4份、色母4～6份。
优选地，所述全硫化粉末橡胶为交联型粉末橡胶，粒径范围为100～200nm。
该粒径范围内的橡胶粒子易分散，补强作用较明显，对PPR刚性的影响也较小。
进一步优选地，所述全硫化粉末橡胶为交联型粉末橡胶，粒径范围为120～170nm。
例如可以为粒径为120nm的全硫化粉末橡胶或粒径为150nm的全硫化粉末橡胶或粒径为170nm的全硫化粉末橡胶。
优选地，所述全硫化粉末橡胶为全硫化丁苯粉末橡胶或全硫化聚丁二烯粉末橡胶。
全硫化丁苯粉末橡胶或全硫化聚丁二烯粉末橡胶与PPR的极性较为接近，适合用于PPR的增韧改性。
优选地，所述表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)m(CH2-O-CH2)n-Si(OCH3)3，其中m＝5～10，n＝3～5。
具有该分子链结构的表面改性剂不仅可以提升无机刚性粒子在PPR中的分散性，其长碳链结构还能与PPR分子链发生缠结，而中间柔性醚链段具有改善界面张力的作用，使得整个无机刚性粒子增韧母料体系更加稳定。
优选地，所述表面改性剂为CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3或CH3(CH2)5(CH2-O-CH2)3-Si(OCH3)3。
所述无机刚性粒子为高岭土、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉中的一种。
本发明还具体保护一种低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150～200℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为90～100℃，退火时间为2～3h，即得低温高韧性PPR管材。
PPR是结晶型聚合物，PPR管材在冷却定型阶段会出现因为骤冷导致的晶体发育不完全、残余应力较大等问题，进而导致PPR管材低温易脆性开裂。本发明的低温高韧性PPR管材制备方法通过对管材进行退火后处理工艺，可有效改善PPR的结晶过程，改善PPR管材结晶形态，减小基体中的残余应力，从而提高PPR管材的综合力学性能，在改善低温韧性的同时提升产品刚性和强度。
本发明的低温高韧性PPR管材在在建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统及中央空调系统中应用也在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种低温高韧性PPR管材，在配方中加入橡胶增韧母料和无机刚性粒子增韧母料，结合退火后处理工艺，达到协同增韧PPR管材的目的，同时兼顾了PPR管材的刚性和韧性。
本发明的低温高韧性PPR管材的-20℃简支梁冲击试验可以达到0破损，
-20℃简支梁冲击强度可达6.5kJ/m2，具有优异低温韧性，同时PPR管材的拉伸屈服强度可达27MPa，静液压试验结果显示无破裂、无渗漏，具有良好的刚性和强度，保证了在较低温度条件下使用的安全性。
附图说明
图1为纯PPR管低温冲击断面SEM图。
图2为本发明实施例5的PPR管低温冲击断面SEM图。
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
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料10份、无机刚性粒子增韧母料10份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径为100nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为90℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例2
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料30份、无机刚性粒子增韧母料30份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径为100nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3。
无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为90℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例3
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径为120nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为95℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例4
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径为170nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为95℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例5
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径范围为150nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为95℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例6
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径范围为200nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为95℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例7
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 5份、色母5份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径范围为200nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)5(CH2-O-CH2)3-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为95℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例8
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径范围为150nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为100℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
实施例9
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径范围为150nm；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
上述低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为90℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
对比例1
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：PPR树脂100份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
将PPR树脂100份、抗氧剂1010 4份、色母4份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃。
对比例2
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、抗氧剂1010 4份、色母4份。
其中，橡胶增韧母料通过如下方法制备得到：
将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，全硫化粉末橡胶为全硫化聚丁二烯粉末橡胶，粒径范围为150nm。
低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
将PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、4份抗氧剂1010、色母4份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃。
对比例3
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、无机刚性粒子增韧母料30份、4份抗氧剂168、色母4份。
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到，具体如下：
将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃。
其中，
表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3，无机刚性粒子为碳酸钙。
低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
将PPR树脂100份、无机刚性粒子增韧母料30份、抗氧剂168 4份、色母5份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃。
对比例4
一种低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1:将PPR树脂100份、全硫化粉末橡胶20份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到橡胶增韧母料，挤出温度为150℃；
S2:将PPR树脂100份、表面改性剂处理的无机刚性粒子30份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、冷却、切粒得到无机刚性粒子增韧母料，挤出温度为150℃；
S3:将PPR树脂100份、橡胶增韧母料20份、无机刚性粒子增韧母料30份、抗氧剂1010 4份、色母4份预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为200℃。
对比例5
一种低温高韧性PPR管材，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、无机刚性粒子20份、全硫化粉末橡胶20份、抗氧剂1684份、色母5份。
低温高韧性PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、全硫化粉末橡胶、无机刚性粒子、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为95℃，退火时间为2h，即得低温高韧性PPR管材。
结果检测
对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和简支梁冲击强度(kJ/m2)值来对其抗低温冲击性能进行评价，分别按照《GB/T 18743-2002》和《GB/T 1043-2008》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。
测试结果详见下表1所示：
Figure BDA0003148758230000131
Figure BDA0003148758230000141
从上述实施例和对比例的测试结果可以看出：配方中加入橡胶增韧母料和无机刚性粒子增韧母料，结合退火后处理工艺制备的PPR管材低温抗冲击性能得到明显提升，刚性也有一定程度的增加；PPR管材配方中只加入橡胶增韧母料会提升管材低温韧性，但会降低管材的刚性；PPR管材配方中只加入无机刚性粒子增韧母料对管材的低温韧性和刚度都有一定程度的提升，但效果仍不理想。因此，本发明提供的PPR管材具有优异的综合力学性能，尤其是低温抗冲击性能得到较大提升，进而保证了供水管网的安全可靠性。
本发明同时对本发明制备实施例5制备得到的PPR管和普通的PPR管的低温冲击断面进行了扫描电镜端面标准，如图1和图2所示，SEM图显示普通PPR管呈脆性断裂，本专利的PPR管呈韧性断裂，也说明了本发明PPR管材相对于现有的PPR管进一步提升了低温韧性。
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)

1.一种低温高韧性PPR管材，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料10～30份、无机刚性粒子增韧母料10～30份、抗氧剂0.1～5份、色母1～8份，
其中所述橡胶增韧母料由PPR树脂和全硫化粉末橡胶熔融挤出制备得到；
所述无机刚性粒子增韧母料由PPR树脂和表面改性剂处理的无机刚性粒子熔融挤出制备得到。
2.如权利要求1所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，以重量份数计，包括如下原料：
PPR树脂100份、橡胶增韧母料20～30份、无机刚性粒子增韧母料20～30份、抗氧剂2～4份、色母4～6份。
3.如权利要求1所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，所述全硫化粉末橡胶为交联型粉末橡胶，粒径范围为100～200nm。
4.如权利要求3所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，所述全硫化粉末橡胶为交联型粉末橡胶，粒径范围为120～170nm。
5.如权利要求3所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，所述全硫化粉末橡胶为全硫化丁苯粉末橡胶或全硫化聚丁二烯粉末橡胶。
6.如权利要求1所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，所述表面改性剂为带有柔性分子链的表面改性剂，结构式为：CH3(CH2)m(CH2-O-CH2)n-Si(OCH3)3，其中m＝5～10，n＝3～5。
7.如权利要求6所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，所述表面改性剂为CH3(CH2)10(CH2-O-CH2)5-Si(OCH3)3或CH3(CH2)5(CH2-O-CH2)3-Si(OCH3)3。
8.如权利要求6所述低温高韧性PPR管材，其特征在于，所述无机刚性粒子为高岭土、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉中的一种。
9.一种权利要求1～8任意一项所述低温高韧性PPR管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将PPR树脂、橡胶增韧母料、无机刚性粒子增韧母料、抗氧剂、色母预混后加入挤出机中，熔融塑化挤出、模具成型、冷却定型、定长切割后得PPR管材，挤出机温度为150～200℃；
S2.将S1中制备的PPR管材进行退火工艺处理，退火温度为90～100℃，退火时间为2～3h，即得低温高韧性PPR管材。
10.一种权利要求1～8任意一项所述低温高韧性PPR管材在在建筑冷热水系统、采暖系统、纯净水管道系统及中央空调系统中应用。
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