CN116063797A - 聚丙烯组合物、聚丙烯材料和聚丙烯压力管材 - Google Patents

聚丙烯组合物、聚丙烯材料和聚丙烯压力管材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚丙烯材料领域，公开了一种聚丙烯组合物、聚丙烯材料以及压力管材。该聚丙烯组合物含有无规共聚聚丙烯、α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、可选的色母粒和可选的吸酸剂；其中，相对于100重量份的无规共聚聚丙烯，α晶型成核剂的用量为0.01‑0.3重量份。本发明提供的聚丙烯组合物或聚丙烯材料制成的压力管道具有长期静液压热稳定性好、屈服应力高、负荷变形温度高、拉伸强度高等优点。

Description

聚丙烯组合物、聚丙烯材料和聚丙烯压力管材
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，具体涉及一种聚丙烯组合物、由该组合物制得的聚丙烯材料以及所述聚丙烯组合物或所述聚丙烯材料制成的压力管材。
背景技术
无规共聚聚丙烯(PP-R)管材在中国已经历20年的发展历程，生产应用已趋于成熟，常用于工业与民用建筑的冷热水管网系统，地热水室内、外管网系统等压力管材。但无规共聚聚丙烯管材存在的低温脆性大、耐压能力偏低、加工效率不高、长期耐压等级偏低的问题一直困扰着行业的发展，业内一直寻求相关解决方案。
EP0702056涉及一种热水管材料，该发明所述的组合物由5-75％(重量)的聚丙烯和5-75％(重量)的聚丁烯及1-10％(重量)的聚乙烯组成的共混物。该组合物具有良好的高温蠕变性能及耐低温冲击性能，但对管材的耐热氧老化性能未予明确，而这正是压力管材非常重要的技术指标。
CN1361197A专利公开了一种热水管用聚丙烯组合物及其制备方法，本发明采用无规共聚聚丙烯、抗氧剂、助剂及色母粒，制备出具有优良力学性能、耐高温蠕变性能、耐热老化性能的聚丙烯组合物，用于制备热水管道系统及管件。虽然该专利提及了组合物的常规物理性能，但对采用该原料制得管材的长期静液压性能未有明确。
CN103214743A公开了一种无规共聚聚丙烯管材，包括无规共聚聚丙烯专用料、滑石粉、α成核剂和抗氧剂，所述管材可以克服PPR管材高温下易变形的缺陷。但是，该专利添加了较多的滑石粉，会对管材的卫生性及长期静液压性能造成不利影响。
对于冷热水用聚丙烯管材，国家标准GB/T18742-2017对其在静液压状态下的长期热稳定性、预测强度试验等均有明确要求，这对耐压管材的长期性能非常重要。但是，现有专利并未公开其无规共聚聚丙烯管材是否能够满足上述指标。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的无规共聚聚丙烯管材低温脆性较大、加工效率不高、长期静液压性能偏低的问题，提供一种聚丙烯组合物，由该组合物制成的聚丙烯材料具有良好的物理性能。采用该聚丙烯组合物或聚丙烯材料制备成型管材或管件制品时的生产效率可提高10％以上，且管材在静液压状态下的长期热稳定性及预测强度试验均达到GB/T18742-2017标准要求。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有无规共聚聚丙烯、α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、可选的色母粒和可选的吸酸剂；
其中，所述抗氧剂包含主抗氧剂和助抗氧剂，所述主抗氧剂选自至少两种受阻酚类抗氧剂。
本发明第二方面提供一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由上述聚丙烯组合物共混挤出造粒制得。
本发明第三方面提供一种制备聚丙烯材料的方法，该方法包括将上述聚丙烯组合物共混挤出造粒。
本发明第四方面提供一种由上述聚丙烯组合物或聚丙烯材料制成的压力管材。
通过上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明的聚丙烯组合物使用无规共聚聚丙烯作为基础原料，加入高效的α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、吸酸剂及色母粒，由该组合物制成的聚丙烯材料的屈服应力≥24.7MPa(比普通PPR料提高约10％)，0.45MPa下的负荷变形温度≥67℃(比普通PPR料提高约10％)，23℃简支梁缺口冲击强度≥74kJ/m2(比普通PPR料提高约40％)，0℃简支梁缺口冲击强度≥9.8kJ/m2(比普通PPR料提高约30％)，拉伸强度≥37.8MPa，拉伸弹性模量≥770MPa，进一步提高了聚丙烯材料的拉伸屈服应力和抗冲击强度，使得聚丙烯材料具有良好的物理性能和加工性能。采用该聚丙烯组合物或聚丙烯材料成型管材及管件制品时的生产效率可提高10-20％，管材静液压状态下的长期热稳定性(110℃、1.9MPa、8760h)及预测强度试验均达到GB/T18742-2017标准要求，对确保管材的长期使用寿命更加可靠。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有无规共聚聚丙烯、α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、可选的色母粒和可选的吸酸剂；
其中，所述抗氧剂包含主抗氧剂和助抗氧剂，所述主抗氧剂选自至少两种受阻酚类抗氧剂。
发明人研究发现，使用至少两种受阻酚类抗氧剂作为主抗氧剂时，能够与聚丙烯组合物中其他组分如α成核剂、无规共聚聚丙烯发生协同效应，能够进一步提高制得的聚丙烯管道的长期静液压性能。
α晶型成核剂可以显著提升所述含有无规共聚聚丙烯的聚丙烯组合物或聚丙烯材料在制备管材时的生产效率。同时，α晶型成核剂还可以显著改善含有无规共聚聚丙烯的聚丙烯材料的物理性能，特别是冲击韧性能、耐热性能及管道的短期静液压性能。
本发明的一些实施方式中，相对于100重量份的无规共聚聚丙烯，所述α晶型成核剂的用量为0.01-0.3重量份。发明人研究发现，相对于100重量份的无规共聚聚丙烯，α晶型成核剂的用量为0.01-0.3重量份时，所述α晶型成核剂和上述聚丙烯组合物中的其他组分具有协同效应，可以显著提升制得的聚丙烯材料的物理性能。α晶型成核剂的用量少于0.01重量份或多于0.3重量份时，对所述材料物理性能的改善不再有显著效果。优选的情况下，相对于100重量份的无规共聚聚丙烯，所述α晶型成核剂的用量为0.03-0.2重量份，更优选为0.05-0.15重量份，从而进一步提高所述聚丙烯组合物制得的聚丙烯材料的物理性能。
本发明的一些实施方式中，相对于100重量份的无规共聚聚丙烯，所述抗氧剂的用量为0.1-1.5重量份，优选为0.2-1.1重量份，更优选为0.3-0.7重量份。
本发明的一些实施方式中，所述光稳定剂的用量为0.03-0.8重量份，优选为0.07-0.6重量份，更优选为0.1-0.4重量份。
本发明的一些实施方式中，所述色母粒的用量为0-4重量份。
本发明的一些实施方式中，所述吸酸剂的用量为0-0.12重量份。发明人在研究中发现，吸酸剂一方面可以中和所述无规共聚聚丙烯聚合过程中产生的酸性物质，防止对加工设备的腐蚀，另一方面还可以避免因酸性物质的存在而对成核剂可能造成的不利影响。
本发明的一些实施方式中，所述无规共聚聚丙烯的生产工艺采用气相法或本体法工艺，这样的生产工艺生产出的无规共聚聚丙烯。
本发明的一些实施方式中，所述无规共聚聚丙烯在230℃和2.16kg载荷条件下的熔体质量流动速率为0.1-0.9g/10min，优选为0.15-0.65g/10min，更优选为0.2-0.4g/10min。
在本发明中，所述熔体质量流动速率按照GB/T3682.1-2018中规定的方法测定。其中，测试条件包括：温度为230℃，载荷为2.16kg。
本发明的一些实施方式中，所述无规共聚聚丙烯的熔融温度为130-150℃，优选为135-145℃。
本发明中，所述无规共聚聚丙烯的熔融温度是由差示扫描量仪测定，具体测试方法是GB/T19466.3-2004。
本发明中，所述熔融温度为本申请所用无规共聚聚丙烯的表征方式之一。当使用熔融温度高于150℃或低于130℃的聚丙烯时，所制得的材料的物理性能及管道的静液压性能都会有显著下降。
本发明的一些实施方式中，所述无规共聚聚丙烯包含来自丙烯单体的结构单元A和来自共聚单体的结构单元B，以无规共聚聚丙烯的总重量为基准，所述结构单元B的含量为2-6wt％，优选为3-4wt％。
本发明中，所述结构单元B的含量由红外光谱法测定。本发明的一些实施方式中，所述共聚单体为α烯烃，优选为乙烯、丁烯、己烯、辛烯中的至少一种。本发明中，为了提高对聚合工艺的稳定控制，所述共聚单体更优选为乙烯和/或丁烯。
本发明的一些实施方式中，所述助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂或硫酯类抗氧剂。
本发明的一些实施方式中，所述主抗氧剂和助抗氧剂的重量比＝1：(0.1-8)，优选为1：(0.1-5)，更优选为1：(0.2-0.6)。
本发明的一些实施方式中，所述主抗氧剂选自熔点在100-260℃之间的受阻酚类抗氧剂，优选为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮和1,3,5-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮中的至少两种，从而进一步提高所述聚丙烯组合物制得的聚丙烯材料的物理性能及其管道的长期静液压性能。优选的情况下，所述两种受阻酚类抗氧剂的重量比为(1:0.5-2)。
本发明的一些实施方式中，所述亚磷酸酯类抗氧剂选自熔点大于160℃的亚磷酸酯类抗氧剂，优选为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和/或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯。
本发明的一些实施方式中，所述硫酯类抗氧剂优选为硫代二丙酸双(十八)酯和/或硫代二丙酸二月桂酯。
本发明的一些实施方式中，所述α晶型成核剂可以为本领域技术人员熟知的各种α晶型成核剂。优选的情况下，所述α晶型成核剂为芳基磷酸盐类成核剂、山梨醇类成核剂、羧酸金属盐类成核剂中的至少一种。芳基磷酸盐类成核剂的实例可以包括但不限于：亚甲基双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯羟基铝盐(可商购，NA-21)；所述山梨醇类成核剂的具体实例可以包括但不限于：二(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇(可商购，Millad3988)；所述羧酸金属盐类成核剂的具体实例可以包括但不限于：琥珀酸钠、苯甲酸铝、苯甲酸钠、苯甲酸钾、肉桂酸钠、戊二酸钠、环己烷庚二酸钙和丁基苯甲酸铝中的一种或多种。
本发明中，所述成核剂可以直接加入到聚丙烯基体中，也可先制成浓缩母粒，然后再加入到聚丙烯基体中。
本发明的一些实施方式中，所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。高分子量的光稳定剂具有较好的稳定性，与上述抗氧剂体系可以有较好的协同效应。因此，优选的情况下，所述受阻胺类光稳定剂为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、聚-{[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5三嗪-2,4-二基}[2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]中的至少一种。
本发明的一些实施方式中，所述吸酸剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸钠中的至少一种。
本发明中，所述色母粒可以为本领域技术人员所熟知的色母粒。
本发明第二方面提供一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由上述聚丙烯组合物共混挤出造粒制得。
本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯材料的拉伸屈服应力≥24.7MPa，0.45MPa下的负荷变形温度≥67℃，23℃简支梁缺口冲击强度≥74kJ/m2，0℃简支梁缺口冲击强度≥9.8kJ/m2，拉伸强度≥37.8MPa，拉伸弹性模量≥770MPa。
在本发明中，所述聚丙烯材料的拉伸屈服应力按照GB/T1040.2-2006进行测试，测试速度为50mm/mim；0.45MPa下的负荷变形温度按照GB/T1634.2-2004进行测试；23℃简支梁缺口冲击强度和0℃简支梁缺口冲击强度按照GB/T1043.1-2008进行测试；拉伸强度：按照GB/T1040.2-2006进行测试，测试速度为50mm/min；拉伸弹性模量：按照GB/T1040.2-2006进行测试。
本发明第三方面提供一种制备聚丙烯材料的方法，该方法包括将上述聚丙烯组合物共混挤出造粒。
本发明中，上述方法可以为一步法也可以为两步法。所述一步法为直接将无规共聚聚丙烯、α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、吸酸剂和色母粒在高速混合机中混合均匀，然后在160-250℃的条件下共混挤出造粒。所述两步法为：(1)将α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂进行挤出造粒，制得助剂母粒；(2)将助剂母粒、无规共聚聚丙烯和色母粒进行熔融共混造粒，得到聚丙烯材料；其中，所述挤出造粒的条件包括：温度为60-160℃，所述熔融共混造粒的条件包括：温度为160-250℃。
根据本发明所述的方法，其中，无规共聚聚丙烯、α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、吸酸剂和色母粒的用量和种类等如上所述，在此不再赘述。本发明的一些实施方式中，造粒所用的设备为螺杆挤出造粒机。本发明的一些实施方式中，为使各组分混合更加均匀，所述方法为两步法。相较于一步法制备聚丙烯材料，采用两步法制备方法制备聚丙烯材料，能够显著提高助剂在基础树脂中的分散性，从而能够进一步提高由上述材料制得的管道的机械性能、色母粒中的颜料分散性能、耐老化性能、长期静液压性能和管道长期使用性能。
本发明第四方面提供一种由上述聚丙烯组合物或聚丙烯材料制成的压力管材。
本发明中，所述压力管材静液压状态下的长期热稳定性试验的管材破坏时间≥14762h。
本发明中，所述压力管材的静液压状态下的长期热稳定性试验破坏时间按照GB/T18742-2017进行测试，测试条件为：110℃，环应力1.9MPa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，除非特别说明，份表示重量份。
无规共聚聚丙烯的熔体质量流动速率(即MFR)按照GB/T3682.1-2018测试，测试的条件包括：230℃，载荷为2.16kg。
无规共聚聚丙烯的结构单元B的含量由红外光谱法测定。
无规共聚聚丙烯的熔融温度使用差示扫描量仪测定，具体测试方法是：GB/T19466.3-2004。
聚丙烯材料的性能测试涉及的方法如下：
1、拉伸屈服应力：按照GB/T1040.2-2006进行测试，测试速度为50mm/mim；
2、0.45MPa下的负荷变形温度：按照GB/T1634.2-2004进行测试；
3、23℃简支梁缺口冲击强度和0℃简支梁缺口冲击强度：按照GB/T1043.1-2008进行测试；
4、拉伸强度：按照GB/T1040.2-2006进行测试，测试速度为50mm/min；
5、拉伸弹性模量：按照GB/T1040.2-2006进行测试。
聚丙烯管材的性能测试涉及的方法如下：
静液压状态下的热稳定性试验：按照GB/T18742-2017进行测试，测试条件为：110℃，环应力1.9MPa，测试管材破坏时间，当破坏时间大于或者等于8760h为通过，反之则为不通过。
除非特别说明，下述实施例和对比例中的所用试剂均可以商购得到。
下述实施例和对比例中的无规共聚聚丙烯购自燕山石化公司，其中：
无规共聚聚丙烯A1的牌号为YSSH-PPR-1；
无规共聚聚丙烯A2的牌号为YSSH-PPR-2；
无规共聚聚丙烯A3的牌号为YSSH-PPR-3；
无规共聚聚丙烯A4的牌号为YSSH-PPR-4；
无规共聚聚丙烯A5的牌号为YSSH-PPR-5；
无规共聚聚丙烯A6的牌号为YSSH-PPR-6；
无规共聚聚丙烯A7的牌号为YSSH-PPR-7；
无规共聚聚丙烯A8的牌号为YSSH-PPR-8；
无规共聚聚丙烯A9的牌号为YSSH-PPR-9；
无规共聚聚丙烯A10的牌号为YSSH-PPR-10。
四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(受阻酚类抗氧剂)购自BASF公司，牌号为1010；
三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(亚磷酸酯类抗氧剂)购自BASF公司，牌号为168；
1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯(受阻酚类抗氧剂)购自BASF公司，牌号为1330；
双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(光稳定剂)购自BASF公司，牌号为770，分子量为480.7；
亚甲基双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯羟基铝盐(NA-21)(芳基磷酸盐成核剂)购自日本旭电化公司，牌号为NA21；
硬脂酸钙、硬脂酸钠、硬脂酸锌(吸酸剂)均购自江苏太湖新材料公司；
色母粒购自北京吉和公司，牌号为A5226；
1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮(受阻酚类抗氧剂)购自BASF公司，牌号为1790；
丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物(光稳定剂)购自BASF公司，牌号为622；
二(3,4-二甲基苯亚甲基)山梨醇(山梨醇类成核剂)购自美利肯公司，牌号为3988；
聚-{[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5三嗪-2,4-二基}[2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基](光稳定剂)购自BASF公司，牌号为944；
硫代二丙酸双(十八)酯(硫酯类抗氧剂)购自BASF公司，牌号为DSTP；
双对叔丁基苯甲酸羟基铝(羧酸金属盐成核剂)购自广州呈和公司，牌号为NAA325；
实施例1
(1)组成
Figure BDA0003332415630000101
Figure BDA0003332415630000111
(2)聚丙烯材料的制备
先将芳基磷酸盐成核剂NA-21、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A1和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P1。
实施例2
Figure BDA0003332415630000112
(2)聚丙烯材料的制备
先将芳基磷酸盐成核剂NA-21、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A2和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P2。
实施例3
Figure BDA0003332415630000121
(2)聚丙烯材料的制备
先将山梨醇类成核剂3988、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60℃-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A2和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170℃-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P3。
实施例4
Figure BDA0003332415630000122
Figure BDA0003332415630000131
(2)聚丙烯材料的制备
先将山梨醇类成核剂3988、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A3和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P4。
实施例5
Figure BDA0003332415630000132
(2)聚丙烯材料的制备
先将山梨醇类成核剂3988、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A4和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P5。
实施例6
Figure BDA0003332415630000141
(2)聚丙烯材料的制备
先将芳基羧酸盐成核剂NAA325、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A5和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P6。
实施例7
Figure BDA0003332415630000142
Figure BDA0003332415630000151
(2)聚丙烯材料的制备
先将芳基磷酸盐成核剂NA-21、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60℃-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A6和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170℃-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P7。
实施例8
Figure BDA0003332415630000152
(2)聚丙烯材料的制备
先将山梨醇类成核剂3988、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A7送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P8。
实施例9
Figure BDA0003332415630000161
(2)聚丙烯材料的制备
先将山梨醇类成核剂3988、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A8按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料P9。
对比例1
Figure BDA0003332415630000162
Figure BDA0003332415630000171
(2)聚丙烯材料的制备
先将芳基磷酸盐成核剂NA-21、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A9和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料DP1。
对比例2
Figure BDA0003332415630000172
(2)聚丙烯材料的制备
先将抗氧剂和吸酸剂按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为180-220转/分钟，各区段温度分别控制在60-160℃，制得助剂母粒；然后再将助剂母粒、无规共聚聚丙烯A10和色母粒按比例送入双螺杆挤出机中，调整螺杆的转速为200-250转/分钟，各区段温度分别控制在170-250℃；各区段的真空度保持在0.02-0.09MPa；混合组分在上述挤出机的螺杆与筒体中，经过熔融、剪切、分散、压缩、排气、塑化之后，再经模头挤出、切粒，得到聚丙烯材料DP2。
测试例
采用实施例1-9以及对比例1-3中制得的聚丙烯材料制备管材，管材规格为S3.2dn20×en2.8mm，制得的管材的外观质量符合GB/T18742-2017的技术要求。然后测定聚丙烯材料的机械性能，并进行管材的相关性能试验，测定结果如如表1所示。
表1
Figure BDA0003332415630000181
注1：拉伸屈服应力、拉伸强度的测试速度为50mm/mim；
注2：冲击强度为缺口样条简支梁冲击性能，P表示样条部分断裂，C表示样条全部断裂；
注3：管材规格为S3.2 dn20×en2.8mm；
注4：热稳定性试验条件为110℃，环应力1.9MPa，当破坏时间大于或者等于8760h为通过，反之则为不通过。
表1(续)
Figure BDA0003332415630000191
表1(续)
Figure BDA0003332415630000192
Figure BDA0003332415630000201
通过表1的结果可以看出，使用本发明的聚丙烯组合物制得的聚丙烯材料具有改善的拉伸屈服应力、拉伸弹性模量、负荷变形温度、简支梁缺口冲击强度，管材的挤出成型速度和静液压状态下的长期热稳定性能也明显改善，即具有良好的物理性能和加工性能。特别是使用本发明的聚丙烯材料制得的管材的预测强度试验达到GB/T18742-2017要求，对确保管材的长期使用性能更加可靠。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，该聚丙烯组合物含有无规共聚聚丙烯、α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂、可选的色母粒和可选的吸酸剂；
其中，所述抗氧剂包含主抗氧剂和助抗氧剂，所述主抗氧剂选自至少两种受阻酚类抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，相对于100重量份的无规共聚聚丙烯，所述α晶型成核剂的用量为0.01-0.3重量份，优选为0.03-0.2重量份，更优选为0.05-0.15重量份；
所述抗氧剂的用量为0.1-1.5重量份，优选为0.2-1.1重量份，更优选为0.3-0.7重量份；
所述光稳定剂的用量为0.03-0.8重量份，优选为0.07-0.6重量份，更优选为0.1-0.4重量份；
所述色母粒的用量为0-4重量份；
所述吸酸剂的用量为0-0.12重量份。
3.根据权利要求1或2所述的聚丙烯组合物，其中，所述无规共聚聚丙烯在230℃和2.16kg载荷条件下的熔体质量流动速率为0.1-0.9g/10min，优选为0.15-0.65g/10min，更优选为0.2-0.4g/10min；
优选地，所述无规共聚聚丙烯的熔融温度为130-150℃，优选为135-145℃；
优选地，所述无规共聚聚丙烯包含来自丙烯单体的结构单元A和来自共聚单体的结构单元B，以无规共聚聚丙烯的总重量为基准，所述结构单元B的含量为2-6wt％，优选为3-4wt％；
优选地，所述共聚单体为α烯烃，优选为乙烯、丁烯、己烯、辛烯中的至少一种，更优选为乙烯和/或丁烯。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的聚丙烯组合物，其中，所述助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂或硫酯类抗氧剂；
优选地，所述主抗氧剂和助抗氧剂的重量比＝1：(0.1-8)，优选为1：(0.1-5)，更优选为1：(0.2-0.6)；
优选地，所述主抗氧剂为熔点在100-260℃之间的受阻酚类抗氧剂，优选为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄)苯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮和1,3,5-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)-均三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮中的至少两种；
优选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂为熔点大于160℃的亚磷酸酯类抗氧剂，优选为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和/或双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯；
优选地，所述硫酯类抗氧剂优选为硫代二丙酸双(十八)酯和/或硫代二丙酸二月桂酯。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚丙烯组合物，其中，所述α晶型成核剂为芳基磷酸盐类成核剂、山梨醇类成核剂、羧酸金属盐类成核剂中的至少一种；
所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，优选为双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、丁二酸与4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物、聚-{[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5三嗪-2,4-二基}[2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]中的至少一种；
所述吸酸剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌和硬脂酸钠中的至少一种。
6.一种聚丙烯材料，该聚丙烯材料由权利要求1-5中任意一项所述的聚丙烯组合物经共混挤出造粒制得。
7.根据权利要求6所述的聚丙烯材料，其中，所述聚丙烯材料的拉伸屈服应力≥24.7MPa，0.45MPa下的负荷变形温度≥67℃，23℃简支梁缺口冲击强度≥74kJ/m2，0℃简支梁缺口冲击强度≥9.8kJ/m2，拉伸强度≥37.8MPa，拉伸弹性模量≥770MPa。
8.一种制备聚丙烯材料的方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-5中任意一项所述的聚丙烯组合物共混挤出造粒。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括：
(1)将α晶型成核剂、抗氧剂、光稳定剂和吸酸剂进行挤出造粒，制得助剂母粒；
(2)将助剂母粒、无规共聚聚丙烯和色母粒进行熔融共混造粒，得到聚丙烯材料；
优选地，造粒所用的设备为螺杆挤出造粒机，所述挤出造粒的条件包括：温度为60-160℃，所述熔融共混造粒的条件包括：温度为160-250℃。
10.由权利要求1-5中任意一项所述的聚丙烯组合物或权利要求6或7所述的聚丙烯材料制成的压力管材。
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