CN1247207A - 聚丙烯组合物及其管材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚丙烯组合物及其管材。该组合物由聚合级聚丙烯、化学降解聚丙烯、聚丙烯、乙烯/α－烯烃共聚物以适当的比例混合,添加适量助剂(如稳定剂、流动改性剂、分散剂、着色剂等)组成。采用该组合物通过熔融挤出可实现管材的薄壁化,该管材的壁厚在0.1—10mm之间,适用于节水灌溉系统的各种规格的管材。
Description
本发明涉及一种聚烯烃组合物，特别涉及到不同规格和性能的聚丙烯与乙烯/α-烯烃共聚物的组合物及其管材和加工制造方法。
聚丙烯具有良好的力学性能、耐热性和加工性能，因而被广泛用于制造薄膜、纤维、管材、中空制品和注塑制品等。不同的制品对聚丙烯有不同的性能要求，但是从反应釜中获得的聚丙烯不能完全满足制品性能的需要，因而有大量专利和文献对聚丙烯的改性工作进行了报道。如专利CN 1199753A中用乙烯-辛烯共聚橡胶和滑石粉与聚丙烯共混从而提高聚丙烯的刚性和抗冲性能，该组合物适用于注塑汽车仪表板、车门装饰等制品；专利CN 1068580A中将聚合级聚丙烯与化学降解聚丙烯共混制备高速纺丝聚丙烯专用料；专利JP 95,210239中用含氟的聚合物与聚丙烯共混以提高聚丙烯的加工性能和制品外观。
聚丙烯管材无毒，同时刚性好、耐热温度高、易于连接，因而越来越被重视，已被广泛用于热水输送、地下暖气管路和上下水管道等。用于这些领域的聚丙烯管材是在一定压力下使用的，所用的原料是经过改性的聚丙烯，其价格昂贵。
目前，随着农业上对节水灌溉的需要，大量塑料管材被用于该领域。尽管在CN 98124544.7(一种滴水灌溉器)和CN 98124543.9(一种防堵塞渗水灌溉方法和装置)等发明专利中涉及到使用聚丙烯管材的节水灌溉系统，但是对节水灌溉系统中所用的聚丙烯管材的组成特征及其加工制造并未作详尽的阐述。
本发明的目的是通过共混的方法开发一种聚丙烯组合物，该组合物适用于制造农业节水灌溉系统所需的聚丙烯管材。该组合物克服了以往聚丙烯管材专用料价格高的缺点，同时具有良好的刚性、抗冲击性和优异的加工性能，能够实现管材的薄壁化和满足节水灌溉系统对聚丙烯管材的性能需要。
本发明提供一种聚丙烯组合物，该组合物包括以下组份和含量(重量百分比)：聚合级聚丙烯30-90，化学降解聚丙烯9-45，聚乙烯0-5，乙烯/α-烯烃共聚物0.5-20，余量为助剂。
本发明组合物中聚合级聚丙烯的熔体流动指数(Melt Flow Index，MFI)为0.1-50g/10min(按GB 3682-83进行，210℃，2.16kg)，最好为0.5-20g/10min。它可以是均聚物，也可以是与乙烯的共聚物。在组合物中，聚合级聚丙烯的用量为30-90％。
本发明中化学降解聚丙烯是指用少量化学降解促进剂(常用各种有机过氧化物为聚丙烯的降解促进剂)对聚合级聚丙烯进行控制降解，这种方法可以将聚丙烯制成熔体流动指数很高、分子量较小、分子量分布较窄的树脂。本发明中所用的化学降解聚丙烯的熔体流动指数为5-150g/10min，它可以是均聚聚丙烯的降解产物，也可以是共聚聚丙烯的降解产物。在组合物中，其用量为9-45％。
本发明中所用的聚乙烯可以是密度为0.915-0.965g/cm3之间的各种聚乙烯，包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、中密度聚乙烯和高密度聚乙烯。在组合物中，其用量为0-5％。
本发明中所用的乙烯/α-烯烃共聚物，α-烯烃是指C5-C20的α-烯烃，如戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1等，最好为辛烯-1。其密度为0.860-0.915g/cm3。在组合物中，乙烯/α-烯烃共聚物的用量为0.5-20％。
本发明的聚丙烯组合物中还包括稳定剂、流动改性剂、着色剂、分散剂等各种助剂。例如，Ciba-Geigy公司的Irgafos 168(三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)，Irganox 1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，Tinuvin622(丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物)，Chimassorb 944(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})等受阻酚或受阻胺类光稳定剂和热稳定剂。这些稳定剂可以单独或复合使用，在组合物中的添加量为树脂重量的0.01-1％；较佳用量为树脂重量的0.05-0.5％。流动改性剂为硬脂酸、硬脂酸钙、长链烷基脂肪酰胺等，这些流动改性剂可以单独或复合使用，添加量为树脂重量的0.05-1％。着色剂可以用色粉或色母粒的形式加入，本发明优选用炭黑或炭黑母粒。炭黑用量为树脂重量的0-5％，较佳用量为0.5-4％。分散剂主要用于色粉或炭黑的分散，可以是聚乙烯蜡、氯化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等，其用量与着色剂的用量相当。各种助剂的添加总量为树脂重量的0.1-10％。
本发明提供了一种聚丙烯管材的制造方法，即将聚合级聚丙烯30-90(重量百分比)、化学降解聚丙烯9-45、聚乙烯0-5、乙烯/α-烯烃共聚物0.5-20、助剂0.1-10在预混合设备中混合均匀，然后加入熔融混合设备(单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双辊混炼机等)进行混合，将这种组合物经挤出成型制成壁厚为0.1-10mm的薄壁管材。熔融设备的温度为160-230℃，挤出成型温度为180-260℃。这种组合物管材适用于农业节水灌溉系统，包括低压输水管道、滴灌和渗灌等微灌管材。
本发明的聚丙烯管材具有优良的物理性能和使用性能。具体地说，本发明涉及一种包括较多量聚合级聚丙烯和化学降解聚丙烯，较少量聚乙烯、乙烯/α-烯烃共聚物和包括稳定剂、流动改性剂、着色剂、分散剂等助剂的聚丙烯组合物，该组合物具有良好的物理性质和挤出加工性，通过将该组合物连续挤出制造的薄壁管材，具有均衡的刚性和抗冲击性，优良的防老化性能和较长的使用寿命。这种管材能够满足节水灌溉系统对管材的性能要求，适用于农业节水灌溉系统的各种规格和用途的管道。
本发明的内容范围可以通过下列实施例进一步补充解释，但是不能认为本发明仅仅限于这些实施例。
在下述实施例中，除炭黑外，其它助剂及用量为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)0.1％，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1％，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}0.2％，硬脂酸0.3％，聚乙烯蜡0.5％。实施例1
称取聚合级聚丙烯(MFI为0.5g/10min)8kg、化学降解聚丙烯(MFI为80g/10min)1kg、乙烯/辛烯-1共聚物(密度为0.863g/cm3)1kg、炭黑0.2kg及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，而后在管材挤出机上于160-260℃(料筒温度为160-260℃，成型机头温度为250℃)的温度下进行管材挤出，所得管材直径为200mm，管材壁厚为10mm。实施例2
称取聚合级聚丙烯(MFI为1.0g/10min)5kg、化学降解聚丙烯(MFI为145g/10min)3kg、聚乙烯(密度为0.935g/cm3)0.4kg、乙烯/辛烯-1共聚物(密度为0.885g/cm3)1kg、炭黑0.2kg及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，而后在管材挤出机上于160-260℃(料筒温度为160-260℃，成型机头温度为250℃)的温度下进行管材挤出，所得管材直径为10mm，管材壁厚为0.12mm。实施例3
称取聚合级聚丙烯(MFI为18g/10min)7kg、化学降解聚丙烯(MFI为46g/10min)1kg，聚乙烯(密度为0.924g/cm3)0.4kg、乙烯/辛烯-1共聚物(密度为0.863g/cm3)1kg、炭黑0.2kg及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在SLF-35B型双螺杆挤出机上于140-220℃的温度(料筒温度为140-220℃，机头温度为215℃)下进行熔融共混、挤出造粒。粒料烘干后，在管材挤出机组上于180-250℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为100mm，壁厚为4mm，外观光滑。对比例
称取聚丙烯(MFI为18g/10min)4kg、炭黑160g及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在管材挤出机组上于180-260℃的温度下进行管材挤出，不能顺利挤出直径为10mm、壁厚为0.12mm的管材。
Claims (5)
1、一种聚丙烯组合物，其特征在于所述的组合物包括如下组份和含量(重量百分比)：
聚合级聚丙烯30-90，
化学降解聚丙烯9-45，
聚乙烯0-5，
乙烯/α-烯烃共聚物0.5-20，
余量为助剂，
上述聚合级聚丙烯的熔体流动指数为0.1-50g/10min，
上述化学降解聚丙烯的熔体流动指数为5-150g/10min，
上述聚乙烯的密度为0.915-0.965g/cm3，
上述乙烯/α-烯烃共聚物的密度为0.860-0.915g/cm3。
2、根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于所述的聚合级聚丙烯的熔体流动指数为0.2-20g/10min。
3、根据权利要求1所述的一种聚丙烯组合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烃共聚物中的α-烯烃为戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1。
4、一种聚丙烯管材，其特征在于将聚合级聚丙烯30-90(重量百分比)、化学降解聚丙烯9-45、聚乙烯0-5、乙烯/α-烯烃共聚物0.5-20和适量助剂放入物料预混合设备中，混合均匀，形成混合物；将形成的混合物放入挤出机，在160-230℃的温度条件下使物料熔融混合均匀；熔融混合均匀的物料经成型机头在180-260℃挤出，冷却定型制得。
5、根据权利要求4所述的聚丙烯管材，其特征在于所述的管材壁厚为0.1-10mm。
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