CN1865338A

CN1865338A - 纳米晶须改性pp－r管用树脂及其制备方法

Info

Publication number: CN1865338A
Application number: CN 200610020943
Authority: CN
Inventors: 张云; 邹敏
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2006-04-30
Filing date: 2006-04-30
Publication date: 2006-11-22

Abstract

本发明涉及一种以无规共聚聚丙烯(PP－R)为基体材料，通过与改性的纳米晶须复合来提高PP－R管用树脂的耐热性能，同时提高树脂的断裂伸长率、抗弯强度的制备方法，其特点是将长度为2～100μm、直径为10～400nm的纳米晶须，经偶联剂改性后，与普通PP－R树脂复合，纳米晶须在基体中有较好的分散性，而且在基体中形成空间的网络结构，从而大大改善了PP－R树脂的热学性能和力学性能；加入的无机抗老化剂不仅可以使树脂具有较好的抗老化性能，同时具有抑菌、抗菌性。

Description

纳米晶须改性PP-R管用树脂及其制备方法

一、技术领域

本发明涉及建筑用塑料管的材料技术领域，特别是涉及以无规共聚聚丙烯(PP-R)为主体材料的建筑用冷热水管材料

二、技术背景

PP-R管是目前国际管材发展史上最新发展起来的一种建筑用管材，它具有出色的耐高压、耐高低温性能。在国外发展很快，特别是在供水管的应用上已超过了铝塑复合管。

PP-R材料具有较好的耐热性，其维卡软化点为131.5℃。以PP-R树脂加工的塑料管的最高工作温度可达95℃，长期(50年1.0Mpa下)使用温度一般可达70℃，能够完全满足一般条件下的输水要求。但在某些特殊情况下(如冬天北方地区的热水、暖气等的输送)，当输送介质的温度超过100℃时，则必须对PP-R材料进行改性，提高其耐热性，才能满足使用要求。

目前，国内市场上冷热水用PP-R管材用料主要为进口料，但进口PP-R管材用料价格高，大多数管材生产厂家难以承受。近年来，外国公司在国内PP-R原材料的销售量在为2万t/y以上；国产PP-R原材料开发与生产的企业主要为燕山石化、扬子石化，预计在5000t/y左右。2005年PP-R管材专用料市场需求量约在3万～4万t之间。另外，PP-R仍存在着耐热性差的问题，机械性能也不够理想。专利01129106.0通过添加有机化的纳米粘土和石蜡等分散剂对共聚聚丙烯进行复合，得到了性能较好的纳米聚丙烯管材专用料，但该专用料生产的管材仍难满足100℃左右热流体的输送。

三、发明内容

针对现有PP-R管专用树脂性能的不足，本发明的目的是提供一种以无规共聚聚丙烯为基体材料，通过与改性的纳米晶须复合来提高PP-R管用树脂的耐热性能，同时提高树脂的断裂伸长率、抗弯强度的制备方法。

本发明的内容主要为：

本发明所提供的纳米晶须改性PP-R管用树脂主要由PP-R树脂、改性的纳米晶须、无机抗老化剂、分散剂组成，各组分在改性PP-R管用树脂中的质量百分比为：

PP-R树脂 86～97％

改性纳米晶须 2～11％

无机抗老化剂 0.5～2％

分散剂 0.5～1％

上述所说的PP-R树脂应优选熔体流动速度为0.35±0.1g/10min的PP-R树脂。

上述配方中的改性纳米晶须是将无机的纳米晶须通过偶联剂进行表面改性所得。所用的晶须可以是纳米碳酸钙晶须，也可是纳米氧化锌晶须或它们两种的混合物；所用晶须长度为2～100μm，直径为10～400nm；改性所用偶联剂可以为硅烷偶联剂，也可是KH560偶联剂或硬脂酸。

上述配方中所用分散剂可以是聚乙烯蜡、石蜡或聚丙烯酰胺。

上述配方中所用无机抗老化剂可以是具有抗紫外性的金红石纳米二氧化钛，也可以是纳米氧化锌，或者是两者的复合粉末；纳米金红石纳米二氧化钛和纳米氧化锌的粒径小于50nm。

纳米晶须改性PP-R管用树脂的制备方法为：

1.将偶联剂溶入有机溶剂(如乙醇)中，再将晶须放入后进行超声分散，过滤并在100℃下烘干后即得改性的纳米晶须；

2.将改性的纳米晶须、无机抗老化剂、PP-R树脂和分散剂在高速搅拌机内均匀预混合；

3.固体混合料在熔融状态下充分共混熔炼；

4.将共混熔炼后的物料用螺杆挤出、造粒。

本发明的优点在于：

1.纳米晶须长度为2～100μm，在长度上为纤维状，有利于在基体中形成空间的网络结构；

2.纳米晶须直径为10～400nm，在直径上为纳米尺寸，不影响PP-R树脂基体的连续性；

3.所用纳米晶须经偶联剂改性后，表面为亲油性结构，可以在基体中有较好的分散性。

4.金红石纳米二氧化钛和纳米氧化锌具有抗紫外性，加入后可以使树脂具有较好的抗老化性能，并具有抑菌、抗菌性。

因而，该发明大大改善了PP-R树脂的热学性能、力学性能、抗老化性能以及抑菌、抗菌性能。

本发明完成后，经检测各项性能均优于未改性的PP-R树脂，具体的技术性能参数见附表1。

四、附表说明

附表1为本发明所制备的纳米晶须改性PP-R管用树脂与普通型PP-R以及进口的PP-R树脂的性能比较。

五、实施例

下面为本发明的几个实施例，需要指出实施例仅是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制，在以下实施例中，各组分的百分比均为重量百分比。

实施例1：

普通PP-R树脂(熔体流动速度为0.30g/10min) 96.5％

改性纳米碳酸钙晶须 2％

金红石纳米二氧化钛(d₅₀＝20nm) 1％

聚丙烯酰胺 0.5％

其中所用改性纳米碳酸钙晶须为经硅烷偶联剂改性，所用纳米碳酸钙晶须的长为0.5μm，直径为10～50nm。

将改性的纳米晶须、金红石纳米二氧化钛、PP-R树脂和分散剂在高速搅拌机内均匀预混合；固体混合料在熔融状态下充分共混熔炼；将共混熔炼后的物料用螺杆挤出、造粒。

实施例2：

普通PP-R树脂(熔体流动速度为0.30g/10min) 95％

改性纳米碳酸钙晶须 3％

改性纳米氧化锌晶须 0.5％

金红石纳米二氧化钛(d₅₀＝20nm) 1％

聚丙烯酰胺 0.5％

其中所用改性纳米碳酸钙晶须为经硅烷偶联剂改性，所用纳米碳酸钙晶须的长为2μm，直径为10～50nm。

其中所用改性纳米氧化锌晶须为经KH560偶联剂改性，所用纳米氧化锌晶须呈立体四针状，晶须的中心体直径300nm，针状体长度为15μm。

将改性的纳米晶须、PP-R树脂和分散剂在高速搅拌机内均匀预混合；固体混合料在熔融状态下充分共混熔炼；将共混熔炼后的物料用螺杆挤出、造粒。

附表1：

Claims

1.一种纳米晶须改性PP-R管用树脂，其特征在于，它由以下重量比的原料组成：

PP-R树脂 86～97％

改性纳米晶须 2～11％

无机抗老化剂 0.5～2％

分散剂 0.5～1％

2.根据权利要求1所述的纳米晶须改性PP-R管用树脂，其特征在于，所述改性纳米晶须是将无机的纳米晶须通过偶联剂进行表面改性所得。

3.根据权利要求1所述的纳米晶须改性PP-R管用树脂，其特征在于，所述改性纳米晶须中所用的晶须可以是纳米碳酸钙晶须，也可是纳米氧化锌晶须或它们两种的混合物；晶须长度为2～100μm，晶须直径为10～400nm。

4.根据权利要求1所述的纳米晶须改性PP-R管用树脂，其特征在于，所述PP-R树脂的熔体流动速度为0.35±0.1g/10min。

5.根据权利要求1所述的纳米晶须改性PP-R管用树脂，其特征在于，所述无机抗老化剂可以是具有抗紫外性的金红石纳米二氧化钛，也可以是纳米氧化1锌，或者是两者的复合粉末；纳米金红石纳米二氧化钛和纳米氧化锌的粒径小于50nm。

6.一种纳米晶须改性PP-R管用树脂的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

(1)将偶联剂溶入有机溶剂(如乙醇)中，再将晶须放入后进行超声分散，过滤并在100℃下烘干后即得改性的纳米晶须；

(2)将改性的纳米晶须、无机抗老化剂、PP-R树脂和分散剂在高速搅拌机内均匀预混合；

(3)固体混合料在熔融状态下充分共混熔炼；

(4)将共混熔炼后的物料用螺杆挤出、造粒。