CN101696752B - 聚烯烃pp、pvdc和聚烯烃pe多层复合管材的生产方法 - Google Patents

聚烯烃pp、pvdc和聚烯烃pe多层复合管材的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，有效解决塑料管材有毒性，强度低、韧性差、抗冲击性弱，成本高，加工复杂的问题，其方法是，将聚烯烃PP外层、PVDC中间层、聚烯烃PE内层分别由挤出机挤出加热后，由同一挤出口模挤出至少有聚烯烃PP外层，PVDC中间层和聚烯烃PE内层的多层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层在挤出机的机筒区和模头区分段加热；PVDC中间层在机筒区和模头区分段加热；结合后的复合管材真空定径后，再置于18-23℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，本发明无毒副作用，性价比好，加工简单，强度高，韧性好、抗冲击性强，是管材上的创新。

Description

聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法
一、技术领域
本发明涉及管材，特别是一种聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法。 
二、背景技术
管道被广泛应用于各种流体的输送中，如各类液体、气体等。目前国内外作为供水用的塑料管材，其生产原料主要采用PE、PP、PVC及ABS等聚合物树脂，但是由于制造成本、原料价格、市场需求，尤其是大口径给水管材等各方面因素，来源丰富、产量较大、价格低廉的PVC(主要是硬质)树脂仍是市场上的主导原料。由于PVC树脂自身性能的原因，在加工成型成管材的工艺过程中，必须加相应的稳定剂、改性剂、加工助剂等助剂。而目前大部分企业生产PVC管材所需的稳定剂中含有重金属，重金属的作用及PVC树脂材料在加工过程中随着时间和温度变化而有氯乙烯单体时析出，两者因素使得所生产出来的PVC硬管有一定的毒性，因此国家标准对管材中重金属的含量和氯乙烯单体的析出含量做出了具体的规定，被视为对人体无害，其产品才允许生产。如果其指标达不到国家标准规定值，则视为有害人体，其产品不合格，禁止生产。随着经济发展、社会的进步和人民生活水平的日益提高，人们对生活质量及卫生安全等方面的要求越来越高，虽然说PVC管材可以作为给水管，但其含有微量毒性是客观存在的，人们对其微量毒性问题也日益重视起来。震惊国人的三鹿奶粉事件让我们深受启发：凡事涉及到人身安全的没有一点是小问题，安全无小事。国家以后会在质量检测、卫生安全、疾病检疫方面加大力度，并逐步淘汰潜在危险产品。PVC暗藏铅杀手，国家限制在饮用水管材中使用，但PVC塑料水管、PVC门窗型材料、PVC吊顶材料正被越来越多地用于现代建筑和家庭装修，然而这种美观轻巧的材料却可能正在威胁着你的健康。PVC塑料中的铅主要来自其中的热稳定剂铅盐。专家研究发现，铅污染进入人体的渠道主要有两个，一是通过污染的空气由呼吸道吸入；二是通过食物和饮水由口进入。最新研究发现，含铅盐的PVC塑料给水管在使用过程中，重金属铅会从管道中析出，直接造成 饮用水的污染。如果家庭、幼儿园或者小区使用了含铅的塑料自来水管道，会直接导致饮用水铅污染。世界好多国家都明令禁止使用含铅盐的稳定剂及CPE改性剂等。此外，2008年的大雪灾和令人恐怖的5·12大地震中，国家塑料管道协会统计结果显示，在整个管网***中损坏最多的就是PVC-U管材管件。震区管网受到严重破坏(当然地震强度特别大是主因)，这就要就管道行业在以后开发生产新产品时要尽可能考虑地质危害的因素在内，尽可能提高管材对地质灾害的抵抗性能，开发高强度、高韧性、高抗冲击等性能的管材已成管道行业发展的新趋势。同时在农村安全饮用水工程中，尤其是落后、偏远的农村地区由于地形复杂、施工条件恶劣，磕、碰、压、砸、摔、滚等情况不可避免，这就更要求管材的质量了。作为饮用水使用的大口径管材，用塑料管材取代传统的金属管道是大势所趋，社会发展的需求。但一些工程塑料如PA、PEEK、ABS等虽说综合性能优异可以用来制造塑料管材，但其价格昂贵、加工条件要求较高，不适应当前经济发展的水平，故改进和创新势在必行。 
三、发明内容
针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，可有效解决塑料管材有毒性，强度低、韧性差、抗冲击性弱，成本高，加工复杂的问题，其解决的技术方案是，将聚烯烃PP外层、PVDC中间层、聚烯烃PE内层分别由挤出机挤出加热后，再由同一挤出口模挤出至少有聚烯烃PP外层，PVDC中间层和聚烯烃PE内层的多层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材(见图2所示)，其中，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段(或区，以下同)温度为：1段为170±5℃，2段为175±5℃，3段为185±5℃，4段为185±5℃，挤出机模头(或机头，以下同)区的模头长度均分为7段，每段温度为：1段为190±10℃，2段为185±5℃，3段为185±5℃，4段为190±5℃，5段为200±10℃，6段为200±10℃，7段为205±10℃，挤出机转速为40-120rad/min，牵引速度为350-900cm/min；PVDC中间层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为165±5℃，2段为175±5℃，3段为185±5℃，4段为180±5℃，挤出机模头区的模头长度均分为4段，每段温度为：1段为195±10℃， 2段为185±5℃，3段为180±5℃，4段为165±5℃，挤出机转速为40-120rad/min，牵引速度为300-800cm/min；聚烯烃PP外层∶PVDC中间层∶聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.3～0.5∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.895～0.91g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.93～0.956g/cm3，PVDC中间层的密度为1.8-1.96g/cm3，结合后的复合管材在0.015-0.04MPa的真空，水温为20-25℃下定径后，再置于18-23℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，成品检验合格后，包装，入库；所说的聚烯烃PP外层由以重量计的PP-R 90-110份(PP-R，可采用韩国晓星R200P产品)、着色剂1～4份和增韧剂3～8份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂90-100份、稳定剂4～8份、润滑剂0.2～0.5份和加工助剂3～10份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂90-100份、着色剂1～4份混合均匀挤压制成；所说的着色剂为卡博特牌的灰色或者白色的色母料；所说的增韧剂为马来酸酐接枝相溶剂，如POE增韧剂、EVA增韧剂、SBS增韧剂、EPDM增韧剂、PE增韧剂、ABS增韧剂中的任何一种；所说的稳定剂为三盐基硫酸铅、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的任何一种；所说的润滑剂为石蜡、PE蜡、OPE蜡中的任何一种；所说的加工助剂为加工助剂ACR201(为甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸酯的接枝共聚物)，或加工助剂ACR401(是甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及苯乙烯四种单体共聚)，或加工助剂AMS(α-甲基苯乙烯的低聚物)，所说的复合管材为3层以上的多层时，除内层外，其它呈两层向上交替复合粘结在一起挤压制成。本发明无毒副作用，性价比好，加工简单，强度高，韧性好、抗冲击性强，是管材上的创新。 
四、附图说明
图1为本发明的工艺流程图。 
图2为本发明的产品结构剖面图(三层，其中，1是聚烯烃PP外层、2是PVDC中间层、3是聚烯烃PE内层)。 
五、具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。 
实施例1：以图2所示的3层为例，由图1所示， 
本发明在具体实施时，将聚烯烃PP外层、PVDC中间层、聚烯烃PE内层分别由挤出机挤出加热后，再由同一挤出口模挤出由聚烯烃PP外层，PVDC中间层和聚烯烃PE内层的3层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，其中，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为167℃，2段为172℃，3段为182℃，4段为182℃，挤出机模头区的模头长度均分为7段，每段温度为：1段为185℃，2段为182℃，3段为182℃，4段为187℃，5段为192℃，6段为195℃，7段为200℃，挤出机转速为50rad/min，牵引速度为400cm/min；PVDC中间层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为162℃，2段为172℃，3段为182℃，4段为177℃，挤出机模头区的模头长度均分为4段，每段温度为：1段为190℃，2段为182℃，3段为177℃，4段为163℃，挤出机转速为50rad/min，牵引速度为400cm/min，聚烯烃PP外层∶PVDC中间层∶聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.3∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.896g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.935g/cm3，PVDC中间层的密度为1.83g/cm3，结合后的复合管材在0.02Mpa的真空，水温为21℃下定径后，再置于19℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，成品检验合格后，包装，入库；所说的聚烯烃PP外层由以重量计的韩国晓星R200P 95份、卡博特牌的灰色色母料2份和POE增韧剂4份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂95份、三盐基硫酸铅5份、石蜡0.3份和加工助剂ACR201 4份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂95份、卡博特牌的灰色色母料2份混合均匀挤压制成。 
实施例2： 
本发明还可是将聚烯烃PP外层、PVDC中间层、聚烯烃PE内层分别由挤出机挤出加热后，再由同一挤出口模挤出由聚烯烃PP外层，PVDC中间层和聚烯烃PE内层的3层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，其中，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为169℃， 2段为176℃，3段为185℃，4段为185℃，挤出机模头区的模头长度均分为7段，每段温度为：1段为190℃，2段为185℃，3段为185℃，4段为189℃，5段为200℃，6段为200℃，7段为210℃，挤出机转速为80rad/min，牵引速度为600cm/min；PVDC中间层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为165℃，2段为175℃，3段为186℃，4段为180℃，挤出机模头区的模头长度均分为4段，每段温度为：1段为200℃，2段为186℃，3段为180℃，4段为165℃，挤出机转速为85rad/min，牵引速度为550cm/min；聚烯烃PP外层∶PVDC中间层∶聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.4∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.898g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.945g/cm3，PVDC中间层的密度为1.9g/cm3，结合后的复合管材在0.03Mpa的真空，水温为23℃下定径后，再置于21℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，成品检验合格后，包装，入库；所说的聚烯烃PP外层由以重量计的韩国晓星R200P100份、卡博特牌的白色色母料3份和EVA增韧剂5份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂97份、硬脂酸锌6份、PE蜡0.4份和加工助剂ACR401 6份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂97份、卡博特牌的白色色母料3份混合均匀挤压制成。 
实施例3： 
本发明还可是将聚烯烃PP外层、PVDC中间层、聚烯烃PE内层分别由挤出机挤出加热后，再由同一挤出口模挤出由聚烯烃PP外层，PVDC中间层和聚烯烃PE内层的3层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，其中，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为172℃，2段为179℃，3段为189℃，4段为189℃，挤出机模头区的模头长度均分为7段，每段温度为：1段为198℃，2段为189℃，3段为189℃，4段为193℃，5段为205℃，6段为207℃，7段为213℃，挤出机转速为115rad/min，牵引速度为850cm/min；PVDC中间层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为169℃，2段为179℃，3段为189℃，4段为183℃，挤出机模头区的模头长度均分为4段，每段温度为：1段为203℃，2段为189℃，3段为183℃， 4段为169℃，挤出机转速为110rad/min，牵引速度为750cm/min；聚烯烃PP外层∶PVDC中间层∶聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.5∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.9g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.955g/cm3，PVDC中间层的密度为1.95g/cm3，结合后的复合管材在0.035MPa的真空，水温为24℃下定径后，再置于22℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，成品检验合格后，包装，入库；所说的聚烯烃PP外层由以重量计的韩国晓星R200P 105份、卡博特牌的白色的色母料4份和EPDM增韧剂7份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂98份、硬脂酸钡7份、OPE蜡0.5份和加工助剂AMS 9份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂98份、卡博特牌的白色的色母料4份混合均匀挤压制成。 
本发明有关工艺参数由下表给出： 
聚烯烃层： 
PVDC层： 
Figure G2009100662843D00062
本发明的聚烯烃PP/PVDC/聚烯烃PE多层复合管材是由多层共挤的方法加 工而成，相邻层紧密结合，其特征为多层管为实壁管，由里向外分别为：无毒、无臭且耐腐蚀、强度、刚性都较好的聚烯烃PE内层，阻隔性高、韧性强以及低温热封、热收缩性和化学稳定性良好的PVDC中间层，无毒、无味、无臭、具有良好的耐热性和耐寒性、化学稳定性好、还具有较高的刚性和韧性且管壁光滑的聚烯烃PP外层，聚烯烃PP/PVDC/聚烯烃PE这些聚合物层复合在一起可以充分发挥各种材料的优异性能且弥补其缺点，提高产品质量，本发明有效解决了供饮用水管道的有毒性、寿命短等问题，并且价格低廉性能优异，具有良好的挤出加工性能，降低了成本，避免了二次污染，可以广泛应用于农村水网改造、市政工程供水、药物卫生安全、食品制造及包装等行业，且加工简单，强度高，韧性好、抗冲击性强，经济和社会效益显著。 

Claims (9)

1.一种聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，将聚烯烃PP外层、PVDC中间层、聚烯烃PE内层分别由挤出机挤出加热后，再由同一挤出口模挤出至少有聚烯烃PP外层、PVDC中间层和聚烯烃PE内层的多层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，其中，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为170±5℃，2段为175±5℃，3段为185±5℃，4段为185±5℃，挤出机模头区的模头长度均分为7段，每段温度为：1段为190±10℃，2段为185±5℃，3段为185±5℃，4段为190±5℃，5段为200±10℃，6段为200±10℃，7段为205±10℃，挤出机转速为40-120rad/min，牵引速度为350-900cm/min；PVDC中间层的挤出机的机筒区长度均分为4段，每段温度为：1段为165±5℃，2段为175±5℃，3段为185±5℃，4段为180±5℃，挤出机模头区的模头长度均分为4段，每段温度为：1段为195±10℃，2段为185±5℃，3段为180±5℃，4段为165±5℃，挤出机转速为40-120rad/min，牵引速度为300-800cm/min；聚烯烃PP外层：PVDC中间层：聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.3～0.5∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.895～0.91g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.93～0.956g/cm3，PVDC中间层的密度为1.8-1.96g/cm3，结合后的复合管材在0.015-0.04MPa  的真空，水温为20-25℃下定径后，再置于18-23℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，所说的聚烯烃PP外层由以重量计的PP-R 90-110份、着色剂1～4份和增韧剂3～8份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂90-100份、稳定剂4～8份、润滑剂0.2～0.5份和加工助剂3～10份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂90-100份、着色剂1～4份混合均匀挤压制成。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，所说的着色剂为卡博特牌的灰色或者白色的色母料。
3.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，所说的增韧剂为马来酸酐接枝相溶剂，如POE增韧剂、EVA增韧剂、SBS增韧剂、EPDM增韧剂、PE增韧剂、ABS增韧剂中的任何一种。 
4.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，所说的稳定剂为三盐基硫酸铅、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的任何一种。
5.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，所说的润滑剂为石蜡、PE蜡、OPE蜡中的任何一种。
6.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，所说的加工助剂为加工助剂ACR201，或加工助剂ACR401，或加工助剂AMS。
7.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，由同一挤出口模挤出由聚烯烃PP外层、PVDC中间层和聚烯烃PE内层的3层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机机筒区每段温度为：1段为167℃，2段为172℃，3段为182℃，4段为182℃，挤出机模头区每段温度为：1段为185℃，2段为182℃，3段为182℃，4段为187℃，5段为192℃，6段为195℃，7段为200℃，挤出机转速为50rad/min，牵引速度为400cm/min；PVDC中间层的挤出机机筒区每段温度为：1段为162℃，2段为172℃，3段为182℃，4段为177℃，挤出机模头区每段温度为：1段为190℃，2段为182℃，3段为177℃，4段为163℃，挤出机转速为50rad/min，牵引速度为400cm/min，聚烯烃PP外层：PVDC中间层：聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.3∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.896g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.935g/cm3，PVDC中间层的密度为1.83g/cm3，结合后的复合管材在0.02Mpa的真空，水温为21℃下定径后，再置于19℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，所说的聚烯烃PP外层由以重量计的韩国晓星R200P 95份、卡博特牌的灰色色母料2份和POE增韧剂4份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂95份、三盐基硫酸铅5份、石蜡0.3份利加工助剂ACR2014份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂95份、卡博特牌的灰色色母料2份混合均匀挤压制成。 
8.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，由同一挤口模挤出由聚烯烃PP外层、PVDC中间层和聚烯烃PE内层的3层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机机筒区每段温度为：1段为169℃，2段为176℃，3段为185℃，4段为185℃，挤出机模头区每段温度为：1段为190℃，2段为185℃，3段为185℃，4段为189℃，5段为200℃，6段为200℃，7段为210℃，挤出机转速为80rad/min，牵引速度为600cm/min；PVDC中间层的挤出机机筒区每段温度为：1段为165℃，2段为175℃，3段为186℃，4段为180℃，挤出机模头区每段温度为：1段为200℃，2段为186℃，3段为180℃，4段为165℃，挤出机转速为85rad/min，牵引速度为550cm/min；聚烯烃PP外层：PVDC中间层：聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.4∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.898g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.945g/cm3，PVDC中间层的密度为1.9g/cm3，结合后的复合管材在0.03Mpa的真空，水温为23℃下定径后，再置于21℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，所说的聚烯烃PP外层由以重量计的韩国晓星R200P 100份、卡博特牌的白色色母料3份和EVA增韧剂5份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂97份、硬脂酸锌6份、PE蜡0.4份和加工助剂ACR4016份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂97份、卡博特牌的白色色母料3份混合均匀挤压制成。
9.根据权利要求1所述的聚烯烃PP、PVDC和聚烯烃PE多层复合管材的生产方法，其特征在于，由同一挤出口模挤出由聚烯烃PP外层、PVDC中间层和聚烯烃PE内层的3层共挤、相邻层紧密的结合的复合管材，聚烯烃PP外层和聚烯烃PE内层的挤出机机筒区每段温度为：1段为172℃，2段为179℃，3段为189℃，4段为189℃，挤出机模头区每段温度为：1段为198℃，2段为189℃，3段为189℃，4段为193℃，5段为205℃，6段为207℃，7段为213℃，挤出机转速为115rad/min，牵引速度为850cm/min；PVDC中间层的挤出机机筒区每段温度为：1段为169℃，2段为179℃，3段为189℃，4段为183℃，挤 出机模头区每段温度为：1段为203℃，2段为189℃，3段为183℃，4段为169℃，挤出机转速为110rad/min，牵引速度为750cm/min；聚烯烃PP外层：PVDC中间层：聚烯烃PE内层的厚度比为1∶0.5∶1，聚烯烃PP外层的密度为0.9g/cm3，聚烯烃PE内层的密度为0.955g/cm3，PVDC中间层的密度为1.95g/cm3，结合后的复合管材在0.035MPa的真空，水温为24℃下定径后，再置于22℃的水中进行二次冷却，产品打印，牵引，定尺切割即成本发明管材，所说的聚烯烃PP外层由以重量计的韩国晓星R200P 105份、卡博特牌的白色的色母料4份和EPDM增韧剂7份混合均匀挤压制成；所说的PVDC中间层由以重量计的PVDC树脂98份、硬脂酸钡7份、OPE蜡0.5份和加工助剂AMS 9份混合均匀挤压制成；所说的聚烯烃PE内层由以重量计的PE树脂98份、卡博特牌的白色的色母料4份混合均匀挤压制成。 
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