CN105778296A - 一种耐寒pp-r管材及其制备方法 - Google Patents

一种耐寒pp-r管材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐寒PP‑R管材及其制备方法，所述PPR管材的配方组分中包含有PPR树脂、耐寒改性剂和长支链聚丙烯，所述耐寒改性剂和长支链聚丙烯的质量比为1～15:1～10，所述PPR树脂和所述耐寒改性剂的质量比为100：1～15；本发明利用耐寒改性剂和长支链聚丙烯的协同作用，使得制备得到的PP‑R管材在保持原有刚性不降低的同时，大幅度提高了管材的低温韧性。

Description

一种耐寒PP-R管材及其制备方法
技术领域
本发明涉及PP-R管道技术领域，具体涉及一种耐寒PP-R管材及其制备方法。
背景技术
众所周知，PP-R管道具有卫生无毒、节能环保、质轻高强度、耐热、使用寿命长、热熔连接方便可靠等优点，已经成为管道行业的一大品种。但由于PP-R树脂在低温下容易发脆，致使管材在低温下韧性变得很差，给运输和施工带来了很大困难，大大限制了PP-R管材的应用。
目前管材企业倾向于通过熔融共混法来改善PPR管材的低温韧性，即向PP-R树脂中添加β-成核剂或直接用β-PP-R原料进行制备β晶含量较高的PP-R管材，这也是最容易实现工业化应用的方法。但由于现有的PP-R管材设备、模具都是以未改性的PP-R树脂为基础确定的，换成上述改性材料进行成型时，现有设备、模具和工艺很难达到理论上的β晶含量，从而无法从根本上改善PPR管材的低温韧性。因此，仍需寻求一种低温韧性较好的PP-R管材及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐寒PP-R管材，本发明利用耐寒改性剂和长支链聚丙烯的协同作用，使得制备得到的PP-R管材在保持原有刚性不降低的同时，大幅度提高了管材的低温韧性。
本发明的另一目的在于提供上述耐寒PP-R管材的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种耐寒PP-R管材，所述PPR管材的配方组分中包含有PPR树脂、耐寒改性剂和长支链聚丙烯，所述耐寒改性剂和长支链聚丙烯的质量比为1～15:1～10，所述PPR树脂和所述耐寒改性剂的质量比为100：1～15。
现有技术中主要是通过添加耐寒改性剂来提高PP-R管材的耐寒性能，但是耐寒改性剂的添加会造成管材的刚性和强度的降低；发明人经过众多尝试之后发现，在向PPR树脂中添加了耐寒改性剂之后，若再添加适量的长支链聚丙烯，两者能发生协同作用，在提高耐寒性同时，刚性不会降低。这可能是因为长支链聚丙烯能够增加PPR树脂大分子链之间的作用和缠结数，减少了PPR树脂在管坯成型中的取向度，减少了管材内应力的存在,从而可能会使影响耐寒性能的取向等因素降到最低；并且长支链聚丙烯具有弱极性，其能提高配方中弹性体及填料的分散性和均匀性，这也有利于提高管材的刚性和机械强度；但是若只添加长支链聚丙烯不添加耐寒改性剂则无法改善PP-R管材的耐寒性能，因此，耐寒改性剂和长支链聚丙烯在本发明中均必不可少。
发明人还发现，并非任意比例的耐寒改性剂和长支链聚丙烯都能够改善管材的耐寒性能、刚性和强度，耐寒剂含量过多会导致管材的刚性变差，而当长支链聚丙烯用量过多时又会造成管材的冲击性能较差，只有当耐寒改性剂和长支链聚丙烯的质量比为1～15:1～10时，才对改善管材的耐寒性能、刚性和强度有较好的效果。
优选地，所述耐寒改性剂和所述长支链聚丙烯的质量比为3～10:2～8。
优选地，所述PPR树脂和所述耐寒改性剂的质量比为100：3～10。
优选地，所述长支链聚丙烯在230℃条件下的熔融指数≤1g/10min。
优选地，所述耐寒改性剂为三元乙丙橡胶（EPDM）、苯乙烯系热塑性弹性体（SBS）、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SEBS）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）或聚烯烃热塑性弹性体中的一种或几种。
优选地，所述耐寒改性剂为聚烯烃热塑性弹性体。
优选地，所述聚烯烃热塑性弹性体为聚烯烃弹性体或聚烯烃塑性体。
一种耐寒PP-R管材，所述PPR管材按质量份数由以下原料组成：
PPR树脂 100份；
耐寒改性剂 1～15份；
长支链聚丙烯 1～10份；
色母粒 1.5～10份；
其中，所述耐寒改性剂为聚烯烃热塑性弹性体。
优选地，所述色母粒由PPR树脂和着色剂制备而成。
本发明还提供了上述耐寒PP-R管材的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：将耐寒改性剂和长支链聚丙烯混合，挤出造粒得到改性料A；
S2：将PPR树脂、改性料A和色母粒混合，烘干后挤出成型。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明同时使用耐寒改性剂和长支链聚丙烯对PPR树脂改性，以改善管材的耐寒性能；选用的长支链聚丙烯中的长支链赋予了材料特殊性能，从而减少了耐寒改性剂的加入造成的管材的刚性的降低；本发明利用耐寒改性剂和长支链聚丙烯的协同作用，使得制备得到的PP-R管材在保持原有刚性不降低的同时，大幅度提高了管材的低温韧性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。以下各实施例和对照例中使用的聚烯烃弹性体POE为DOW化学公司生产的POE8180，聚烯烃塑性体POP为DOW化学公司生产的POP1880G，长支链聚丙烯的商品牌号为DOW化学公司生产的Inspire D113，其熔融指数为0.9g/10min；下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。
实施例1
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 3：4称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A7份、色母粒8份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例2
以挤出国标PP-R给水管材dn25×3.5mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃塑性体POP和长支链聚丙烯质量比6：7称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份，改性料A 13份，色母料4份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例3
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比10：8称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A 18份、色母粒10份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例4
以挤出国标PP-R给水管材dn25×3.5mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 5：7称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A 12份、色母粒5份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例5
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 1：1称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A20份、色母粒1.5份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例6
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 1：10称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A11份、色母粒10份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例7
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 15：1称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A16份、色母粒5份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
实施例8
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 8：7称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A15份、色母粒2份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
对照例1
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
按照PP-R树脂100份，色母料8份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
对照例2
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
按PP-R树脂100份、聚烯烃弹性体POE 3份、色母粒8份称取配方，混合混合均匀后烘干挤出成型管材。
对照例3
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
按PP-R树脂100份、长支链聚丙烯4份、色母粒8份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
对照例4
以挤出国标PP-R给水管材dn20×2.8mm（PN2.0）为例：
（1）按聚烯烃弹性体POE和长支链聚丙烯质量比 16：1称取配方，混合均匀后加入双螺杆挤出机熔融造粒得到改性料A；
（2）按PP-R树脂100份、改性料A 17份、色母粒5份称取配方，混合均匀后烘干挤出成型管材。
管材性能对比
对实施例1～8和对照例1～4所制备得到的PP-R管材的性能进行测定，测试方法如下，测试结果见下表1。
（1）简支梁冲击试验
管材性能除简支梁测试温度改变外，都按照GB/T 18742.2-2002规定测试，简支梁冲击测试温度降为-10℃；
（2）静液压试验
按照GB/T 18742.2-2002规定测试。
实施例1～8和对照例1～4所制备的管材性能对比数据见下表1。
表1 PPR给水管材物理力学性能
。
上表1中，简支梁冲击破损率为表征PP-R管材冲击强度的指标，GB/T 18742.2-2002规定了管材的破损率（0℃）＜试样的10%时为合格；本发明的简支梁破损率的测定温度为-10℃，显著低于国家要求，但是各实施例中所测得的管材的破损率均为0，这表明本发明制备得到的PPR管材具有较优的耐寒性；上表1中的静液压为表征管材脆性性能的指标，其与管材的模量、强度相关，GB/T 18742.2-2002规定的静液压为20℃,1h条件测定下管材若无破裂、无渗漏为合格，由上表1可知，本发明各实施例的管材的静液压达标，而各对照例的管材在不到1h的时候即发生破裂，静液压不合格。
因此，本发明采用的将耐寒改性剂和长支链聚丙烯以特定比例混合后作为改性剂，制备得到的PPR管材在保持管材静液压性能的前提下，简支梁冲击试验破损率（-10℃）破损率＜试样的10%，大幅度提高了管材的低温韧性。

Claims (10)

1.一种耐寒PP-R管材，其特征在于，所述PPR管材的配方组分中包含有PPR树脂、耐寒改性剂和长支链聚丙烯，所述耐寒改性剂和长支链聚丙烯的质量比为1～15:1～10，所述PPR树脂和所述耐寒改性剂的质量比为100：1～15。
2.根据权利要求1所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述耐寒改性剂和所述长支链聚丙烯的质量比为3～10:2～8。
3.根据权利要求1所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述PPR树脂和所述耐寒改性剂的质量比为100：3～10。
4.根据权利要求1所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述长支链聚丙烯在230℃条件下的熔融指数≤1g/10min。
5.根据权利要求1所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述耐寒改性剂为三元乙丙橡胶、苯乙烯系热塑性弹性体、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚烯烃热塑性弹性体中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述耐寒改性剂为聚烯烃热塑性弹性体。
7.根据权利要求6所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述聚烯烃热塑性弹性体为聚烯烃弹性体或聚烯烃塑性体中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述PPR管材按质量份数由以下原料组成：
PPR树脂 100份；
耐寒改性剂 1～15份；
长支链聚丙烯 1～10份；
色母粒 1.5～10份；
其中，所述耐寒改性剂为聚烯烃热塑性弹性体。
9.根据权利要求8所述耐寒PP-R管材，其特征在于，所述色母粒由PPR树脂和着色剂制备而成。
10.权利要求1～9任一权利要求所述耐寒PP-R管材的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：将耐寒改性剂和长支链聚丙烯混合，挤出造粒得到改性料A；
S2：将PPR树脂、改性料A和色母粒混合，烘干后挤出成型。
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