丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方法
2024-04-08 10:28:05 2
丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及塑料管材的製備方法，具體的說是一種丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共 聚物改性聚丙烯製備管材的方法。
【背景技術】
[0002] 在國家電網建設中，為了減少架空電力電纜輸電線路，達到美化城市的目的，電力 電纜輸電線已從架空進入埋地。地下電力電纜線路敷設方式主要有排管敷設、直埋敷設、溝 槽敷設。其中排管敷設由於其佔地面積少、施工簡易、建設成本低、施工周期短等特點，在電 力行業內被廣泛應用。
[0003] 隨著管材成型技術的發展，國內外研究人員和生產企業相繼開發出玻璃鋼纏繞 管、氯化聚氯乙烯管(CPVC管）、聚丙烯管(PP管)等，並越來越多地用於埋地式高壓電力電纜 護套管。玻璃鋼纏繞管具有環剛度高、耐熱溫度高、耐化學腐蝕、阻燃性能好等優點，其缺 點：內壁粗糙、穿纜阻力大、抗沉降差、管道承插式連接易脫落、接頭易漏水、應用場所受限。 CPVC管耐腐蝕、阻燃、耐老化性能好，其缺點:CPVC熔體粘度大、加工難度大、管材成品率低、 綜合成本高，制約了推廣應用。PP管系以聚丙烯為主要原料，添加適量的改性劑、加工助劑 等，經過物料混合、擠出成型工藝加工而成，PP管具有耐熱性能好、機械強度高、內壁摩擦系 數低、電絕緣性能好、施工便捷等優點，其缺點：切口衝擊強度偏低、柔韌性差、低溫環境條 件下易破裂，制約了其在寒冷地區的應用。檢索大量的專利文獻和公開發表的研究論文，尚 未見採用丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(〇BC-g-AA)為增韌材料，均聚聚丙烯(均聚PP) 為基體材料，三(2,4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯為抗氧劑，採用物料混合、熔融共混、擠出成 型、冷卻定型、牽引切割工藝製成〇BC-g-AA改性PP管材的報導。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有聚丙烯管(PP管)切口衝擊強度偏低、柔韌性差、低溫環境條件下易 破裂等缺陷，本發明提供了一種丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(〇BC-g-AA)改性聚丙烯 製備管材的方法。本方法以均聚聚丙烯(均聚PP)為基體材料，添加丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌 段共聚物(〇BC-g-AA)、三(2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯，通過乾燥除溼、物料混合、熔融共 混、擠出成型、冷卻定型、牽引切割工藝製成〇BC-g-AA改性PP管材。採用本方法製成的管材， 與純PP管材相比，切口衝擊強度提高120 %以上，斷裂伸長率提高150%以上，零下40°C環境 條件下試驗720小時無破裂，拉伸強度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學性能優良，適用 於低溫環境條件下埋地電力電纜的護套管。
[0005] 為了實現本發明目的所採用的以下技術方案：
[0006] 配方
[0007] 均聚聚丙烯 80~86重量份；
[0008] 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物 13~19重量份；
[0009] 三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 0.6~1.0重量份。
[0010] 製備方法
[0011] 1、將均聚聚丙烯(均聚PP)置於電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓風乾燥機 溫度92±1°C，乾燥2h，備用；
[0012] 2、將丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)置於另一臺電熱恆溫鼓風乾燥 機中，控制電熱恆溫鼓風乾燥機溫度83 ± 1°C，乾燥2h，備用；
[0013] 3、按配方比例稱取乾燥後的均聚聚丙烯(均聚PP)和丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共 聚物(〇BC-g-AA)置於高速攪拌機中，加入計量後的三(2,4_二叔丁基苯基）亞磷酸酯，控制 高速攪拌機轉速250r/min、溫度85 ± 1°C，攪拌混合6min成混合料；
[0014] 4、將混合料置於雙螺杆擠出造粒機料鬥中，控制擠出造粒機料筒溫度：1區165~ 170°C、n 區172~177°C、m區 180~185°C、IV區 187~192°C、V 區192~196°C、VI區 196~ 200 °C、W區194~198 °C，模頭溫度：190~194 °C，熔融共混擠出，經冷卻、切粒成顆粒料;將 顆粒料置於單螺杆擠出管材成型機料鬥中，控制擠出管材成型機料筒溫度：1區178~183 °C、n 區185~190°C、m區190~195°C、IV區 195~200°C、V區200~205°C、VI區205~208 °C、W區203~206°c、vni區200~203°C，模頭溫度：195~198°C，熔融擠出成型，再經冷卻定 型、牽引切割工藝製備得到本發明所述的丙烯酸接枝乙烯_辛烯嵌段共聚物改性PP管材。 [00 15]本發明所述的均聚聚丙烯（均聚PP)，其相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速 率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg)S3.2g/10min。
[0016]本發明所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)，其丙烯酸接枝率質 量百分數為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負荷2.16kg)為6.8g/lOmin。 [0017]本發明的有益效果是:採用丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)為增韌 材料，對均聚聚丙烯(均聚PP)進行增韌改性，大幅度提高PP/〇BC-g-AA共混材料的缺口衝擊 強度和斷裂伸長率;採用三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯為抗氧劑，提高??/(?(：- 8^4共混 材料熔融擠出過程抗氧化效果和熱成型加工穩定性。採用本方法製成的管材，與純PP管材 相比，缺口衝擊強度提高120%以上，斷裂伸長率提高150%以上，零下40°C環境條件下試驗 720小時無破裂，拉伸強度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學性能優良，適用於低溫環境 條件下埋地電力電纜的護套管。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1:
[0019] 將相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置於電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓風乾燥機溫度92°C， 乾燥2h;將丙烯酸接枝率質量百分數為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負 荷2.16kg)為6.8g/10min的0BC-g-AA置於另一臺電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓 風乾燥機溫度83°C，乾燥2h;稱取乾燥後的PP樹脂83kg和乾燥後的0BC-g-AA16kg置於高速 攪拌機中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.8kg，控制高速攪拌機轉速250r/min、溫 度85 °C，攪拌混合6min成混合料;將混合料置於雙螺杆擠出造粒機料鬥中，控制擠出造粒機 料筒溫度區168°C、II 區175°C、m區183°C、IV區190°C、V區194°C、VI區198°C、W區196 °C，模頭溫度:192°C，熔融共混擠出，經冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置於單螺杆擠出管材 成型機料鬥中，控制擠出管材成型機料筒溫度：I區180 °C、n區188 °C、m區192 °C、IV區197 °(：、￥區203°(：、￥1區207°(：、/1區205°(：、珊區202°(：，模頭溫度：196°(：，熔融擠出成型，再經冷 卻定型、牽引切割工藝製成OBC-g-AA改性PP管材。
[0020] 實施例1製成的管材，其性能測試結果見表1，與純PP管相比，其缺口衝擊強度提高 了 130.84%，斷裂伸長率提高了 178.12%，拉伸強度降低了 8.54%，維卡軟化溫度降低了 2.31%，零下40°C環境條件下試驗720小時無破裂，物理力學性能優良，適用於低溫環境條 件下埋地電力電纜的護套管。
[0021] 表1純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學性能
[0024] 實施例2:
[0025] 將相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置於電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓風乾燥機溫度91°C， 乾燥2h;將丙烯酸接枝率質量百分數為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負 荷2.16kg)為6.8g/10min的OBC-g-AA置於另一臺電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓 風乾燥機溫度82°C，乾燥2h;稱取乾燥後的PP樹脂80kg和乾燥後的0BC-g-AA19kg置於高速 攪拌機中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯1.0kg，控制高速攪拌機轉速250r/min、溫 度84 °C，攪拌混合6min成混合料;將混合料置於雙螺杆擠出造粒機料鬥中，控制擠出造粒機 料筒溫度區165°C、II 區172°C、m區180°C、IV區187°C、V區192°C、VI區196°C、W區194 °C，模頭溫度:190°C，熔融共混擠出，經冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置於單螺杆擠出管材 成型機料鬥中，控制擠出管材成型機料筒溫度：I區178 °C、n區185 °C、m區190 °C、IV區195 °C、V區200 °C、VI區205 °C、vn區203 °C、VI區200 °C，模頭溫度：195 °C，熔融擠出成型，再經冷 卻定型、牽引切割工藝製成〇BC-g-AA改性PP管材。
[0026] 實施例2製成的管材，其性能測試結果見表2，與純PP管相比，其缺口衝擊強度提高 了 135.18%，斷裂伸長率提高了 188.98%，拉伸強度降低了 11.57%，維卡軟化溫度降低了 3.08%，零下40°C環境條件下試驗720小時無破裂，物理力學性能優良，適用於低溫環境條 件下埋地電力電纜的護套管。
[0027] 表2純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學性能
[0028]
[0029] 實施例3:
[0030] 將相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置於電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓風乾燥機溫度93°C， 乾燥2h;將丙烯酸接枝率質量百分數為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負 荷2.161^)為6.88/1〇1^11的08(：1-44置於另一臺電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓 風乾燥機溫度84°C，乾燥2h;稱取乾燥後的PP樹脂86kg和乾燥後的0BC-g-AA13kg置於高速 攪拌機中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.6kg，控制高速攪拌機轉速250r/min、溫 度86 °C，攪拌混合6min成混合料;將混合料置於雙螺杆擠出造粒機料鬥中，控制擠出造粒機 料筒溫度：1區170°C、II 區177°C、m區185°C、IV區192°C、V區196°C、VI區200°C、W區198 °C，模頭溫度:194°C，熔融共混擠出，經冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置於單螺杆擠出管材 成型機料鬥中，控制擠出管材成型機料筒溫度：I區183 °C、n區190 °C、m區195 °C、IV區200 °C、V區205 °C、VI區208 °C、vn區206 °C、VI區203 °C，模頭溫度：198 °C，熔融擠出成型，再經冷 卻定型、牽引切割工藝製成〇BC-g-AA改性PP管材。
[0031]實施例3製成的管材，其性能測試結果見表3,與純PP管相比，其缺口衝擊強度提高 了 126.98%，斷裂伸長率提高了 159.26%，拉伸強度降低了 6.32%，維卡軟化溫度降低了 2.31%，零下40°C環境條件下試驗720小時無破裂，物理力學性能優良，適用於低溫環境條 件下埋地電力電纜的護套管。
[0032] 表3純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學性能
【主權項】
1. 一種丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方法，其特徵是： 配方 均聚聚丙烯 80~86重量份； 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物 13~19重量份； 三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 0.6~1.0重量份； 製備方法 將均聚聚丙烯置於電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制電熱恆溫鼓風乾燥機溫度92土 1°C，幹 燥2h，備用；將丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物置於另一臺電熱恆溫鼓風乾燥機中，控制 電熱恆溫鼓風乾燥機溫度83土 TC，乾燥2h，備用；按配方比例稱取乾燥後的均聚聚丙烯和 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物置於高速攪拌機中，加入計量後的三（2,4_二叔丁基苯 基)亞磷酸酯，控制高速攪拌機轉速250r/min、溫度85 ± 1°C，攪拌混合6 min成混合料;將混 合料置於雙螺杆擠出造粒機料鬥中，控制擠出造粒機料筒溫度，熔融擠出成型，再經冷卻定 型、牽引切割工藝製成管材得到丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性PP管材。2. 根據權利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方 法，其特徵是所述的均聚聚丙烯，其相對密度為0.906 g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度 230°C，標稱負荷2.16kg)S3.2g/10min。3. 根據權利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方 法，其特徵是所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物，其丙烯酸接枝率質量百分數為 1.2%、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg)為6.8g/10min。4. 根據權利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方 法，其特徵是所述的控制擠出造粒機料筒溫度：I區165~170°C、Π 區172~177°C、ΙΠ 區180 ~185°C、IV區 187~192°C、V區192~196°C、VI區196~200°C、W區 194~198°C，模頭溫度： 190~194°C，熔融共混擠出，經冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置於單螺杆擠出管材成型機 料鬥中，控制擠出管材成型機料筒溫度：1區178~183°C、n區185~190°C、m區190~195 °C、IV區 195~200°C、V 區200~205°C、VI區205~208°C、VD區203~206°C、珊區200~203 °C，模頭溫度：195~198°C。
【專利摘要】本發明涉及丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯製備管材的方法，該方法以80～86重量份均聚聚丙烯為基體材料，添加13～19重量份丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物和0.6～1.0重量份三（2,4?二叔丁基苯基）亞磷酸酯，通過乾燥除溼、物料混合、熔融共混、擠出成型、冷卻定型、牽引切割工藝製成丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯管材。採用本方法製成的管材，與純聚丙烯管材相比，缺口衝擊強度提高120%以上，斷裂伸長率提高150%以上，零下40℃環境條件下試驗720小時無破裂，拉伸強度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學性能優良，適用於低溫環境條件下埋地電力電纜的護套管。
【IPC分類】C08L51/06, C08K5/526, B29B13/06, B29C47/00, C08L23/12, B29B9/06, B29C47/92
【公開號】CN105713297
【申請號】CN201610240086
【發明人】張華集, 肖荔人, 張雯, 劉晶晶
【申請人】福建師範大學