一種耐低溫高剛性PPR管材及其製備方法與流程

2023-10-10 22:39:34

本發明涉及PPR管材技術領域，具體涉及一種耐低溫高剛性PPR管材及其製備方法。

背景技術：

PPR是第三代聚丙烯管材專用料，其是以無規共聚聚丙烯為基料，經改性處理後製成，約含3%的乙烯。PPR管材具有無毒、衛生，使用壽命長、安裝方便可靠、外形美觀、質量輕、保溫、節能等優點。廣泛應用於工業與民用建築冷熱水輸送系統，純淨水輸送系統，建築物內的採暖系統，包括地板、壁板的採暖；工業建築和設施中，用於輸送或排放日常用水和工業化工腐蝕性液體。

作為一種新型的綠色建築材料，PPR在民用建築和工業給排水設施方面獲得了廣泛的應用，但在低溫環境下，PPR管材會發生低溫脆化，極易在運輸、安裝過程中損壞。β晶聚丙烯具有衝擊強度和熱變形溫度高的優點，能有效解決PPR管材低溫脆化問題，高含量β晶型聚丙烯是聚丙烯增韌的理想方式，添加β成核劑是得到高含量β晶型的公認的行之有效的途徑。但是β晶聚丙烯的彈性模量和屈服強度低、管材的剛性會相應的下降。使用β晶聚丙烯增韌PPR無法同時滿足增韌增強的效果。

因此，仍需開發研究一種耐低溫高剛性的PPR管材。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種耐低溫高剛性PPR管材，本發明提供的耐低溫剛性PPR管材具有優異的低溫韌性，且具有較好的剛性和強度。

本發明的另一目的在於提供上述耐低溫高剛性PPR管材的製備方法。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種耐低溫高剛性PPR管材，所述耐低溫高剛性PPR管材按質量份數由以下原料組成：

PPR 100份；

耐寒改性母粒 1～30份；

色母 0.1～5份；

抗氧劑 0.1～5份；

其中，所述耐寒改性母粒按質量份數由以下原料組成：長鏈支化聚丙烯100份；β成核劑0.1～20份；抗氧劑0.1～5份，所述長鏈支化聚丙烯在230℃條件下的熔體強度≥10cN。

本發明以長鏈支化聚丙烯和β成核劑為主要原料製備耐寒改性母粒，長鏈支化聚丙烯具有β成核作用，其與β成核劑協同作用提高了PPR管材中β晶的含量，從而提高了管材的低溫抗衝擊性能。通常情況下，隨著β晶含量的提高，材料的剛性會有不同程度的降低，具體表現為拉伸強度和彈性模量的下降。而長鏈支化聚丙烯能夠通過其支鏈的纏結作用提高了體系分子間的作用力，並減少分子的滑移，具體表現為體系彈性模量的增大，從而使材料表現出高剛性。

本發明將長鏈支化聚丙烯和β成核劑複合成耐寒改性母粒，然後與PPR共混製備PPR管材，長鏈支化聚丙烯的β成核作用和β成核劑協同誘導生成更多的β晶型聚丙烯，提高了體系韌性，從而實現了PPR管材的高性能化，使製備得到的PPR管材既耐低溫又具有高剛性。

優選地，所述耐寒改性母粒按質量份數由以下原料組成：長鏈支化聚丙烯100份；β成核劑0.1～10份；抗氧劑0.1～4份。

作為一種優選方案，所述耐低溫高剛性PPR管材按質量份數由以下原料組成：

PPR 100份；

耐寒改性母粒 8～16份；

色母 0.5～3份；

抗氧劑 0.1～2份；

其中，所述耐寒改性母粒按質量份數由以下原料組成：長鏈支化聚丙烯100份；β成核劑0.1～10份，抗氧劑0.1～4份；所述長鏈支化聚丙烯在230℃條件下的熔體強度≥10cN。

優選地，所述長鏈支化聚丙烯在230℃條件下的熔體強度為10～25cN。

優選地，所述長鏈支化聚丙烯為乙烯基聚二甲基矽氧烷/苯乙烯雙單體接枝型長支鏈聚丙烯、二乙烯基苯接枝型長支鏈聚丙烯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯接枝型長支鏈聚丙烯、對苯二酚接枝型長支鏈聚丙烯中的一種或幾種。

優選地，所述β成核劑為有機羧酸類、醯胺類、稀土類β成核劑中的一種或幾種；更為優選地，所述β成核劑為庚二酸鈣、對苯二甲酸鈣、TMB-5、NB-328、WBGⅡ中的一種或幾種。

優選地，所述抗氧劑為抗氧劑1076、抗氧劑1010、抗氧劑168、和DLTP中的一種或幾種。

上述所述方法包括如下步驟：

S1：將耐寒改性母粒的各原料組分按比例混合，加入雙螺杆擠出機中擠出、冷卻、造粒得所述耐寒改性母粒；

S2：將PPR、耐寒改性母粒、色母和抗氧劑按比例混合，擠出成型即得所述耐低溫高剛性PPR管材。

優選地，S1中所述雙螺杆擠出機的溫度為190～210℃，S2中的擠出溫度為170～220℃。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明首先以長鏈支化聚丙烯和β成核劑為主要原料製備得到耐寒改性母粒，然後將耐寒改性母粒和PPR、色母、抗氧劑共混製備得到一種耐低溫剛性PPR管材。本發明提供的耐低溫剛性PPR管材具有優異的低溫韌性，同時具有較好的剛性和強度；本發明提供的耐低溫剛性PPR管材具有較好的低溫環境輸運性及應用可靠性。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步的描述。這些實施例僅是對本發明的典型描述，但本發明不限於此。實施例1～5及對比例2中使用的所述長鏈支化聚丙烯在230℃條件下的熔體強度為16cN；下述實施例中所用的試驗方法如無特殊說明，均為常規方法，所使用的原料，試劑等，如無特殊說明，均為可從常規市購等商業途徑得到的原料和試劑。

實施例1

按重量份數將100份長鏈支化聚丙烯、5份β成核劑、0.3份抗氧劑1010，0.2份抗氧劑168混合，加入雙螺杆擠出機中擠出、造粒、冷卻即得到耐寒改性母粒；再按重量份數將PPR原料100份、耐寒改性母粒10份、抗氧劑1010 0.5份、抗氧劑168 0.3份、色母2份混合擠出成管材。