塑料水管材料及其製備方法
2023-05-10 13:12:11
塑料水管材料及其製備方法
【專利摘要】一種塑料水管材料，由以下重量份的組分組成：30～60份的苯乙烯類熱塑性彈性體；45～60份的礦物油；5～15份的聚烯烴；5～15份的聚烯烴熱塑性彈性體；0.1～5份的潤滑劑；和0.1～0.5份的抗氧劑。還提供一種塑料水管材料的製備方法。以苯乙烯類熱塑性彈性體為基材，與聚烯烴熱塑性彈性體及其他原料充分混合獲得塑料水管材料，苯乙烯類熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性；聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對分子質量分布和均勻的短支鏈分布，其他物料混合，產品的可塑性較好且擠出穩定好，可以提高塑料水管材料的撕裂強度、拉伸強度和斷裂延伸率，從而上述塑料水管材料具有優異的伸縮性能。
【專利說明】塑料水管材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種塑料水管材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002]目前常用的塑料水管材料是通過合成樹脂加添加劑經熔融成型加工而成的製品。具有質輕、耐腐蝕、外形美觀、無不良氣味、加工容易、施工方便等特點。塑料水管材料包括熱塑性塑料管和熱固性塑料管兩大類。
[0003]熱塑性塑料管採用的主要材料有聚氯乙烯(Polyvinyl chloride polymer, PVC)材料、聚乙烯(polyethylene, PE)材料、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(Thermoplasticpolyurethanes, TPU)材料等。
[0004]然而，上述塑料水管材料伸縮性能較差，在使用過程中需要更大的存放空間。
【發明內容】
[0005]基於此，有必要提供一種伸縮性能較好的塑料水管材料及其製備方法。
[0006]一種塑料水管材料，包括以下重量份的組分:
[0007]
苯乙烯類熱塑性彈性體30~60份；
礦物油45~60份；
聚烯烴5~15份;
聚烯烴熱塑性彈性體5~15份；
潤滑劑0.1~5份；及
抗氧劑0.1~0.5份。
[0008]在其中一個實施中，所述苯乙烯類熱塑性彈性體的分子量大於15萬。
[0009]在其中一個實施中，所述苯乙烯類熱塑性彈性體為日本可樂麗SEEPS4055、美國科騰SEBS G1651、日本旭化成SEBS N504、臺灣李長榮SEBS9551、臺灣臺橡SEBS6151、嶽陽石化SEBS YH-503和嶽陽石化SEBS YH-503T中的至少一種。
[0010]在其中一個實施 中，所述礦物油為粘度高於40mm2/s且閃點高於200°C的石蠟基油和環烷基油中的至少一種。
[0011 ] 在其中一個實施中，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的至少一種。
[0012]在其中一個實施中，所述聚丙烯的熔融指數小於20g/10min，所述聚乙烯的熔融指數小於 10g/10min。
[0013]在其中一個實施中，所述聚烯烴熱塑性彈性體的熔融指數小於15g/10min，所述聚烯烴熱塑性彈性體的密度大於0.87g/cm3。
[0014]在其中一個實施中，所述潤滑劑為矽酮粉、矽酮母粒和芥酸醯胺中的至少一種。[0015]在其中一個實施中，所述抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β _(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一種。
[0016]一種塑料水管材料的製備方法，包括如下步驟:
[0017]將45~60重量份的礦物油加入到30~60重量份的苯乙烯類熱塑性彈性體中並攪拌30分鐘~60分鐘後得到混合物，將所述混合物在常溫下放置2~4天；
[0018]將5~15重量份的聚烯烴、5~15重量份的聚烯烴熱塑性彈性體、0.1~5重量份的潤滑劑和0.1~0.5重量份的抗氧劑和所述混合物混合併攪拌10分鐘~20分鐘，得到預混料；及
[0019]將所述預混料置於雙螺杆擠出機中，進行擠出、造粒、乾燥、均化後得到塑料水管材料。
[0020]在上述塑料水管材料及其製備方法中，以苯乙烯類熱塑性彈性體為基材，與聚烯烴熱塑性彈性體及其他原料充分混合獲得塑料水管材料，苯乙烯類熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性；聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對分子質量分布和均勻的短支鏈分布，可以提高塑料水管材料的撕裂強度、拉伸強度和斷裂延伸率，從而上述塑料水管材料具有優異的伸縮性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為一實施方 式的塑料水管材料的製備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]以下通過【具體實施方式】對塑料水管材料及其製備方法作詳細說明。
[0023]一實施方式的塑料水管材料，包括以下重量份的組分:
[0024]
苯乙烯類熱塑性彈性體30~60份；
礦物油45~60份；
聚烯烴5~15份;
聚晞烴熱塑性彈性體5~15份.，
潤滑劑0.1~5份；及
抗氧劑0.1~0.5份。
[0025]苯乙烯類熱塑性彈性體為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型共聚物。在一實施例中，苯乙烯類熱塑性彈性體的分子量大於15萬。苯乙烯類熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性和優異的力學性能。苯乙烯類熱塑性彈性體作為塑料水管材料的主要成分之一，可以提高塑料水管材料承受室外環境的考驗，如可以抵抗光照、冷熱、風雨、細菌等造成的綜合破壞；還可以提高水管的耐壓縮變形性等。具體地，苯乙烯類熱塑性彈性體可以為日本可樂麗SEEPS4055、美國科騰SEBS G1651、日本旭化成SEBS Ν504、臺灣李長榮SEBS9551、臺灣臺橡SEBS6151、嶽陽石化SEBS ΥΗ-503、嶽陽石化SEBSYH-503T中的至少一種。
[0026]礦物油作為塑料水管材料的主要成分之一，可以提高苯乙烯類熱塑性彈性體材料的流動性，進而可提高苯乙烯類熱塑性彈性體與其他物質的混合均勻性。在一實施例中，礦物油為粘度聞於40mm2/s(40°C )且閃點聞於200°C的石臘基油和環烷基油中的至少一種。具體地，礦物油為克拉瑪依KN4010、克拉瑪依KNH4006、克拉瑪依KN4006、克拉瑪依250SN、克拉瑪依500SN。
[0027]聚烯烴是烯烴的聚合物，其可以為由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烴以及某些環烯烴單獨聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的總稱。在一實施例中，聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的至少一種。聚烯烴可以提高產品的耐腐蝕、耐水性能、耐磨性能、拉伸強度，同時還可以降低成本和改善加工性能。
[0028]在一實施例中，聚丙烯的熔融指數(Melt Flow Rate, MFR, MI, MVR)小於20g/10min(230°C/2.16kg)。聚丙烯可為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種。共聚聚丙烯可以為非透明級聚丙烯或透明級聚丙烯。具體地，聚丙烯為中國石化PPH-T03、泰國寶麟PP1100NK、臺灣李長榮PP7533、臺灣臺塑PP5090T和埃克森美孚PP7373中的至少一種。
[0029]在一實施例中，聚乙烯的熔融指數小於10g/10min(190°C /2.16kg)。具體地，聚乙烯為中國石化LLDPE DFDA7042、北歐化工FB2230、陶氏D⑶K-3364NT和日本三井EvolueSP3010中的至少一種。
[0030]熔融指數的大小可以反映兩個具有相同(相似)結構的聚合物分子量的相對大小，而分子量的大小對產品的加工性能有很大影響，分子量偏小則熔融指數偏高，有利於注塑產品的加工，但擠出非常不穩定，容易導致水管厚薄不均，從而縮短水管的使用壽命，對擠出產品不利。在上述聚丙烯和聚乙烯的熔融指數範圍內，有利於擠出產品的加工，產品擠出的時候很穩定，這就保證了水管的使用壽命。
[0031]聚烯烴熱塑性彈性體為一類由橡膠和聚烯烴樹脂組成的呈兩相分離的聚合物混合物。聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對分子質量分布和均勻的短支鏈分布，聚烯烴熱塑性彈性體的各項性能非常優異，具有耐老化、耐臭氧、耐化學介質等優異性能，可以改善塑料水管材料的耐低溫性能，提高塑料水管材料的撕裂強度、拉伸強度和斷裂延伸率，提高塑料水管材料的抗曲撓性和抗刺穿性。
[0032]由於分子量的大小對產品的加工性能有很大影響。聚烯烴熱塑性彈性體的分子量大則熔融指數偏小。在一實施例中，聚烯烴熱塑性彈性體的熔融指數小於15g/10min(190°C /2.16kg)。在該熔融指數範圍內，有利於提高產品的擠出穩定性。
[0033]聚烯烴熱塑性彈性體的密度與冷卻時間相關。適當的密度可以減少冷卻時間。在一實施例中，聚烯烴熱塑性彈性體的密度大於0.87g/cm3。在該密度範圍內，乙烯等結晶度低的單體含量偏多，從而降低擠出水管的冷卻時間，避免因冷卻不夠導致水管缺陷的產生，進而可延長水管的使用壽命。
[0034]具體地，聚烯烴熱塑性彈性體為陶氏Versify P0E3000、埃克森美孚VistamaxxP0E3980、埃克森美孚 VistamaxxP0E6202、埃克森美孚 VistamaxxP0E6102、陶氏 EngageP0E8003、陶氏 Engage P0E8150、陶氏 Affinityl880G 和 1881G、三井 POE DF810、三井EPDM3072EM 或陶氏 EPDM3722P。
[0035]潤滑劑的主要作用是可降低塑料水管材料的表面的摩擦損傷。在一實施例中，潤滑劑為矽酮粉、矽酮母粒、芥酸醯胺中的至少一種。具體地，潤滑劑為道康寧公司的MB50-001、Ciba 公司的 Atmerl753。
[0036]抗氧劑可以防止加工過程中各聚合物產生熱氧化降解，防止塑料水管材料氧化質變，延緩成品使用過程中的氧化老化。具體地，抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(抗氧劑168)、β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)中的至少一種。
[0037]上述塑料水管材料以苯乙烯類熱塑性彈性體為基材，與聚烯烴熱塑性彈性體及其他原料充分混合獲得塑料水管材料，苯乙烯類熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性；聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對分子質量分布和均勻的短支鏈分布，與其他物料混合，產品的可塑性較好且擠出穩定好，可以提高塑料水管材料的撕裂強度、拉伸強度和斷裂延伸率，降低水管材料的硬度，從而上述塑料水管材料具有優異的伸縮性能。此外，該塑料水管材料還具有低密度、環保、表面爽滑、手感柔軟、產品設計靈活、耐寒性能優異，具有優異的伸縮性能，從而可以減少存放空間，使用壽命長，降低成本。
[0038]同時，上述塑料水管材料不含有毒助劑和游離的鄰苯二甲酸鹽，能夠滿足不同國家制定的對產品重金屬限制的要求。
[0039]請參閱圖1，一實施方式的塑料水管材料製備方法，包括步驟:
[0040]SI 10、將45~60重量份的礦物油加入到30~60重量份的苯乙烯類熱塑性彈性體中並攪拌30分鐘~60分鐘後得到混合物，將所述混合物在常溫下放置2~4天。
[0041]上述攪拌的 裝置可以為臥式攪拌機，礦物油的加入方式可以採用噴淋的方式，使苯乙烯類熱塑性彈性體充油更均勻。
[0042]S120、將5~15重量份的聚烯烴、5~15重量份的聚烯烴熱塑性彈性體、0.1~5重量份的潤滑劑和0.1~0.5重量份的抗氧劑和所述混合物混合併攪拌10分鐘~20分鐘，得到預混料。
[0043]具體地，在混合上述原材料前，需要對上述原材料進行檢驗，以保證所用原材料均合格。
[0044]S130、將預混料置於雙螺杆擠出機中，進行擠出、造粒、乾燥、均化處理後得到塑料水管材料。
[0045]具體地，按照表1給出的參數設置對應機臺參數，待雙螺杆擠出機溫度穩定後就可以開始擠出造粒。雙螺杆擠出機的篩網每隔一段固定時間更換一次，溫度每隔一段固定時間記錄一次，並填寫更換篩網及溫度記錄。其中以下高低溫度範圍的界定方法為:當溫度低於一定值，其材料的塑化性能變差，從而導致生產效率降低，而且可直接導致水管的使用壽命變差，該臨界溫度為低溫；高於一定溫度時，容易導致材料在生產的過程中發生降解，從而也會導致水管的使用壽命變差，該臨界溫度為高溫。
[0046]原材料中的水分及加工過程中產生的水分直接影響塑料水管材料的穩定性以及後期使用壽命的長短。所以必須儘量降低原材料和加工過程中的水分。在製備塑料水管材料的過程中，可以通過脫水機脫水、振動篩網上面的風扇吹乾、吸料設備上面的強力風機吹乾以及攪拌桶的加溫烘乾來降低水分。
[0047]均化可以保證物料的擠出均勻性能以及延長塑料水管材料的使用壽命。在製備塑料水管材料的過程中，每500kg物料採用攪拌裝置進行均化處理。經過均化的物料採用取樣啤板測試、擠管操作來檢測擠出穩定性以及材料塑化性能。
[0048]表1雙螺杆擠出機的升溫及其他工藝參數
[0049]
【權利要求】
1.一種塑料水管材料，其特徵在於，包括以下重量份的組分: 苯乙烯類熱塑性彈性體30~60份；礦物油45~60份；
聚烯烴5~15份;
聚烯烴熱塑性彈性體5~15份；潤滑劑0.1-5份；及抗氧劑0.1~0.5份。
2.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述苯乙烯類熱塑性彈性體的分子量大於15萬。
3.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述苯乙烯類熱塑性彈性體為日本可樂麗SEEPS4055、美國科騰SEBS G1651、日本旭化成SEBSN504、臺灣李長榮SEBS9551、臺灣臺橡SEBS6151、嶽陽石化SEBS YH-503和嶽陽石化SEBS YH-503T中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述礦物油為粘度高於40mm2/s且閃點聞於200°C的石臘基油和環烷基油中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的至少一種。`
6.根據權利要求5所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述聚丙烯的熔融指數小於20g/1Omin,所述聚乙烯的熔融指數小於IOg/IOmin0
7.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述聚烯烴熱塑性彈性體的熔融指數小於15g/10min,所述聚烯烴熱塑性彈性體的密度大於0.87g/cm3。
8.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述潤滑劑為矽酮粉、矽酮母粒和芥酸醯胺中的至少一種。
9.根據權利要求1所述的塑料水管材料，其特徵在於，所述抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一種。
10.一種塑料水管材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將45~60重量份的礦物油加入到30~60重量份的苯乙烯類熱塑性彈性體中並攪拌30分鐘~60分鐘後得到混合物，將所述混合物在常溫下放置2~4天； 將5~15重量份的聚烯烴、5~15重量份的聚烯烴熱塑性彈性體、0.1~5重量份的潤滑劑和0.1~0.5重量份的抗氧劑和所述混合物混合併攪拌10分鐘~20分鐘，得到預混料；及 將所述預混料置於雙螺杆擠出機中，進行擠出、造粒、乾燥、均化後得到塑料水管材料。
【文檔編號】C08L23/12GK103772834SQ201410037753
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月25日 優先權日:2014年1月25日
【發明者】李文星, 李萍, 邱廷模 申請人:深圳市盛嘉倫橡塑工業有限公司