一种晶型可控的耐低温开裂ppr管道及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于管材制备技术领域，具体涉及一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 无规共聚聚丙烯管道（PPR管道）自1997年引进我国至今短短15年，就以其优 异的耐热性能、抗冲击性能和绿色建材概念，越来越得到人们的青睐，在建筑给、排水系统 上得到很大发展。
[0003] 由于PPR管材低温（5-10°C )脆性大，极易发生应力诱导开裂现象，多年来一直严 重地影响了 PPR管道的施工与安装，严重地影响了 PPR管道在低温条件下输送水系统的安 全和人们日常的生产、生活需要，迫切需要花大力气加以解决。
[0004]目前行业内常用的改进方法是配方改性，总结行业内配方改进技术方案，结果都 不理想，都处于研宄阶段，未进行产品市场化应用。分析如下：1)纳米粒子填充改性：对PPR 管材常温冲击效果明显，但对低温冲击贡献不大；2)弹性体改性：冲击性得到大幅度提高， 存在相容性差等问题，牺牲了管道的耐压性能，没有应用价值；3)PPB共混改性：影响了管 材的热水耐压性能，影响了管材的寿命，不可取。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供晶型可控的耐低温开裂PPR 管道及其制备方法，它通过配方改性，提高PPR管道的支链长度，控制PPR管道球晶尺寸及 分布，改善目前市场上PPR管道施工过程中存在的缺陷。
[0006] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于包括如下重量份数的组 分： PPR 100份 色母粒4份抗低温开裂改性剂 4-6份 晶型调控剂 2-4份抗氧剂1-3份光稳定剂0.2-1份。
[0007]所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于所述抗低温开裂改性剂 为长支链聚丙烯，由两步微交联接枝得到。
[0008] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于抗低温开裂改性剂由线 型低密度聚乙烯在交联剂、抗氧剂及丙酮溶剂存在下，经搅拌、挤出得到微交联聚乙烯母 粒，微交联聚乙烯母粒再与POE、PPH、交联剂、支化促进剂的存在下，经双螺杆造粒，得到低 温开裂改性剂母粒。
[0009] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于制备交联线型低密度聚 乙烯所用的交联剂为二_(叔丁基过氧化异丙基）苯，制备低温开裂改性剂母粒所用的交联 剂为2, 5-二甲基-2, 5二叔丁基过氧基己烷和二丙烯酸-1，6 丁二醇酯的混合物，所述的支 化促进剂为四乙基秋兰姆二硫代酯。
[0010] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于所述晶型调控剂由PPR、 链状纳米碳酸钙、聚乙烯蜡、抗氧剂及钛酸酯偶联剂在高速搅拌机中，以低速、高速搅拌至 均匀，再放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得晶型调控剂母粒。
[0011] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于所述晶型调控剂的链直 径为l〇nm。
[0012] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于所述抗氧剂为抗氧剂 1010、抗氧剂168或抗氧剂330中的任意一种或一种以上的混合物。
[0013] 所述的一种晶型可控的耐低温开裂PPR管道，其特征在于所述光稳定剂为光稳定 剂326、光稳定剂770或等质量的光稳定剂326与光稳定剂770混合物。
[0014] 所述的晶型可控的耐低温开裂PPR管道的制备方法，其特征在于所述制备方法包 括以下步骤： 1) 抗低温开裂改性剂母粒的制备：将线型低密度聚乙烯倒入搅拌机，并将溶有交联 剂及抗氧剂的丙酮倒入搅拌机搅拌，搅拌速度为70转/分，搅拌300s后倒入双螺杆挤 出机中熔融挤出，发生微交联反应，制得微交联聚乙烯母粒；然后将按质量比为30-40: 30-35:30-45:0. 15-0. 17 :0. 008-0. 01的微交联聚乙烯母粒、POE、PPH、交联剂及支化促进 剂搅拌均匀后双螺杆造粒，制得抗低温开裂改性剂母粒； 2) 晶型调控剂的制备：在高速搅拌机中加入PPR、链状纳米碳酸钙聚乙烯蜡、抗氧剂 及钛酸酯偶联剂对链状纳米碳酸钙进行表面处理，在高速搅拌机中，以低速、高速搅拌至均 匀，再放入双螺杆挤出机中挤出造粒，制得晶型调控剂母粒； 3) 晶型可控的耐低温开裂PPR管道的制备：将步骤1)制备的抗低温开裂改性剂母 粒、步骤2)制备的晶型调控剂母粒、PPR、色母粒、抗氧剂及光稳定剂搅拌均匀后，用单螺 杆管材挤出机进行挤管成型，得到耐低温开裂PPR管道，所述的单螺杆管材挤出机套筒 温度为40-80 °C，机筒温度为190-220 °C，模头温度为200-220 °C，螺杆转速为80-95rpm， 扭矩为40-60%，熔体温度为185-210 °C，熔体压力为140-175bar，所用的真空度为 0.010-0. 020bar/Mpa ； 4) 将步骤3)制得的耐低温开裂PPR管道放置于烘箱110°C热处理3h，消除管道内应 力，得到晶型可控的耐低温开裂PPR管道。
[0015] 通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 1) 本发明的抗低温开裂改性剂采用两步法合成，提高了聚丙烯的支链长度，使添加的 LLDPE与POE有良好的相容性，从而降低韧性提高对管材性能的影响，与普通PPR的增韧性 相比，在耐低温开裂性能提高同等比例的前提下，刚性的下降小的特点，既保证了材料的强 度，同时生产的管材耐开裂性得到了明显的改善； 2) 本发明在制备抗低温开裂改性剂母粒时，使用四乙基秋兰姆二硫代酯作为支化促进 剂，能明显抑制由于过氧化物进攻聚丙烯链上的叔探原子导致聚丙烯链的0断裂反应，促 进聚丙烯长支链的增长，保障聚丙烯的熔体强度； 3) 本发明在制备晶型调控剂时，用链长为10nm的超细链状纳米碳酸钙，在聚丙烯结晶 过程中起晶核作用，能够加快聚丙烯结晶速度，形成细小而致密的球晶，提高产品的性能。 同时链状纳米碳酸钙长径比大，添加到聚丙烯中不仅可以大幅度的改善聚丙烯的力学性 能，使其获得良好的弯曲弹性模量、弯曲强度和尺寸稳定性、提高产品的耐热性，而且可以 改善PPR管道的加工性能，使PPR管道表面更加光亮； 4) 本发明的晶型可控的耐低温开裂PPR管道制备过程中，使用热处理工艺消除了管道 制造过程中产生的内应力，促管进管道的二次结晶，从而提升管材的耐压强度，弥补因抗韧 性的提尚而引起的强度降低并能提尚广品的耐冲击性能； 5) 本发明采用熔融挤出反应接枝技术，在聚丙烯分子骨架上接枝聚乙烯分子作为长链 系带分子，得到聚丙烯抗低温开裂改性剂，与晶型调控剂共同搀于PPR树脂中，挤出PPR改 性管材，并将该管材进行内应力消除处理。两种母粒的结合不仅能调控聚丙烯在成型加工 过程中球晶尺寸及分布，而且能显著改善了聚丙烯的脆性及应力开裂性，与普通PPR管材 耐低温开裂性相比可提高200%。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合实施例对本发明作进一步的描述： 实施例1 :晶型可控的耐低温开裂PPR管道的制备 以下结合实施例对本发明作进一步的描述： 实施例1 :晶型可控的耐低温开裂PPR管道的制备 1) 抗低温开裂改性剂母粒的制备 a微交联LLDPE母粒的制备：将0. 4千克抗氧剂1010、0. 5千克二-(叔丁基过氧化异 丙基）苯及500ml丙酮用玻璃棒搅拌直至全部溶解，然后将溶解物倒入40千克线性低密度 聚乙烯LLDPE中搅拌，搅拌速度为70转/分，搅拌300S后下料，放置3小时，丙酮挥发后，将 料倒入双螺杆中熔融挤出发生微交联反应，制得有一定交联度的LLDPE母粒；其中双螺杆 挤出机的各区温度设定为：一段l〇〇°C，二段120°C，三段150°C，四段150°C，五段150°C， 六段 155°C，七段 155°C，八段 155°C，九段 155°C，十段 150°C，机头 150°C，转速 300rpm ; b抗低温开裂改性剂母粒的制备：将0. 1千克2,5_二甲基_2,5二叔丁基过氧基己烷和 0. 05千克二丙烯酸-1，6 丁二醇酯、0. 1千克抗氧剂1010溶解于500ml丙酮中；将微交联的 LLDPE母粒30千克、乙烯辛烯共聚物P0E30千克、均聚聚丙烯PPH40千克、四乙基秋兰姆二 硫代酯〇. 01千克在搅拌机中搅拌200S，然后将溶解后的丙酮倒入搅拌机中搅拌300S，放置 3小时，丙酮挥发后，将料倒入造粒机双螺杆造粒，制得抗低温开裂改性剂母粒；其中双螺 杆挤出机的各区温度设定为：一段150°C，二段180°C，三段180°C，四段180°C，五段180°C， 六段 185°C，七段 185°C，八段 175°C，九段 175°C，十段 170°C，机头 170°C，转速 300rpm ; 2) 晶型调控剂母粒的制备 将30千克链状纳米碳酸钙、0. 5千克聚乙烯蜡、0. 4千克抗氧剂1010、0. 2千克抗氧剂 168、0. 15千克抗氧剂330、0. 45千克钛酸酯偶联剂加入高速搅拌机中对链状纳米碳酸钙进 行表面处理，减少团聚。低速搅拌3分钟，高速搅拌5分钟，搅拌均匀后取出放入双螺杆挤 出机中挤出造粒，制得晶型调控剂； 3) 晶型可控的耐低温开裂PPR管道的制备 将步骤1)制备的抗低温开裂改性剂母粒4千克、步骤2)制备的晶型调控剂母粒2千 克及RRR管材专用原料100千克和色母粒4千克、抗氧剂2千克、光稳定剂0. 2千克搅拌均 匀后，用单螺杆管材挤出机进行挤管成型，将生产好的管材放置于烘箱ll〇°C热处理3h，消 除管道内应力，提高管材强度，得到晶型可控的耐低温开裂PPR管道。
[0017] 实施例2 :晶型可控的耐低温开裂PPR管道的制备 1) 抗低温开裂改性剂母粒的制备 a将0. 42千克抗氧剂10KK0. 55千克二-(叔丁基过氧化异丙基）苯及500ml丙酮用 玻璃棒搅拌直至全部溶解，然后将溶解物倒入40千克线性低密度聚乙烯LLDPE中搅拌，搅 拌速度为7