专利名称：一种耐低温无规共聚聚丙烯材料、制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及ー种耐低温无规共聚聚丙烯材料、制备方法及其应用。
背景技术：
无规共聚聚丙烯(PPR)管又叫三型聚丙烯管、无规共聚聚丙烯管，是由无规共聚聚丙烯管材专用料经挤出加工而成。PPR管材除了具有一般塑料管材质量轻、強度好、耐腐蚀和使用寿命长等优点外，还具有以下优点内壁光滑，流动阻カ小而且不结垢；安装操作简单方便，具有可焊性，可在几秒钟内焊接在一起；PPR管材在生产和施工工程中产生的废 品可回收利用，能降低生产成本，不污染环境；耐热性能好，最高工作温度能达到95°C，在
I.OMPa压カ下长期使用温度可达70°C。聚丙烯无规共聚物通常是在ー个反应器中通入丙烯和少量的其他単体，主要为乙烯，有时也用I-丁烯和I-己烯进行无规共聚得到的。一般无规共聚物中共聚单体的质量分数为1% _7%。无规共聚聚丙烯与均聚聚丙烯相比，无规共聚物的拉伸强度、模量、硬度和热变形温度等均有所降低，但冲击強度和透明性得到提高。无规共聚聚丙烯管材专用料的相对分子质量高，熔融指数< 0. 5g/10min,因而有良好的机械性能。又由于こ烯随机嵌入丙烯长链中，増大了分子间的缠绕性能，因而具有极佳的耐环境应カ开裂性和抗蠕变性。PPR管材在低温下发脆是其缺点之一，它的脆化温度为-10°C左右，因而冬天气温很低的时候，在运输及安装过程中极易发生损坏。因此，如何进ー步提高PPR管材的低温冲击性能已成为ー项具有很高实用价值的课题。针对这ー问题，傅强，罗锋，王柯等在专利公开号为CN101891923A专利中提到先将无规共聚聚丙烯和3成核剂熔融共混制成3成核剂母料，然后将3成核剂母料添加到无规共聚聚丙烯中熔融共混制成低温下具有良好韧性的无规共聚聚丙烯改性粒料。但是，^成核剂在提高无规共聚聚丙烯低温韧性的幅度有限。
发明内容
为了克服PPR管材低温发脆的缺陷，本发明的目的是提供ー种耐低温无规共聚聚丙烯材料，该材料低温冲击强度非常高，耐低温性能好。本发明的另ー个目的是提供ー种上述耐低温无规共聚聚丙烯材料的制备方法。本发明的第三个目的是提供ー种将上述耐低温无规共聚聚丙烯材料制备成PPR管材的方法。本发明的技术方案如下本发明提供了ー种耐低温无规共聚聚丙烯材料，该材料包括以下组分和重量份无规共聚聚丙烯70-100份，P 成核剂0.01-1 份，こ稀-羊稀共聚物2-15份，
无机填料1-15份，抗氧剂0.1-0. 6 份。所述的无规共聚聚丙烯(PPR)是こ烯含量为3% -5%的こ烯-丙烯无规共聚物，重均分子量在50万以上，熔融指数低于0.5g/10min。所述的P成核剂选自芳香酰胺类3成核剂或稀土配合物3晶成核剂。
所述的こ烯-辛烯共聚物(POE)为线形こ烯-辛烯共聚物，密度为0. 88-0. 90g/cm3,熔融指数为l_50g/10min。所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙或硫酸钡中的ー种或几种。所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的ー种或几种，进ー步选自四[甲基-￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酷]季戊四醇酯(抗氧剂1010);辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂，进ー步选自三[2. 4-ニ叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)。本发明还提供了ー种上述耐低温无规共聚聚丙烯材料的制备方法，该方法包括以下步骤将70-100份无规共聚聚丙烯、0. 01-1份P成核剂、2-15份こ烯-辛烯共聚物、1-15份无机填料和0. 1-0. 6份抗氧剂,放入高速混合器中干混3-5分钟,将混合好的原料用挤出机熔融挤出，造粒。所述的挤出机为双螺杆挤出机，进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度180-21 (TC，均化段温度200-220°C，模ロ温度190-210°C。本发明还提供了ー种将上述耐低温无规共聚聚丙烯材料制备成PPR管材的方法，该方法包括以下步骤将制备得到的无规共聚聚丙烯材料，用PPR管材生产线加工成PPR管材。所述的PPR管材生产线的挤出温度为一区150-180°C，ニ区190_200°C，三区200-210°C,四区200-220°C，模具温度为190-210°C，冷却水温度15_20°C，冷却定型真空为 0. 4MPa。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果I、本发明通过同时添加P成核剂和こ烯-辛烯共聚物，使得无规共聚聚丙烯材料的低温下冲击强度非常高，耐低温性能好。2、本发明通过添加少量无机填料解决因耐低温性能的提高而带来的刚性下降的问题。3、本发明提出的ー种耐低温PPR管材制备エ艺简単，生产成本低。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进ー步的说明。在实施例及对比例配方中，PPR为大庆炼化公司生产的无规共聚聚丙烯，商品牌号为PA14D，其熔融指数为0. 33g/10min(230°C,2. 16kg)，无规共聚聚丙烯是こ烯含量为3%-5%的こ烯-丙烯无规共聚物，重均分子量在50万以上。所用的芳香酰胺类P成核剂为山西化工研究院的TMB-4，所用的稀土配合物P晶成核剂为广州炜林纳功能材料有限公司的WBG-A。所用的POE为杜邦公司产品8150，こ烯-辛烯共聚物(POE)为线形こ烯-辛烯共聚物，密度为0. 88-0. 90g/cm3，熔融指数为l_50g/10min。所用的滑石粉的粒径范围均为10微米。所用的碳酸钙为纳米碳酸钙，其粒径范围均为40纳米。所用的主抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂1010，化学名称为四[甲基-￠-(3, 5-ニ叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酷]季戊四醇酷。辅抗氧剂为汽巴公司产品抗氧剂168，化学名称为三[2. 4-ニ叔丁基苯基]亚
磷酸酷。实施例I将70份无规共聚聚丙烯PA14D、0. 01份成核剂TMB-4、15份POE 8150、10份滑石粉、5份纳米碳酸钙、0. I份抗氧剂1010，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度 180-21 (TC，均化段温度 200_220°C，模ロ温度 190_210°C。再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区 150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。实施例2将80份无规共聚聚丙烯PA14D、0. I份成核剂TMB_4、8份POE 8150,8份滑石粉、0. I份抗氧剂1010、0. 2份抗氧剂168，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度 180-21 (TC，均化段温度 200_220°C，模ロ温度 190_210°C。再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。实施例3将85份无规共聚聚丙烯PA14D、0. 05份成核剂TMB_4、5份POE 8150、5份滑石粉、5份纳米碳酸钙、0. 15份抗氧剂1010、0. 25份抗氧剂168放入高速混合器中干混3_5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度180-21 (TC，均化段温度200_220°C，模ロ温度190-210°C。再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。实施例4将91份无规共聚聚丙烯PA14D、0. 5份成核剂WBG_A、2份POE 8150,5份滑石粉、0. I份抗氧剂1010、0. 2份抗氧剂168，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度 180-21 (TC，均化段温度 200_220°C，模ロ温度 190_210°C。再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。实施例5将94份无规共聚聚丙烯PA14D、I份成核剂WBG_A、5份POE 8150、I份滑石粉、0. I份抗氧剂1010、0. 2份抗氧剂168，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度180-21 (TC，均化段温度200-220°C，模ロ温度190-210°C。再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。实施例6将100份无规共聚聚丙烯PA14D、0. 2份成核剂TMB_4、3份POE 8150、I份纳米碳酸钙、0. 2份抗氧剂1010、0. 2份抗氧剂168放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度 180-21 (TC，均化段温度 200_220°C，模ロ温度 190-210°C。
再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。对比例将100份无规共聚聚丙烯PA14D、0. I份抗氧剂1010、0. 2份抗氧剂168放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用双螺杆挤出机熔融挤出，造粒。双螺杆挤出机的进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度180-210°C，均化段温度200-220°C，模ロ温度 190-210°C。再将造粒好的粒料用PP-R管材生产线加工成PPR管材。挤出温度为一区150-180°C，ニ区190-200°C，三区200-210°C，四区200-220°C，模具温度为 190_210°C，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为0. 4MPa。性能测试结果见表I。性能评价方式及实行标准将上述造粒好的粒子，在90-100°C的鼓风烘箱中干燥2-3小时，然后在注塑成型机上注塑成型制样。拉伸性能测试按ISO 527-2进行；弯曲性能按ISO 178进行；悬臂梁冲击强度按ISO 180进行；管材静液压试验按GBT 18742进行。表I
权利要求
1.一种无规共聚聚丙烯材料，其特征在于该材料包括以下组分和重量份 无规共聚聚丙烯70-100份， β成核剂O. 01-1份， 乙烯_辛烯共聚物2-15份， 无机填料1-15份， 抗氧剂O. 1-0. 6份。
2.根据权利要求I所述的无规共聚聚丙烯材料，其特征在于所述的无规共聚聚丙烯是乙烯含量为3% -5%的乙烯-丙烯无规共聚物，重均分子量在50万以上，熔融指数低于O.5g/10mino
3.根据权利要求I所述的无规共聚聚丙烯材料，其特征在于所述的β成核剂选自芳香酰胺类β成核剂或稀土配合物β晶成核剂。
4.根据权利要求I所述的无规共聚聚丙烯材料，其特征在于所述的乙烯-辛烯共聚物为线形乙烯-辛烯共聚物，密度为O. 88-0. 90g/cm3，熔融指数为l_50g/10min。
5.根据权利要求I所述的无规共聚聚丙烯材料，其特征在于所述的无机填料选自滑石粉、碳酸钙或硫酸钡中的一种或几种。
6.根据权利要求I所述的无规共聚聚丙烯材料，其特征在于所述的抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，主抗氧剂选自受阻酚或硫酯类抗氧剂中的一种或几种，进一步选自四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯；辅抗氧剂选自亚磷酸酯抗氧剂，进一步选自三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯。
7.权利要求I至6任一所述的无规共聚聚丙烯材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤 将70-100份无规共聚聚丙烯、O. 01-1份β成核剂、2-15份乙烯-辛烯共聚物、1-15份无机填料和O. 1-0. 6份抗氧剂，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用挤出机熔融挤出，造粒。
8.根据权利要求7所述的无规共聚聚丙烯材料的制备方法，其特征在于所述的挤出机为双螺杆挤出机，进料段温度160-180°C，压缩段温度180-200°C，塑化段温度180-21 (TC，均化段温度 200-220°C，模口温度 190-210°C。
9.将权利要求I至6任一所述的无规共聚聚丙烯材料制备成PPR管材的方法，其特征在于该方法包括以下步骤将制备得到的无规共聚聚丙烯材料，用PPR管材生产线加工成PPR管材。
10.根据权利要求9所述的制备PPR管材的方法，其特征在于所述的PPR管材生产线的挤出温度为一区150-180°C，二区190-200°C，三区:200-210°C，四区:200-220。。，模具温度为190-21 (TC，冷却水温度15-20°C，冷却定型真空为O. 4MPa。
全文摘要
本发明属于高分子复合材料技术领域，公开了一种耐低温无规共聚聚丙烯材料、制备方法及其应用。本发明公开的无规共聚聚丙烯材料包括以下组分和重量份70-100份无规共聚聚丙烯、0.01-1份β成核剂、2-15份乙烯-辛烯共聚物、1-15份无机填料和0.1-0.6份抗氧剂。该无规共聚聚丙烯材料的制备方法包括以下步骤将70-100份无规共聚聚丙烯、0.01-1份β成核剂、2-15份乙烯-辛烯共聚物、1-15份无机填料和0.1-0.6份抗氧剂，放入高速混合器中干混3-5分钟，将混合好的原料用挤出机熔融挤出，造粒。一种将无规共聚聚丙烯材料制备成PPR管材的方法，该方法包括以下步骤将制备得到的无规共聚聚丙烯材料，用PPR管材生产线加工成PPR管材。本发明的材料低温下冲击强度非常高，耐低温性能好。
文档编号C08K3/26GK102850663SQ20111017900
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者王贺宜 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司