一种管材用聚丁烯材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种管材用聚丁烯材料及其制备方法，属于新型聚烯烃材料领域技术 领域。
【背景技术】
[0002] 聚丁烯(PB)是一种高分子惰性聚合物，属于聚烯烃类半结晶性热塑性材料。由于 其在高温下的稳定性及在低温条件下的高柔韧性，使得PB成为当今世界上最为先进的化学 材料之一。高等规高结晶度的聚丁烯-l(iPB)被称为"塑料中的黄金"，具有突出的耐热蠕变 性、耐高温、耐环境应力开裂性和良好的韧性，是作为管材及其连接件的最佳材料。
[0003] 从聚合釜中生产的iPB粉料必须经过造粒工序转变为粒子才能保持其良好的稳定 性和应用性能，进一步作为管材原料使用。在制备聚丁烯材料时，为调整材料的性能，需要 在造粒过程中加入助剂，使得制备的聚丁稀材料在力学性能、耐老化性能和成型加工性能 等方面得到提高。因此，开发一种新的聚丁烯材料挤出造粒的配方对于制备新型管材具有 十分重要的意义。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种管材用聚丁烯材料及其制备方法， 通过大量的实验优化了各种助剂组分的配比，并筛选出合适熔融指数的iPB粉料，从而制备 得到性能优异的管材用聚丁烯材料。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种管材用聚丁烯材料，其原料组成为：
[0007] 聚合树脂100份，填料0.2-10份，抗氧剂0.2-5份，光稳定剂0.1-3份，润滑剂0.1-3 份，成核剂〇. 05-3份，色母1-5份。
[0008] 优选的，上述管材用聚丁烯材料，其原料组成为：
[0009] 聚合树脂100份，填料0.6份，抗氧剂0.3份，光稳定剂0.2份，润滑剂0.2份，成核剂 0.2份，色母3份。
[0010] 所述聚合树脂为聚丙烯含量5-10 %和聚丁烯含量为90-95 %的混合物，其中聚丙 烯中高等规聚丙烯含量大于95%，聚丁烯中高等规聚丁烯含量大于95% ;经试验证明，使用 这样的树脂制造的管材的刚性、耐热性和耐蠕变性优良。
[0011]所述聚合树脂的熔体质量流动速率（190°C，2.16kg)为0.4-0.8g/min。聚合树脂的 恪融指数控制在0.4-0.8g/10min之内可以保证材料的具有较高的力学性能和稳定的成型 加工性能。
[0012]所述聚丁稀的分子量分布Mw/Mn为8-12;聚丁稀的分子量分布与所制备管材的成 型性能有关，本发明在试验过程中发现，当聚丁烯的分子量分布在8以下时，管件经高速成 型制备的管子内外表面粗糙，外观不好，存在高速成型的问题;增加聚丁烯的分子量分布， 可以改善管件的高速成型问题。但是，聚丁烯的分子量分布也不宜过宽，分子量分布过宽容 易出现耐压性的问题。因此，以聚丁烯材料为主要原料制备管材的过程中，高速成型性和耐 压性是难以实现相容的两种特性。本发明对原料聚丁烯材料的分子量分布进行了优化选 择，结果表明，聚丁烯的分子量分布Mw/Mn为8-12时，能够适用于管材的高速成型，而且制备 的管材的耐压性能优良。
[0013]所述填料为碳酸钙、滑石粉、云母、高岭土和多孔粉石英中的一种或几种。
[0014]所述抗氧剂由抗氧剂3114、抗氧剂1076、抗氧剂215、抗氧剂565和抗氧剂1024中的 一种或几种组成。
[0015]所述光稳定剂苯甲酸类、二苯甲酮类、水杨酸酯类和氧化锌中的一种或几种。
[0016]所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡和硬脂酸钙的混合物，两者质量比为1.5~2:1。
[0017]所述成核剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)和NA-18的混合物，两者质量比为2~2.5:1。 聚丁烯材料的性能与其晶型结构相关，加入成核剂可以产生大量的异相晶核，促使聚丁烯_ 1晶型II向晶型I转变，从而使聚丁烯-1的硬度、熔点、结晶度、韧性和屈服强度等力学性能 得到极大的改善。但另一方面，成核剂的加入使材料的收缩率变大，产品容易形变，另外，高 分子材料的粘弹性造成注射速度越快，材料流动稳定性越差，容易出现虎皮纹的外观缺陷。 因此，成核剂的加入量对于制备的管材性能至关重要。由于成核剂的种类众多，本发明在试 验过程中还发现，不同种类的成核剂对材料性能改善的结果差异显著，本发明经试验优化， 发现以乙撑双硬脂酰胺(EBS)和NA-18按质量比为2~2.5:1混合的混合物作为成核剂，能促 进聚丁烯材料由晶型Π 结构向晶型I结构转变，提高了聚丁烯材料的力学性能;而且制备的 管材外表面光滑，无虎皮纹的外观缺陷。
[0018] 本发明还提供上述管材用聚丁烯材料的制备方法，包括：
[0019] (1)将上述各组分混合均匀；
[0020] (2)将上述混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造粒;其工艺为:一区150-155 °C;二区 150-155°C;三区 155-160°C;四区155-160°C;五区155-160°C;七区 160-165°C;八区 160-165°C;九区165-170°C;机头165-170°C;主机转速25HZ，喂料转速5-6HZ，得到管材用聚 丁稀材料。
[0021] 上述聚丁烯材料在制备管材中的应用也是本发明的保护范围。
[0022] 本发明的有益效果：
[0023] (1)本发明制备的管材用聚丁烯材料在拉伸强度、冲击强度和弯曲强度方面都得 到了提高，由其所制备的PB管材都通过了管材企业的内部性能测试标准，材料具有与巴塞 尔材料相接近的抗老化性能，大大超过了现有聚丁烯材料制备管材的使用年限。
[0024] (2)本发明的聚丁烯材料的高速成型性能优良，制备的管材刚性、耐热性和耐蠕变 性好，而且耐压性能优良；无虎皮纹等外观缺陷，制备工艺简单，成本低。
【附图说明】：
[0025]图1为巴塞尔与本发明实施例1和对比例1制备的PB粒子的外观形态对比。可以看 出，巴塞尔（图1中（a))和本发明实施例1制备（图1中（b))的两种PB粒子的形态、颜色都比较 接近，而且表面比较平滑、细腻，各个粒子的颜色没有差别；对比例1制备的PB粒子（图1中 (C))形态则与前两者差别较大，而且表面粗糙。这说明本发明实施例制备的PB材料内部各 个组分分散均匀、稳定。
【具体实施方式】
[0026] 结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本 发明，并不对其内容进行限定。
[0027] 下述实施例和对比例中所用的原料，若无特殊说明，均为现有技术中的常规产品， 均可通过商业渠道购买得到。
[0028] 实施例中聚丁烯有关数据按以下测试方法获得：
[0029] (1)熔融流动指数:根据GB/T3682 - 2000，在230°C、2.16kg载荷下测定。
[0030] (2)冲击强度:根据GB/T1843-2008进行测定。
[0031 ] (3)拉伸性能:根据GB/T1040.1-2006进行测定，拉伸速率为50mm/min。
[0032] (4)弯曲性能:根据GB/T9341-2008进行测定，测试速率为2mm/min。
[0033] 实施例1:
[0034] 配方:聚合树脂100份，填料0.6份，抗氧剂0.3份，光稳定剂0.2份，润滑剂0.2份，成 核剂0.2份，色母3份。
[0035] 聚合树脂中，聚丙烯含量为5%，聚丁烯含量为95%;其中聚丙烯中高等规聚丙烯 含量大于95%，聚丁烯中高等规聚丁烯含量大于95%。所述聚合树脂的熔体质量流动速率 (190°(3,2.161^)为0.5 8/1^11。聚丁烯的分子量分布]\^/]\111为10。
[0036] 填料为碳酸钙;抗氧剂由抗氧剂3114、抗氧剂1076和抗氧剂215等质量混合而成； 光稳定剂苯甲酸类;润滑剂为氧化聚乙烯蜡和硬脂酸钙的混合物，两者质量比为1.5:1;成 核剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)和NA-18的混合物，两者质量比为2.5:1。
[0037] 制备方法:将上述各组分混合均匀；将混合均匀的物料通过双螺杆挤出机挤出造 粒;其工艺为:一区150-155°C;二区150-155°C;三区155-160°C;四区155-160°C;五区155-160°C;六区 160-165°C;七区 160-165°C;八区 160-165°C;九区 165-170°C;机头 165-170°C; 主机转速25HZ，喂料转速5-6HZ，得到管材用聚丁烯材料。该聚丁烯材料的颗粒照片见图1。 [0038]将制备的聚丁烯材料通过注塑机注塑成标准样条，然后测试其力学性能和其他性 能，结果见表1。
[0039] 实施例2:
[0040] 配方:聚合树脂100份，填料0.2份，抗氧剂0.5份，光稳定剂0.1份，润滑剂0.3份，成 核剂0.5份，色母5份。
[0041] 聚合树脂中，聚丙烯含量为10%，聚丁烯含量为90%;其中聚丙烯中高等规聚丙烯 含量大于95%，聚丁烯中高等规聚丁烯含量大于95%。所述聚合树脂的熔体质量流动速率 (190°C，2.16kg)为0.8g/min。聚丁稀的分子量分布 Mw/Mn为8。
[0042] 填料为