专利名称：超细滑石粉增强pp－r管材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及到高分子材料(塑料)增强改性技术领域和粉体技术领域，特别是超细滑石粉增强PP-R管材料。
背景技术：
PP-R是丙烯无规共聚物，包括热塑性丙烯无规共聚物以及丙烯与乙烯的共聚物，其他烯烃含量不超过50％，不含非烯烃基团。国家标准将PP-R定义为III型聚丙烯管材。在聚丙烯管材中，PP-R管材应用最为广泛，可用于热水系统，及取暖系统，当然，也用于冷水上水系统。由于PP-R管材诸多优点及造价不高。国内生产厂家蜂拥而上，各种名目的PP-R管充挤市场，PP-R管材在冷热水应用领域出现的问题也越来越多。出现问题的原因除厂家在选择PP-R管材原材料有问题外，主要是PP-R管材原料固有的缺点在使用中逐渐暴露出来导致的。我们也可以说出现这种问题不是偶然的，而是必然的。中央电视台播出黑龙江地区多家暖气管破坏造成灾害，查均为聚丙烯管材破裂造成的。
共聚聚丙烯材料虽然抗冲击性能和耐低温性能好，但是，它的抗蠕变性能不是很好，特别是耐高温蠕变性能不好。因此，在低温情况下以及较短时间条件下使用，耐压性能较高，能满足要求，在高温长时间条件下使用时，材料的性能会下降很快。塑料蠕变是塑料固有的性能，是本身的粘弹性所决定的，只不过有的塑料耐蠕变好一点，有的差一点。PP-R管在温度、时间、湿度和固定压力负荷持续作用下，便产生蠕变，蠕变时表面积发生变化，即塑料产生一部分永久变形，耐压能力降低，而后蠕变松弛，应变随耐压能力衰减而增加，材料的蠕变破坏过程是材料的内耗破坏过程。有蠕变断裂强度的概念，蠕变断裂时无应力集中，因此，不能用材料的瞬时拉伸强度来推断材料的强度。试验表明，聚丙烯瞬时拉伸强度340kg/cm2，在制造长期受力制品时只能取160kg/cm2设计点才有保证。
共聚聚丙烯材料弹性模量较低，也是在长期受力条件下遭到破坏的一个重要原因。进口PP-R管材原料的弹性模量808Mpa，我国北京燕山生产4220共聚牌号PP-R管材原料的弹性模量760Mpa，比均聚聚丙烯(1100Mpa～1700Mpa)低得多。模量低受力易变形，长期受力，而且共暖管道压力不是恒定的，压力的波动，长期反复受力，导致管道管壁反复应变，既使是反复微小应变，久而久之，也会引起材料的疲劳破坏，尤其高分子材料(塑料)的疲劳破坏极限仅为其瞬时拉伸强度的20～30％。
中央电视台播出黑龙江地区多家暖气管破坏造成灾害，足以证明上述对PP-R管材的分析。因为，PP-R管材在生产前对原料、生产后对管材制品及安装管材后，都是经过严格地检测和按照规定进行打压试新的。确认无问题后才投入使用状态的。何以破坏？即是上述原因。
PP-R管材原材料存在的上述问题，至今未见到有解决这方面问题的资料报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种超细滑石粉增强PP-R管材料，解决了PP-R管材原材料存在问题，该材料具有耐高温蠕变性能好、弹性模量高、冲击强度也高的特点。
超细滑石粉增强PP-R管材料母料配方(1)、滑石粉(2500目～4000目) 70～75份活化剂 2～3份分散剂 6～8份增韧剂 8～16份载体4～8份配方中各组份的性能和作用如下滑石粉选用2500目以上细度的超细粉。作用有二，一是添加到塑料中之后考虑不影响材料透光性，保持材料外观的美观度；二是添加到塑料中之后，避免粗粒子引起应力集中产生制品内部结构上的薄弱点。从而引起制品破坏。所以如此考虑，是考虑到制品是长时间持续受力的条件，微小缺口就会逐渐扩大，直至引起整体破坏。
活化剂选用铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。主要用于提高滑石粉的活性。
分散剂选用聚丙烯蜡或聚乙烯蜡。用于包覆粉体粒子，进一步避免超细粉体之间发生“团聚”现象。
增韧剂选用高分子量线性低密度聚乙烯(熔体指数<03g/10min>和POE(乙烯-辛烯共聚物)的一种或两种混合物。试验表明，在有少量弹性体存在的前提下，线性低密度聚乙烯能够显著地提高聚丙烯的冲击强度，而且，线性低密度聚乙烯还能有效地提高管材的耐爆破强度。
载体选用均聚牌号的聚丙烯。
将上述材料制成母料
(2)、按重量百分比母料30～40％、共聚PP-R管材原材料60～70％共混造粒，制成“超细滑石粉增强PP-R管材料”。
该材料的主要力学性能指标与进口PP-R管材原料及国产该种材料的主要力学性能指标比较如下表
本发明具体体现如下超细滑石粉增强PP-R管材料机理理论表明，无机粉体填料使塑料模量增大，在材料玻璃化温度Tg以上时填料的影响更为明显，聚丙烯的玻璃化温度-10℃左右，所以，片状滑石粉粒子填入聚丙烯模量增加更为明显。
材料的弹性模量表示材料对于弹性变形的抵抗能力。在其它条件相同时，材料的弹性模量愈高，在受到外力作用时保持其固有尺寸和变形的能力愈强。弹性模量是力学性能中最稳定的指标，它取决于材料大分子结合键和键能，分子间微弱的范德华力给材料提供的模量是很小的。片状粒子形状的超细滑石粉粒子，具有大的比表面积(m2/g)和大的表面能，分布在塑料的大分子链之间增加了分子链之间的作用力，从而提高了材料的模量，很明显，粉体愈细作用愈大，添加纳米粒子效果会更为显著，很明显提高弹性模量是提高材料耐蠕变的主要因素。
一般地说，增加材料的模量会影响材料的冲击强度，即材料的冲击强度有所降低。但是，我们在试新中发现，经过特殊处理的超细滑石粉不但能提高聚丙烯的模量，还能提高聚丙烯的冲击强度。填入共聚聚丙烯中提高冲击强度比填入均聚聚丙烯中更为明显。
高聚物受载体的蠕变过程是大分子链段和分子链在外载作用下进行重排的应力松弛过程，那么，填充大量的超细滑石粉分布在大分子链之间，尤其是片状的滑石粉微粒子更为有效地阻止链段运动和大分子链这种蠕变滑移运动，因为对于高聚物来说，链段的运动，最后导致分子链的相对滑移。分布在大分子链之间片状微细滑石粉粒子以其较大的比表面积和表面能，能够有效地阻止大分子链这种相对滑移，特别是在高温下，滑石粉粒子活性更为突出，因此，超细滑石粉能够十分有效地显著提高高分子材料(塑料)的耐高温蠕变性能。
本发明材料实现后与国内外现有PP-R管材原材料比较，优点如下1、本发明材料各项力学性能指标都高于国内外现有PP-R管材料，本发明材料又突出表现为弹性模量、冲击强度、耐高温蠕变性等力学性能指标都比国内外现有PP-R管材料高。综合性能指标优于国内外现有的该种材料。
2、本发明材料制造的制品表面硬度、表面光滑度都比国内外现有PP-R管材料制品表面硬度和表面光滑度好。
3、本发明材料由于含有较高含量的滑石粉，使材料成本明显降低，能够给企业创造显著的经济效益。
4本发明材料被社会接纳后，能够为国家创造客观的社会效益。材料中含有30％滑石粉，消耗一吨材料就为国家节省300公斤塑料。塑料是由石油生产的在石油中能够生产塑料的成份只含有11％左右，也就是说生产300公斤塑料需要2.7吨石油，即每使用一吨本发明材料就为国家节省2.7吨石油。众所周知，石油是国家的战略资源，本技术发明即可大量节省昂贵的石油，又将价格低廉的滑石资源价值提高近10倍以上。因此，通过自主创新，达到节省能源消耗的目标，为建立节约型社会做出积极贡献。
具体实施例方式
实施例1超细滑石粉增强PP-R管材料，该材料的母料配方按重量份为滑石粉(2500目) 70份铝酸酯偶联剂2份选用聚丙烯蜡6份高分子量线性低密度聚乙烯8份聚丙烯 4份①.混料将滑石粉与偶联剂放入高速混合器混合，高速混合15分钟，放入其他材料，混合均匀后出料。
②.造粒将上面混合好的原料放入双螺杆造粒机组料斗内，进行造粒。
③.制造材料将上面造好的母料同共聚牌号聚丙烯混合，混合比例为母料∶聚丙烯＝30∶70。将混合均匀的材料用造粒机组进行造粒，造成的颗粒即为“超细滑石粉增强PP-R管材料”。
实施例2超细滑石粉增强PP-R管材料，该材料的母料配方按重量份为滑石粉(3000目) 72份硅烷偶联剂 2.5份聚乙烯蜡7份高分子量线性低密度聚乙烯12份聚丙烯 6份超细滑石粉增强PP-R管材料配方为按重量百分比母料30％、共聚PP-R管材原材料60％共混造粒，制成超细滑石粉增强PP-R管材料。工艺同实施例1。
实施例3超细滑石粉增强PP-R管材料，该材料的母料配方按重量份为滑石粉(4000目) 75份硅烷偶联剂 3份聚乙烯蜡8份POE 16份聚丙烯 8份超细滑石粉增强PP-R管材料配方为按重量百分比母料40％、共聚PP-R管材原材料70％共混造粒，制成超细滑石粉增强PP-R管材料。工艺同实施例1。
权利要求
1.超细滑石粉增强PP-R管材料，其特征在于该材料的母料配方按重量份为滑石粉(2500目～4000目) 70～75份活化剂 2～3份分散剂 6～8份增韧剂 8～16份载体4～8份超细滑石粉增强PP-R管材料配方为按重量百分比母料30～40％、共聚PP-R管材原材料60～70％共混造粒，制成超细滑石粉增强PP-R管材料。
2.根据权利要求1所述的超细滑石粉增强PP-R管材料，其特征在于活化剂选用铝酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的超细滑石粉增强PP-R管材料，其特征在于分散剂选用聚丙烯蜡或聚乙烯蜡。
4.根据权利要求1所述的超细滑石粉增强PP-R管材料，其特征在于增韧剂选用高分子量线性低密度聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物POE的一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的超细滑石粉增强PP-R管材料，其特征在于载体选用均聚牌号的聚丙烯。
全文摘要
本发明涉及超细滑石粉增强PP－R管材料。超细滑石粉增强PP－R管材料，其特征在于该材料的母料配方按重量份为滑石粉70～75份、活化剂2～3份、分散剂6～8份、增韧剂8～16份、载体4～8份。超细滑石粉增强PP－R管材料配方为按重量百分比母料30～40％、共聚PP－R管材原材料60～70％共混造粒。该材料具有耐高温蠕变性能好、弹性模量高、冲击强度也高的特点。
文档编号F16L9/00GK1821291SQ20061004575
公开日2006年8月23日 申请日期2006年1月26日 优先权日2006年1月26日
发明者李群, 刘永丰 申请人:海城市金昌科技开发有限公司