一種結(jié)晶型聚丙烯管材管件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于聚丙烯復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)晶型聚丙烯管材管件的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 均聚聚丙烯（PPH)，是最廉價的丙烯聚合物樹脂，用它來制造聚丙烯復(fù)合材料成本 低，所以是管材制造領(lǐng)域青睞的原料，但是用它制造的管材和管件最大的弱點就是抗沖擊 性能較差，質(zhì)地脆，不適用于放大推廣使用。針對如何提高這種聚丙烯管材和管件的抗沖擊 性能，目前也有許多研究結(jié)果，大致可分為以下四種：（1)使用聚乙烯（PE)與聚丙烯（PP) 共混，在PP中混入PE可以提高沖擊韌性；(2)彈性體增韌，向塑料中增加彈性體，彈性體 在塑料基體中以微米級的細小分散體存在，當基體受到?jīng)_擊時彈性體變形而引發(fā)銀紋和剪 切帶，通過銀紋化和屈服變形而吸收能量，從而使基體沖擊韌性提高；（3)聚丙烯的晶型改 性，常規(guī)聚丙烯的晶型為α型，將其改變?yōu)棣戮秃螅梢愿纳凭郾┑目箾_擊性能；(4) 丙烯和乙烯無規(guī)共聚，即PP-R樹脂，可以提高PP的沖擊韌性。前兩種增韌技術(shù)，在沖擊強度 提高的同時，管材的剛性相關(guān)性能降低，如拉伸強度、環(huán)剛度、靜水壓力強度降低，而縱向回 縮率和蠕變比率增大，這是極大缺陷。聚丙烯的晶型改性增韌，在提高管材韌性的同時，其 他機械強度保持不變，但制造成本較高，而且增韌弧度也不大。至于無規(guī)共聚增韌技術(shù)，即 PP-R樹脂相關(guān)技術(shù)，其PP-R管不但有較高韌性，還能保持PP管的其他機械強度和使用性 能。因而PP-R給水管，在我國已成定型產(chǎn)品廣泛應(yīng)市，我公司2001年早已批量生產(chǎn)上市。
[0003] 不難看出，現(xiàn)有的四種增韌技術(shù)中，無規(guī)共聚為最佳增韌技術(shù)。但此種PP-R管的 制造成本高，與一般聚丙烯樹脂管相比，每噸高800~1000元。而且沖擊韌性邇不理想，在 我國北方使用時，在冬季因沖擊韌性差，不時也有爆管事故發(fā)生。為此，制造一種沖擊韌性 高于PP-R管，不僅滿足我國北方供水市場所需，而且還能拓展俄羅斯、中東歐國家及陸上 絲綢之路各國市場，找尋一種操作簡單、制造成本低的聚丙烯增韌管技術(shù)，是本領(lǐng)域備受矚 目的研究前沿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)晶型聚丙烯管材管件的制備方法，其方 法簡單，能夠提高管材管件的耐沖擊性，同時能獲得良好的剛性。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種結(jié)晶型聚丙烯管材管件的制備方法，以結(jié)晶型均聚聚丙烯樹脂為原料擠出成 管材或注塑成管件，待管材管件冷卻至室溫后，在100~160°c的溫度條件下進行退火處理 1.5~45小時。優(yōu)選的，140°C的溫度條件下進行退火處理3~24小時。更優(yōu)選的，在原料 中添加輔料，所述輔料包括纖維材料、穩(wěn)定劑、顏料、抗氧劑或成核劑的一種或幾種。
[0007] 本發(fā)明中所述結(jié)晶均聚聚丙烯樹脂的熔體質(zhì)量流動速率為0. 06~I. 4g/10min ; 所述結(jié)晶均聚聚丙烯樹脂的熔體質(zhì)量流動速率最好為〇. 3~0. 8g/10min。
[0008] 本發(fā)明中所述穩(wěn)定劑為水滑石DHT-4A，所述抗氧劑為四（3, 5-二叔丁基-4-羥基 苯基丙酸）季戊四醇酯或雙（2, 4-二叔丁基苯基二亞磷酸）季戊四醇酯中的至少一種。
[0009] 優(yōu)選的，結(jié)晶型聚丙烯管材管件的制備方法如下：按重量份計，取結(jié)晶均聚聚丙烯 樹脂100重量份，四（3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸）季戊四醇酯0. 01~0. 3重量份， 雙（2, 4-二叔丁基苯基二亞磷酸）季戊四醇酯0. 03~0. 1重量份、水滑石DHT-4A0. 05~ 0. 08重量份，混合均勻，并在熔融狀態(tài)下擠出成管材或注塑成管件，待管材管件冷卻至室溫 后，在110~155°C的溫度條件下進行退火處理1. 5~45小時。
[0010] 更優(yōu)選的，取結(jié)晶均聚聚丙烯樹脂100重量份，四（3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基丙 酸）季戊四醇酯〇. 08重量份，雙（2, 4-二叔丁基苯基二亞磷酸）季戊四醇酯0. 05重量份， 水滑石DHT-4A 0. 06重量份，混合均勻，并在熔融狀態(tài)下擠出成管材或注塑成管件，待管材 管件冷卻至室溫后，在140°C的溫度條件下進行退火處理12小時。
[0011] 本發(fā)明上述的室溫指室內(nèi)的溫度，由于不同季節(jié)、不同天氣室溫存在差異，一般而 言溫度范圍可以在0~40°C均可。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明用結(jié)晶均聚聚丙烯樹脂為原料制備出管材管件， 再對所制備的管材和管件進行退火處理。本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)的增韌技術(shù)相比，可以大大 減少制造成本。并且通過退火工藝提高了管材管件的耐沖擊性，同時獲得了良好的剛性，也 改善了管材管件的慢性開裂性能，能實現(xiàn)_3〇°C溫度條件下的低壓流體輸送或帶壓流體輸 送，以及滿足污水處理及輸送的使用要求。并且本方法操作簡單、制造成本低。
【具體實施方式】
[0013] 本發(fā)明選用4種結(jié)晶均聚聚丙烯樹脂作為基本樹脂原料，這4種結(jié)晶均聚聚丙烯 樹脂的性能特征如表1，下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0014] 表1、所用結(jié)晶均聚聚丙烯的性能特征
[0016] 實施例1
[0017] 稱取1#結(jié)晶均聚聚丙烯100重量份，四（3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸）季戊 四醇酯0. 08重量份，雙（2, 4-二叔丁基苯基二亞磷酸）季戊四醇酯0. 05重量份和水滑石 DHT-4A 0. 06重量份，混合均勻后，在一臺單螺桿擠出機[巴登菲爾德（BATTENFELD型）] 中，在210°C進行擠出加工，得到直徑為110mm、壁厚為IOmm的普通結(jié)構(gòu)管子（即單壁管）， 稱為實施例1的Φ 110單壁管。
[0018] 將實施例1制備的Φ 110單壁管，部分進行退火處理，部分不退火。退火是在有空 氣的密封烘箱（或烘房）中進行，熱處理溫度140±0. 2°C，熱處時間為3~24小時。將退 火和非退火的兩種管材，用隨后的測試方法進行評估。擠出后，所有的管材在室溫至少保存 15天，然后才進行退火處理。再次，通過退火處理的管材，必須在室溫下保存至少15天以 后才能進行檢測。對于未退火的管材樣品，也必須在室溫下保存至少15天以后才能進行檢 測。
[0019] 縱向回縮率測定
[0020] 根據(jù)國家熱塑性塑料管材縱向回縮率標準GBT6671-2001，對經(jīng)過退火處理和未經(jīng) 過退火處理的實施例1的φ 110單壁管進行縱向回縮率測定。樣品管長200毫米，共取三個 樣進行測定，取三個樣管的平均值作為測定結(jié)果。樣品長度L。在室溫（18~25°C )下測量， 然后將樣品垂直懸掛在150°C空氣爐中保持60分鐘，然后慢慢冷卻到室溫（18~25°C )，再 測量長度為Lf，其回縮率計算公式如下：
[0021] 回縮率=(L0-Lf)/L。。
[0022] 要求縱向回縮率小于2%，且無氣泡和裂縫，測定結(jié)果整理在表2中。
[0023] 環(huán)剛度測定
[0024] 根據(jù)國家熱塑性塑料管材環(huán)剛度測定標準GB/T9647-2003,對經(jīng)過退火處理和未 經(jīng)過退火處理的實施例1的Φ110單壁管進行環(huán)剛度測定。樣品長300毫米，共取3個樣 進行測試，取其平均值作為結(jié)果。在23°C進行環(huán)剛度測定，測定時，將樣管放在兩個水平板 之間，上板以5毫米/分鐘的恒定的速率向下壓縮，當管材直徑的垂直變形達到樣管初始內(nèi) 徑3%時即為終點。讀下此時的壓力F。對每個樣管都進行測試，取其平均值。環(huán)剛度 下式計算：
[0025] Si = [0· 0186+0. 025 X (Yi/Di) ] X [Fi/ (Li · Yi)]
[0026] 式中，D1-管材內(nèi)徑平均值，單位為毫米（m);
[0027] Fi-相對于管材3. 0%變形時的力值，單位為千牛（kN);
[0028] Li-試管長度，單位為米（m);
[0029] Yi-變形量，單位為米（m)，對應(yīng)于3. 0%變形時的變形量。
[0030] 最后計算平均值計S，其測試數(shù)據(jù)整理在表3