一種抗低溫沖擊的pp-r復(fù)合管材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及管道技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗低溫沖擊的PP-R復(fù)合管材及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高聚物的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其性能起著決定性的作用，高聚物的主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)分子鏈的剛 柔性影響最大，對(duì)于等規(guī)聚丙烯來(lái)說(shuō)，由于主鏈上的甲基在空間有序排列，因此主鏈上的 C-C鍵內(nèi)旋受阻，分子鏈的柔性小，沖擊強(qiáng)度較低。采用乙烯丙烯共聚的方法，在丙烯聚合時(shí) 引入少量乙烯進(jìn)行共聚，其效果等同于在等規(guī)聚丙烯主鏈上引入缺陷，使主鏈的平均等規(guī) 度和等規(guī)序列長(zhǎng)度均下降，分子鏈的柔順性增加。與均聚的等規(guī)聚丙烯相比，乙烯丙烯共聚 物的拉伸強(qiáng)度、模量、硬度和熱變形溫度等均有下降，沖擊強(qiáng)度得到提高。隨著共聚單體中 乙烯含量的增加，乙烯丙烯共聚物與等規(guī)聚丙烯均聚物的性能差別也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
[0003] PP-R管材以乙烯和丙烯的無(wú)規(guī)共聚物為原料，無(wú)規(guī)共聚物中乙烯含量為 2. 5-5. 5%。采用13C-NMR對(duì)無(wú)規(guī)共聚物進(jìn)行分析可以看出，無(wú)規(guī)共聚物是鑲嵌著單個(gè)乙烯 單元的長(zhǎng)嵌段聚丙烯鏈結(jié)構(gòu)，乙烯在其序列結(jié)構(gòu)中主要以PPE和PEP存在。在乙烯含量較 低時(shí)，EPE、EEE、EEP均為零；隨著乙烯含量的提高，只出現(xiàn)少量的EPE、EEE和EEP。
[0004] PP-R管材在10°C -70°C溫度范圍（特別在高溫度段）具有較高抗蠕變特性，可承 受較高工作壓力，并具有耐蝕、無(wú)毒、可熔接等優(yōu)點(diǎn)，是冷熱水及采暖系統(tǒng)的理想選擇。但 是，在實(shí)際應(yīng)用中，PP-R管材的低溫脆性帶來(lái)許多顯而易見(jiàn)的問(wèn)題。譬如，在冬季的運(yùn)輸過(guò) 程中容易被顛破，在施工過(guò)程中受重物的撞擊易發(fā)生碎裂，這些問(wèn)題困擾著PP-R管材生產(chǎn) 廠家或經(jīng)銷(xiāo)商。
[0005] 目前，為了改善PP-R管材的低溫脆性，很多廠家在PP-R粒料中摻混較大比例的 PP-B粒料（PP-B含量達(dá)25%以上），然后在單螺桿擠出機(jī)中直接擠出成型管材。PP-B粒料 中乙烯含量達(dá)到7%以上，而且￡￡￡、￡￡?含量較？?-1?大大提高。乙丙橡膠對(duì)？?-8管材的 剛性及韌性的影響是反方向的：隨著乙丙橡膠含量的增加，PP-B的韌性即沖擊強(qiáng)度提高， 而剛性逐步下降。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18742《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)》中的相關(guān)規(guī)定，與 PP-H、PP-R相比，PP-B在各個(gè)級(jí)別的設(shè)計(jì)應(yīng)力要小35-42%，由此可以看出，PP-B的耐內(nèi)壓 性能較PP-R要差很多。因此，在PP-R中摻混大量PP-B粒料，且通過(guò)單螺桿擠出機(jī)直接擠 出時(shí)，PP-R材料和PP-B材料混合得不是很均勻，這導(dǎo)致PP-R管材的耐內(nèi)壓性能的下降。
[0006] 為了改善PP-R管材的耐內(nèi)壓性能，國(guó)外一些大型材料、管材廠家（如北歐化工、喬 治-費(fèi)舍爾）通過(guò)改善PP的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高管材中0結(jié)晶的含量來(lái)顯著提升管材在高溫 下的耐內(nèi)壓性能。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN8078已經(jīng)將此類(lèi)產(chǎn)品單獨(dú)列出，提高其耐內(nèi)壓性能指標(biāo)，并 命名為PPR-RCT。
[0007] 為了解決PP-R管材抗低溫沖擊性能差的問(wèn)題，需要對(duì)PP-R管材進(jìn)行改良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種抗低溫沖擊的PP-R復(fù)合管材及其制備方法，能夠解決現(xiàn)有技 術(shù)中PP-R管材抗低溫沖擊性能差的問(wèn)題，并且維持PP-R管材原有的優(yōu)良性能。
[0009] -種抗低溫沖擊的PP-R復(fù)合管材，所述PP-R復(fù)合管材包括內(nèi)外依次嵌套的至少 兩層，其中至少一層為韌性層，所述PP-R復(fù)合管材采用共擠模具一次擠出成型。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)中，為了改善管材的低溫抗沖擊性能，一方面，可以從管材的原料著手， 即對(duì)材料的原料進(jìn)行化學(xué)改性，或者在原料中添加改性劑進(jìn)行物理改性；另一方面，也可以 從管材的結(jié)構(gòu)著手，即改變管材的結(jié)構(gòu)組成。
[0011] 本發(fā)明通過(guò)改變管材的結(jié)構(gòu)組成，在管材中添加韌性層，通過(guò)韌性層提升PP-R管 材的抗低溫沖擊性能?，F(xiàn)有技術(shù)中，PP-R管材有單層、兩層、三層甚至五層，本發(fā)明中所述 的韌性層并非是對(duì)PP-R管材中已有層的簡(jiǎn)單替換，而是在PP-R管材中獨(dú)立添加的層。
[0012] 本發(fā)明采用共擠模具一次成型所述的抗低溫沖擊PP-R復(fù)合管材，能夠使PP-R復(fù) 合管材的層結(jié)構(gòu)之間配合緊密，且層與層之間不會(huì)存在較大的應(yīng)力，避免PP-R復(fù)合管材在 長(zhǎng)期使用過(guò)程中發(fā)生形變。
[0013] 采用共擠模具使韌性層和PP-R層之間相互獨(dú)立，不存在由于混合不均勻帶來(lái)的 性質(zhì)不均一問(wèn)題，使各材料都能完全發(fā)揮出原有的優(yōu)良性能。
[0014] PP-R層由如下重量份配比的組分制備而成：
[0015] PP-R 樹(shù)脂：100 份；
[0016] 色母料：1.5-3 份。
[0017] 所述PP-R樹(shù)脂中乙烯含量為3~5. 5 %，所述PP-R樹(shù)脂的熔融指數(shù)為 230°C /2. 16kg 條件下 0? 2-0. 5g/10min。
[0018] 所述韌性層由如下重量份配比的組分制備而成：
[0019] 韌性層樹(shù)脂：100份；
[0020] 色母料：0-3份。
[0021] 作為優(yōu)選，所述韌性層的材質(zhì)為PE-RT樹(shù)脂、PB樹(shù)脂、PE-100樹(shù)脂、PP-B樹(shù)脂中的 至少一種。
[0022] PE-RT即耐熱聚乙烯，采用乙烯和辛烯（或丁烯、己烯）共聚的方法制備，在聚合反 應(yīng)中對(duì)聚乙烯分子鏈上支鏈的數(shù)目和分布進(jìn)行適度控制得到的一種中密度聚乙烯，因此， 具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，并帶有受控的側(cè)鏈分布，從而提供了優(yōu)異的耐應(yīng)力開(kāi)裂性能和長(zhǎng)期 耐靜液壓強(qiáng)度。
[0023] PB即聚丁烯，采用丁烯-1 (BUTENE-1)合成，是一種線性的全同立構(gòu)的半結(jié)晶性熱 塑性材料，具有柔軟性的異性質(zhì)體，由其制成的PB管材具有耐寒、耐熱、耐壓、不生銹、不腐 蝕、不結(jié)垢、壽命長(zhǎng)，且能長(zhǎng)期耐老化。
[0024] PE-100樹(shù)脂，是一種高密度聚乙稀，相對(duì)分子量分布呈現(xiàn)雙峰，低相對(duì)分子質(zhì)量部 分提供較好的加工性能，而高相對(duì)分子質(zhì)量部分提供較好的力學(xué)性能。利用PE-100樹(shù)脂制 成的管材相比普通的聚乙烯樹(shù)脂，耐壓等級(jí)更高，輸送安全性更高，相同壓力等級(jí)下管壁可 以更薄。
[0025] PP-R復(fù)合管材中的韌性層僅用于改善PP-R管材的抗低溫沖擊性能，考慮到PP-R 復(fù)合管材的連接問(wèn)題，優(yōu)選地