專利名稱：一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料，具體涉及一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于環(huán)境、能源、衛(wèi)生性等要求，所以塑料管材代替?zhèn)鹘y(tǒng)管材(如鑄鐵管、鍍鋅鋼管、混凝土管、粘土管等)已成為共識(shí)。在塑料管材的使用中，排水管道系統(tǒng)是應(yīng)用量最大的。在此領(lǐng)域，所使用的塑料管道主要包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)管道，其他還有玻璃鋼夾紗管、玻璃纖維增強(qiáng)PP管等；其中，PVC管道的用量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，約占60%以上。但在近幾年，發(fā)達(dá)國家的管道應(yīng)用實(shí)踐表明無論是給水管道還是排水管道，聚烯烴管材的發(fā)展速度超過PVC管材。聚烯烴管道今后將逐漸占主導(dǎo)地位，特別在大口徑實(shí)壁管和結(jié)構(gòu)壁管系統(tǒng)。 聚丙烯是一種半結(jié)晶性材料，它比PE要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。由于均聚物型的PP溫度高于0°c以上時(shí)非常脆，許多商業(yè)的PP材料是加入f 4%乙烯的無規(guī)共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱變形溫度、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度，PP的沖擊強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。嵌段共聚聚丙烯(PP-B)管道系統(tǒng)由于具有良好的機(jī)械性能、優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性能和長期使用壽命等，因此在發(fā)達(dá)國家該管道廣泛應(yīng)用于埋地排水、下水管道系統(tǒng)，室內(nèi)污廢水系統(tǒng)，電纜防護(hù)和導(dǎo)管系統(tǒng)。特別是新一代剛性PP-B材料的開發(fā)，更加滿足了排水管道對(duì)材料的剛性要求，增強(qiáng)了 PP-B管道在排水領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)能力，使之具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景?！禛B/T 273-2008聚丙烯靜音排水棺材及管件》對(duì)原料進(jìn)行了具體規(guī)定，其中規(guī)定原料為耐沖擊的嵌段共聚聚丙烯(PP-B)為原料。而為了增加聚丙烯的耐沖擊性能，常需要將PP與乙烯進(jìn)行嵌段共聚，但在增加耐沖擊性能的同時(shí)，聚丙烯的其他性能得到了降低，其中維卡軟化溫度就產(chǎn)生了比較明顯的變化，聚丙烯的維卡軟化溫度由大于150°C降低到了 140°C左右，而GB/T273中明確規(guī)定PP-B的維卡軟化溫度要> 145°C，聚丙烯的耐沖擊性能與維卡軟化溫度形成了矛盾，為了解決這一矛盾，必須對(duì)聚丙烯進(jìn)行進(jìn)一步改性，從而達(dá)到在具有良好耐沖擊性能的基礎(chǔ)上兼具較高的維卡軟化溫度的目的。一個(gè)公開號(hào)為CN 1099770 A，
公開日為1995. 3. 8,名為“高抗沖擊聚丙烯組合物”的發(fā)明專利公開了一種抗沖擊聚丙烯組合物，泉規(guī)/合吻mmM像、叛薇
烯、無機(jī)填料、防老劑和潤滑劑，該組合物具有優(yōu)良的物理性能，突出的抗沖擊性、耐熱性及剛性。但是這種聚丙烯樹脂混合物不具有較高的維卡軟化溫度，不適合用于排水管道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是解決目前靜音排水管道用耐沖擊共聚聚丙烯在保證耐沖擊性能的基礎(chǔ)上維卡軟化溫度不能達(dá)到要求的問題，提供一種具有高強(qiáng)度且高維卡軟化溫度的靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供制備這種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙 烯，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)所述靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯由以下組分制成耐沖擊共聚聚丙烯50-90份，玄武巖纖維3-8份，有機(jī)改性蒙脫土5-15份，稀土 1-3份，納米二氧化娃3-6份，潤滑劑1_3份，穩(wěn)定劑O. 5-2份，填料1_10份。由于目前市場(chǎng)上的耐沖擊共聚聚丙烯用于靜音排水管道存在維卡軟化溫度過低的缺點(diǎn)，因此本發(fā)明添加了各個(gè)組分以提高耐沖擊共聚聚丙烯的維卡軟化溫度以及其他性能。有機(jī)改性蒙脫土，能顯著提高軟化點(diǎn)溫度，且無鹵阻燃，具有成炭好、無熔滴、煙霧少、難點(diǎn)燃、無鹵阻燃、抗遷移、密度小等優(yōu)特點(diǎn)；有機(jī)改性蒙脫土的加入可顯著提高耐沖擊共聚聚丙烯的結(jié)晶速率和結(jié)晶率，從而提高耐沖擊共聚聚丙烯的力學(xué)性能，減少耐沖擊共聚聚丙烯成型過程中的收縮率，同時(shí)降低耐沖擊共聚聚丙烯制品的成本。稀土是良好的聚丙烯β成核劑，可以促進(jìn)聚丙烯β晶型的形成，提高熱變形溫度和沖擊強(qiáng)度。納米二氧化硅具有明顯的異相成核效應(yīng)，能夠提高耐沖擊共聚聚丙烯的結(jié)晶溫度、熔融溫度、結(jié)晶度和結(jié)晶速率，同時(shí)維卡軟化溫度也得到了提高。玄武巖纖維具有增強(qiáng)效果，添加玄武巖纖維為了減少各種添加物對(duì)耐沖擊共聚聚丙烯耐沖擊性能影響，玄武巖纖維比玻璃纖維性能優(yōu)異，在達(dá)到同樣的增強(qiáng)效果要比玻璃纖維添加量少。由于有機(jī)改性蒙脫土的阻燃效果，聚丙烯在用于下水管道發(fā)生火宅時(shí)，可以降低火勢(shì)的蔓延，降低財(cái)產(chǎn)損失。潤滑劑用于耐沖擊共聚聚丙烯改性產(chǎn)品的內(nèi)外動(dòng)態(tài)潤滑平衡控制，大幅度提高熔體流動(dòng)性及表面光澤度，可直接用于注塑。穩(wěn)定劑可防止光照和熱氧化的影響，提高聚丙烯的穩(wěn)定性。填料是減少耐沖擊共聚聚丙烯成型過程中的收縮率，同時(shí)降低耐沖擊共聚聚丙烯制品的成本。作為優(yōu)選，所述玄武巖纖維的直徑為O. 5-5 μ m。直徑過大增強(qiáng)效果不佳，直徑過小成本太大。作為優(yōu)選，所述稀土為氧化鑭、氧化鈰或氧化鐠。作為優(yōu)選，所述有機(jī)改性蒙脫土為采用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)與十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行有機(jī)插層改性。根據(jù)張林，等的論文《鈉基蒙脫土的有機(jī)改性及其表征》的改性方法制備而成。蒙脫土大體上分為鈉基土和鈣基土，鈉基蒙脫土具有更好的性能。作為優(yōu)選，所述納米二氧化硅的粒徑為20_60nm。粒徑過大不利于聚丙烯結(jié)晶，粒徑過小成本增大。作為優(yōu)選，潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸。作為優(yōu)選，穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑944、光穩(wěn)定劑BW-10LD或光穩(wěn)定劑622。添加光穩(wěn)定劑防止聚丙烯的降解氧化，增加耐沖擊共聚聚丙烯的使用壽命。作為優(yōu)選，填料為滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣或二氧化鈦。制備靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯的方法，該方法包括以下步驟首先將按重量份數(shù)進(jìn)行配比的所述靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯的各組分混合均勻，然后在雙螺桿混煉擠出機(jī)擠出切粒，擠出機(jī)溫度為150-220°C，轉(zhuǎn)速為180-600轉(zhuǎn)/min。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的靜音排水管道用耐沖擊共聚聚丙烯通過添加各組分改變聚丙烯的結(jié)晶從而增加了強(qiáng)度且提高了熱力學(xué)溫度，進(jìn)而維卡軟化溫度也得到了很大提高；除此之外，本發(fā)明的產(chǎn)品還具有阻燃效果，發(fā)生火宅時(shí)，在一定上能夠能夠降低火勢(shì)的蔓延，保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的部分原料名稱及來源
耐沖擊共聚聚丙烯東莞市同迅塑膠原料有限公司。實(shí)施例I
首先將耐沖擊共聚聚丙烯，玄武巖纖維，有機(jī)改性蒙脫土，氧化鑭，納米二氧化硅，硬脂酸鈣，光穩(wěn)定劑944，滑石粉按照表I中各組分的配比均勻混合，然后在雙螺桿混煉擠出機(jī)擠出切粒，擠出機(jī)溫度約為150°C，轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/min。其中，耐沖擊共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為O. 05g/10min,玄武巖纖維的直徑為2 μ m，納米二氧化娃的粒徑為60nm,潤滑劑、穩(wěn)定劑和填料的粒徑均小于20 μ m。實(shí)施例2
首先將耐沖擊共聚聚丙烯，玄武巖纖維，有機(jī)改性蒙脫土，氧化鈰，納米二氧化硅，硬脂酸鋅，光穩(wěn)定劑BW-10LD，輕質(zhì)碳酸鈣按照表I中各組分的配比均勻混合，然后在雙螺桿混煉擠出機(jī)擠出切粒，擠出機(jī)溫度約為220°C，轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/min。其中，耐沖擊共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為O. 5g/10min，玄武巖纖維的直徑為5μπι，納米二氧化娃的粒徑為20nm,潤滑劑、穩(wěn)定劑和填料的粒徑均小于20 μ m。實(shí)施例3
首先將耐沖擊共聚聚丙烯，玄武巖纖維，有機(jī)改性蒙脫土，氧化鑭，納米二氧化硅，硬脂酸，光穩(wěn)定劑622，二氧化鈦按照表I中各組分的配比均勻混合，然后在雙螺桿混煉擠出機(jī)擠出切粒，擠出機(jī)溫度約為180°C，轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/min。其中，耐沖擊共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為O. lg/10min,玄武巖纖維的直徑為
O.5 μ m,納米二氧化娃的粒徑為40nm,潤滑劑、穩(wěn)定劑和填料的粒徑均小于20 μ m。實(shí)施例4
首先將耐沖擊共聚聚丙烯，玄武巖纖維，有機(jī)改性蒙脫土，氧化鐠，納米二氧化硅，硬脂酸鈣，光穩(wěn)定劑622，輕質(zhì)碳酸鈣按照表I中各組分的配比均勻混合，然后在雙螺桿混煉擠出機(jī)擠出切粒，擠出機(jī)溫度約為200°C，轉(zhuǎn)速為180轉(zhuǎn)/min。其中，耐沖擊共聚聚丙烯的熔融指數(shù)為O. 3g/10min，玄武巖纖維的直徑為I μ m，納米二氧化娃的粒徑為30nm,潤滑劑、穩(wěn)定劑和填料的粒徑均小于20 μ m。
各實(shí)施例制備的靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯的性能見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)所述靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯由以下組分制成耐沖擊共聚聚丙烯50-90份，玄武巖纖維3-8份，有機(jī)改性蒙脫土 5-15份，稀土 1-3份，納米二氧化硅3-6份，潤滑劑1_3份，穩(wěn)定劑O. 5-2份，填料1-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，所述玄武巖纖維的直徑為O. 5-5 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，所述稀土為氧化鑭、氧化鈰或氧化鐠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，所述有機(jī)改性蒙脫土為采用十六烷基三甲基溴化銨與十八烷基三甲基氯化銨對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行有機(jī)插層改性。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于,所述納米二氧化硅的粒徑為20-60nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，穩(wěn)定劑為光穩(wěn)定劑944、光穩(wěn)定劑BW-10LD或光穩(wěn)定劑622。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯，其特征在于，填料為滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣或二氧化鈦。
9.制備權(quán)利要求I所述的一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟首先將按重量份數(shù)進(jìn)行配比的所述靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯的各組分混合均勻，然后在雙螺桿混煉擠出機(jī)擠出切粒，擠出機(jī)溫度為150-220°C，轉(zhuǎn)速為 180-600 轉(zhuǎn) /min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分子材料，具體涉及一種靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯及其制備方法，以解決目前靜音排水管道用耐沖擊共聚聚丙烯在保證耐沖擊性能的基礎(chǔ)上維卡軟化溫度不能達(dá)到規(guī)定要求的問題，按重量份數(shù)計(jì)所述靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯由以下組分組成耐沖擊共聚聚丙烯50-90份，玄武巖纖維3-8份，有機(jī)改性蒙脫土5-15份，稀土1-3份，納米二氧化硅3-6份，潤滑劑1-3份，穩(wěn)定劑0.5-2份，填料1-10份。本發(fā)明通過改變聚丙烯的結(jié)晶過程并且對(duì)聚丙烯進(jìn)行綜合改性，使靜音排水管道用改性耐沖擊共聚聚丙烯不僅在保持高耐沖擊性能的基礎(chǔ)上提高了維卡軟化溫度，并且具有良好的阻燃效果。
文檔編號(hào)C08L23/14GK102786741SQ20121025266
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者丁鐘銓, 俞來明, 王小霞, 石琢, 裘春榮, 賈裕蛟, 郁世超, 郁巨華 申請(qǐng)人:杭州宏升塑膠有限公司