一种结晶型聚丙烯管材管件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种结晶型聚丙烯管材管件的制备方法，以结晶型均聚聚丙烯树脂为原料，先注塑成管件或挤出成管材，然后冷却至室温，再在100～160℃的温度条件下进行退火处理1.5～45小时。本方法极大地提高了管材管件的耐冲击性、刚性以及机械性能，并且改善了管材管件的慢性开裂性能。此种退火处理的PP管材和管件，不仅能满足0℃温度条件下的低压流体输送或带压流体输送，满足中华人民共和国国标对PP管材和管件的质量要求，而且可以在低至-30℃温度条件下的低压流体输送或带压流体输送，还能满足欧洲市场污水处理和排水管对PP管材和管件的质量要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于聚丙烯复合材料领域，特别涉及一种结晶型聚丙烯管材管件的制备方 法。
技术介绍
均聚聚丙烯（PPH)，是最廉价的丙烯聚合物树脂，用它来制造聚丙烯复合材料成本 低，所以是管材制造领域青睐的原料，但是用它制造的管材和管件最大的弱点就是抗冲击 性能较差，质地脆，不适用于放大推广使用。针对如何提高这种聚丙烯管材和管件的抗冲击 性能，目前也有许多研究结果，大致可分为以下四种：（1)使用聚乙烯（PE)与聚丙烯（PP) 共混，在PP中混入PE可以提高冲击韧性；(2)弹性体增韧，向塑料中增加弹性体，弹性体 在塑料基体中以微米级的细小分散体存在，当基体受到冲击时弹性体变形而引发银纹和剪 切带，通过银纹化和屈服变形而吸收能量，从而使基体冲击韧性提高；（3)聚丙烯的晶型改 性，常规聚丙烯的晶型为α型，将其改变为β晶型后，可以改善聚丙烯的抗冲击性能；(4) 丙烯和乙烯无规共聚，即PP-R树脂，可以提高PP的冲击韧性。前两种增韧技术，在冲击强度 提高的同时，管材的刚性相关性能降低，如拉伸强度、环刚度、静水压力强度降低，而纵向回 缩率和蠕变比率增大，这是极大缺陷。聚丙烯的晶型改性增韧，在提高管材韧性的同时，其 他机械强度保持不变，但制造成本较高，而且增韧弧度也不大。至于无规共聚增韧技术，即 PP-R树脂相关技术，其PP-R管不但有较高韧性，还能保持PP管的其他机械强度和使用性 能。因而PP-R给水管，在我国已成定型产品广泛应市，我公司2001年早已批量生产上市。 不难看出，现有的四种增韧技术中，无规共聚为最佳增韧技术。但此种PP-R管的 制造成本高，与一般聚丙烯树脂管相比，每吨高800~1000元。而且冲击韧性迩不理想，在 我国北方使用时，在冬季因冲击韧性差，不时也有爆管事故发生。为此，制造一种冲击韧性 高于PP-R管，不仅满足我国北方供水市场所需，而且还能拓展俄罗斯、中东欧国家及陆上 丝绸之路各国市场，找寻一种操作简单、制造成本低的聚丙烯增韧管技术，是本领域备受瞩 目的研究前沿。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供，其方 法简单，能够提高管材管件的耐冲击性，同时能获得良好的刚性。 为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案： -种结晶型聚丙烯管材管件的制备方法，以结晶型均聚聚丙烯树脂为原料挤出成 管材或注塑成管件，待管材管件冷却至室温后，在100~160°c的温度条件下进行退火处理 1.5~45小时。优选的，140°C的温度条件下进行退火处理3~24小时。更优选的，在原料 中添加辅料，所述辅料包括纤维材料、稳定剂、颜料、抗氧剂或成核剂的一种或几种。 本专利技术中所述结晶均聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率为0. 06~I. 4g/10min ; 所述结晶均聚聚丙烯树脂的熔体质量流动速率最好为〇. 3~0. 8g/10min。 本专利技术中所述稳定剂为水滑石DHT-4A，所述抗氧剂为四（3, 5-二叔丁基-4-羟基 苯基丙酸）季戊四醇酯或双（2, 4-二叔丁基苯基二亚磷酸）季戊四醇酯中的至少一种。 优选的，结晶型聚丙烯管材管件的制备方法如下：按重量份计，取结晶均聚聚丙烯 树脂100重量份，四（3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸）季戊四醇酯0. 01~0. 3重量份， 双（2, 4-二叔丁基苯基二亚磷酸）季戊四醇酯0. 03~0. 1重量份、水滑石DHT-4A0. 05~ 0. 08重量份，混合均匀，并在熔融状态下挤出成管材或注塑成管件，待管材管件冷却至室温 后，在110~155°C的温度条件下进行退火处理1. 5~45小时。 更优选的，取结晶均聚聚丙烯树脂100重量份，四（3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基丙 酸）季戊四醇酯〇. 08重量份，双（2, 4-二叔丁基苯基二亚磷酸）季戊四醇酯0. 05重量份， 水滑石DHT-4A 0. 06重量份，混合均匀，并在熔融状态下挤出成管材或注塑成管件，待管材 管件冷却至室温后，在140°C的温度条件下进行退火处理12小时。 本专利技术上述的室温指室内的温度，由于不同季节、不同天气室温存在差异，一般而 言温度范围可以在0~40°C均可。 本专利技术的有益效果在于：本专利技术用结晶均聚聚丙烯树脂为原料制备出管材管件， 再对所制备的管材和管件进行退火处理。本专利技术的方法与传统的增韧技术相比，可以大大 减少制造成本。并且通过退火工艺提高了管材管件的耐冲击性，同时获得了良好的刚性，也 改善了管材管件的慢性开裂性能，能实现_3〇°C温度条件下的低压流体输送或带压流体输 送，以及满足污水处理及输送的使用要求。并且本方法操作简单、制造成本低。【具体实施方式】 本专利技术选用4种结晶均聚聚丙烯树脂作为基本树脂原料，这4种结晶均聚聚丙烯 树脂的性能特征如表1，下面对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。 表1、所用结晶均聚聚丙烯的性能特征 实施例1 称取1#结晶均聚聚丙烯100重量份，四（3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸）季戊 四醇酯0. 08重量份，双（2, 4-二叔丁基苯基二亚磷酸）季戊四醇酯0. 05重量份和水滑石 DHT-4A 0. 06重量份，混合均匀后，在一台单螺杆挤出机 中，在210°C进行挤出加工，得到直径为110mm、壁厚为IOmm的普通结构管子（即单壁管）， 称为实施例1的Φ 110单壁管。 将实施例1制备的Φ 110单壁管，部分进行退火处理，部分不退火。退火是在有空 气的密封烘箱（或烘房）中进行，热处理温度140±0. 2°C，热处时间为3~24小时。将退 火和非退火的两种管材，用随后的测试方法进行评估。挤出后，所有的管材在室温至少保存 15天，然后才进行退火处理。再次，通过退火处理的管材，必须在室温下保存至少15天以 后才能进行检测。对于未退火的管材样品，也必须在室温下保存至少15天以后才能进行检 测。 纵向回缩率测定 根据国家热塑性塑料管材纵向回缩率标准GBT6671-2001，对经过退火处理和未经 过退火处理的实施例1的φ 110单壁管进行纵向回缩率测定。样品管长200毫米，共取三个 样进行测定，取三个样管的平均值作为测定结果。样品长度L。在室温（18~25°C )下测量， 然后将样品垂直悬挂在150°C空气炉中保持60分钟，然后慢慢冷却到室温（18~25°C )，再 测量长度为Lf，其回缩率计算公式如下： 回缩率=(L0-Lf)/L。。 要求纵向回缩率小于2%，且无气泡和裂缝，测定结果整理在表2中。 环刚度测定 根据国家热塑性塑料管材环刚度测定标准GB/T9647-2003,对经过退火处理和未 经过退火处理的实施例1的Φ110单壁管进行环刚度测定。样品长300毫米，共取3个样 进行测试，取其平均值作为结果。在23°C进行环刚度测定，测定时，将样管放在两个水平板 之间，上板以5毫米/分钟的恒定的速率向下压缩，当管材直径的垂直变形达到样管初始内 径3%时即为终点。读下此时的压力F。对每个样管都进行测试，取其平均值。环刚度 下式计算： Si = X 式中，D1-管材内径平均值，单位为毫米（m); Fi-相对于管材3. 0%变形时的力值，单位为千牛（kN); Li-试管长度，单位为米（m); Yi-变形量，单位为米（m)，对应于3. 0%变形时的变形量。 最后计算平均值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结晶型聚丙烯管材管件的制备方法，其特征在于：以结晶型均聚聚丙烯树脂为原料注塑成管材或挤出成管件，待管材管件冷却至室温后，在100～160℃的温度条件下进行退火处理1.5‑45小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付志敏，赵劲松，李贤梅，
申请(专利权)人：重庆顾地塑胶电器有限公司，顾地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85