一种耐热增强聚丙烯管材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐热增强聚丙烯管材及其制备方法，选取无水乙醇和水混合形成乙醇水溶液；将乙烯基硅烷偶联剂溶于乙醇水溶液中；将短切玻纤侵入处理液内，搅拌后捞出，烘干；将聚丙烯、色母、抗氧剂混合均匀成外层原料，将聚丙烯、润滑剂、抗氧剂、引发剂搅拌均匀制成耐热聚丙烯层的原料，将外层原料和耐热聚丙烯层原料分别投入聚丙烯管材挤出机内，从挤出机侧喂料口加入经处理液处理后的短切玻纤和引发剂，挤出制备得到耐热增强聚丙烯管材。本发明专利技术的优点是：玻纤的分散更均匀，管材强度高，耐压和耐热性能强，制备方便，成本低。

Heat resistant reinforced polypropylene pipe and preparation method thereof

The invention discloses a heat-resistant reinforced polypropylene pipe and its preparation method, selects ethanol and water to form ethanol water solution, dissolves vinyl silane coupling agent in ethanol water solution, intruded short cut glass fiber into treatment liquid, stirred after stirring and dried, and mixed polypropylene, color mother and antioxidant into outer layer. Raw materials, polypropylene, lubricants, antioxidants and initiators are stirred to make the raw material of heat resistant polypropylene, and the outer raw materials and heat resistant polypropylene materials are put into the extruder of polypropylene pipe, and the short cut glass fiber and initiator are added from the extruder's side feed mouth after the treatment solution is treated. Strong polypropylene pipe. The advantages of the invention are: the dispersion of the glass fiber is more uniform, the strength of the pipe is high, the pressure and heat resistance performance is strong, the preparation is convenient and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种耐热增强聚丙烯管材及其制备方法
本专利技术属于高分子材料领域，涉及一种耐热增强聚丙烯管材及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯管材具有质轻、无毒、耐热、耐腐蚀、使用寿命长、安装方便、连接可靠、可回收利用等优点，作为一种新型绿色建筑节能材料，广泛应用于建筑供水系统、采暖系统、气体传输系统、化工流体输送系统、水处理系统、农业灌溉系统等。随着我国经济飞速发展，聚丙烯管材的用量也大幅增长，市场占有率迅速提高，是我国建设部重点推广的三大新型塑料管材的首推品种，近几年发展势头迅猛。目前，聚丙烯管材由于具有较好的柔韧性、耐热性，以及较低的导热系数，用于热水管道时保温节能效果明显，同时聚丙烯管内壁光滑、液体流动阻力小，可长期输送70℃左右的热水，成为市场上主流冷热水管材。然而对于更高温度的使用环境，输送泥浆等特殊流体来讲，普通聚丙烯熔体强度不高，与金属管道相比，强度、耐高温性以及耐摩擦性能不佳，限制了其在这些特殊领域的应用。大多数专利技术专利利用玻纤、滑石粉、云母等无机刚性粒子，加上各类增韧剂、相容剂、成核剂及其他加工助剂对聚丙烯进行复合改性，虽然综合性能有所提高，但组分复杂，添加量多，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐热性好、强度高的耐热增强聚丙烯管材。本专利技术的另一目的是提供一种耐热增强聚丙烯管材的制备方法。本专利技术的技术解决方案是：一种耐热增强聚丙烯管材，包括聚丙烯外层，在所述聚丙烯外层内设有耐热增强聚丙烯层，其中耐热增强聚丙烯层的原料组份为：100重量份的聚丙烯，10-50重量份经处理液处理后的短切玻纤，0.01-0.1重量份的润滑剂，0.5-1重量份的抗氧剂，0.05-0.2重量份的引发剂，聚丙烯选自熔体流动速率为0.1-0.3g/10min的共聚聚丙烯，短切玻纤为直径为6-15μm、长度为3-10mm的无碱玻纤，所述润滑剂由重量份比例为1：2-3的外润滑剂和内润滑剂复配而成，外润滑剂选自脂肪酸酰胺、硬脂酸及其盐类的一种或几种，内润滑剂选自烃类、有机硅类或小分子聚合物润滑剂的一种或几种；所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂DSTDP、DLTDP抗氧剂1010或抗氧剂168的一种或几种；引发剂为有机过氧化物；短切玻纤的处理液组份为：10-50ml溶剂，0.1-3重量份的乙烯基硅烷偶联剂，其中溶剂由体积比为9：1的无水乙醇和水混合而成，乙烯基硅烷偶联剂选自乙氧基三甲氧基硅烷或乙氧基三乙氧基硅烷，所述外层的原料组份为：100重量份的聚丙烯，1-5份的色母，0.5-1份的抗氧剂。其中，所述聚丙烯选自熔体流动速率为0.1-0.3g/10min的共聚聚丙烯。聚丙烯材料用于挤出成管，故其熔体流动速率不可太大，否则影响管材力学性能和使用寿命，且若熔体流动速率过大，无法挤出成管。考虑到引发剂的加入使聚丙烯分子链断裂，会导致聚丙烯材料的熔指升高，故选用的聚丙烯的熔体流动速率应尽量小；而加入润滑剂后，可以促进玻纤在基体中的均匀分散，保证改性效果，且优化聚丙烯的加工性能，使产品表面光滑、光泽度好且无“浮纤”。抗氧剂的加入可防止聚丙烯分子链氧化降解，保证改性效果，大大提高聚丙烯管材的耐热性能和耐老化性。经处理液浸泡后的玻纤表面产生大量羟基，一部分与硅烷作用，可增加玻纤与聚丙烯基体的相容性，促使其均匀分散，提高管材的强度；同时在少量引发剂作用下，乙烯基硅烷接枝到聚丙烯分子链上，进一步提高玻纤与聚丙烯基体的界面粘接强度，同时乙烯基硅烷在催化剂的作用下，起到交联点的作用，使聚丙烯分子链形成网络结构，玻纤可以弥补小部分聚丙烯分子链断裂所降低的强度。将玻纤对聚丙烯管材的增强作用和乙烯基硅烷偶联剂对聚丙烯材料的交联作用相结合，二者协同，可大大提高聚丙烯管材的耐热性和强度，且加工容易，无“浮纤”现象。管材所用原料易得，处理剂的添加量少，无需额外添加相容剂，制成的管材耐压性能、耐热性能都可以显著提高，从而在相同使用条件下，可减薄管材壁厚，降低成本。所述短切玻纤为直径6-15μm且长度为3-10mm的无碱玻纤。与聚丙烯材料相容性良好，辅以润滑剂帮助均匀分散，可大大提高聚丙烯材料的强度。所述抗氧剂由重量比例为2-3：1：1的抗氧剂1330、抗氧剂1076和抗氧剂DSTDP组成。可以进一步保证改性效果，提高聚丙烯材料的耐热性能和耐老化性。在所述耐热增强聚丙烯层内可再加设一聚丙烯内层，其原料组份与聚丙烯外层一致。本专利技术的另一技术解决方案是：一种耐热增强聚丙烯管材的制备方法，包括以下步骤：①、配置溶剂，选取体积比为9：1的无水乙醇和水混合形成乙醇水溶液；②、配置处理液：将0.1-3重量份的乙烯基硅烷偶联剂溶于乙醇水溶液中；③、处理玻纤：将10-50重量份短切玻纤侵入处理液内，在80℃下搅拌1-2h后捞出，120℃下烘干；④、将100重量份聚丙烯、1-5份色母、0.5-1份抗氧剂混合均匀，制成外层原料，将100重量份聚丙烯、0.01-0.1重量份润滑剂、0.5-1重量份抗氧剂、引发剂的一半0.025-0.1重量份搅拌均匀制成耐热聚丙烯层的原料，将外层原料和耐热聚丙烯层原料分别投入两台聚丙烯管材挤出机内，从耐热聚丙烯层挤出机侧喂料口加入10-50重量份经处理液处理后的短切玻纤和引发剂的另一半0.025-0.1重量份，通过共挤口模挤出制备得到耐热增强聚丙烯管材，加工温度控制在170-220摄氏度。无碱短切玻纤表面具有大量的羟基，可以与乙烯基硅烷偶联剂作用，增加玻纤与聚丙烯基体的相容性，促使玻纤的均匀分散性，提高管材的强度，同时在少量引发剂作用下，乙烯基硅烷接枝到聚丙烯分子链上，进一步提高玻纤与聚丙烯基体的界面粘接强度，同时乙烯基硅烷在催化剂的作用下，起到交联点的作用，使聚丙烯分子链形成网络结构，玻纤可以弥补小部分聚丙烯分子链断裂所降低的强度。管材制备方法简单，制成的管材耐压性能、耐热性能都可以显著提高，从而在相同使用条件下，可减薄管材壁厚，降低成本。所述配置处理液步骤中包括调节pH值为3.5-5.5的步骤。在酸性条件下，更容易在玻纤表面形成羟基，进一步增加玻纤和聚丙烯基体的相容性。所述引发剂均分成两份加入，可更好的均匀分散于聚丙烯材料中，可在玻纤表面原位引发，更好地发挥引发交联的效果，最大限度提高玻纤与聚丙烯基体的界面粘接强度，同时促使聚丙烯分子链形成均匀的网络结构。还包括将所述步骤④中制得的耐热增强聚丙烯管材在80-100℃下处理24h的步骤。可使乙烯基硅烷的接枝反应与小部分聚丙烯的交联反应完全，爆破强度更高，管材的耐压性更好。本专利技术的优点是：玻纤的分散更均匀，管材强度高，耐压和耐热性能强，制备方便，成本低。具体实施方式本专利技术实施例所使用的原料如下：聚丙烯树脂原料丰富，牌号较多，可任选一种，本专利技术实施例中使用的有：韩国晓星的PP-R材料，牌号R200P，熔体流动速率0.22g/10min；大庆华科的PP-R材料，牌号Q802，熔体流动速率0.12g/10min；扬子石化PP-B材料，牌号C180，熔体流动速率0.34g/10min无碱短切玻纤为泰山玻纤公司T438，直径13μm，长度4.5mm；硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，晨光化工，CG-V151；引发剂为过氧化二异丙苯(DCP)；外润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS，日本花王；内润滑剂为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热增强聚丙烯管材，包括聚丙烯外层，其特征在于：在所述聚丙烯外层内设有耐热增强聚丙烯层，其中耐热增强聚丙烯层的原料组份为：100重量份的聚丙烯，10‑50重量份经处理液处理后的短切玻纤，0.01‑0.1重量份的润滑剂，0.5‑1重量份的抗氧剂，0.05‑0.2重量份的引发剂，聚丙烯选自熔体流动速率为0.1‑0.3g/10min的共聚聚丙烯，短切玻纤为直径为6‑15μm、长度为3‑10mm的无碱玻纤，所述润滑剂由重量份比例为1：2‑3的外润滑剂和内润滑剂复配而成，外润滑剂选自脂肪酸酰胺、硬脂酸及其盐类的一种或几种，内润滑剂选自烃类、有机硅类或小分子聚合物润滑剂的一种或几种；所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂DSTDP、DLTDP抗氧剂1010或抗氧剂168的一种或几种；引发剂为有机过氧化物；短切玻纤的处理液组份为：10‑50ml溶剂，0.1‑3重量份的乙烯基硅烷偶联剂，其中溶剂由体积比为9：1的无水乙醇和水混合而成，乙烯基硅烷偶联剂选自乙氧基三甲氧基硅烷或乙氧基三乙氧基硅烷，所述外层的原料组份为：100重量份的聚丙烯，1‑5份的色母，0.5‑1份的抗氧剂。

【技术特征摘要】
1.一种耐热增强聚丙烯管材，包括聚丙烯外层，其特征在于：在所述聚丙烯外层内设有耐热增强聚丙烯层，其中耐热增强聚丙烯层的原料组份为：100重量份的聚丙烯，10-50重量份经处理液处理后的短切玻纤，0.01-0.1重量份的润滑剂，0.5-1重量份的抗氧剂，0.05-0.2重量份的引发剂，聚丙烯选自熔体流动速率为0.1-0.3g/10min的共聚聚丙烯，短切玻纤为直径为6-15μm、长度为3-10mm的无碱玻纤，所述润滑剂由重量份比例为1：2-3的外润滑剂和内润滑剂复配而成，外润滑剂选自脂肪酸酰胺、硬脂酸及其盐类的一种或几种，内润滑剂选自烃类、有机硅类或小分子聚合物润滑剂的一种或几种；所述抗氧剂选自抗氧剂1076、抗氧剂1330、抗氧剂DSTDP、DLTDP抗氧剂1010或抗氧剂168的一种或几种；引发剂为有机过氧化物；短切玻纤的处理液组份为：10-50ml溶剂，0.1-3重量份的乙烯基硅烷偶联剂，其中溶剂由体积比为9：1的无水乙醇和水混合而成，乙烯基硅烷偶联剂选自乙氧基三甲氧基硅烷或乙氧基三乙氧基硅烷，所述外层的原料组份为：100重量份的聚丙烯，1-5份的色母，0.5-1份的抗氧剂。2.根据权利要求1所述的一种耐热增强聚丙烯管材，其特征在于：聚丙烯选自熔体流动速率为0.1-0.3g/10min的共聚聚丙烯。3.根据权利要求1所述的一种耐热增强聚丙烯管材，其特征在于：所述短纤为直径6-15μm且长度为3-10mm的无碱玻纤。4.根据权利要求1所述的一种耐热增强聚丙烯管材，其特征在于：所述润滑剂由重量份比例为1：2-3的外润滑剂和内润滑剂复配而成，外润滑剂选自脂肪酸酰胺、硬脂酸及其盐类的一种或几种，内润滑剂选自烃类、有机硅类或小分子聚合物润滑剂的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种耐热增强聚丙烯管材，其特征在于：所述抗氧剂选自受阻酚类及辅助抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭晓翊，秦小梅，李白千，陈玉，王军，
申请(专利权)人：日丰企业集团有限公司，日丰企业佛山有限公司，日丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44