一种改性核壳母粒增韧PPR管材制造技术

本发明专利技术公开一种改性核壳母粒增韧PPR管材，包括管体，所述管体由外至内依次由外层、中层和内层构成，所述外层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂90

【技术实现步骤摘要】
一种改性核壳母粒增韧PPR管材


[0001]本专利技术属于塑料管道材料
，尤其涉及一种改性核壳母粒增韧PPR管材。

技术介绍

[0002]PPR管又称为三型共聚丙烯管，是由无毒、质量较轻、耐压的无规共聚聚丙烯材料制备而成，具有抗腐蚀、耐老化和环保安全等优点，还具有内壁光滑、水流损失小、使用寿命长、施工方便等特点，在工业生产与民用建筑冷热水管系统、供气系统、采暖系统、饮用水系统发挥着极其重要的作用。
[0003]PPR管材易因高温导致热膨胀大，缺口耐冲击强度低，在低温中抗冲性能低，并且由于长期在水压环境中，易产生蠕变，如在制作过程中管材内部存在微小裂纹，在长期带压环境下会产生蠕变逐渐增大，从而导致管材断裂。另外，由于PPR给水管材安装在墙体或地面下，一般不会轻易更换，长时间使用后内管壁上很容易滋生大量的细菌，造成水体细菌污染，且管体内壁自洁能力差，大量污垢、细菌、藻类植物的滋生，一方面影响水体质量，另一方面增加输送阻力。
[0004]目前，抗低温冲击性能方案有增加β成核剂(如中国专利CN106380698A)、增加α成核剂(CN112852061A)等，但β成核剂成核条件苛刻，并且成本极高，α成核剂结晶速率较低、冷却时间较长。抗菌自洁方案有通过管体的强胀能力进行抗菌自洁(如中国专利CN 109253321A)，该方法是通过将内壁表面做成褶皱状，但如果内层缩胀程度不足，导致污垢沉积在凹槽内，从而无法完全实现清洁。
[0005]鉴于此，本专利技术提出一种改性核壳母粒增韧PPR管材。
专利
技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种改性核壳母粒增韧PPR管材。为实现本专利技术目的所使用的技术方案为：
[0007]一种改性核壳母粒增韧PPR管材，包括管体，所述管体由外至内依次由外层、中层和内层构成，所述外层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂90
‑
120份，改性纳米碳酸钙1
‑
3份，三元乙丙橡胶4
‑
6份和分散剂1
‑
2份；
[0008]所述中层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂95
‑
130份，POE塑料0.1
‑
0.9份，乙烯
‑
乙烯醇共聚物3
‑
5份，碳纤维15
‑
25份和偶联剂1
‑
3份；
[0009]所述内层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂90
‑
120份，三元乙丙橡胶3
‑
5份，氧化石墨烯
‑
纳米银微粒5
‑
8份和抗氧剂1
‑
5份。
[0010]进一步地，所述外层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂95
‑
110份，改性纳米碳酸钙2
‑
3份，三元乙丙橡胶4.5
‑
5.5份和分散剂1.2
‑
1.8份；
[0011]所述中层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂100
‑
125份，POE塑料0.5
‑
0.8份，乙烯
‑
乙烯醇共聚物3.5
‑
4.5份，碳纤维18
‑
23份和偶联剂1.5
‑
2.5份；
[0012]所述内层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂95
‑
115份，三元乙丙橡胶3.5
‑
4.5
份，氧化石墨烯
‑
纳米银微粒6
‑
8份和抗氧剂2
‑
4份。
[0013]进一步地，所述外层的原料质量：中层的原料质量：内层的原料质量为2:1:1。
[0014]进一步地，所述改性纳米碳酸钙的制备方法是：将碳酸钙加入到一定温度的高速混合机中，搅拌一段时间后，缓慢加入计量的溶于丙酮中的丙烯酸(AA)和引发剂后，继续搅拌，在高速混合机中加入聚丙烯蜡(PPW)搅拌，将高速混合机温度提高，搅拌后出料。加入的碳酸钙、丙烯酸、引发剂聚丙烯蜡(PPW)的质量比为4:1：2：(2
‑
4)。
[0015]进一步地，将碳酸钙加入到50
‑
60℃料桶的高速混合机中，搅拌20
‑
80min后，缓慢加入计量的溶于丙酮中的丙烯酸(AA)和引发剂后，继续搅拌，在高速混合机中加入聚丙烯蜡搅拌，将高速混合机温度升高至80
‑
120℃，100
‑
120r/min转速搅拌后出料。
[0016]外层管材用无机刚性粒子为改性纳米碳酸钙(CaCO3)，弹性体采用三元乙丙橡胶(EPDM)，EPDM与PPR相容性良好，常被用作PPR增韧剂，但碳酸钙表面能高，与EPDM、PPR树脂界面结合力差，难以均匀的分散在基体中，首先利用丙烯酸(AA)对碳酸钙表面进行预处理：将碳酸钙加入到一定料桶温度的高速混合机中，搅拌一段时间后，缓慢加入计量的溶于丙酮中的丙烯酸(AA)和引发剂(优选BPO)，继续搅拌。此时碳酸钙表面引入活性双键基团。固相接枝聚合物：继续在高速混合机中加入计量的聚丙烯蜡(PPW)搅拌出料，把高速混合机料桶温度提高，把上述物料倒入料桶，高速搅拌后出料，得到固相接枝改性的CaCO3‑
PPW。
[0017]外层管材CaCO3‑
PPW、EPDM、PPR和分散剂共混制备出PPR/EPDM/CaCO3‑
PPW混合材料，CaCO3‑
PPW被EPDM包覆形成核壳结构母粒，CaCO3‑
PPW作为“核”，EPDM作为“壳”，具备刚性的CaCO3‑
PPW同时分布在树脂基体中，保证了材料的刚性和强度，通过分散剂将其均匀分散在PPR树脂基体中，使其具有良好的相容性，与树脂基体形成有效的界面粘结，促进应力均匀传递，减缓应力集中，阻止裂纹扩展及蠕变断裂，从而提高外层复合材料的韧性和强度。
[0018]进一步地，所述氧化石墨烯
‑
纳米银微粒的制备方法包括以下步骤：
[0019](1)将石墨、浓硫酸、高锰酸钾和硝酸钠在水浴超声条件下反应一定时间；
[0020](2)调节pH后升温，加入双氧水反应一段时间后，冷却至室温；
[0021](3)离心、洗涤掉多余的双氧水；
[0022](4)将硝酸银粉末置于步骤(3)的溶液中；
[0023](5)将步骤(4)溶液升温后进行超声混合一段时间，加入柠檬酸钠，混合搅拌，静置沉淀；
[0024](6)将步骤(5)沉淀进行洗涤、抽滤和干燥，即得。
[0025]进一步地，所述步骤(1)中，将石墨、浓硫酸、高锰酸钾和硝酸钠的物质的量比为(1
‑
2)：(10
‑
20)：(10
‑
20)：(0.1
‑
2)；并在30
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性核壳母粒增韧PPR管材，包括管体，所述管体由外至内依次由外层、中层和内层构成，其特征在于：所述外层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂90
‑
120份，改性纳米碳酸钙1
‑
3份，三元乙丙橡胶4
‑
6份和分散剂1
‑
2份；所述中层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂95
‑
130份，POE塑料0.1
‑
0.9份，乙烯
‑
乙烯醇共聚物3
‑
5份，碳纤维15
‑
25份和偶联剂1
‑
3份；所述内层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂90
‑
120份，三元乙丙橡胶3
‑
5份，氧化石墨烯
‑
纳米银微粒5
‑
8份和抗氧剂1
‑
5份。2.如权利要求1所述的改性核壳母粒增韧PPR管材，其特征在于：所述外层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂95
‑
110份，改性纳米碳酸钙2
‑
3份，三元乙丙橡胶4.5
‑
5.5份和分散剂1.2
‑
1.8份；所述中层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂100
‑
125份，POE塑料0.5
‑
0.8份，乙烯
‑
乙烯醇共聚物3.5
‑
4.5份，碳纤维18
‑
23份和偶联剂1.5
‑
2.5份；所述内层由以下重量份数的原料组成：PPR树脂95
‑
115份，三元乙丙橡胶3.5
‑
4.5份，氧化石墨烯
‑
纳米银微粒6
‑
8份和抗氧剂2
‑
4份。3.如权利要求1所述改性核壳母粒增韧PPR管材，其特征在于：所述外层的原料质量：中层的原料质量：内层的原料质量为2:1:1。4.如权利要求1所述改性核壳母粒增韧PPR管材，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙的制备方法是：将碳酸钙加入到一定温度的高速混合机中，搅拌一段时间后，缓慢加入计量的溶于丙酮中的丙烯酸和引发剂后，继续搅拌，在高速混合机中加入聚丙烯蜡搅拌，将高速混合机温度提高，搅拌后出料。5.如权利要求4所述改性核壳母粒增韧PPR管材，其特征在于：将碳酸钙加入到50
‑
60℃高速混合机中，搅拌20
‑
80min后，缓慢加入计量的溶于丙酮中的丙烯酸和引发剂后，继续搅拌，在高速混合机中加入聚丙烯蜡搅拌，将高速混合机温度升高至80
‑
120℃，100
‑
120r/min转速搅拌后出料。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝俊，梁玉梓，施凯隆，李鸿林，李源辉，卢展，莫衍超，
申请(专利权)人：广西雄塑科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：