【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管材领域，具体涉及一种无规共聚聚丙烯管材及其制备方法与应用。
技术介绍
1、无规共聚聚丙烯(ppr)是通过丙烯和适量烯烃单体无规共聚得到的优质塑料，广泛应用于冷热水传输。其中，烯烃单体在分子主链的引入，增加了分子链柔性，因而，ppr具有比均聚聚丙烯更加优异的韧性和耐环境应力开裂性能，但其低温韧性尚有待改善。在冬季天气寒冷的北方地区，ppr管常在施工过程中发生破裂。此外，由于常规烯烃单体如乙烯的引入，ppr分子链的规整性较低，其强度和刚性较均聚聚丙烯偏低。因此，实现兼具强韧和刚性无规共聚聚丙烯管材的制备具有重要意义。
2、目前，制备高性能无规共聚聚丙烯管的方法主要有：一、在ppr基体内加入橡胶相，以达到增韧的目的。wang等采用聚烯烃弹性体(poe)增韧ppr，将其冲击韧性提高到3.6kj/m2(wang x,hu s,guo y,li g,xu r.polymers 2019；11:1976.)。但在低温下橡胶变硬，不能发挥其增韧效应，ppr韧性提高幅度有限，且会造成ppr强度降低。也有同时引入增强填料和弹性体以协同增韧ppr，关鹏采用纳米凹凸棒石和聚烯烃弹性体(poe)协同改性ppr，细化了其α晶型，有利于提高材料的韧性(关鹏，王婧婧，杨英朝，工程塑料应用，2020，48(3)：5.)。但该方法中存在无机粒子在聚合物中难以均匀分散，无机粒子α成核作用与β成核剂的β成核效应互相竞争等问题。二、引入β成核剂，调控ppr管内晶型结构，促进β晶的生长，提高其冲击韧性，但ppr链规整性差，结晶能力弱，即使在β成
3、cn102146183a公开了一种β-晶型聚丙烯成核剂及其制法和其制造的β-晶型聚丙烯管材专用料，通过表面改性解决β成核剂在聚丙烯内的分散，该技术对等规聚丙烯有较好效果，对结晶性差的无规共聚聚丙烯(ppr)效果有待改善。
4、因此迫切需要一种更加简单有效、能同时提高ppr管材强度与低温韧性的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种无规共聚聚丙烯管材及其制备方法与应用，以克服现有技术中无规共聚聚丙烯管材难以兼顾强度和低温韧性的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种无规共聚聚丙烯管材，包括如下组分：
3、无规共聚聚丙烯 78～98.99质量份；
4、均聚聚丙烯及/或嵌段共聚聚丙烯 1～20质量份；
5、β成核剂 0.01～2质量份。
6、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材，其中，所述无规共聚聚丙烯的熔融温度不高于150℃；所述均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯的熔融温度为138～170℃。
7、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材，其中，所述β成核剂的结晶温度为170～200℃。
8、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材，其中，所述均聚聚丙烯及/或嵌段共聚聚丙烯为8～12质量份，所述β成核剂为0.05～0.1质量份，无规共聚聚丙烯为87.9～91.95质量份。
9、为了达到上述目的，本专利技术还提供了上述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，包括如下步骤：
10、步骤1，将无规共聚聚丙烯、均聚聚丙烯及/或嵌段共聚聚丙烯、β成核剂混合，熔融，挤出，熔融温度为230～250℃，挤出温度为170～200℃；
11、步骤2，将步骤1挤出的熔融态管胚于2～10s内冷却至120～138℃，然后进行冷却定型，得到无规共聚聚丙烯管材。
12、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其中，所述熔融态管胚的壁厚为1～50mm，径厚比不低于5。
13、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其中，所述熔融和挤出在螺杆挤出机中进行，所述螺杆挤出机包括熔融段和口模段，所述口模段的长度为10～20cm，螺杆转速为5～100rpm。
14、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其中，所述熔融态管胚的冷却在风环冷却装置中进行，所述风环冷却装置提供所述熔融态管胚挤出方向上5～20cm长度的风冷场，所述冷风场中风速为0.5～10m/s，出风温度为0～25℃。
15、本专利技术所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其中，所述冷却定型在真空定径冷却装置中进行。
16、为了达到上述目的，本专利技术更提供了上述的无规共聚聚丙烯管材在城市给排水、燃气输送、电力和光缆护套、工业流体输送、农业灌溉中的应用。
17、本专利技术的有益效果：
18、(1)本专利技术管材包括均聚聚丙烯或嵌段共聚聚丙烯，通过均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯生成的晶核诱导无规共聚聚丙烯附生结晶，从而在无规共聚聚丙烯管材内部形成大量β型杂化串晶，在保证管材强度提升的同时，实现低温韧性的提升。
19、(2)本专利技术对管材熔融料进行分步冷却，使β成核剂、均聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯、无规共聚聚丙烯依次结晶，进而可以进一步提高无规共聚聚丙烯管材内部β型杂化串晶的生成量，进一步提高无规共聚聚丙烯管材的强度和低温冲击韧性。
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1.一种无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，所述无规共聚聚丙烯的熔融温度不高于150℃；所述均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯的熔融温度为138～170℃。
3.根据权利要求1所述的无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，所述β成核剂的结晶温度为170～200℃。
4.根据权利要求1所述的无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，所述均聚聚丙烯及/或嵌段共聚聚丙烯为8～12质量份，所述β成核剂为0.05～0.1质量份，无规共聚聚丙烯为87.9～91.95质量份。
5.权利要求1-4任一项所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其特征在于，所述熔融态管胚的壁厚为1～50mm，径厚比不低于5。
7.根据权利要求5所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其特征在于，所述熔融和挤出在螺杆挤出机中进行，所述螺杆挤出机包括熔融段和口模段，所述口模段的长度为10～20cm，螺杆转速为5～100rpm。
...【技术特征摘要】
1.一种无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，所述无规共聚聚丙烯的熔融温度不高于150℃；所述均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯的熔融温度为138～170℃。
3.根据权利要求1所述的无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，所述β成核剂的结晶温度为170～200℃。
4.根据权利要求1所述的无规共聚聚丙烯管材，其特征在于，所述均聚聚丙烯及/或嵌段共聚聚丙烯为8～12质量份，所述β成核剂为0.05～0.1质量份，无规共聚聚丙烯为87.9～91.95质量份。
5.权利要求1-4任一项所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的无规共聚聚丙烯管材的制备方法，其特征在于，所述熔融态管胚的壁厚为1～50mm，径厚比不低于5。...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓英，吴颖，盛力，聂敏，袁文静，高源，荔栓红，何盛宝，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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