【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于管材，具体地，涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法，聚丙烯组合物的应用，以及聚丙烯组合物制得的聚丙烯管材。
技术介绍
1、无规共聚聚丙烯(ppr)管材于20世纪80年代兴起于欧洲，它具有保温节能、绿色环保和优异的耐热、耐腐蚀性能等优点，被广泛应用于冷、热水给水管及高、低温暖气连接管等领域。由于ppr具有优良的物理机械性能、加工性能以及良好的化学稳定性、抗蠕变性等，这一新型塑料管道产品在短时间内得到了迅速的发展。
2、由于ppr的缺口冲击强度不高，尤其是低温或高应变速率下其脆性尤为突出，导致ppr水管极易在运输、施工和使用过程中损坏；另外随着管内水温的上升，管材的高温承压能力也会明显下降；这都会影响ppr管道的使用寿命，限制了其在很多领域的应用。
3、目前，行业内常用的改进方法是配方改性，包括添加β成核剂、与弹性体共混、添加无机刚性粒子和优化热处理工艺等。加入β成核剂和弹性体能够提高ppr的韧性，但会降低材料的刚性；此外，加入β成核剂增韧对管材加工企业有较高的工艺控制要求，β晶不稳定，在加工过程中易转变为α晶，进而导致管材韧性下降；添加量较大的弹性体与基体树脂相容性差；加入无机刚性粒子可以提高材料的力学性能，但其在分散的过程中容易团聚，进而影响改性效果；进行ppr的热处理可以完善结晶，提高材料的力学性能，但会增加生产成本。为改善单一改性方法的不足，部分研究者采用多元体系增韧的思路来实现ppr性能的协同提升。
4、cn109485996a中公开了一种ppr管道，通过加入β成核剂以及外层为
5、cn112920513a中公开了一种ppr管材，通过加入碳酸钙成核剂和嵌段乙烯-丙烯共聚物来提高材料的低温冲击性能，但加入嵌段乙烯-丙烯共聚物会影响管材的耐高温性能，缩短使用寿命。
6、cn106589619b中公开了一种ppr管材专用料，通过加入弹性体增韧剂、包含了β成核剂的增韧剂、增容剂以及和无机刚性粒子粉体来进行多元增韧，提高管材专用料的韧性的同时，其刚性也得到提升，该方法中两种增韧剂的制备工艺流程复杂。
技术实现思路
1、针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种聚丙烯组合物及其制备方法和应用、聚丙烯管材，该聚丙烯组合物同时兼顾高强度和高低温冲击性能，聚丙烯组合物应用于管材中，可得到耐静液压强度高、耐低温冲击性能好，且挤出加工性能优异的聚丙烯管材。
2、聚丙烯是半结晶聚合物，其结晶度、晶型以及晶体的结构形态都对其性能起关键作用。聚丙烯因结晶条件不同，通常可生成α、β、γ、δ和拟六方晶等五种晶型结构，其中以α晶最为常见与稳定。成核剂可以通过改变聚丙烯树脂的结晶行为，加快结晶速率、提高晶核密度、促进晶粒尺寸细微化，以达到缩短成型周期，提高制品的透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度等物理机械性能。α成核剂在诱导聚丙烯结晶时形成α晶型，不会改变材料的结晶形态。有机磷酸盐类成核剂是近年来开发的用于高结晶度聚丙烯配方中的透明成核剂，可提高材料的光学性能和刚性。有机羧酸盐成核剂是早期用于聚丙烯的成核剂，可提高聚丙烯制品的刚性和表面硬度。众多研究者对α成核剂改性聚丙烯进行了一系列研究，实验结果证明α成核剂改性聚丙烯可以提高其刚性和透明度等，但是却降低了韧性。美国milliken公司先后推出了高性能有机羧酸盐类成核剂hpn-68l和hpn-20e，将成核性与各项同性收缩性结合，可减少成型聚丙烯部件的翘曲。hpn-20e克服其他α成核剂增刚与增韧互相冲突的矛盾，在增加刚性的同时也可以提高材料的韧性，对于均聚聚丙烯意义重大。为了同时提高聚丙烯刚性和韧性，通常采用将α成核剂和β成核剂复配的方式，但两种成核剂进行复合改性聚丙烯时存在竞争关系，且成核机理尚不明确，没法利用成核机理进行构效关系的分析和试验设计。而且不同成核剂的成核速度不同，在产品性能的提升方面也有差异。不恰当的使用成核剂不仅无法提升材料的性能，还会引起树脂在其他方面的缺陷。
3、在聚丙烯结晶过程中，作为异相晶核，部分α成核剂早于聚丙烯熔体结晶，聚丙烯分子在成核剂晶体表面附生结晶，而不同的成核剂诱导的大分子排列方向不同。本专利技术基于对α成核剂成核机理以及聚丙烯结构与性能的关系的深入研究，通过加入特定的α成核剂，在丙烯无规共聚物的凝聚态结构中引入适合的“取向”，在提升丙烯无规共聚物刚性的同时显著提升其韧性、尤其是材料的低温韧性，从而获得高强度、耐低温冲击的聚丙烯组合物。
4、本专利技术的第一方面提供了一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有丙烯无规共聚物、抗氧剂复合助剂和α成核剂，其中，所述抗氧剂复合助剂为受阻酚类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、吸酸剂和润滑剂的复配物，所述α成核剂为有机羧酸盐类成核剂和有机磷酸盐类成核剂的复配物；
5、以所述丙烯无规共聚物的重量为100重量份计，所述抗氧剂复合助剂的重量为0.2-3.0重量份，所述α成核剂的重量为0.01-0.5重量份。
6、本专利技术的第二方面提供了上述的聚丙烯组合物的制备方法，该制备方法包括：
7、(1)将丙烯无规共聚物、抗氧剂复合助剂和α成核剂在机械混合设备中进行混合，得到混合物；
8、(2)将所述混合物在双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出、切粒、烘干，得到所述聚丙烯组合物。
9、本专利技术的第三方面提供了上述的聚丙烯组合物以及由上述的制备方法制得的聚丙烯组合物在聚丙烯管材中的应用。
10、本专利技术的第四方面提供了一种聚丙烯管材，该聚丙烯管材是以上述的聚丙烯组合物以及由上述的制备方法制得的聚丙烯组合物为原料制得的管材。
11、本专利技术通过在丙烯无规共聚物中加入α成核剂、抗氧剂复合助剂，提高丙烯无规共聚物的刚性和韧性，获得高强度、耐低温冲击的聚丙烯组合物，将本专利技术的聚丙烯组合物应用于管材中，可提高制品的耐静液压强度和耐低温冲击性能。
12、本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，该聚丙烯组合物含有丙烯无规共聚物、抗氧剂复合助剂和α成核剂，其中，所述抗氧剂复合助剂为受阻酚类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、吸酸剂和润滑剂的复配物，所述α成核剂为有机羧酸盐类成核剂和有机磷酸盐类成核剂的复配物；
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述丙烯无规共聚物由丙烯与至少一种选自乙烯和含有4至8个碳原子数的α-烯烃的共聚单体聚合反应得到，所述丙烯无规共聚物中共聚单体的含量为2.0-7.0wt％，优选为2.5-5.5wt％；
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述抗氧剂复合助剂中受阻酚类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、吸酸剂和润滑剂的质量比为12-35∶8-15∶2-6∶0-5，优选为14-32∶8-13∶2-4∶0-3。
4.根据权利要求1或3所述的聚丙烯组合物，其中，所述受阻酚类抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、双(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述α成核剂中有机羧酸盐类成核剂和有机磷酸盐类成核剂的质量比为4-9∶1-6，优选为6-9∶1-4。
6.根据权利要求1或5所述的聚丙烯组合物，其中，所述有机羧酸盐类成核剂为六氢邻苯二甲酸的钙盐；
7.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，以所述丙烯无规共聚物的重量为100重量份计，所述抗氧剂复合助剂的重量为0.3-1.5重量份，所述α成核剂的重量为0.02-0.3重量份。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，聚丙烯组合物在230℃和2.16kg的载荷下测定的MFR为0.1-0.8g/10min；聚丙烯组合物的分子量分布Mw/Mn小于或等于9，且大于或等于3.5；聚丙烯组合物的室温二甲苯可溶物含量小于或等于14wt％，且大于或等于4wt％；聚丙烯组合物的结晶温度Tc≥105℃；聚丙烯组合物的拉伸模量/丙烯无规共聚物的拉伸模量≥1.10；聚丙烯组合物的拉伸屈服应力/丙烯无规共聚物的拉伸屈服应力≥1.03；聚丙烯组合物的0℃简支梁缺口冲击强度/丙烯无规共聚物的0℃简支梁缺口冲击强度为1.15-2.15；聚丙烯组合物的23℃简支梁缺口冲击强度/丙烯无规共聚物的23℃简支梁缺口冲击强度为1.15-2.45；
9.权利要求1-8中任意一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
10.根据权利要求9所述的聚丙烯组合物的制备方法，其中，所述双螺杆挤出机的转速为200-600r/min，双螺杆挤出机的熔融温度设定为170-240℃。
11.权利要求1-8中任意一项所述的聚丙烯组合物以及由权利要求9或10所述的制备方法制得的聚丙烯组合物在聚丙烯管材中的应用。
12.一种聚丙烯管材，其特征在于，该聚丙烯管材是以权利要求1-8中任意一项所述的聚丙烯组合物以及由权利要求9或10所述的制备方法制得的聚丙烯组合物为原料制得的管材。
...【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，该聚丙烯组合物含有丙烯无规共聚物、抗氧剂复合助剂和α成核剂，其中，所述抗氧剂复合助剂为受阻酚类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、吸酸剂和润滑剂的复配物，所述α成核剂为有机羧酸盐类成核剂和有机磷酸盐类成核剂的复配物；
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述丙烯无规共聚物由丙烯与至少一种选自乙烯和含有4至8个碳原子数的α-烯烃的共聚单体聚合反应得到，所述丙烯无规共聚物中共聚单体的含量为2.0-7.0wt％，优选为2.5-5.5wt％；
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其中，所述抗氧剂复合助剂中受阻酚类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、吸酸剂和润滑剂的质量比为12-35∶8-15∶2-6∶0-5，优选为14-32∶8-13∶2-4∶0-3。
4.根据权利要求1或3所述的聚丙烯组合物，其中，所述受阻酚类抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、双(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基膦酸单乙酯)钙、n，n′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、3-(1，1-二甲基乙基)-β-[3-(1，1-二甲基乙基)-4-羟苯基]-4-羟基-β-甲基苯甲酸-1，2-亚乙基酯、1，3，5-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酰氧基乙基)异氰尿酸酯、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羟基-2，6-二甲基苄基)-1，3，5-三嗪-2，4，6-(1h，3h，5h)-三酮中的任意一种或两种的混合物；优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯的混合物，两者的质量比为1∶1-3；
5.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雅茹，杨芝超，杜亚锋，宋文波，董穆，任敏巧，王铭锑，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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