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CN109021405A - 一种高强度高低温韧性的ppr管材及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高强度高低温韧性的ppr管材及其制备方法和应用 Download PDF

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CN109021405A CN201810555935.4A CN201810555935A CN109021405A CN 109021405 A CN109021405 A CN 109021405A CN 201810555935 A CN201810555935 A CN 201810555935A CN 109021405 A CN109021405 A CN 109021405A
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王禹
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Jiangxi Liansu Technology Industry Co ltd
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Guangdong Liansu Technology Industrial Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种高强度高低温韧性的PPR管材及其制备方法和应用。所述PPR管材包括外层管体和内层管体；所述外层管体由如下质量份数的组分组成：PPR 100份；交联引发剂1~10份；色母0.1~5份；抗氧剂0.1~5份；所述内层管体由如下质量份数的组分组成：PPR 100份；热塑性弹性体5~15份；色母0.1~5份。本发明提供的高强度高低温韧性的PPR管材为双层管材，外层具有微交联结构，为双层管材整体提供了高静液压强度和高尺寸稳定性；内层采用热塑性弹性体增韧，为管材整体提供优良的低温韧性；通过双层结构的设计，得到的PPR管材既具有高静液压强度和高尺寸稳定性，又具有优良的低温韧性。

Description

一种高强度高低温韧性的PPR管材及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于PPR管材领域，更具体地，涉及一种高强度高低温韧性的PPR管材及其制备方法和应用。
背景技术
PPR材料兴起于90年代的欧洲，是第三代聚丙烯(PP)管材专用料，由丙烯和3～7％的长支链烯烃无规共聚而成。与均聚的PP管材相比，PPR管材具有更好的挠性，更低的熔融温度以及更优良的抗冲击性能，广泛应用于工业和民用建筑冷热水输送系统、建筑物内的采暖系统等。
PPR材料的玻璃化转变温度一般在-12℃～-5℃之间，在低温环境中会发生脆化，导致了PPR管材在寒冷地区运输、安装、使用过程中受冲击易发生脆性破裂。因此对PPR材料的研究大多集中改善它的低温韧性，目前较为行之有效的方法有三种：一是采用β成核剂改变PPR材料的结晶行为和晶体结构，使其形成高含量的β晶型进行低温增韧；二是采用添加热塑性弹性体的方法进行增韧；三是加入有机或者无机粒子进行增韧改性。有大量研究表明，通过上述的三种方法可以有效改善PPR材料的低温韧性，但是也降低了PPR的强度和弹性模量，应用于管材生产时会导致管材静液压强度不足而不满足实际应用。
因此，开发一种具有高强度和低温韧性PPR管材具有重要的研究意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中PPR管材低温韧性差的缺点，提供一种高强度高低温韧性的PPR管材。本发明提供的高强度高低温韧性的PPR管材为双层管材，外层具有微交联结构，为双层管材整体提供了高静液压强度和高尺寸稳定性；内层采用热塑性弹性体增韧，为管材整体提供优良的低温韧性；通过双层结构设计，得到的PPR管材既具有高静液压强度和高尺寸稳定性，又具有优良的低温韧性。
本发明的另一目的在于提供上述PPR管材的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述PPR管材在制备民用建筑冷热水输送系统或建筑物内的采暖系统中的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强度高低温韧性的PPR管材，包括外层管体和内层管体；
所述外层管体由如下质量份数的组分组成：
所述内层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
热塑性弹性体 5～15份；
色母 0.1～5份。
本发明提供的高强度高低温韧性的PPR管材为双层管材，外层具有微交联结构，为双层管材整体提供了高静液压强度和高尺寸稳定性；内层采用热塑性弹性体增韧，为管材整体提供优良的低温韧性；通过双层结构的设计，得到的PPR管材既具有高静液压强度和高尺寸稳定性，又具有优良的低温韧性。
优选地，所述外层管体由如下质量份数的组分组成：
更为优选地，所述外层管体由如下质量份数的组分组成：
优选地，所述内层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
热塑性弹性体 8～12份；
色母 0.5～3份。
更为优选地，所述内层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
热塑性弹性体 10份；
色母 1份。
优选地，所述内层管体的厚度为双层管体厚度的25～75％。
更为优选地，所述内层管体的厚度为双层管体厚度的50％。
优选地，所述的交联引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、α,α’-双(叔丁基过氧化)-1,3-二异丙苯、二(4-甲基苯甲酰)过氧化物或过氧化苯甲酸中的一种或几种。
优选地，所述的抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DLTP或抗氧剂DNP中的一种或几种。
优选地，所述热塑性弹性体为苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体TPU、聚烯烃类热塑性弹性体TPO或聚酰胺类热塑性弹性体TPEA中的一种或几种。
上述PPR管材的制备方法，包括如下步骤：
S1：将PPR、热塑性弹性体和色母料均匀混合，得到内层管体料，待用；
S2：将PPR、交联引发剂、色母和抗氧剂均匀混合，得到外层管体料，待用；
S3：挤出内层管体和外层管体，并形成双层复合PPR管；
S4：将双层复合PPR管浸泡在70～100℃的水或者蒸汽中48～240h进行交联，冷却，即得所述PPR管材。
优选地，S3中单螺杆挤出机挤出，所述单螺杆挤出机的机筒温度为1区185～190℃、2区190～195℃、3区195～200℃、4区200～205℃、5区205～210℃，模头温度1区210～215℃、2区215～220℃、3区220～225℃；螺杆转速为10～100r/min，主机电流50～150A，牵引速度5～15m/min。
上述PPR管材在制备民用建筑冷热水输送系统或建筑物内的采暖系统中的应用也在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的高强度高低温韧性的PPR管材为双层管材，外层具有微交联结构，为双层管材整体提供了高静液压强度和高尺寸稳定性；内层采用热塑性弹性体增韧，为管材整体提供优良的低温韧性；通过双层结构的设计，得到的PPR管材既具有高静液压强度和高尺寸稳定性，又具有优良的低温韧性。
具体实施方式
下面结合实施例和对照例对本发明做进一步的描述。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。下述实施例和对照例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。
实施例1
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度25％。
外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备方法如下：
a.将PPR、热塑性弹性体、色母料按照配方比例倒入混料机中均匀混合后，通过单螺杆挤出机挤出管材成为内层管体；
b.将PPR、交联引发剂、色母料、抗氧剂按照配方比例倒入混料机中均匀混合后，通过单螺杆挤出辅机挤出成为外层，外层通过辅助设备与内层紧密结合形成双层复合管；
c.内层挤出机和外层挤出机机筒温度为1区185～190℃、2区190～195℃、3区195～200℃、4区200～205℃、5区205～210℃，模头温度1区210～215℃、2区215～220℃、3区220～225℃；
d.内层挤出机螺杆转速10～100r/min，主机电流50～150A，牵引速度5～15m/min；外层挤出机主机转速10～100r/min，主机电流50～150A，牵引速度5～15m/min；
e.双层管材经挤出成型后，浸泡在70～100℃的水或者蒸汽中48～240h进行交联，取出后置于室内自然冷却。
双层共挤加工工艺参数如下：
实施例2
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度75％。
外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤与实施例1一致。
双层共挤加工工艺参数如下：
实施例3
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度50％。外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤与实施例1一致。
双层共挤加工工艺参数如下：
实施例4
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度50％。外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤及双层共挤加工工艺参数与实施例1一致。
实施例5
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度50％。外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤及双层共挤加工工艺参数与实施例1一致。
实施例6
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度50％。外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤及双层共挤加工工艺参数与实施例1一致。
实施例7
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体50％。外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤及双层共挤加工工艺参数与实施例1一致。
对比例1
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度50％。
外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤与实施例1一致。
双层共挤加工工艺参数如下：
对比例2
本实施例提供一种PPR管材，包括外层管体和内层管体，内层管体的厚度为双层管体厚度50％。
外层管体和内层管体配方按质量份数配比如下：
制备步骤与实施例1一致。
双层共挤加工工艺参数如下：
性能测试
对实施例1～7和对比例1～2制备的双层PPR管材进行测试，PPR管材标准要求参照GB/T 187422-2002的指标，低温冲击性能按照GB/T 18743-2002的方法，试验温度为-10℃；静液压强度按GB/T 6111-2003方法进行测试，纵向回缩率按GB/T 6671-2003方法测试，结果如下表1所示。
表1性能测试结果
从上述实施例和对比例的测试结果可以看出，外层加入了交联引发剂，内层加入了弹性体增韧的双层PPR管材均具有良好的低温韧性和静液压强度，纵向回缩率均＜1.5％；对比例1外层未加入交联引发剂，内层加入了10份弹性体，改善了PPR管材的低温韧性，却导致静液压强度不足，并且纵向回缩率较大；对比例2，由于外层加入了交联引发剂，而内层未使用弹性体增韧，因此低温韧性较差，但具有较低的纵向回缩率和静液压强度。
最后应当指出的是，以上实施例仅是本发明的具有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明内容直接导出或联想到所有变形，均应认为是本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高强度高低温韧性的PPR管材，其特征在于，包括外层管体和内层管体；
所述外层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
交联引发剂 1~10份；
色母 0.1~5份；
抗氧剂 0.1~5份；
所述内层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
热塑性弹性体 5~15份；
色母0.1~5份。
2.根据权利要求1所述PPR管材，其特征在于，所述外层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
交联引发剂 2~8份；
色母 0.5~3份；
抗氧剂 0.1~2份。
3.根据权利要求1所述PPR管材，其特征在于，所述内层管体由如下质量份数的组分组成：
PPR 100份；
热塑性弹性体 8~12份；
色母 0.5~3份。
4.根据权利要求1所述PPR管材，其特征在于，所述内层管体的厚度为双层管体厚度的25~75%。
5.根据权利要求1所述PPR管材，其特征在于，所述的交联引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、α,α’-双（叔丁基过氧化）-1,3-二异丙苯、二（4-甲基苯甲酰）过氧化物或过氧化苯甲酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述PPR管材，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂DLTP或抗氧剂DNP中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述PPR管材，其特征在于，所述热塑性弹性体为苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体TPU、聚烯烃类热塑性弹性体TPO或聚酰胺类热塑性弹性体TPEA中的一种或几种。
8.权利要求1~7任一所述PPR管材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将PPR、热塑性弹性体和色母料均匀混合，得到内层管体料，待用；
S2：将PPR、交联引发剂、色母和抗氧剂均匀混合，得到外层管体料，待用；
S3：挤出内层管体和外层管体，并形成双层复合PPR管；
S4：将双层复合PPR管浸泡在70~100℃的水或者蒸汽中48~240h进行交联，冷却，即得所述PPR管材。
9.根据权利要求8所述PPR管材的制备方法，其特征在于，S1和S2中单螺杆挤出机挤出，所述单螺杆挤出机的机筒温度为1区185~190℃、2区190~195℃、3区195~200℃、4区200~205℃、5区205~210℃，模头温度1区210~215℃、2区215~220℃、3区220~225℃；螺杆转速为10~100r/min，主机电流50~150A，牵引速度5~15m/min。
10.权利要求1~7任一所述PPR管材在制备民用建筑冷热水输送系统或建筑物内的采暖系统中的应用。
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