[发明专利]一种抗低温冲击的PP-R管材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于冷热水用聚丙烯管道系统技术领域，具体是涉及一种抗低温冲击的PP-R管材及其制备方法。

背景技术

高聚物的微观结构对其性能起着决定性的作用，而它的主链结构对链的刚性、柔性影响最大。对于等规聚丙烯（PP）来说，在等规PP中，悬垂甲基的构型相同且位于聚合物链的同侧，在扩展的构型中，这些基团强烈地相互排斥，通过形成3₁螺旋（即每一个螺旋循环有3个化学重复单元），链上的甲基彼此尽可能远离，这是聚合物能量最小的构型，按这种规则重复排列，等规PP具有高的结晶度，耐冲击性能差。由于链上甲基在空间有序排列，因此在主链上的C-C键内旋受阻，分子链的柔性小，它的冲击强度较低。

采用乙烯丙烯共聚的方法，在丙烯聚合时引入少量乙烯进行共聚，乙烯单体的无规加入降低了聚合物的结晶度、熔点，改善了冲击性能和耐热性能。其效果等同于在等规聚丙烯链上引入缺陷，使树脂的平均等规度和等规序列长度均下降，分子链的柔顺性增加。与均聚的等规聚丙烯相比，共聚物的拉伸强度、模量、硬度和热变形温度等均有下降，冲击强度得到提高。随着共聚单体含量的增加，共聚物与等规聚丙烯均聚物的性能差别也将进一步扩大。

无规共聚聚丙烯（PP-R）具有韧性好，强度高，加工性能优异，较高温度下抗蠕变性能好、质轻、价廉、耐热、优异的耐化学物品腐蚀性能，常温下不溶于任何已知溶剂。PP-R管材料是乙烯和丙烯的无规共聚物，乙烯含量为3-5.5%。采用¹³C-NMR对其进行的分析可以说明，聚合物是镶嵌着单个乙烯单元的长嵌段聚丙烯链结构，乙烯在其序列结构中主要以PPE和PEP存在。在乙烯含量较低时，EPE、EEE、EEP均为零；随着乙烯含量的提高，只出现少量的EPE、EEE和EEP。

嵌段共聚聚丙烯（PP-B）具有较好的抗冲击性能，同时又很大程度上保持了均聚聚丙烯的刚性。PP-B管材料中乙烯含量一般为7-10%，而且EEE、EEP含量较PP-R大大提高。乙丙橡胶对PP-B管材料刚性及韧性的影响是反方向的：随着乙丙橡胶的含量增加，PP-B的韧性即冲击强度提高，而其刚性逐步下降。根据国家标准GB/T18742《冷热水用聚丙烯管道系统》中的相关规定，与PP-H、PP-R相比，PP-B在各个级别的设计应力要小35-42%。可以看出，PP-B的耐内压性能较PP-R要差很多。

目前，很多厂家为了改善PP-R管材的低温脆性，在PP-R粒料中掺混较大比例的PP-B粒料（PP-B含量达25%以上），然后在单螺杆挤出机中直接挤出成型管材。这种做法得到的管材中PP-B材料含量过高，且PP-R材料和PP-B材料混合得不是很均匀，必然导致管材耐内压性能的下降。

发明内容

本发明提供了一种抗低温冲击的PP-R管材及其制备方法，制备得到的PP-R管材抗低温冲击性能和耐内压性能均良好。

一种抗低温冲击的PP-R管材，以重量百分比计，其原料组成为：

无规共聚聚丙烯（PP-R）：69～94.9%；

嵌段共聚聚丙烯（PP-B）：5～30%；

β晶型成核剂：0.1～1.0%。

优选地，以重量百分比计，其原料组成为：

无规共聚聚丙烯（PP-R）：70～80%；

嵌段共聚聚丙烯（PP-B）：19.5～29%；

β晶型成核剂：0.5～1.0%。

所述的无规共聚聚丙烯为粉料，乙烯含量为3-5.5%，熔融指数为0.2-0.7g/10min。

所述的嵌段共聚聚丙烯为粉料，乙烯含量为7-10%，熔融指数为0.2-0.7g/10min。

所述的β晶型成核剂为具有准平面结构的稠环芳烃类β晶型成核剂、芳香酰胺类β晶型成核剂、第Ⅱa族元素的盐类或其与二元羧酸形成的第Ⅱa族β晶型成核剂、稀土类β晶型成核剂中的一种或几种的混合物。

所述的稠环芳烃类β晶型成核剂为喹吖啶酮醌。

所述的芳香酰胺类β晶型成核剂为二环己基对苯二甲酰胺或N,N’-二环己基-2，6-奈二甲酰胺。

所述的第Ⅱa族β晶型成核剂为硬脂酸钙与庚二酸的复合物。

所述的稀土类β晶型成核剂为镧系单核金属化合物、双金属稀土配合物。