瓷塑材料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瓷塑材料及其制備方法和應用，本發(fā)明提供了一種瓷塑材料，其中，所述瓷塑材料含有聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色，所述聚烯烴含有重均分子量為8-15萬的第一聚烯烴和重均分子量為5000-20000的第二聚烯烴。本發(fā)明通過在180-200℃下將瓷白色的顏料劑和低重均分子量的第二聚烯烴與第一聚烯烴混合以得到瓷塑材料，顏料劑均勻分散在瓷塑材料中，通過光學效應，使得瓷塑材料不透明的特性，第二聚烯烴具有較多的鏈端，能夠起到橋梁的作用，使得瓷塑材料具有較高的交聯(lián)度，因此由瓷塑材料制得管材較現(xiàn)有技術(shù)中的聚烯烴管材具有更優(yōu)異的力學性能。
【專利說明】瓷塑材料及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種瓷塑材料及其制備方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002]瓷塑材料，特別是PPR瓷塑材料(英文名稱是polypropylene random (copolymer),PPR是聚丙烯無規(guī)共聚物的簡稱)，具有良好的光學性能(體現(xiàn)在具有良好的透明度)和力學性能，但是在實際生活中，由瓷塑材料，特別是PPR瓷塑材料制成的管材中儲存或運送的物質(zhì)有避光的要求，同時有需要所述瓷塑材料具有良好的抗沖擊性能。所以在保證由瓷塑材料，特別是PPR瓷塑材料制成的管材具有良好的力學性能的前提下，使其具有不透光的特性是本領(lǐng)域亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的瓷塑材料，特別是PPR瓷塑材料的透明度過大的缺陷，提供一種新的瓷塑材料及其制備方法和應用，由該瓷塑材料制成的管材特別是PPR管材既具有良好的力學性能又具有不透光的特性。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種瓷塑材料，其中，所述瓷塑材料含有聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色，所述聚烯烴含有重均分子量為8-15萬的第一聚烯烴和重均分子量為5000-20000的第二聚烯烴。
[0005]本發(fā)明還提供了一種瓷塑材料的制備方法，其中，所述方法包括在180-200°C下，將第一聚烯烴和色母粒進行混合，所述色母粒含有第二聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色；所述第一聚烯烴的`重均分子量為8-15萬，所述第二聚烯烴的重均分子量為5000-20000。
[0006]本發(fā)明還提供了根據(jù)上述的瓷塑材料或者根據(jù)上述的制備方法得到的瓷塑材料在制備管材，特別是PPR管材中的應用。
[0007]本發(fā)明通過在180-200°C下將瓷白色的顏料劑和較低重均分子量的第二聚烯烴與第一聚烯烴混合，或者直接將由第二聚烯烴和顏料劑形成的色母料與第一聚烯烴混合，以得到瓷塑材料，使得瓷白色的顏料劑均勻分散在瓷塑材料中，通過光學效應，使得瓷塑材料具有不透光的特性。相對于大分子量的第一聚烯烴而言，小分子量的第二聚烯烴具有更多的鏈端，能夠起到橋梁的作用，使得第一聚烯烴和第二聚烯烴更好地交聯(lián)，保證瓷塑材料具有較高的交聯(lián)度，因此由瓷塑材料制得管材較現(xiàn)有技術(shù)中的聚烯烴管材具有更優(yōu)異的力學性能。
[0008]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0009]以下將對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。[0010]本發(fā)明提供了一種瓷塑材料，其中，所述瓷塑材料含有聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色，所述聚烯烴含有重均分子量為8-15萬的第一聚烯烴和重均分子量為5000-20000的第二聚烯烴。
[0011]將瓷白色的顏料劑和低重均分子量的第二聚烯烴與第一聚烯烴混合，或者直接將由第二聚烯烴和顏料劑形成的色母料與第一聚烯烴混合，以得到瓷塑材料，使得瓷白色的顏料劑均勻分散在瓷塑材料中，通過光學效應，使得瓷塑材料不透明的特性。相對于大分子量的第一聚烯烴而言，小分子量的第二聚烯烴具有更多的鏈端，能夠起到橋梁的作用，使得第一聚烯烴和第二聚烯烴更好地交聯(lián)，保證瓷塑材料具有較高的交聯(lián)度，因此由瓷塑材料制得管材較現(xiàn)有技術(shù)中的聚烯烴管材具有更優(yōu)異的力學性能。體現(xiàn)在由該瓷塑材料制得的管材具有較高的耐壓性能和較低的縱向回縮率上以及保證其不透明的特性。
[0012]本發(fā)明提供的瓷塑材料中顏料劑的含量可以根據(jù)對不透光性的具體需要進行確定，本發(fā)明提供的瓷塑材料中第二聚烯烴的適當?shù)暮坑欣谔岣叩玫降拇伤懿牧现瞥傻墓芗牧W性能，因此，優(yōu)選情況下，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-5重量份。所述顏料劑和所述第二聚烯烴既可以分別提供，也可以采用含有顏料劑和第二聚烯烴的色母粒的形式進行提供，優(yōu)選地采用色母粒，方便快捷。在此優(yōu)選范圍內(nèi)，便能完全實現(xiàn)瓷塑材料既具有優(yōu)異的力學性能，又具有不透明的特性，為了進一步保證顏料劑和第一聚烯烴以及第二聚烯烴的相容性，從而進一步提高由瓷塑材料制得的管材的力學性能，同時顏料劑價格較第一聚烯烴以及第二聚烯烴要高，顏料劑含量過多增加了成本，造成浪費。因此，更優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-3重量份，在這個范圍內(nèi)能夠滿足瓷塑材料既具有優(yōu)異的力學性能，又具有不透明的特性的需求，進一步降低成本。
[0013]在本發(fā)明中，所述聚烯烴可以是各種能夠用于制備瓷塑材料以及管材的聚烯烴，優(yōu)選地，所述第一聚烯烴和第二聚烯烴均為聚丙烯。更優(yōu)選，為了進一步保證第二聚烯烴與第一聚烯烴的交聯(lián)以及制得的瓷塑材料的力學性能的提高，所述第一聚烯烴的重均分子量是8萬-15萬的聚丙烯，所述`第二聚烯烴的重均分子量是5000-20000。這樣的聚烯烴擠出成型工藝簡單，能夠使制得的瓷塑材料具有優(yōu)良的力學性能和不透明的特性。
[0014]在本發(fā)明中，所述瓷塑材料還可含有納米改性劑，所述納米改性劑的含量在一定范圍內(nèi)可以在保證所述瓷塑材料在保證具有不透明特性的基礎(chǔ)上，進一步提高瓷塑材料的力學性能，納米改性劑的種類可選擇范圍較廣，優(yōu)選地，所述納米改性劑選自納米二氧化硅、納米氧化鋁和納米二氧化鈦中的一種或多種，更優(yōu)選為納米二氧化鈦。所述納米改性劑的粒徑可以為l_20nm，其中粒徑為1-1Onm納米改性劑對瓷塑材料的改性作用最大，雖然粒徑超過20nm的納米改性劑能夠瓷塑材料的力學性能，但是提升幅度較低。納米改性劑一般是無機顆粒，在一定范圍內(nèi)，所述納米改性劑可以在保證所述瓷塑材料在保證具有不透明特性的基礎(chǔ)上，進一步提高瓷塑材料的力學性能，為了進一步保證提高納米改性劑在瓷塑材料中的與所述聚烯烴和色母粒的相容性而使所述瓷塑材料的力學性能的更佳，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-5重量份，所述納米改性劑的含量為1-5重量份；由于納米改性劑的價格昂貴，為了節(jié)省成本，進一步優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-3重量份，所述納米改性劑的含量為1-3重量份，這樣的配方完全能夠滿足實際需求。更優(yōu)選地，所述顏料劑和所述第二聚烯烴通過色母粒的形式進行提供，色母粒和納米改性劑的質(zhì)量比為1:1.2-1.5，這樣的配方得到的瓷塑材料的性能最佳。
[0015]本發(fā)明還提供了一種瓷塑材料的制備方法，其中，所述方法在180-200°C下，將第一聚烯烴和色母粒進行混合，所述色母粒含有第二聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色；所述第一聚烯烴的重均分子量為8-15萬，所述第二聚烯烴的重均分子量為5000-20000。180-200°C能夠使得聚烯烴和所述色母粒完全熔融混合，溫度過高造成能量浪費，且易使得聚烯烴發(fā)生炭化，優(yōu)選，先采用高混機進行混合，攪拌速度為600-3000r/min,使得原料間混合均勻，同時利用顆粒間高速混合摩擦生熱從而將原料進行預熱，并將所得混合物在擠出成型機中的機筒中熔融混合，機筒溫度控制在180-200°C，擠出成型機中的模體溫度為190-210°C，口模溫度為 210-220°C。
[0016]在本發(fā)明中所述的制備方法，在聚烯烴和所述色母粒進行混合過程中，各組分的用量可以根據(jù)實際需要進行確定，所述第一聚烯烴和色母粒的用量使以得到的瓷塑材料中，優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，第二聚烯烴的含量為1-5重量份；進一步優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，第二聚烯烴的含量為1-3重量份。
[0017]在本發(fā)明中所述的制備方法，所述第一聚烯烴和第二聚烯烴的種類選擇范圍較廣，優(yōu)選地，所述第一聚烯烴為重均分子量是8萬-15萬的聚丙烯，第二聚烯烴為重均分子量是5000-20000的聚丙烯，這樣的聚烯烴擠出成型工藝簡單，能夠使制得的瓷塑材料具有優(yōu)良的力學性能和不透明的特性。
[0018]在本發(fā)明中所述的制備方法，其中，所述方法還包括將納米改性劑、聚烯烴和色母粒進行混合，納米改性劑的種類可`選擇范圍較廣，優(yōu)選地，所述納米改性劑選自納米二氧化硅、納米氧化鋁和納米二氧化鈦中的一種或幾種；更優(yōu)選為納米二氧化鈦；所述納米改性劑的粒徑對瓷塑材料的性能也有一定的影響，進一步優(yōu)選地，所述納米改性劑的粒徑為l_20nmo
[0019]在本發(fā)明中所述的制備方法，其中，納米改性劑、聚烯烴和所述色母粒進行混合過程中，優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，第二聚烯烴的含量為1-5重量份，納米改性劑的含量為1-5重量份；進一步優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，第二聚烯烴的含量為1-3重量份，納米改性劑的含量為1-3重量份；更優(yōu)選地，色母粒和納米改性劑的質(zhì)量比為1:1.2-1.5，這樣的配方得到的瓷塑材料的性能最佳。
[0020]本發(fā)明還提供了根據(jù)上述的瓷塑材料或者根據(jù)上述的制備方法得到的瓷塑材料在制備管材，優(yōu)選為PPR管材中的應用，使得制備的管材既具有良好的力學性能又具有不透明特性。
[0021]下面利用實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0022]下述實施例和對比例中，使用的第一聚烯烴為臺化公司牌號為B8001的聚丙烯，重均分子量為8萬-10萬；重均分子量為5000-10000的第二聚烯烴和顏料劑由色母粒提供，色母粒為瓷白色的七色鹿牌色母粒；納米改性劑選自納米二氧化硅、納米氧化鋁和納米二氧化鈦中的一種或多種，且納米改性劑的粒徑為10nm，所述高混機是張家港市鑫達塑料機械制造有限公司產(chǎn)品，型號為SHR-5A,攪拌速度設(shè)定為1000r/min ;所述擠出成型機為河北文安通達塑料機械有限公司的產(chǎn)品，型號為SZ-80，機筒溫度為180-200°C ;管材的不透光、縱向回縮率以及靜液壓實驗的檢測方法為國標號為GB/T18472.2-2002的檢測方法。擠出成型機擠出的管件的內(nèi)徑為25.0-25.3mm，壁厚2.8-3.2mm。
[0023]實施例1
[0024]將100重量份的第一聚烯烴、1.3重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.3)在聞混機中攬祥20min,然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件Al。經(jīng)過檢測，Al的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為1.7%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0025]實施例2
[0026]將100重量份的第一聚烯烴、1.5重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.5)在聞混機中攬祥20min,然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件A2。經(jīng)過檢測，A2的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為1.8%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0027]實施例3
[0028]將100重量份的第一聚烯烴、3.3重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.1)在聞混機中攬祥20min,然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件A3。經(jīng)過檢測，A3的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為1.5%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
`[0029]實施例4
[0030]將100重量份的第一聚烯烴、3.5重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.16)在聞混機中攬祥20min,然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件A4。經(jīng)過檢測，A4的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為1.6%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0031]實施例5
[0032]將100重量份的第一聚烯烴、5.7重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.14)在聞混機中攬祥20min,然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件A5。經(jīng)過檢測，A5的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為
1.9%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0033]實施例6
[0034]將100重量份的第一聚烯烴、1.3重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.3),0.5重量份的納米二氧化硅和0.5重量份的納米氧化鋁在高混機中攪拌20min，然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件A6。經(jīng)過檢測，A6的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為1.3%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa,時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0035]實施例7[0036]將100重量份的第一聚烯烴、1.3重量份的色母粒(色母粒中第二聚烯烴和顏料劑的質(zhì)量比為1:0.3)、I重量份的納米二氧化鈦在高混機中攪拌20min，然后將混合物在擠出成型機中進一步混合并擠出管件A7。經(jīng)過檢測，A7的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，不透光，縱向回縮率為1.1%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0037]對比例I
[0038]本對比例I采用與實施例1相同的方法制備瓷塑材料以及擠出管材，與實施例1所不同的是，本對比例I沒有使用色母粒，制得管材Dl。經(jīng)過檢測，Dl的內(nèi)外壁光滑平整，無氣泡，無凹陷，透光，縱向回縮率為2.0%，靜液壓實驗(溫度為20°C，壓力位16MPa，時間為Ih)的檢測結(jié)果是管材無破裂和無滲透。
[0039]由對比例和實施例1-7對比可知，色母粒中的顏料劑能夠使得管材具有良好的不透明特性，色母粒中的第二聚烯烴能夠增強管材的力學性能；由實施例6-7和實施例1對比可知，納米改性劑能夠進一步增強管材的力學性能，使得管材的縱向回縮率< 1.5%，由實施例5和實施例1-4對比可知，由在本發(fā)明優(yōu)選范圍制得管材比非優(yōu)選范圍制得管材具有更加的力學性能；由實施例7和實施例6對比可知，納米二氧化鈦是優(yōu)選納米改性劑。
[0040]以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0041]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0042]此外，本發(fā)明的各`種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種瓷塑材料，其特征在于，所述瓷塑材料含有聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色，所述聚烯烴含有重均分子量為8-15萬的第一聚烯烴和重均分子量為5000-20000的第二聚烯烴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓷塑材料，其中，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-5重量份；優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-3重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的瓷塑材料，其中，所述第一聚烯烴和第二聚烯烴均為聚丙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的瓷塑材料，其中，所述瓷塑材料還含有納米改性劑，所述納米改性劑選自納米二氧化硅、納米氧化鋁和納米二氧化鈦中的一種或多種，優(yōu)選為納米二氧化鈦；所述納米改性劑的粒徑為l-20nm ;以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-5重量份，所述納米改性劑的含量為1-5重量份；優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，所述第二聚烯烴的含量為1-3重量份，所述納米改性劑的含量為1-3重量份；優(yōu)選，所述顏料劑和所述第二聚烯烴通過色母粒的形式提供，色母粒和納米改性劑的質(zhì)量比為 1:1.2-1.5。
5.一種瓷塑材料 的制備方法，其特征在于，所述方法包括在180-20(TC下，將第一聚烯烴和色母粒進行混合，所述色母粒含有第二聚烯烴和顏料劑，所述顏料劑為瓷白色；所述第一聚烯烴的重均分子量為8-15萬，所述第二聚烯烴的重均分子量為5000-20000。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其中，所述第一聚烯烴和色母粒的用量使以得到的瓷塑材料中，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，第二聚烯烴的含量為1-5重量份；優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，第二聚烯烴的含量為1-3重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其中，所述第一聚烯烴和第二聚烯烴均為聚丙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任意一項所述的制備方法，其中，所述方法還包括將納米改性劑、第一聚烯烴和色母粒進行混合，所述納米改性劑選自納米二氧化硅、納米氧化鋁和納米二氧化鈦中的一種或多種，優(yōu)選為納米二氧化鈦，所述納米改性劑的粒徑為l_20nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其中，所述納米改性劑、所述第一聚烯烴和所述色母粒的用量使得到的瓷塑材料中，以100重量份第一聚烯烴為基準，顏料劑的含量為0.3-0.7重量份，第二聚烯烴的含量為1-5重量份，納米改性劑的含量為1-5重量份；優(yōu)選地，以100重量份第一聚烯烴為基準，所述顏料劑的含量為0.3-0.5重量份，第二聚烯烴的含量為1-3重量份，納米改性劑的含量為1-3重量份；優(yōu)選，所述顏料劑和所述第二聚烯烴通過色母粒的形式提供，色母粒和納米改性劑的質(zhì)量比為1:1.2-1.5。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的瓷塑材料或者根據(jù)權(quán)利要求5-9所述的制備方法得到的瓷塑材料在制備管材，優(yōu)選為PPR管材中的應用。
【文檔編號】C08L23/12GK103804741SQ201410013177
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】顧志強 申請人:蕪湖新磊塑膠科技有限公司