丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制備管材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及塑料管材的制備方法，具體的說(shuō)是一種丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共 聚物改性聚丙烯制備管材的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)中，為了減少架空電力電纜輸電線路，達(dá)到美化城市的目的，電力 電纜輸電線已從架空進(jìn)入埋地。地下電力電纜線路敷設(shè)方式主要有排管敷設(shè)、直埋敷設(shè)、溝 槽敷設(shè)。其中排管敷設(shè)由于其占地面積少、施工簡(jiǎn)易、建設(shè)成本低、施工周期短等特點(diǎn)，在電 力行業(yè)內(nèi)被廣泛應(yīng)用。
[0003] 隨著管材成型技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究人員和生產(chǎn)企業(yè)相繼開(kāi)發(fā)出玻璃鋼纏繞 管、氯化聚氯乙烯管(CPVC管）、聚丙烯管(PP管)等，并越來(lái)越多地用于埋地式高壓電力電纜 護(hù)套管。玻璃鋼纏繞管具有環(huán)剛度高、耐熱溫度高、耐化學(xué)腐蝕、阻燃性能好等優(yōu)點(diǎn)，其缺 點(diǎn)：內(nèi)壁粗糙、穿纜阻力大、抗沉降差、管道承插式連接易脫落、接頭易漏水、應(yīng)用場(chǎng)所受限。 CPVC管耐腐蝕、阻燃、耐老化性能好，其缺點(diǎn):CPVC熔體粘度大、加工難度大、管材成品率低、 綜合成本高，制約了推廣應(yīng)用。PP管系以聚丙烯為主要原料，添加適量的改性劑、加工助劑 等，經(jīng)過(guò)物料混合、擠出成型工藝加工而成，PP管具有耐熱性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、內(nèi)壁摩擦系 數(shù)低、電絕緣性能好、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)：切口沖擊強(qiáng)度偏低、柔韌性差、低溫環(huán)境條 件下易破裂，制約了其在寒冷地區(qū)的應(yīng)用。檢索大量的專利文獻(xiàn)和公開(kāi)發(fā)表的研究論文，尚 未見(jiàn)采用丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(〇BC-g-AA)為增韌材料，均聚聚丙烯(均聚PP) 為基體材料，三(2,4_二叔丁基苯基)亞磷酸酯為抗氧劑，采用物料混合、熔融共混、擠出成 型、冷卻定型、牽引切割工藝制成〇BC-g-AA改性PP管材的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有聚丙烯管(PP管)切口沖擊強(qiáng)度偏低、柔韌性差、低溫環(huán)境條件下易 破裂等缺陷，本發(fā)明提供了一種丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(〇BC-g-AA)改性聚丙烯 制備管材的方法。本方法以均聚聚丙烯(均聚PP)為基體材料，添加丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌 段共聚物(〇BC-g-AA)、三(2,4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯，通過(guò)干燥除濕、物料混合、熔融共 混、擠出成型、冷卻定型、牽引切割工藝制成〇BC-g-AA改性PP管材。采用本方法制成的管材， 與純PP管材相比，切口沖擊強(qiáng)度提高120 %以上，斷裂伸長(zhǎng)率提高150%以上，零下40°C環(huán)境 條件下試驗(yàn)720小時(shí)無(wú)破裂，拉伸強(qiáng)度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學(xué)性能優(yōu)良，適用 于低溫環(huán)境條件下埋地電力電纜的護(hù)套管。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的以下技術(shù)方案：
[0006] 配方
[0007] 均聚聚丙烯 80~86重量份；
[0008] 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物 13~19重量份；
[0009] 三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 0.6~1.0重量份。
[0010] 制備方法
[0011] 1、將均聚聚丙烯(均聚PP)置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī) 溫度92±1°C，干燥2h，備用；
[0012] 2、將丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)置于另一臺(tái)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥 機(jī)中，控制電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)溫度83 ± 1°C，干燥2h，備用；
[0013] 3、按配方比例稱取干燥后的均聚聚丙烯(均聚PP)和丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共 聚物(〇BC-g-AA)置于高速攪拌機(jī)中，加入計(jì)量后的三(2,4_二叔丁基苯基）亞磷酸酯，控制 高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速250r/min、溫度85 ± 1°C，攪拌混合6min成混合料；
[0014] 4、將混合料置于雙螺桿擠出造粒機(jī)料斗中，控制擠出造粒機(jī)料筒溫度：1區(qū)165~ 170°C、n 區(qū)172~177°C、m區(qū) 180~185°C、IV區(qū) 187~192°C、V 區(qū)192~196°C、VI區(qū) 196~ 200 °C、W區(qū)194~198 °C，模頭溫度：190~194 °C，熔融共混擠出，經(jīng)冷卻、切粒成顆粒料;將 顆粒料置于單螺桿擠出管材成型機(jī)料斗中，控制擠出管材成型機(jī)料筒溫度：1區(qū)178~183 °C、n 區(qū)185~190°C、m區(qū)190~195°C、IV區(qū) 195~200°C、V區(qū)200~205°C、VI區(qū)205~208 °C、W區(qū)203~206°c、vni區(qū)200~203°C，模頭溫度：195~198°C，熔融擠出成型，再經(jīng)冷卻定 型、牽引切割工藝制備得到本發(fā)明所述的丙烯酸接枝乙烯_辛烯嵌段共聚物改性PP管材。 [00 15]本發(fā)明所述的均聚聚丙烯（均聚PP)，其相對(duì)密度為0.906g/cm3、熔體質(zhì)量流動(dòng)速 率(試驗(yàn)溫度230°C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg)S3.2g/10min。
[0016]本發(fā)明所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)，其丙烯酸接枝率質(zhì) 量百分?jǐn)?shù)為1.2 %、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230 °C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg)為6.8g/lOmin。 [0017]本發(fā)明的有益效果是:采用丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-AA)為增韌 材料，對(duì)均聚聚丙烯(均聚PP)進(jìn)行增韌改性，大幅度提高PP/〇BC-g-AA共混材料的缺口沖擊 強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率;采用三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯為抗氧劑，提高??/(?(：- 8^4共混 材料熔融擠出過(guò)程抗氧化效果和熱成型加工穩(wěn)定性。采用本方法制成的管材，與純PP管材 相比，缺口沖擊強(qiáng)度提高120%以上，斷裂伸長(zhǎng)率提高150%以上，零下40°C環(huán)境條件下試驗(yàn) 720小時(shí)無(wú)破裂，拉伸強(qiáng)度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學(xué)性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境 條件下埋地電力電纜的護(hù)套管。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1:
[0019] 將相對(duì)密度為0.906g/cm3、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230°C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)溫度92°C， 干燥2h;將丙烯酸接枝率質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.2 %、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230 °C，標(biāo)稱負(fù) 荷2.16kg)為6.8g/10min的0BC-g-AA置于另一臺(tái)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓 風(fēng)干燥機(jī)溫度83°C，干燥2h;稱取干燥后的PP樹脂83kg和干燥后的0BC-g-AA16kg置于高速 攪拌機(jī)中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.8kg，控制高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速250r/min、溫 度85 °C，攪拌混合6min成混合料;將混合料置于雙螺桿擠出造粒機(jī)料斗中，控制擠出造粒機(jī) 料筒溫度區(qū)168°C、II 區(qū)175°C、m區(qū)183°C、IV區(qū)190°C、V區(qū)194°C、VI區(qū)198°C、W區(qū)196 °C，模頭溫度:192°C，熔融共混擠出，經(jīng)冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置于單螺桿擠出管材 成型機(jī)料斗中，控制擠出管材成型機(jī)料筒溫度：I區(qū)180 °C、n區(qū)188 °C、m區(qū)192 °C、IV區(qū)197 °(：、￥區(qū)203°(：、￥1區(qū)207°(：、/1區(qū)205°(：、珊區(qū)202°(：，模頭溫度：196°(：，熔融擠出成型，再經(jīng)冷 卻定型、牽引切割工藝制成OBC-g-AA改性PP管材。
[0020] 實(shí)施例1制成的管材，其性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，與純PP管相比，其缺口沖擊強(qiáng)度提高 了 130.84%，斷裂伸長(zhǎng)率提高了 178.12%，拉伸強(qiáng)度降低了 8.54%，維卡軟化溫度降低了 2.31%，零下40°C環(huán)境條件下試驗(yàn)720小時(shí)無(wú)破裂，物理力學(xué)性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條 件下埋地電力電纜的護(hù)套管。
[0021] 表1純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學(xué)性能

[0024] 實(shí)施例2:
[0025] 將相對(duì)密度為0.906g/cm3、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230°C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)溫度91°C， 干燥2h;將丙烯酸接枝率質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.2 %、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230 °C，標(biāo)稱負(fù) 荷2.16kg)為6.8g/10min的OBC-g-AA置于另一臺(tái)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓 風(fēng)干燥機(jī)溫度82°C，干燥2h;稱取干燥后的PP樹脂80kg和干燥后的0BC-g-AA19kg置于高速 攪拌機(jī)中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯1.0kg，控制高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速250r/min、溫 度84 °C，攪拌混合6min成混合料;將混合料置于雙螺桿擠出造粒機(jī)料斗中，控制擠出造粒機(jī) 料筒溫度區(qū)165°C、II 區(qū)172°C、m區(qū)180°C、IV區(qū)187°C、V區(qū)192°C、VI區(qū)196°C、W區(qū)194 °C，模頭溫度:190°C，熔融共混擠出，經(jīng)冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置于單螺桿擠出管材 成型機(jī)料斗中，控制擠出管材成型機(jī)料筒溫度：I區(qū)178 °C、n區(qū)185 °C、m區(qū)190 °C、IV區(qū)195 °C、V區(qū)200 °C、VI區(qū)205 °C、vn區(qū)203 °C、VI區(qū)200 °C，模頭溫度：195 °C，熔融擠出成型，再經(jīng)冷 卻定型、牽引切割工藝制成〇BC-g-AA改性PP管材。
[0026] 實(shí)施例2制成的管材，其性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，與純PP管相比，其缺口沖擊強(qiáng)度提高 了 135.18%，斷裂伸長(zhǎng)率提高了 188.98%，拉伸強(qiáng)度降低了 11.57%，維卡軟化溫度降低了 3.08%，零下40°C環(huán)境條件下試驗(yàn)720小時(shí)無(wú)破裂，物理力學(xué)性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條 件下埋地電力電纜的護(hù)套管。
[0027] 表2純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學(xué)性能
[0028]

[0029] 實(shí)施例3:
[0030] 將相對(duì)密度為0.906g/cm3、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230°C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)溫度93°C， 干燥2h;將丙烯酸接枝率質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.2 %、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230 °C，標(biāo)稱負(fù) 荷2.161^)為6.88/1〇1^11的08(：1-44置于另一臺(tái)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓 風(fēng)干燥機(jī)溫度84°C，干燥2h;稱取干燥后的PP樹脂86kg和干燥后的0BC-g-AA13kg置于高速 攪拌機(jī)中，加入三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯0.6kg，控制高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速250r/min、溫 度86 °C，攪拌混合6min成混合料;將混合料置于雙螺桿擠出造粒機(jī)料斗中，控制擠出造粒機(jī) 料筒溫度：1區(qū)170°C、II 區(qū)177°C、m區(qū)185°C、IV區(qū)192°C、V區(qū)196°C、VI區(qū)200°C、W區(qū)198 °C，模頭溫度:194°C，熔融共混擠出，經(jīng)冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置于單螺桿擠出管材 成型機(jī)料斗中，控制擠出管材成型機(jī)料筒溫度：I區(qū)183 °C、n區(qū)190 °C、m區(qū)195 °C、IV區(qū)200 °C、V區(qū)205 °C、VI區(qū)208 °C、vn區(qū)206 °C、VI區(qū)203 °C，模頭溫度：198 °C，熔融擠出成型，再經(jīng)冷 卻定型、牽引切割工藝制成〇BC-g-AA改性PP管材。
[0031]實(shí)施例3制成的管材，其性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3,與純PP管相比，其缺口沖擊強(qiáng)度提高 了 126.98%，斷裂伸長(zhǎng)率提高了 159.26%，拉伸強(qiáng)度降低了 6.32%，維卡軟化溫度降低了 2.31%，零下40°C環(huán)境條件下試驗(yàn)720小時(shí)無(wú)破裂，物理力學(xué)性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條 件下埋地電力電纜的護(hù)套管。
[0032] 表3純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學(xué)性能


【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制備管材的方法，其特征是： 配方 均聚聚丙烯 80~86重量份； 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物 13~19重量份； 三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 0.6~1.0重量份； 制備方法 將均聚聚丙烯置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)溫度92土 1°C，干 燥2h，備用；將丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物置于另一臺(tái)電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)中，控制 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥機(jī)溫度83土 TC，干燥2h，備用；按配方比例稱取干燥后的均聚聚丙烯和 丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物置于高速攪拌機(jī)中，加入計(jì)量后的三（2,4_二叔丁基苯 基)亞磷酸酯，控制高速攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速250r/min、溫度85 ± 1°C，攪拌混合6 min成混合料;將混 合料置于雙螺桿擠出造粒機(jī)料斗中，控制擠出造粒機(jī)料筒溫度，熔融擠出成型，再經(jīng)冷卻定 型、牽引切割工藝制成管材得到丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性PP管材。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制備管材的方 法，其特征是所述的均聚聚丙烯，其相對(duì)密度為0.906 g/cm3、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度 230°C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg)S3.2g/10min。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制備管材的方 法，其特征是所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物，其丙烯酸接枝率質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 1.2%、熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(試驗(yàn)溫度230°C，標(biāo)稱負(fù)荷2.16kg)為6.8g/10min。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制備管材的方 法，其特征是所述的控制擠出造粒機(jī)料筒溫度：I區(qū)165~170°C、Π 區(qū)172~177°C、ΙΠ 區(qū)180 ~185°C、IV區(qū) 187~192°C、V區(qū)192~196°C、VI區(qū)196~200°C、W區(qū) 194~198°C，模頭溫度： 190~194°C，熔融共混擠出，經(jīng)冷卻、切粒成顆粒料;將顆粒料置于單螺桿擠出管材成型機(jī) 料斗中，控制擠出管材成型機(jī)料筒溫度：1區(qū)178~183°C、n區(qū)185~190°C、m區(qū)190~195 °C、IV區(qū) 195~200°C、V 區(qū)200~205°C、VI區(qū)205~208°C、VD區(qū)203~206°C、珊區(qū)200~203 °C，模頭溫度：195~198°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯制備管材的方法，該方法以80～86重量份均聚聚丙烯為基體材料，添加13～19重量份丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物和0.6～1.0重量份三（2,4?二叔丁基苯基）亞磷酸酯，通過(guò)干燥除濕、物料混合、熔融共混、擠出成型、冷卻定型、牽引切割工藝制成丙烯酸接枝乙烯?辛烯嵌段共聚物改性聚丙烯管材。采用本方法制成的管材，與純聚丙烯管材相比，缺口沖擊強(qiáng)度提高120%以上，斷裂伸長(zhǎng)率提高150%以上，零下40℃環(huán)境條件下試驗(yàn)720小時(shí)無(wú)破裂，拉伸強(qiáng)度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學(xué)性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條件下埋地電力電纜的護(hù)套管。
【IPC分類】C08L51/06, C08K5/526, B29B13/06, B29C47/00, C08L23/12, B29B9/06, B29C47/92
【公開(kāi)號(hào)】CN105713297
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610240086
【發(fā)明人】張華集, 肖荔人, 張?chǎng)? 劉晶晶
【申請(qǐng)人】福建師范大學(xué)