專利名稱：：聚烯烴芯管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種聚烯烴管材及其制備方法，特別涉及一種用于巻繞紙或紡織品等的聚烯烴芯管及其制備方法，屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：近年來，聚烯烴合成用催化劑與聚合工藝發(fā)展迅速，在制備高剛度聚烯烴管材的技術(shù)方面，中國發(fā)明專利"高強(qiáng)度聚丙烯管"(CN1133840C)提供了一種具有髙拉伸彈性模量，高缺口沖擊強(qiáng)度，高環(huán)剛度和對沖擊荷載的髙抵抗力性能的聚丙烯管。在技術(shù)方案上，這種管材由A和B兩種組分構(gòu)成，A為8098質(zhì)量份數(shù)的等規(guī)聚丙烯均聚物作為粘結(jié)基體組分，其十件規(guī)整度大于95。/。，B為220。/。質(zhì)量份數(shù)的由5070質(zhì)量份數(shù)的丙烯和3050質(zhì)量份數(shù)的乙烯和/或其它C4C8的a—烯烴生成的共聚物作為分散分布的彈性體成分，該聚丙烯管的環(huán)剛度滿足110(10/(SDR-1))3《SN《190(10/(SDR-1))3,單位為kN/m2，SDR為外徑與壁厚的比值，測試方法IS09969(測試溫度為23'C)。當(dāng)外徑為170毫米，壁厚為ll毫米時(shí)，其環(huán)剛度為3663kN/m2，優(yōu)選在4554kN/m2。這種聚丙烯管僅適合用于廢水管道系統(tǒng)。在紡織、造紙等行業(yè)，廣泛使用芯管作為布匹或紙成品包裝時(shí)的巻繞軸，與普通的管道不同，對芯管具有較高的環(huán)剛度要求，尤其是在造紙行業(yè)。目前，在造紙行業(yè)廣泛使用的紙芯管材產(chǎn)品類型相對單調(diào)，主要是紙質(zhì)紙管。紙管不僅存在生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)過程復(fù)雜，而且生產(chǎn)成本髙、性價(jià)比低等；另一方面，紙管本身會出現(xiàn)潮濕變形、致使剛性和強(qiáng)度急劇下降等缺陷。例如，當(dāng)空氣中相對濕度從50%增大到75%時(shí)，紙管的平衡含濕量則從7.5%增加至11.5%,則紙管的強(qiáng)度則下降約15%。這種狀況制約了造紙?jiān)趯挿婕吧a(chǎn)時(shí)的高車速、髙效率的發(fā)展要求，因此，迫切需要提供一種具有剛度髙、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱變形溫度髙和耐疲勞性能好的芯管材料，尤其要適用于造紙行業(yè)的巻紙用芯管。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種力學(xué)性能與耐疲勞性優(yōu)異，且生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)過程簡便、無毒環(huán)保的聚烯烴芯管及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種聚烯烴芯管，按重量計(jì)，它的組分包括等規(guī)度>95%的聚丙烯100份，馬來酸酐接枝聚丙烯120份，增強(qiáng)劑2.510份，填料140份，流動加工助劑0.15份，a成核劑0.11.5份，抗氧劑0.12份，有機(jī)硅偶聯(lián)劑，用量為填料的1~30%,催化劑，用量為有機(jī)硅偶聯(lián)劑的0.120%;所述的等規(guī)度>95%的聚丙烯包括熔體流動指數(shù)(230T,2.16kg)為0.11.0g/10min的髙分子量聚丙烯和熔體流動指數(shù)為1.06.0g/10min的較低分子量聚丙烯，它們的重量比為145:9955;所述的馬來酸酐接枝聚丙烯為馬來酸酐接枝率0.31.5%、烙體流動指數(shù)(230T，2.16kg)為545g/10min的聚丙烯；所述的增強(qiáng)劑為N，N，-4，4，-二苯甲烷雙馬來酰亞胺或N,N，-間苯撐雙馬來酰亞胺中的一種。所述的填料為碳酸鈣、滑石粉、髙嶺土、玻璃纖維、短碳纖維或其組合。所述的有機(jī)硅偶聯(lián)劑為乙烯基硅垸偶聯(lián)劑、丙烯酰氧基硅烷偶聯(lián)劑、氨基硅烷偶聯(lián)劑或環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑中的一種。所述的催化劑為二丁基氧化錫、二丁基二月桂酸錫或辛酸亞錫中的一種。所述的流動加工助劑為有機(jī)硅樹脂、含氟聚合物助劑。所述的a成核劑為羧酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、二芐山梨醇或其衍生物。所述的抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑IOIO、抗氧劑1076或者其組合。所述芯管的內(nèi)徑為75360毫米、壁厚730亳米。一種制備上述聚烯烴芯管的方法，其步驟如下l)按重量計(jì)，將140份填料與填料用量130%的有機(jī)硅偶聯(lián)劑高速混合處理后，再與120份馬來酸酐接枝聚丙烯、2.510份增強(qiáng)劑和有機(jī)硅偶聯(lián)劑用量0.120%的催化劑高速混合處理，得到填充與增強(qiáng)體系；2)按重量計(jì)，將145份等規(guī)度^95y。熔體流動指數(shù)(230'C,2.16kg)為0.11.0g/10min的髙分子量聚丙烯、0.15份流動加工助劑、0.11.5份a成核劑和抗氧劑髙速混合，然后擠出造粒，得粒料A;3)將步驟1得到的填充與增強(qiáng)體系、步驟2得到的粒料A、9955份等規(guī)度》95。/。熔體流動指數(shù)(230'C，2.16kg)為1.06.0g/10min的較低分子量聚丙烯和抗氧劑進(jìn)行髙速混合、擠出造粒B;步驟2和步驟3中，按重量計(jì)，聚丙烯的總量為100份，抗氧劑的總量為0.12份。4)將粒料B經(jīng)擠出、冷卻、牽伸、定型與切割后，獲得聚烯烴芯管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明使用兩種熔體流動指數(shù)的髙等規(guī)度聚丙烯樹脂、流動改性助劑促進(jìn)聚合物大分子鏈成核與鏈遷移擴(kuò)散能力，加快聚丙烯結(jié)晶過程，從而改善聚烯烴的加工性與力學(xué)性能。2、本發(fā)明通過增強(qiáng)劑、填料與有機(jī)硅偶聯(lián)劑、馬來酸酐接枝聚丙烯強(qiáng)化了填料與聚丙烯樹脂之間、聚丙烯樹脂之間的物理與化學(xué)作用，從而增強(qiáng)聚丙烯紙芯管材的強(qiáng)度、剛度以及耐疲勞性。3、本發(fā)明以熱塑性聚丙烯樹脂為基材，采用擠出成型方法，生產(chǎn)效率高，操作方便，生產(chǎn)過程無污染，具有廣闊的市場前景。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1:原料配方髙分子量等規(guī)聚丙烯的MFI(230"C，2.16kg)為O.l,等規(guī)度為96%,低分子量等規(guī)聚丙烯的MFI為3.5，等規(guī)度為96%,高、低分子量聚丙烯重量比為10:90;8phr馬來酸酐接枝聚丙烯，其重量接枝率為1%，MFI(230'C，2.16kg)為40g/10miii;3phr增強(qiáng)劑N，N，-4，4，-二苯甲垸雙馬來酰亞胺；23phr填料，其中，23phr為滑石粉(1000目)；3phr為填料短碳纖維(纖維直徑15微米，纖維長度0.5亳米)；有機(jī)硅偶聯(lián)劑為氨基硅烷偶聯(lián)劑，其用量占填料重量比例為15%,催化劑二丁基氧化錫占有機(jī)硅偶聯(lián)劑重量的10%;a成核劑羧酸金屬鹽0.5phr:流動加工助劑有機(jī)硅樹脂1.5phr;抗氧劑168加入量為lphr;顏料少量。芯管制備1、填充與增強(qiáng)體系混合將填料與有機(jī)硅偶聯(lián)劑進(jìn)行髙速混合處理，再與馬來酸酐接枝聚丙烯、增強(qiáng)劑和催化劑髙速混合處理，得增強(qiáng)與填充體系。2、髙分子量聚烯烴造粒將高分子量等規(guī)聚丙烯、流動加工助劑、a成核劑與抗氧劑髙速混合，然后擠出造粒，得粒料A。3、聚烯烴粒料制備將步驟1得到的增強(qiáng)與填充體系、步驟2得到的粒料A、低分子量聚丙烯、抗氧劑、顏料進(jìn)行髙速混合、擠出造粒B;步驟2和步驟3中，抗氧劑加入量的比例與高、低分子量聚丙烯的比例相同。4、制管將步驟3得到的粒料B擠出、冷卻、牽伸、定型與切割，得聚烯烴芯管材料，其內(nèi)徑75360毫米、壁厚730毫米的產(chǎn)品。實(shí)施例2髙分子量等規(guī)聚丙烯的MFI為0.5,等規(guī)度為96%，低分子量等規(guī)聚丙烯的MFI為3.0，等規(guī)度為96%,髙、低分子量聚丙烯重量比為15:85;馬來酸酐接枝聚丙烯其重量接枝率為1%，MFI(230'C，2.16kg)為30g/10min,加入量為10phr;增強(qiáng)劑N，N，-4，4，-二苯甲垸雙馬來酰亞胺5phr;填料玻璃纖維(纖維直徑5微米)用量為18phr;有機(jī)硅偶聯(lián)劑為環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑，其用量占填料重量的10y。，催化劑二月桂酸二丁基錫占有機(jī)硅偶聯(lián)劑重量的13%;流動加工助劑為含氟聚合物1phr;a成核劑為二芐山梨醇或它的衍生物，加入量為0.5phr;抗氧劑為抗氧劑1010和抗氧劑1076的組合物，用量為lphr;顏料少量。芯管材料的制備過程同實(shí)施例1。實(shí)施例3髙分子量等規(guī)聚丙烯的MFI為0.5，等規(guī)度為96%,低分子量等規(guī)聚丙烯的MFI為3.0，等規(guī)度為96%，髙、低分子量聚丙烯重量比為30:70;馬來酸酐接枝聚丙烯其重量接枝率為1%,MFI(230'C，2.16kg)為15g/10min，加入量為12phr;增強(qiáng)劑N，N，-間苯撐雙馬來酰亞胺4phr;填料用量20phr,其中玻璃纖維(纖維直徑5微米)用量為15phr,短碳纖維(纖維直徑15微米，纖維長度0.5毫米)5phr;有機(jī)硅偶聯(lián)劑為丙烯酰氧基硅垸偶聯(lián)劑，其用量占填料重量的20%,催化劑辛酸亞錫占有機(jī)硅偶聯(lián)劑重量的10%;流動加工助劑含氟聚合物1.5phr;a成核劑為磷酸金屬鹽或它的衍生物，用量為0.5phr;抗氧劑為抗氧劑1076,用量為0.5phr:顏料少量。芯管材料的制備過程同實(shí)施例1。用上述實(shí)施例13技術(shù)方案制得的聚丙烯芯管與常規(guī)聚丙烯管樣品(對照例)進(jìn)行測試并作性能比較，被測樣品管材內(nèi)徑170毫米，壁厚11±1毫米，結(jié)果參見表一。對照例樣品的組分為等規(guī)聚丙烯的MFI為2.5，等規(guī)度為96。/n，ci成核劑0.5phr，抗氧劑0.5phr，顏料少量原料直接髙速混合、擠出、冷卻、牽伸與切割，得聚烯烴芯管材料。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表l可以看出本發(fā)明技術(shù)方案使用兩種等規(guī)聚丙烯、馬來酸酐接枝聚丙烯、填料、增強(qiáng)劑、有機(jī)硅偶聯(lián)劑與流動加工助劑組合物，不僅提高了聚烯烴芯管的維卡軟化溫度、彎曲強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度，最重要的是大大提髙了管材的環(huán)剛度，因此，本發(fā)明提供的聚丙烯芯管完全可以取代現(xiàn)有各種紙質(zhì)芯管，在紡織與造紙行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。權(quán)利要求1.一種聚烯烴芯管，其特征在于按重量計(jì)，它的組分包括等規(guī)度≥95％的聚丙烯100份，馬來酸酐接枝聚丙烯1～20份，增強(qiáng)劑2.5～10份，填料1～40份，流動加工助劑0.1～5份，α成核劑0.1～1.5份，抗氧劑0.1～2份，有機(jī)硅偶聯(lián)劑，用量為填料的1～30％，催化劑，用量為有機(jī)硅偶聯(lián)劑的0.1～20％；所述的等規(guī)度≥95％的聚丙烯包括熔體流動指數(shù)(230℃，2.16kg)為0.1～1.0g/10min的高分子量聚丙烯和熔體流動指數(shù)為1.0～6.0g/10min的較低分子量聚丙烯，它們的重量比為1～45∶99～55；所述的馬來酸酐接枝聚丙烯為馬來酸酐接枝率0.3～1.5％、熔體流動指數(shù)(230℃，2.16kg)為5～45g/10min的聚丙烯；所述的增強(qiáng)劑為N，N’-4，4’-二苯甲烷雙馬來酰亞胺或N，N’-間苯撐雙馬來酰亞胺中的一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述的填料為碳酸鈣、滑石粉、髙嶺土、玻璃纖維、短碳纖維或者其組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述的有機(jī)硅偶聯(lián)劑為乙烯基硅烷偶聯(lián)劑、丙烯酰氧基硅烷偶聯(lián)劑、氨基硅烷偶聯(lián)劑或環(huán)氧基硅垸偶聯(lián)劑中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述的催化劑為二丁基氧化錫、二丁基二月桂酸錫或辛酸亞錫中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述的流動加工助劑為有機(jī)硅樹脂、含氟聚合物助劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述的a成核劑為羧酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、二芐山梨醇或其衍生物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述的抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010、抗氧劑1076或者其組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚烯烴芯管，其特征在于所述芯管的內(nèi)徑為75360亳米、壁厚730亳米。9.一種制備權(quán)利要求l所述聚烯烴芯管的方法，其特征在于該方法的步驟如下l)按重量計(jì)，將140份填料與填料用量130%的有機(jī)硅偶聯(lián)劑髙速混合處理后，再與120份馬來酸酐接枝聚丙烯、2.510份增強(qiáng)劑和有機(jī)硅偶聯(lián)劑用量0.120%的催化劑髙速混合處理，得到填充與增強(qiáng)體系；2)按重量計(jì)，將145份等規(guī)度^95o/。熔體流動指數(shù)(230'C,2.16kg)為0.11.0g/10min的髙分子量聚丙烯、0.15份流動加工助劑、0.11.5份a成核劑和抗氧劑髙速混合，然后擠出造粒，得粒料A;3)將步驟1得到的填充與增強(qiáng)體系、步驟2得到的粒料A、9955份等規(guī)度^95。/。熔體流動指數(shù)(230'C，2.16kg)為1.06.0g/10min的較低分子量聚丙烯和抗氧劑進(jìn)行髙速混合、擠出造粒B;步驟2和步驟3中，按重量計(jì)，聚丙烯的總量為100份，抗氧劑的總量為0.12份；4)將粒料B經(jīng)擠出、冷卻、牽伸、定型與切割后，獲得聚烯烴芯管。全文摘要本發(fā)明公開了一種聚烯烴芯管及其制備方法。芯管由兩種高等規(guī)度均聚聚丙烯體系按重量比為1～45∶99～55混合，加入馬來酸酐接枝聚丙烯和流動加工助劑等原料均勻混合，通過兩步擠出、冷卻、牽伸、定型與切割后獲得。本發(fā)明使用高等規(guī)度的兩種不同分子量聚丙烯樹脂、流動助劑，促進(jìn)了聚合物大分子鏈成核與鏈遷移擴(kuò)散能力，加快了聚丙烯結(jié)晶過程，改善聚烯烴的加工性與力學(xué)性能；馬來酸酐接枝聚丙烯和填充增強(qiáng)體系強(qiáng)化了填料與聚丙烯樹脂之間、聚丙烯樹脂之間的物理與化學(xué)作用，從而增強(qiáng)聚丙烯管材的強(qiáng)度、剛度以及耐疲勞性。用其制備成的內(nèi)徑75～360毫米、壁厚7～30毫米的芯管，可以取代現(xiàn)有各種紙質(zhì)芯管，具有廣泛推廣應(yīng)用前景。文檔編號C08L23/12GK101338053SQ20081002163公開日2009年1月7日申請日期2008年8月12日優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日發(fā)明者劉中華,朱新生,鄒佳棟申請人:蘇州工業(yè)園區(qū)華通科技有限公司