塑料水管材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種塑料水管材料，由以下重量份的組分組成：30～60份的苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體；45～60份的礦物油；5～15份的聚烯烴；5～15份的聚烯烴熱塑性彈性體；0.1～5份的潤(rùn)滑劑；和0.1～0.5份的抗氧劑。還提供一種塑料水管材料的制備方法。以苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體為基材，與聚烯烴熱塑性彈性體及其他原料充分混合獲得塑料水管材料，苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性；聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對(duì)分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布，其他物料混合，產(chǎn)品的可塑性較好且擠出穩(wěn)定好，可以提高塑料水管材料的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率，從而上述塑料水管材料具有優(yōu)異的伸縮性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】塑料水管材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種塑料水管材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的塑料水管材料是通過(guò)合成樹(shù)脂加添加劑經(jīng)熔融成型加工而成的制品。具有質(zhì)輕、耐腐蝕、外形美觀、無(wú)不良?xì)馕?、加工容易、施工方便等特點(diǎn)。塑料水管材料包括熱塑性塑料管和熱固性塑料管兩大類(lèi)。
[0003]熱塑性塑料管采用的主要材料有聚氯乙烯(Polyvinyl chloride polymer, PVC)材料、聚乙烯(polyethylene, PE)材料、熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(Thermoplasticpolyurethanes, TPU)材料等。
[0004]然而，上述塑料水管材料伸縮性能較差，在使用過(guò)程中需要更大的存放空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種伸縮性能較好的塑料水管材料及其制備方法。
[0006]一種塑料水管材料，包括以下重量份的組分:
[0007]
苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體30~60份；
礦物油45~60份；
聚烯烴5~15份;
聚烯烴熱塑性彈性體5~15份；
潤(rùn)滑劑0.1~5份；及
抗氧劑0.1~0.5份。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施中，所述苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體的分子量大于15萬(wàn)。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施中，所述苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體為日本可樂(lè)麗SEEPS4055、美國(guó)科騰SEBS G1651、日本旭化成SEBS N504、臺(tái)灣李長(zhǎng)榮SEBS9551、臺(tái)灣臺(tái)橡SEBS6151、岳陽(yáng)石化SEBS YH-503和岳陽(yáng)石化SEBS YH-503T中的至少一種。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施 中，所述礦物油為粘度高于40mm2/s且閃點(diǎn)高于200°C的石蠟基油和環(huán)烷基油中的至少一種。
[0011 ] 在其中一個(gè)實(shí)施中，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的至少一種。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施中，所述聚丙烯的熔融指數(shù)小于20g/10min，所述聚乙烯的熔融指數(shù)小于 10g/10min。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施中，所述聚烯烴熱塑性彈性體的熔融指數(shù)小于15g/10min，所述聚烯烴熱塑性彈性體的密度大于0.87g/cm3。
[0014]在其中一個(gè)實(shí)施中，所述潤(rùn)滑劑為硅酮粉、硅酮母粒和芥酸酰胺中的至少一種。[0015]在其中一個(gè)實(shí)施中，所述抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β _(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一種。
[0016]一種塑料水管材料的制備方法，包括如下步驟:
[0017]將45~60重量份的礦物油加入到30~60重量份的苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體中并攪拌30分鐘~60分鐘后得到混合物，將所述混合物在常溫下放置2~4天；
[0018]將5~15重量份的聚烯烴、5~15重量份的聚烯烴熱塑性彈性體、0.1~5重量份的潤(rùn)滑劑和0.1~0.5重量份的抗氧劑和所述混合物混合并攪拌10分鐘~20分鐘，得到預(yù)混料；及
[0019]將所述預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行擠出、造粒、干燥、均化后得到塑料水管材料。
[0020]在上述塑料水管材料及其制備方法中，以苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體為基材，與聚烯烴熱塑性彈性體及其他原料充分混合獲得塑料水管材料，苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性；聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對(duì)分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布，可以提高塑料水管材料的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率，從而上述塑料水管材料具有優(yōu)異的伸縮性能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為一實(shí)施方 式的塑料水管材料的制備方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)塑料水管材料及其制備方法作詳細(xì)說(shuō)明。
[0023]一實(shí)施方式的塑料水管材料，包括以下重量份的組分:
[0024]
苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體30~60份；
礦物油45~60份；
聚烯烴5~15份;
聚晞烴熱塑性彈性體5~15份.，
潤(rùn)滑劑0.1~5份；及
抗氧劑0.1~0.5份。
[0025]苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體為丁二烯或異戊二烯與苯乙烯嵌段型共聚物。在一實(shí)施例中，苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體的分子量大于15萬(wàn)。苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性和優(yōu)異的力學(xué)性能。苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體作為塑料水管材料的主要成分之一，可以提高塑料水管材料承受室外環(huán)境的考驗(yàn)，如可以抵抗光照、冷熱、風(fēng)雨、細(xì)菌等造成的綜合破壞；還可以提高水管的耐壓縮變形性等。具體地，苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體可以為日本可樂(lè)麗SEEPS4055、美國(guó)科騰SEBS G1651、日本旭化成SEBS Ν504、臺(tái)灣李長(zhǎng)榮SEBS9551、臺(tái)灣臺(tái)橡SEBS6151、岳陽(yáng)石化SEBS ΥΗ-503、岳陽(yáng)石化SEBSYH-503T中的至少一種。
[0026]礦物油作為塑料水管材料的主要成分之一，可以提高苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體材料的流動(dòng)性，進(jìn)而可提高苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體與其他物質(zhì)的混合均勻性。在一實(shí)施例中，礦物油為粘度聞?dòng)?0mm2/s(40°C )且閃點(diǎn)聞?dòng)?00°C的石臘基油和環(huán)烷基油中的至少一種。具體地，礦物油為克拉瑪依KN4010、克拉瑪依KNH4006、克拉瑪依KN4006、克拉瑪依250SN、克拉瑪依500SN。
[0027]聚烯烴是烯烴的聚合物，其可以為由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烴以及某些環(huán)烯烴單獨(dú)聚合或共聚合而得到的一類(lèi)熱塑性樹(shù)脂的總稱(chēng)。在一實(shí)施例中，聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的至少一種。聚烯烴可以提高產(chǎn)品的耐腐蝕、耐水性能、耐磨性能、拉伸強(qiáng)度，同時(shí)還可以降低成本和改善加工性能。
[0028]在一實(shí)施例中，聚丙烯的熔融指數(shù)(Melt Flow Rate, MFR, MI, MVR)小于20g/10min(230°C/2.16kg)。聚丙烯可為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種。共聚聚丙烯可以為非透明級(jí)聚丙烯或透明級(jí)聚丙烯。具體地，聚丙烯為中國(guó)石化PPH-T03、泰國(guó)寶麟PP1100NK、臺(tái)灣李長(zhǎng)榮PP7533、臺(tái)灣臺(tái)塑PP5090T和?？松梨赑P7373中的至少一種。
[0029]在一實(shí)施例中，聚乙烯的熔融指數(shù)小于10g/10min(190°C /2.16kg)。具體地，聚乙烯為中國(guó)石化LLDPE DFDA7042、北歐化工FB2230、陶氏D⑶K-3364NT和日本三井EvolueSP3010中的至少一種。
[0030]熔融指數(shù)的大小可以反映兩個(gè)具有相同(相似)結(jié)構(gòu)的聚合物分子量的相對(duì)大小，而分子量的大小對(duì)產(chǎn)品的加工性能有很大影響，分子量偏小則熔融指數(shù)偏高，有利于注塑產(chǎn)品的加工，但擠出非常不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致水管厚薄不均，從而縮短水管的使用壽命，對(duì)擠出產(chǎn)品不利。在上述聚丙烯和聚乙烯的熔融指數(shù)范圍內(nèi)，有利于擠出產(chǎn)品的加工，產(chǎn)品擠出的時(shí)候很穩(wěn)定，這就保證了水管的使用壽命。
[0031]聚烯烴熱塑性彈性體為一類(lèi)由橡膠和聚烯烴樹(shù)脂組成的呈兩相分離的聚合物混合物。聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對(duì)分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布，聚烯烴熱塑性彈性體的各項(xiàng)性能非常優(yōu)異，具有耐老化、耐臭氧、耐化學(xué)介質(zhì)等優(yōu)異性能，可以改善塑料水管材料的耐低溫性能，提高塑料水管材料的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率，提高塑料水管材料的抗曲撓性和抗刺穿性。
[0032]由于分子量的大小對(duì)產(chǎn)品的加工性能有很大影響。聚烯烴熱塑性彈性體的分子量大則熔融指數(shù)偏小。在一實(shí)施例中，聚烯烴熱塑性彈性體的熔融指數(shù)小于15g/10min(190°C /2.16kg)。在該熔融指數(shù)范圍內(nèi)，有利于提高產(chǎn)品的擠出穩(wěn)定性。
[0033]聚烯烴熱塑性彈性體的密度與冷卻時(shí)間相關(guān)。適當(dāng)?shù)拿芏瓤梢詼p少冷卻時(shí)間。在一實(shí)施例中，聚烯烴熱塑性彈性體的密度大于0.87g/cm3。在該密度范圍內(nèi)，乙烯等結(jié)晶度低的單體含量偏多，從而降低擠出水管的冷卻時(shí)間，避免因冷卻不夠?qū)е滤苋毕莸漠a(chǎn)生，進(jìn)而可延長(zhǎng)水管的使用壽命。
[0034]具體地，聚烯烴熱塑性彈性體為陶氏Versify P0E3000、?？松梨赩istamaxxP0E3980、?？松梨?VistamaxxP0E6202、?？松梨?VistamaxxP0E6102、陶氏 EngageP0E8003、陶氏 Engage P0E8150、陶氏 Affinityl880G 和 1881G、三井 POE DF810、三井EPDM3072EM 或陶氏 EPDM3722P。
[0035]潤(rùn)滑劑的主要作用是可降低塑料水管材料的表面的摩擦損傷。在一實(shí)施例中，潤(rùn)滑劑為硅酮粉、硅酮母粒、芥酸酰胺中的至少一種。具體地，潤(rùn)滑劑為道康寧公司的MB50-001、Ciba 公司的 Atmerl753。
[0036]抗氧劑可以防止加工過(guò)程中各聚合物產(chǎn)生熱氧化降解，防止塑料水管材料氧化質(zhì)變，延緩成品使用過(guò)程中的氧化老化。具體地，抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯(抗氧劑168)、β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧劑1076)和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)中的至少一種。
[0037]上述塑料水管材料以苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體為基材，與聚烯烴熱塑性彈性體及其他原料充分混合獲得塑料水管材料，苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體具有良好的耐候性、耐熱性、耐壓縮變形性；聚烯烴熱塑性彈性體具有較窄相對(duì)分子質(zhì)量分布和均勻的短支鏈分布，與其他物料混合，產(chǎn)品的可塑性較好且擠出穩(wěn)定好，可以提高塑料水管材料的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率，降低水管材料的硬度，從而上述塑料水管材料具有優(yōu)異的伸縮性能。此外，該塑料水管材料還具有低密度、環(huán)保、表面爽滑、手感柔軟、產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活、耐寒性能優(yōu)異，具有優(yōu)異的伸縮性能，從而可以減少存放空間，使用壽命長(zhǎng)，降低成本。
[0038]同時(shí)，上述塑料水管材料不含有毒助劑和游離的鄰苯二甲酸鹽，能夠滿(mǎn)足不同國(guó)家制定的對(duì)產(chǎn)品重金屬限制的要求。
[0039]請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施方式的塑料水管材料制備方法，包括步驟:
[0040]SI 10、將45~60重量份的礦物油加入到30~60重量份的苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體中并攪拌30分鐘~60分鐘后得到混合物，將所述混合物在常溫下放置2~4天。
[0041]上述攪拌的 裝置可以為臥式攪拌機(jī)，礦物油的加入方式可以采用噴淋的方式，使苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體充油更均勻。
[0042]S120、將5~15重量份的聚烯烴、5~15重量份的聚烯烴熱塑性彈性體、0.1~5重量份的潤(rùn)滑劑和0.1~0.5重量份的抗氧劑和所述混合物混合并攪拌10分鐘~20分鐘，得到預(yù)混料。
[0043]具體地，在混合上述原材料前，需要對(duì)上述原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證所用原材料均合格。
[0044]S130、將預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行擠出、造粒、干燥、均化處理后得到塑料水管材料。
[0045]具體地，按照表1給出的參數(shù)設(shè)置對(duì)應(yīng)機(jī)臺(tái)參數(shù)，待雙螺桿擠出機(jī)溫度穩(wěn)定后就可以開(kāi)始擠出造粒。雙螺桿擠出機(jī)的篩網(wǎng)每隔一段固定時(shí)間更換一次，溫度每隔一段固定時(shí)間記錄一次，并填寫(xiě)更換篩網(wǎng)及溫度記錄。其中以下高低溫度范圍的界定方法為:當(dāng)溫度低于一定值，其材料的塑化性能變差，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，而且可直接導(dǎo)致水管的使用壽命變差，該臨界溫度為低溫；高于一定溫度時(shí)，容易導(dǎo)致材料在生產(chǎn)的過(guò)程中發(fā)生降解，從而也會(huì)導(dǎo)致水管的使用壽命變差，該臨界溫度為高溫。
[0046]原材料中的水分及加工過(guò)程中產(chǎn)生的水分直接影響塑料水管材料的穩(wěn)定性以及后期使用壽命的長(zhǎng)短。所以必須盡量降低原材料和加工過(guò)程中的水分。在制備塑料水管材料的過(guò)程中，可以通過(guò)脫水機(jī)脫水、振動(dòng)篩網(wǎng)上面的風(fēng)扇吹干、吸料設(shè)備上面的強(qiáng)力風(fēng)機(jī)吹干以及攪拌桶的加溫烘干來(lái)降低水分。
[0047]均化可以保證物料的擠出均勻性能以及延長(zhǎng)塑料水管材料的使用壽命。在制備塑料水管材料的過(guò)程中，每500kg物料采用攪拌裝置進(jìn)行均化處理。經(jīng)過(guò)均化的物料采用取樣啤板測(cè)試、擠管操作來(lái)檢測(cè)擠出穩(wěn)定性以及材料塑化性能。
[0048]表1雙螺桿擠出機(jī)的升溫及其他工藝參數(shù)
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種塑料水管材料，其特征在于，包括以下重量份的組分: 苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體30~60份；礦物油45~60份；
聚烯烴5~15份;
聚烯烴熱塑性彈性體5~15份；潤(rùn)滑劑0.1-5份；及抗氧劑0.1~0.5份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體的分子量大于15萬(wàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體為日本可樂(lè)麗SEEPS4055、美國(guó)科騰SEBS G1651、日本旭化成SEBSN504、臺(tái)灣李長(zhǎng)榮SEBS9551、臺(tái)灣臺(tái)橡SEBS6151、岳陽(yáng)石化SEBS YH-503和岳陽(yáng)石化SEBS YH-503T中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述礦物油為粘度高于40mm2/s且閃點(diǎn)聞?dòng)?00°C的石臘基油和環(huán)烷基油中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述聚烯烴為聚丙烯和聚乙烯中的至少一種。`
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塑料水管材料，其特征在于，所述聚丙烯的熔融指數(shù)小于20g/1Omin,所述聚乙烯的熔融指數(shù)小于IOg/IOmin0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述聚烯烴熱塑性彈性體的熔融指數(shù)小于15g/10min,所述聚烯烴熱塑性彈性體的密度大于0.87g/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑為硅酮粉、硅酮母粒和芥酸酰胺中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塑料水管材料，其特征在于，所述抗氧劑為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯、β_(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一種。
10.一種塑料水管材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 將45~60重量份的礦物油加入到30~60重量份的苯乙烯類(lèi)熱塑性彈性體中并攪拌30分鐘~60分鐘后得到混合物，將所述混合物在常溫下放置2~4天； 將5~15重量份的聚烯烴、5~15重量份的聚烯烴熱塑性彈性體、0.1~5重量份的潤(rùn)滑劑和0.1~0.5重量份的抗氧劑和所述混合物混合并攪拌10分鐘~20分鐘，得到預(yù)混料；及 將所述預(yù)混料置于雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)行擠出、造粒、干燥、均化后得到塑料水管材料。
【文檔編號(hào)】C08L23/12GK103772834SQ201410037753
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月25日
【發(fā)明者】李文星, 李萍, 邱廷模 申請(qǐng)人:深圳市盛嘉倫橡塑工業(yè)有限公司