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
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及塑料管材的制備方法，具體的說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】
[0002] 在國家電網(wǎng)建設中，為了減少架空電力電纜輸電線路，達到美化城市的目的，電力 電纜輸電線已從架空進入埋地。地下電力電纜線路敷設方式主要有排管敷設、直埋敷設、溝 槽敷設。其中排管敷設由于其占地面積少、施工簡易、建設成本低、施工周期短等特點，在電 力行業(yè)內被廣泛應用。
[0003] 隨著管材成型技術的發(fā)展，國內外研究人員和生產(chǎn)企業(yè)相繼開發(fā)出玻璃鋼纏繞 管、氯化聚氯乙烯管(CPVC管）、聚丙烯管(PP管)等，并越來越多地用于埋地式高壓電力電纜 護套管。玻璃鋼纏繞管具有環(huán)剛度高、耐熱溫度高、耐化學腐蝕、阻燃性能好等優(yōu)點，其缺 點：內壁粗糙、穿纜阻力大、抗沉降差、管道承插式連接易脫落、接頭易漏水、應用場所受限。 CPVC管耐腐蝕、阻燃、耐老化性能好，其缺點: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)過物料混合、擠出成型工藝加工而成，PP管具有耐熱性能好、機械強度高、內壁摩擦系 數(shù)低、電絕緣性能好、施工便捷等優(yōu)點，其缺點：切口沖擊強度偏低、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)的應用。檢索大量的專利文獻和公開發(fā)表的研究論文，尚 未見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管材的報道。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有聚丙烯管(PP管)切口沖擊強度偏低、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，切口沖擊強度提高120 %以上，斷裂伸長率提高150%以上，零下40°C環(huán)境 條件下試驗720小時無破裂，拉伸強度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學性能優(yōu)良，適用 于低溫環(huán)境條件下埋地電力電纜的護套管。
[0005] 為了實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的以下技術方案：
[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)置于電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓風干燥機 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)置于另一臺電熱恒溫鼓風干燥 機中，控制電熱恒溫鼓風干燥機溫度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)置于高速攪拌機中，加入計量后的三(2,4_二叔丁基苯基）亞磷酸酯，控制 高速攪拌機轉速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料斗中，控制擠出造粒機料筒溫度：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料斗中，控制擠出管材成型機料筒溫度：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)，其相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速 率(試驗溫度230°C，標稱負荷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 量百分數(shù)為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負荷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，對均聚聚丙烯(均聚PP)進行增韌改性，大幅度提高PP/〇BC-g-AA共混材料的缺口沖擊 強度和斷裂伸長率;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，缺口沖擊強度提高120%以上，斷裂伸長率提高150%以上，零下40°C環(huán)境條件下試驗 720小時無破裂，拉伸強度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境 條件下埋地電力電纜的護套管。
【具體實施方式】
[0018] 實施例1:
[0019] 將相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置于電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓風干燥機溫度92°C， 干燥2h;將丙烯酸接枝率質量百分數(shù)為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負 荷2.16kg)為6.8g/10min的0BC-g-AA置于另一臺電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓 風干燥機溫度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，控制高速攪拌機轉速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料斗中，控制擠出造粒機 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 成型機料斗中，控制擠出管材成型機料筒溫度：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] 實施例1制成的管材，其性能測試結果見表1，與純PP管相比，其缺口沖擊強度提高 了 130.84%，斷裂伸長率提高了 178.12%，拉伸強度降低了 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720小時無破裂，物理力學性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條 件下埋地電力電纜的護套管。
[0021] 表1純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學性能

[0024] 實施例2:
[0025] 將相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置于電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓風干燥機溫度91°C， 干燥2h;將丙烯酸接枝率質量百分數(shù)為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負 荷2.16kg)為6.8g/10min的OBC-g-AA置于另一臺電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓 風干燥機溫度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，控制高速攪拌機轉速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料斗中，控制擠出造粒機 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 成型機料斗中，控制擠出管材成型機料筒溫度：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] 實施例2制成的管材，其性能測試結果見表2，與純PP管相比，其缺口沖擊強度提高 了 135.18%，斷裂伸長率提高了 188.98%，拉伸強度降低了 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720小時無破裂，物理力學性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條 件下埋地電力電纜的護套管。
[0027] 表2純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學性能
[0028]

[0029] 實施例3:
[0030] 將相對密度為0.906g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg) 為3.2g/10min的PP樹脂置于電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓風干燥機溫度93°C， 干燥2h;將丙烯酸接枝率質量百分數(shù)為1.2 %、熔體質量流動速率(試驗溫度230 °C，標稱負 荷2.161^)為6.88/1〇1^11的08(：1-44置于另一臺電熱恒溫鼓風干燥機中，控制電熱恒溫鼓 風干燥機溫度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，控制高速攪拌機轉速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料斗中，控制擠出造粒機 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 成型機料斗中，控制擠出管材成型機料筒溫度：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]實施例3制成的管材，其性能測試結果見表3,與純PP管相比，其缺口沖擊強度提高 了 126.98%，斷裂伸長率提高了 159.26%，拉伸強度降低了 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720小時無破裂，物理力學性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條 件下埋地電力電纜的護套管。
[0032] 表3純PP管材、OBC-g-AA改性PP管材物理力學性能


【主權項】
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干燥機中，控制電熱恒溫鼓風干燥機溫度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電熱恒溫鼓風干燥機中，控制 電熱恒溫鼓風干燥機溫度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中，加入計量后的三（2,4_二叔丁基苯 基)亞磷酸酯，控制高速攪拌機轉速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料斗中，控制擠出造粒機料筒溫度，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，其相對密度為0.906 g/cm3、熔體質量流動速率(試驗溫度 230°C，標稱負荷2.16kg)S3.2g/10min。3. 根據(jù)權利要求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，其丙烯酸接枝率質量百分數(shù)為 1.2%、熔體質量流動速率(試驗溫度230°C，標稱負荷2.16kg)為6.8g/10min。4. 根據(jù)權利要求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 料斗中，控制擠出管材成型機料筒溫度：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，缺口沖擊強度提高120%以上，斷裂伸長率提高150%以上，零下40℃環(huán)境條件下試驗720小時無破裂，拉伸強度和維卡軟化溫度略有下降，物理力學性能優(yōu)良，適用于低溫環(huán)境條件下埋地電力電纜的護套管。
【IPC分類】C08L51/06, C08K5/526, B29B13/06, B29C47/00, C08L23/12, B29B9/06, B29C47/92
【公開號】CN105713297
【申請?zhí)枴緾N201610240086
【發(fā)明人】張華集, 肖荔人, 張雯, 劉晶晶
【申請人】福建師范大學