專利名稱：超細滑石粉增強pp－r管材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到高分子材料(塑料)增強改性技術(shù)領(lǐng)域和粉體技術(shù)領(lǐng)域，特別是超細滑石粉增強PP-R管材料。
背景技術(shù)：
PP-R是丙烯無規(guī)共聚物，包括熱塑性丙烯無規(guī)共聚物以及丙烯與乙烯的共聚物，其他烯烴含量不超過50％，不含非烯烴基團。國家標準將PP-R定義為III型聚丙烯管材。在聚丙烯管材中，PP-R管材應(yīng)用最為廣泛，可用于熱水系統(tǒng)，及取暖系統(tǒng)，當然，也用于冷水上水系統(tǒng)。由于PP-R管材諸多優(yōu)點及造價不高。國內(nèi)生產(chǎn)廠家蜂擁而上，各種名目的PP-R管充擠市場，PP-R管材在冷熱水應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)的問題也越來越多。出現(xiàn)問題的原因除廠家在選擇PP-R管材原材料有問題外，主要是PP-R管材原料固有的缺點在使用中逐漸暴露出來導(dǎo)致的。我們也可以說出現(xiàn)這種問題不是偶然的，而是必然的。中央電視臺播出黑龍江地區(qū)多家暖氣管破壞造成災(zāi)害，查均為聚丙烯管材破裂造成的。
共聚聚丙烯材料雖然抗沖擊性能和耐低溫性能好，但是，它的抗蠕變性能不是很好，特別是耐高溫蠕變性能不好。因此，在低溫情況下以及較短時間條件下使用，耐壓性能較高，能滿足要求，在高溫長時間條件下使用時，材料的性能會下降很快。塑料蠕變是塑料固有的性能，是本身的粘彈性所決定的，只不過有的塑料耐蠕變好一點，有的差一點。PP-R管在溫度、時間、濕度和固定壓力負荷持續(xù)作用下，便產(chǎn)生蠕變，蠕變時表面積發(fā)生變化，即塑料產(chǎn)生一部分永久變形，耐壓能力降低，而后蠕變松弛，應(yīng)變隨耐壓能力衰減而增加，材料的蠕變破壞過程是材料的內(nèi)耗破壞過程。有蠕變斷裂強度的概念，蠕變斷裂時無應(yīng)力集中，因此，不能用材料的瞬時拉伸強度來推斷材料的強度。試驗表明，聚丙烯瞬時拉伸強度340kg/cm2，在制造長期受力制品時只能取160kg/cm2設(shè)計點才有保證。
共聚聚丙烯材料彈性模量較低，也是在長期受力條件下遭到破壞的一個重要原因。進口PP-R管材原料的彈性模量808Mpa，我國北京燕山生產(chǎn)4220共聚牌號PP-R管材原料的彈性模量760Mpa，比均聚聚丙烯(1100Mpa～1700Mpa)低得多。模量低受力易變形，長期受力，而且共暖管道壓力不是恒定的，壓力的波動，長期反復(fù)受力，導(dǎo)致管道管壁反復(fù)應(yīng)變，既使是反復(fù)微小應(yīng)變，久而久之，也會引起材料的疲勞破壞，尤其高分子材料(塑料)的疲勞破壞極限僅為其瞬時拉伸強度的20～30％。
中央電視臺播出黑龍江地區(qū)多家暖氣管破壞造成災(zāi)害，足以證明上述對PP-R管材的分析。因為，PP-R管材在生產(chǎn)前對原料、生產(chǎn)后對管材制品及安裝管材后，都是經(jīng)過嚴格地檢測和按照規(guī)定進行打壓試新的。確認無問題后才投入使用狀態(tài)的。何以破壞？即是上述原因。
PP-R管材原材料存在的上述問題，至今未見到有解決這方面問題的資料報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種超細滑石粉增強PP-R管材料，解決了PP-R管材原材料存在問題，該材料具有耐高溫蠕變性能好、彈性模量高、沖擊強度也高的特點。
超細滑石粉增強PP-R管材料母料配方(1)、滑石粉(2500目～4000目) 70～75份活化劑 2～3份分散劑 6～8份增韌劑 8～16份載體4～8份配方中各組份的性能和作用如下滑石粉選用2500目以上細度的超細粉。作用有二，一是添加到塑料中之后考慮不影響材料透光性，保持材料外觀的美觀度；二是添加到塑料中之后，避免粗粒子引起應(yīng)力集中產(chǎn)生制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的薄弱點。從而引起制品破壞。所以如此考慮，是考慮到制品是長時間持續(xù)受力的條件，微小缺口就會逐漸擴大，直至引起整體破壞。
活化劑選用鋁酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑。主要用于提高滑石粉的活性。
分散劑選用聚丙烯蠟或聚乙烯蠟。用于包覆粉體粒子，進一步避免超細粉體之間發(fā)生“團聚”現(xiàn)象。
增韌劑選用高分子量線性低密度聚乙烯(熔體指數(shù)<03g/10min>和POE(乙烯-辛烯共聚物)的一種或兩種混合物。試驗表明，在有少量彈性體存在的前提下，線性低密度聚乙烯能夠顯著地提高聚丙烯的沖擊強度，而且，線性低密度聚乙烯還能有效地提高管材的耐爆破強度。
載體選用均聚牌號的聚丙烯。
將上述材料制成母料
(2)、按重量百分比母料30～40％、共聚PP-R管材原材料60～70％共混造粒，制成“超細滑石粉增強PP-R管材料”。
該材料的主要力學性能指標與進口PP-R管材原料及國產(chǎn)該種材料的主要力學性能指標比較如下表

本發(fā)明具體體現(xiàn)如下超細滑石粉增強PP-R管材料機理理論表明，無機粉體填料使塑料模量增大，在材料玻璃化溫度Tg以上時填料的影響更為明顯，聚丙烯的玻璃化溫度-10℃左右，所以，片狀滑石粉粒子填入聚丙烯模量增加更為明顯。
材料的彈性模量表示材料對于彈性變形的抵抗能力。在其它條件相同時，材料的彈性模量愈高，在受到外力作用時保持其固有尺寸和變形的能力愈強。彈性模量是力學性能中最穩(wěn)定的指標，它取決于材料大分子結(jié)合鍵和鍵能，分子間微弱的范德華力給材料提供的模量是很小的。片狀粒子形狀的超細滑石粉粒子，具有大的比表面積(m2/g)和大的表面能，分布在塑料的大分子鏈之間增加了分子鏈之間的作用力，從而提高了材料的模量，很明顯，粉體愈細作用愈大，添加納米粒子效果會更為顯著，很明顯提高彈性模量是提高材料耐蠕變的主要因素。
一般地說，增加材料的模量會影響材料的沖擊強度，即材料的沖擊強度有所降低。但是，我們在試新中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過特殊處理的超細滑石粉不但能提高聚丙烯的模量，還能提高聚丙烯的沖擊強度。填入共聚聚丙烯中提高沖擊強度比填入均聚聚丙烯中更為明顯。
高聚物受載體的蠕變過程是大分子鏈段和分子鏈在外載作用下進行重排的應(yīng)力松弛過程，那么，填充大量的超細滑石粉分布在大分子鏈之間，尤其是片狀的滑石粉微粒子更為有效地阻止鏈段運動和大分子鏈這種蠕變滑移運動，因為對于高聚物來說，鏈段的運動，最后導(dǎo)致分子鏈的相對滑移。分布在大分子鏈之間片狀微細滑石粉粒子以其較大的比表面積和表面能，能夠有效地阻止大分子鏈這種相對滑移，特別是在高溫下，滑石粉粒子活性更為突出，因此，超細滑石粉能夠十分有效地顯著提高高分子材料(塑料)的耐高溫蠕變性能。
本發(fā)明材料實現(xiàn)后與國內(nèi)外現(xiàn)有PP-R管材原材料比較，優(yōu)點如下1、本發(fā)明材料各項力學性能指標都高于國內(nèi)外現(xiàn)有PP-R管材料，本發(fā)明材料又突出表現(xiàn)為彈性模量、沖擊強度、耐高溫蠕變性等力學性能指標都比國內(nèi)外現(xiàn)有PP-R管材料高。綜合性能指標優(yōu)于國內(nèi)外現(xiàn)有的該種材料。
2、本發(fā)明材料制造的制品表面硬度、表面光滑度都比國內(nèi)外現(xiàn)有PP-R管材料制品表面硬度和表面光滑度好。
3、本發(fā)明材料由于含有較高含量的滑石粉，使材料成本明顯降低，能夠給企業(yè)創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟效益。
4本發(fā)明材料被社會接納后，能夠為國家創(chuàng)造客觀的社會效益。材料中含有30％滑石粉，消耗一噸材料就為國家節(jié)省300公斤塑料。塑料是由石油生產(chǎn)的在石油中能夠生產(chǎn)塑料的成份只含有11％左右，也就是說生產(chǎn)300公斤塑料需要2.7噸石油，即每使用一噸本發(fā)明材料就為國家節(jié)省2.7噸石油。眾所周知，石油是國家的戰(zhàn)略資源，本技術(shù)發(fā)明即可大量節(jié)省昂貴的石油，又將價格低廉的滑石資源價值提高近10倍以上。因此，通過自主創(chuàng)新，達到節(jié)省能源消耗的目標，為建立節(jié)約型社會做出積極貢獻。
具體實施例方式
實施例1超細滑石粉增強PP-R管材料，該材料的母料配方按重量份為滑石粉(2500目) 70份鋁酸酯偶聯(lián)劑2份選用聚丙烯蠟6份高分子量線性低密度聚乙烯8份聚丙烯 4份①.混料將滑石粉與偶聯(lián)劑放入高速混合器混合，高速混合15分鐘，放入其他材料，混合均勻后出料。
②.造粒將上面混合好的原料放入雙螺桿造粒機組料斗內(nèi)，進行造粒。
③.制造材料將上面造好的母料同共聚牌號聚丙烯混合，混合比例為母料∶聚丙烯＝30∶70。將混合均勻的材料用造粒機組進行造粒，造成的顆粒即為“超細滑石粉增強PP-R管材料”。
實施例2超細滑石粉增強PP-R管材料，該材料的母料配方按重量份為滑石粉(3000目) 72份硅烷偶聯(lián)劑 2.5份聚乙烯蠟7份高分子量線性低密度聚乙烯12份聚丙烯 6份超細滑石粉增強PP-R管材料配方為按重量百分比母料30％、共聚PP-R管材原材料60％共混造粒，制成超細滑石粉增強PP-R管材料。工藝同實施例1。
實施例3超細滑石粉增強PP-R管材料，該材料的母料配方按重量份為滑石粉(4000目) 75份硅烷偶聯(lián)劑 3份聚乙烯蠟8份POE 16份聚丙烯 8份超細滑石粉增強PP-R管材料配方為按重量百分比母料40％、共聚PP-R管材原材料70％共混造粒，制成超細滑石粉增強PP-R管材料。工藝同實施例1。
權(quán)利要求
1.超細滑石粉增強PP-R管材料，其特征在于該材料的母料配方按重量份為滑石粉(2500目～4000目) 70～75份活化劑 2～3份分散劑 6～8份增韌劑 8～16份載體4～8份超細滑石粉增強PP-R管材料配方為按重量百分比母料30～40％、共聚PP-R管材原材料60～70％共混造粒，制成超細滑石粉增強PP-R管材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細滑石粉增強PP-R管材料，其特征在于活化劑選用鋁酸酯偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細滑石粉增強PP-R管材料，其特征在于分散劑選用聚丙烯蠟或聚乙烯蠟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細滑石粉增強PP-R管材料，其特征在于增韌劑選用高分子量線性低密度聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物POE的一種或兩種混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細滑石粉增強PP-R管材料，其特征在于載體選用均聚牌號的聚丙烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及超細滑石粉增強PP－R管材料。超細滑石粉增強PP－R管材料，其特征在于該材料的母料配方按重量份為滑石粉70～75份、活化劑2～3份、分散劑6～8份、增韌劑8～16份、載體4～8份。超細滑石粉增強PP－R管材料配方為按重量百分比母料30～40％、共聚PP－R管材原材料60～70％共混造粒。該材料具有耐高溫蠕變性能好、彈性模量高、沖擊強度也高的特點。
文檔編號F16L9/00GK1821291SQ20061004575
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者李群, 劉永豐 申請人:海城市金昌科技開發(fā)有限公司