專利名稱：高耐熱性pp－r管專用樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑用塑料管的材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及以無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)為主體材料的建筑用冷熱水管材料二、技術(shù)背景PP-R管是目前國(guó)際管材發(fā)展史上最新發(fā)展起來(lái)的一種建筑用管材，它具有出色的耐高壓、耐高低溫性能。在國(guó)外發(fā)展很快，特別是在供水管的應(yīng)用上已超過(guò)了鋁塑復(fù)合管。
PP-R材料具有較好的耐熱性，其維卡軟化點(diǎn)為131.5℃。以PP-R樹脂加工的塑料管的最高工作溫度可達(dá)95℃，長(zhǎng)期(50年1.0Mpa下)使用溫度一般可達(dá)70℃，能夠完全滿足一般條件下的輸水要求。
目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上冷熱水用PP-R管材用料主要為進(jìn)口料，但進(jìn)口PP-R管材用料價(jià)格高，大多數(shù)管材生產(chǎn)廠家難以承受。近年來(lái)，外國(guó)公司在國(guó)內(nèi)PP-R原材料的銷售量在為2萬(wàn)t/y以上；國(guó)產(chǎn)PP-R原材料開發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)主要為燕山石化、揚(yáng)子石化，預(yù)計(jì)在5000t/y左右。2005年P(guān)P-R管材專用料市場(chǎng)需求量約在3萬(wàn)～4萬(wàn)t之間。
PP-R在使用過(guò)程中主要存在著耐熱性差的問(wèn)題，在某些特殊情況下(如冬天北方地區(qū)的熱水、暖氣等的輸送)，當(dāng)輸送介質(zhì)的溫度超過(guò)100℃時(shí)，則必須對(duì)PP-R材料進(jìn)行改性，提高其耐熱性，才能滿足使用要求。另外，其機(jī)械性能也不夠理想。專利01129106.0通過(guò)添加有機(jī)化的納米粘土(蒙脫石)和石蠟等分散劑對(duì)共聚聚丙烯進(jìn)行復(fù)合，得到了性能較好的納米聚丙烯管材專用料。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有PP-R管專用樹脂性能的不足，本發(fā)明的目的是提供一種以無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)為基體材料，通過(guò)與層狀云母、改性納米晶須以及納米顆粒復(fù)合來(lái)提高PP-R管用樹脂的耐熱性能，同時(shí)提高樹脂的斷裂伸長(zhǎng)率、抗彎強(qiáng)度等力學(xué)性能的制備方法。
本發(fā)明的內(nèi)容主要為本發(fā)明所提供的高耐熱性PP-R管專用樹脂主要由PP-R樹脂、層狀云母、改性納米晶須、無(wú)機(jī)抗老化劑、分散劑組成，各組分在改性PP-R管用樹脂中的質(zhì)量百分比為PP-R樹脂85～97％改性納米晶須1～5％層狀云母1～7％無(wú)機(jī)抗老化劑0.5～3％分散劑 0.5～1％上述所說(shuō)的PP-R樹脂應(yīng)優(yōu)選熔體流動(dòng)速度為0.35±0.1g/10min的PP-R樹脂。
上述配方中的改性納米晶須是將無(wú)機(jī)的納米晶須通過(guò)偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性所得。所用的晶須可以是納米碳酸鈣晶須，也可是納米氧化鋅晶須或它們兩種的混合物；所用晶須長(zhǎng)度為2～100μm，直徑為10～400m；改性所用偶聯(lián)劑可以為硅烷偶聯(lián)劑，也可是KH560偶聯(lián)劑或硬脂酸。
上述配方中所用的層狀云母主要為絹云母，其粒度≥600目，徑厚比＞5∶1。
上述配方中所用分散劑可以是聚乙烯蠟、石蠟或聚丙烯酰胺。
上述配方中所用無(wú)機(jī)抗老化劑可以是具有抗紫外性的金紅石納米二氧化鈦，也可以是納米氧化鋅，或者是兩者的復(fù)合粉末；納米金紅石納米二氧化鈦和納米氧化鋅的粒徑小于50nm。
納米晶須改性PP-R管用樹脂的制備方法為1.將偶聯(lián)劑溶入有機(jī)溶劑(如乙醇)中，再將晶須放入后進(jìn)行超聲分散，過(guò)濾并在100℃下烘干后即得改性的納米晶須；2.將PP-R樹脂、層狀云母、改性的納米晶須、無(wú)機(jī)抗老化劑和分散劑在高速攪拌機(jī)內(nèi)均勻預(yù)混合；3.固體混合料在熔融狀態(tài)下充分共混熔煉；4.將共混熔煉后的物料用螺桿擠出、造粒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1.所用層狀云母為二維的薄片狀結(jié)構(gòu)，徑厚比達(dá)，可以與PP-R熔體之間進(jìn)行插層復(fù)合；云母粉粒度較小，大于600目，可以實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)的分散；同時(shí)層狀云母具有較強(qiáng)的隔熱性能。
2.納米晶須為一維材料，其長(zhǎng)度為2～100μm，在長(zhǎng)度上為纖維狀，有利于在基體中形成空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；納米晶須直徑為10～400nm，在直徑上為納米尺寸，不影響PP-R樹脂基體的連續(xù)性；所用納米晶須經(jīng)偶聯(lián)劑改性后，表面為親油性結(jié)構(gòu)，可以在基體中有較好的分散性。
3.金紅石納米二氧化鈦和納米氧化鋅具有抗紫外性，可以使樹脂具有較好的抗老化性能；同時(shí)二者為粒徑小于50nm，為零維材料。
4.因此，通過(guò)層狀云母二維薄片狀結(jié)構(gòu)的插層復(fù)合，納米晶須材料在基體中形成空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，零維納米二氧化鈦和納米氧化鋅在基體中的納米尺度的分散性，以及層狀云母具有較強(qiáng)的隔熱性能的聯(lián)合作用，大大改善了PP-R樹脂的熱學(xué)性能和力學(xué)性能。
本發(fā)明完成后，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)性能均優(yōu)于未改性的PP-R樹脂，具體的技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)附表1。
四、附表說(shuō)明附表1為本發(fā)明所制備的高耐熱性PP-R管專用樹脂與普通型PP-R樹脂以及進(jìn)口的PP-R樹脂的性能比較。
五、實(shí)施例下面為本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，需要指出實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，在以下實(shí)施例中，各組分的百分比均為重量百分比。
實(shí)施例1普通PP-R樹脂(熔體流動(dòng)速度為0.30g/10min) 93％改性納米碳酸鈣晶須 2.5％層狀云母3％金紅石納米二氧化鈦(d50＝20nm) 1％聚丙烯酰胺 0.5％
其中所用改性納米碳酸鈣晶須為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性，所用納米碳酸鈣晶須的長(zhǎng)為0.5μm，直徑為10～50nm；層狀云母的粒度為600目，徑厚比為6∶1。
將層狀云母、改性的納米碳酸鈣晶須、金紅石納米二氧化鈦、PP-R樹脂和分散劑在高速攪拌機(jī)內(nèi)均勻預(yù)混合；固體混合料在熔融狀態(tài)下充分共混熔煉；將共混熔煉后的物料用螺桿擠出、造粒。
實(shí)施例2普通PP-R樹脂(熔體流動(dòng)速度為0.35g/10min) 91％改性納米氧化鋅晶須 2.5％層狀云母 4％金紅石納米二氧化鈦(d50＝40nm) 2％聚丙烯酰胺 0.5％其中所用層狀云母的粒度為800目，徑厚比為6∶1；改性納米氧化鋅晶須為經(jīng)KH560偶聯(lián)劑改性，所用納米氧化鋅晶須呈立體四針狀，晶須的中心體直徑300nm，針狀體長(zhǎng)度為15μm。
將層狀云母、改性的納米氧化鋅晶須、金紅石納米二氧化鈦、PP-R樹脂和分散劑在高速攪拌機(jī)內(nèi)均勻預(yù)混合；固體混合料在熔融狀態(tài)下充分共混熔煉；將共混熔煉后的物料用螺桿擠出、造粒。
附表1
權(quán)利要求
1.一種高耐熱性的PP-R管專用樹脂，其特征在于，它由重量比的原料組成PP-R樹脂 85～97％改性納米晶須 1～5％層狀云母 1～7％無(wú)機(jī)抗老化劑 0.5～3％分散劑0.5～1％
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性的PP-R管專用樹脂，其特征在于，所用層狀云母主要為絹云母，其粒度≥600目，徑厚比＞5∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性的PP-R管專用樹脂，其特征在于，所述改性納米晶須中所用的晶須可以是納米碳酸鈣晶須，也可是納米氧化鋅晶須或它們兩種的混合物；晶須長(zhǎng)度為2～100μm，晶須直徑為10～400nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性的PP-R管專用樹脂，其特征在于，所述PP-R樹脂的熔體流動(dòng)速度為0.35±0.1g/10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐熱性的PP-R管專用樹脂，其特征在于，所述無(wú)機(jī)抗老化劑可以是具有抗紫外性的金紅石納米二氧化鈦，也可以是納米氧化1鋅，或者是兩者的復(fù)合粉末；納米金紅石納米二氧化鈦和納米氧化鋅的粒徑小于50nm。
6.一種高耐熱性的PP-R管專用樹脂的制備方法，其特征在于，所述制備方法如下(1)將偶聯(lián)劑溶入有機(jī)溶劑(如乙醇)中，再將晶須放入后進(jìn)行超聲分散，過(guò)濾并在100℃下烘干后即得改性的納米晶須；(2)將改性的納米晶須、層狀云母、無(wú)機(jī)抗老化劑、PP-R樹脂和分散劑在高速攪拌機(jī)內(nèi)均勻預(yù)混合；(3)固體混合料在熔融狀態(tài)下充分共混熔煉；(4)將共混熔煉后的物料用螺桿擠出、造粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PP－R)為基體材料，通過(guò)與層狀云母、改性的納米晶須以及無(wú)機(jī)納米粒子的復(fù)合來(lái)提高PP－R管專用樹脂的耐熱性能，同時(shí)提高樹脂的斷裂伸長(zhǎng)率、抗彎強(qiáng)度等力學(xué)性能的制備方法，其特點(diǎn)是通過(guò)層狀云母二維薄片狀結(jié)構(gòu)的插層復(fù)合，納米晶須材料在基體中形成空間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，零維納米顆粒在基體中的納米尺度的分散性，以及層狀云母具有的較強(qiáng)隔熱性能的聯(lián)合作用，大大改善了PP－R樹脂的熱學(xué)性能和力學(xué)性能。
文檔編號(hào)C08K7/00GK1865337SQ20061002094
公開日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者張?jiān)? 鄒敏 申請(qǐng)人:四川大學(xué)