本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PP-R管材。
背景技術(shù)：
無(wú)規(guī)共聚聚丙烯（PP-R）管材是繼均聚型PP-H（Ⅰ型）管材、嵌段共聚型PP-B（Ⅱ型）管材后開(kāi)發(fā)的第三代PP（Ⅲ型）管材產(chǎn)品。由于PP-R管材具有良好的耐熱性能、抗蠕變性及耐壓性能，且價(jià)格低廉而被廣泛應(yīng)用于冷熱水給輸工程。但是PP-R管材存在低溫脆性，通常在-10℃環(huán)境下發(fā)生脆化，從而造成冬天爆管現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，難以滿足人們對(duì)管材的使用要求。另外，由于無(wú)規(guī)共聚聚丙烯存在甲基支鏈，其容易受到自由基的攻擊，在儲(chǔ)存、加工、使用過(guò)程中，受到熱、氧、光等的作用，甲基支鏈易與氧結(jié)合，形成過(guò)氧自由基而老化，降低了PP-R管材的使用年限。并且近年來(lái)，由微生物及其變種引發(fā)的全球性微生物災(zāi)害事件頻頻發(fā)生，PP-R管材的抗菌性能備受關(guān)注。
目前，改善PP-R管材的低溫脆性、抗老化性能及抗菌效果的方法是通過(guò)復(fù)配有機(jī)或無(wú)機(jī)增韌劑、成核劑、抗氧劑及抗菌劑。而傳統(tǒng)抗氧、抗菌劑，有些由于穩(wěn)定性差，毒性大；有些易遷移，作用時(shí)間短，不能有效的改善PP-R管材的低溫韌性以及抗菌抗老化性能;并且有些改性劑與PP-R相容性差，這些改性劑的添加會(huì)顯著地降低PP-R管材的力學(xué)性能。
因此，仍需尋求一種能夠同時(shí)改善PP-R管材的低溫脆性、抗老化性能、抗菌效果的高品質(zhì)PP-R管材專用料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PP-R管材，本發(fā)明提供的PP-R管材低溫性能優(yōu)異、具有較好的抗老化性能和抗菌性能。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PP-R管材的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PP-R管材專用料，所述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土的PP-R管材專用料按質(zhì)量份數(shù)由以下原料組成：
PPR 80～120份；
受阻酚季銨鹽改性蒙脫土 0.5～10份；
相容劑 1～30份；
其中，所述相容劑為彈性體、HDPE、LDPE、PP接枝的馬來(lái)酸酐（MAH），丙烯腈（SAN）或甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）中的一種或幾種。
本發(fā)明選用受阻酚季銨鹽改性蒙脫土，改性處理一方面使蒙脫土剝離，賦予其納米效應(yīng)并使蒙脫土有機(jī)化，使蒙脫土達(dá)到納米級(jí)分散，改善蒙脫土與聚合物的相容性；另一方面，改性處理后的蒙脫土含有受阻酚基團(tuán)，使其具備良好的抗老化性能，同時(shí)活性銨離子的存在，使得受阻酚季銨鹽改性蒙脫土具備優(yōu)異的抗菌效果。本發(fā)明選用的相容劑接枝物中的極性基團(tuán)進(jìn)一步的提高了受阻酚季銨鹽改性的片層有機(jī)蒙脫土與PPR樹脂的界面粘接強(qiáng)度；均勻分散的受阻酚季銨鹽改性的片層有機(jī)蒙脫土粒子抑制PP-R樹脂分子鏈的運(yùn)動(dòng)而起增強(qiáng)作用，相容劑中彈性體低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而具有良好的增韌效果，二者協(xié)同增強(qiáng)增韌PPR樹脂，使得以受阻酚季銨鹽改性蒙脫土、PPR樹脂以及相容劑為原料制備得到的PPR管材專用料的低溫性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定、抗菌耐候，具有較好的應(yīng)用前景。
優(yōu)選地，所述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PP-R管材專用料按質(zhì)量份數(shù)由以下原料組成：
PPR 100份；
受阻酚季銨鹽改性蒙脫土 3份；
相容劑 9份；
其中，所述相容劑為彈性體、HDPE、LDPE、PP接枝的馬來(lái)酸酐（MAH），丙烯腈（SAN）或甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述彈性體為POE、SBS、SEBS中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述相容劑為POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的混合物。
優(yōu)選地，所述POE -g-MAH和HDPE-g-MAH的質(zhì)量比為1～3：1～2。更為優(yōu)選地，所述POE-g-MAH和HDPE-g-MAH的質(zhì)量比為2：1。
優(yōu)選地，所述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土按質(zhì)量份數(shù)由以下原料組成：蒙脫土10～20份，溶劑40～80份，2，6酚0.8～1.2份，鹽酸10～20份，多聚甲醛10～20份，有機(jī)胺0.8～1.2份。
更為優(yōu)選地，所述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土按質(zhì)量份數(shù)由以下原料組成：蒙脫土15份，溶劑60份，2，6酚1份，鹽酸15份，多聚甲醛15份，有機(jī)胺1份。
優(yōu)選地，所述2，6酚為2,6-二叔丁基苯酚和/或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。
優(yōu)選地，所述有機(jī)胺的通式為N-(R)3，其中R為苯環(huán)、萘環(huán)、蒽環(huán)、或其衍生物或C2～C18的直鏈、支鏈或環(huán)烷烴。
優(yōu)選地，所述溶劑為二氧六環(huán)、四氫呋喃、四氯化碳、甲苯、石油醚、正庚烷中的一種或幾種。
在本發(fā)明中，所述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土的制備方法為：將蒙脫土、2，6酚、鹽酸、多聚甲醛、有機(jī)胺溶于溶劑中，于60～120℃條件下反應(yīng)8～24h，抽濾、烘干、研磨即得受阻酚季銨鹽改性蒙脫土。
上述受阻酚季銨鹽改性蒙脫土的PP-R管材專用料的制備方法，所述制備方法為：將PPR、受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和相容劑混煉均勻，然后擠出造粒、烘干即得所述PP-R管材專用料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明提供的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土具有優(yōu)異的抗老化性能和抗菌效果，并且污染小、不易變色、分散好、效率高、低毒，還具有不易揮發(fā)、耐遷移性能好的特點(diǎn)，與PPR基體有較好的界面效應(yīng)。將受阻酚季銨鹽改性蒙脫土與相容劑復(fù)配后與PPR樹脂共混改性制備得到的PPR管材專用料具有低溫性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定、抗菌耐候性能好的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1為實(shí)施例1制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PPR管材專用料在150℃下老化60天和25℃下老化60天條件下處理后的紅外光譜（FT-IR）圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。這些實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的典型描述，但本發(fā)明不限于此。下述實(shí)施例中所用的試驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法，所使用的原料，試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為可從常規(guī)市購(gòu)等商業(yè)途徑得到的原料和試劑。
實(shí)施例1 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土1的制備
在N2保護(hù)下，向配有磁力攪拌、冷凝管、溫度計(jì)的三口燒瓶中按質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入蒙脫土15份，甲苯60份，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份，鹽酸15份，多聚甲醛15份，三苯基胺1份，110℃水浴加熱12h，抽濾，用去離子水洗滌濾餅，50%乙醇溶液洗至無(wú)氯離子，100℃干燥，研磨過(guò)200目篩備用。
實(shí)驗(yàn)例2 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土2的制備
在N2保護(hù)下，向配有磁力攪拌、冷凝管、溫度計(jì)的三口燒瓶中按質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入蒙脫土15份，四氫呋喃60份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份，鹽酸10份，多聚甲醛10份，三苯基胺1份，80℃水浴加熱12h，抽濾，用去離子水洗滌濾餅，50%乙醇溶液洗至無(wú)氯離子，100℃干燥，研磨過(guò)200目篩備用。
實(shí)驗(yàn)例3 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土3的制備
在N2保護(hù)下，向配有磁力攪拌、冷凝管、溫度計(jì)的三口燒瓶中按質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入蒙脫土15份，甲苯60份，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚1份，鹽酸10份，多聚甲醛10份，三苯基胺1份110℃水浴加熱8h，抽濾，用去離子水洗滌濾餅，50%乙醇溶液洗至無(wú)氯離子，100℃干燥，研磨過(guò)200目篩備用。
實(shí)施例1 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PPR管材專用料1
將PP-R 100份、實(shí)驗(yàn)例1制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土3份、POE-g-MAH 6份和HDPE-g-MAH 3份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
實(shí)施例2 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PPR管材專用料2
將PP-R 100份、實(shí)驗(yàn)例2制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土1份、LDPE-g-MAH 3份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
實(shí)施例3 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PPR管材專用料3
將PP-R 100份、實(shí)驗(yàn)例3制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土5份、HDPE-g-MAH 15份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
實(shí)施例4 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PPR管材專用料4
將PP-R 100份、實(shí)驗(yàn)例1制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土3份、POE-g-MAH 4.5份和HDPE-g-MAH 4.5份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
實(shí)施例5 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PPR管材專用料5
將PP-R 100份、實(shí)驗(yàn)例1制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土3份、POE-g-MAH 3份和HDPE-g-MAH 6份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
對(duì)照例1
將純PP-R通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
對(duì)照例2
將PP-R 100份、HDPE-g-MAH15份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
對(duì)照例3
將PP-R 100份、未改性的蒙脫土5份、HDPE-g-MAH 15份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
對(duì)照例4
將PP-R 100份、實(shí)驗(yàn)例3制備得到的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土5份混合均勻，然后加入同向雙螺桿擠出機(jī)擠內(nèi)在180～230℃熔融擠出造粒，制得復(fù)合材料母粒放入烘箱中80℃烘4h后，通過(guò)注塑成型方式得到樣品，測(cè)試其力學(xué)、抗老化性能及抗菌性能。
性能測(cè)試
（1）紅外光譜（FT-IR）分析
對(duì)實(shí)施例1制備的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土抗氧劑的PP-R管材專用料在150℃下老化60天和25℃60天條件下處理后的紅外光譜（FT-IR）分析。
由圖1可以看出，在1600~1850范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的C=O特征吸收峰，說(shuō)明受阻酚季銨鹽改性蒙脫土具有良好的抗熱氧老化效果。
（2）力學(xué)性能、抗菌效果及抗老化性能測(cè)試
1） 拉伸屈服強(qiáng)度：按GB/T 1040.2-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉測(cè)試，拉伸速度為50 mm/min；
2）沖擊強(qiáng)度：按GB/T 1043-1993標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試沖擊強(qiáng)度，缺口深度為2 mm；
3）氧化誘導(dǎo)時(shí)間：按GB/T 19466.6-2009的標(biāo)準(zhǔn)，采用示差熱分析（DSC）測(cè)試氧化誘導(dǎo)時(shí)間（OIT）；
4）殺菌率：按QB/T2591-2003的標(biāo)準(zhǔn)要求，將PP-R復(fù)合材料在高溫下制成膜，然后通過(guò)與一定的濃度的大腸桿菌接觸一段時(shí)間，來(lái)測(cè)量抗菌PP-R管對(duì)大腸桿菌的殺菌率。
表1. 受阻酚季銨鹽改性蒙脫土改性PP-R管材專用料的性能測(cè)試
。
由上表1可知，實(shí)施例1～5制備得到的PPR復(fù)合材料的殺菌率和氧化誘導(dǎo)時(shí)間相對(duì)于對(duì)照例1～4的PPR復(fù)合材料的殺菌率和氧化誘導(dǎo)時(shí)間大幅度提高，這說(shuō)明制備的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土具有優(yōu)異的抗菌效果及抗老化性能。從各實(shí)施例和對(duì)照例制備得到的PPR復(fù)合材料的力學(xué)性能來(lái)看，韌性優(yōu)異的相容劑能夠明顯改善PP-R的常溫和低溫沖擊性能；實(shí)施例1～5制備得到的PPR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度相對(duì)于對(duì)照例1～4的PP-R復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊大幅度提高，說(shuō)明制備的受阻酚季銨鹽改性蒙脫土和相容劑協(xié)同增強(qiáng)增韌PP-R管材；從對(duì)照例制備得到的PPR復(fù)合材料的力學(xué)性能來(lái)看，未改性的蒙脫土與PP-R基體樹脂的相容性較差，力學(xué)性能未能得到明顯改善。