專利名稱：納米聚丙烯管材專用料的制作方法
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，特別是涉及以共聚聚丙烯為基體材料的建筑冷熱水管材材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
房屋建筑中的冷熱水系統(tǒng)、飲用水系統(tǒng)及板式(包括地板)采暖系統(tǒng)用管材數(shù)量巨大，傳統(tǒng)的多為鑄鐵管、鍍鋅管，但現(xiàn)在許多國(guó)家都不提倡使用鑄鐵管與鍍鋅管，對(duì)它們的使用多加限制，現(xiàn)在多為塑料管。生產(chǎn)加工塑料管的材料現(xiàn)在有均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B)和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)。以PP-H為材料加工生產(chǎn)的塑料管，由于PP-H耐低溫性能差、脆性大，不宜作為低溫管與耐壓管使用，使用范圍受到很大限制。以PP-B為材料加工生產(chǎn)的塑料管，雖然PP-B材料的低溫性能較好，但剛性不足，穩(wěn)定性較差，因此不能長(zhǎng)期使用，不能滿足建筑冷熱水管50年使用壽命的要求，使用范圍也受到一定的限制。發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)新生產(chǎn)的PP-R是一種比較好的管材材料，既具有良好的剛性強(qiáng)度，低溫下又具有一定的沖擊強(qiáng)度，同時(shí)還具有較好的抗蠕變性能，因此PP-R是近年發(fā)展很快的建筑管材材料。但PP-R生產(chǎn)工藝復(fù)雜，目前中國(guó)和其他發(fā)展中國(guó)家還不能生產(chǎn)出理想PP-R，只能從發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)口，用其生產(chǎn)的管材價(jià)格高。另外，PP-R仍然存在著聚丙烯(包括PP-B)所具有的收縮性大的問(wèn)題，并且機(jī)械性能、耐熱性能、熱穩(wěn)定性、抗抽取性、抗蠕變性和彈性模量還不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種以共聚聚丙烯為基體材料的，能解決共聚聚丙烯收縮性大的問(wèn)題，具有很高的耐熱性能、機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和抗抽取性，特別是抗收縮性、抗蠕變性和彈性模量等均明顯優(yōu)于現(xiàn)技術(shù)管材材料的納米聚丙烯管材專用料。
本發(fā)明的基本思想是采用納米粘土與嵌段共聚聚丙烯(PP-B)或無(wú)規(guī)共聚聚丙烯(PP-R)共混改性技術(shù)，改進(jìn)共聚聚丙烯的性能，以獲得各項(xiàng)性能都十分優(yōu)異的管材專用料。
本發(fā)明提供的納米聚丙烯管材專用料主要由共聚聚丙烯、有機(jī)化納米粘土和潤(rùn)滑分散劑組成，各組分在管材專用料共混物中所占的重量百分比為共聚聚丙烯 90～98.5％有機(jī)化納米粘土 1.00～9.50％潤(rùn)滑分散劑 0.05～1.00％上述所說(shuō)的共聚聚丙烯可以是嵌段共聚聚丙烯(PP-B)，也可以是無(wú)規(guī)共聚丙烯(PP-R)，還可以是嵌段共聚聚丙烯與無(wú)規(guī)共聚聚丙烯的混合物。共聚聚丙烯應(yīng)優(yōu)先選用熔體流動(dòng)速率為0.20～0.75g/10min的共聚聚丙烯，最好是選用熔體流動(dòng)速度為0.25～50g/10min的。
上述所說(shuō)有機(jī)化納米粘土由天然無(wú)機(jī)粘土(蒙脫土)經(jīng)提純和有機(jī)化處理制得的有機(jī)化納米粘土。有機(jī)化納米粘土的制備方法已由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在其專利文獻(xiàn)中已公開，并有產(chǎn)品市售。有機(jī)化納米粘土應(yīng)優(yōu)先選用粒徑小于80Nm的，最好選用粒徑小于50Nm的。
上述所說(shuō)的潤(rùn)滑分散劑可以是聚乙烯臘，石臘、聚丙烯酰胺、有機(jī)硅油、硬酯酸等，且可以是其中的一種，也可以是它們中的兩種以上的混合物。
在上述的納米聚丙烯管材專用料配方中，還可加入重量百分比為0.01～1.00％納米銀離子抗菌劑組分。用含有納米銀離子抗菌劑組分的管材專用料加工生產(chǎn)的管材，具有獨(dú)特的抗菌作用，用其輸送冷熱水可大大減少細(xì)菌污染，有利于人們的身體健康。
本發(fā)明的納米抗菌聚丙烯管材專用料的優(yōu)選方案應(yīng)是如下的方案共聚聚丙烯 90～97％有機(jī)化納米粘土 2.50～8.00％納米銀離子 0.10～1.00％潤(rùn)滑分散劑 0.05～1.00％本發(fā)明的納米聚丙烯管材專用料的制備方法，是先將按比例配備好的共聚聚丙烯、有機(jī)化粘土納米、納米銀離子抗菌劑和潤(rùn)滑分散劑在固體狀態(tài)下混合均勻，然后再在熔融狀態(tài)下充分共混熔煉，使有機(jī)化納米粘土與聚丙烯熔體進(jìn)行插層復(fù)合，實(shí)現(xiàn)納米尺度分散，隨后用螺桿擠出機(jī)擠出成形造粒，經(jīng)冷卻后即為成品納米聚丙烯管材專用料。
作為本發(fā)明納米聚丙烯管材專用料組分的有機(jī)化納米粘土，它是由天然的無(wú)機(jī)粘土(蒙脫土)經(jīng)提純有機(jī)化處理加工而成。天然的無(wú)機(jī)粘土為層狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)層為納米尺寸級(jí)的，經(jīng)有機(jī)化處理后，其層間的距離增大。有機(jī)粘土在與聚丙烯熔體混合過(guò)程中被剝離為納米尺寸的結(jié)構(gòu)片層，均勻地分散到聚丙烯基體中，從而形成插層復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米聚丙烯。粘土納米與聚丙烯共混物由于在結(jié)構(gòu)上不同于單一的普通型PP-B與PP-R，因此在物理性能上，熱力學(xué)性能上和機(jī)械性能上都不同于單一的普通型PP-B與PP-R。所以本發(fā)明所揭示納米聚丙烯管材專用料具有很高的耐熱性能和極好的機(jī)械性能，并具有高水準(zhǔn)的熱穩(wěn)定性和良好的抗抽取性，特別是抗收縮性、抗蠕變性和彈性模量等，不但優(yōu)于普通型的PP-B和PP-R，也優(yōu)于北歐化工和德國(guó)DSM公司生產(chǎn)的PP-R，且價(jià)格還大為降低。
另外，由于本發(fā)明加入有銀離子納米抗菌劑，因此用本發(fā)明的納米聚丙烯管材專用料加工生產(chǎn)的管材，不但具有無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭，符合GB/T17219-1998《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》外，還具有獨(dú)特的抗菌作用，冷熱水在管道中經(jīng)停24小時(shí)，對(duì)大腸桿菌等細(xì)菌的滅菌率達(dá)100％。用其輸送冷熱水可以防止細(xì)菌污染，有利于人們的身體健康，更適合人們綠色環(huán)保概念。
本發(fā)明完成后，經(jīng)東泰(成都)工業(yè)有限公司、成都海特電工設(shè)備有限公司管業(yè)部、川路塑膠有限公司、成都新藝熱縮塑料廠、成都川大安諾管業(yè)有限公司等單位試用結(jié)果表明，各項(xiàng)技術(shù)性能均能超過(guò)或達(dá)到ISO/DIS 15874聚丙烯管材標(biāo)準(zhǔn)。與北歐化工生產(chǎn)的型號(hào)為RA130E的PP-R和德國(guó)DSM公司生產(chǎn)的型號(hào)為P9421的PP-R相比，在力學(xué)性能、維卡軟化溫度、線膨脹系數(shù)、熱傳導(dǎo)率、縱向收縮率等技術(shù)性能，都較其有明顯的優(yōu)勢(shì)。具體的技術(shù)性能參數(shù)比較可見附表1和附表2。
四、附表說(shuō)明附表1是對(duì)本發(fā)明以普通型PP-B為基料制備的納米抗菌聚丙烯管材專用料與單一的普通型PP-B、北歐化工生產(chǎn)的型號(hào)為RA130E的PP-R各項(xiàng)技術(shù)性能參數(shù)作的比較。
附表2是對(duì)本發(fā)明以普通型PP-R為基料制備的納米抗菌聚丙烯管材專用料與單一的普通型PP-R、德國(guó)DSM公司生產(chǎn)的型號(hào)為Vestolen P9421的PP-R各項(xiàng)技術(shù)性能參數(shù)作的比較。
五具體實(shí)施例方式
下面給出本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。在以下各實(shí)施例中，各組分的百分比均為該組分在管材專用料共混物中所占重量百分比。
實(shí)施例1熔體流動(dòng)速率約為0.20g/10min的PP-B98％粒徑約為70Nm的有機(jī)化納米粘土 1.30％納米銀離子抗菌劑 0.30％聚乙烯臘 0.40％實(shí)施例2熔體流動(dòng)速率約為0.80g/10min的PP-B97.2％粒徑約為30Nm的有機(jī)化納米粘土 2.0％納米銀離子抗菌劑 0.50％石臘 0.30％實(shí)施例3熔體流動(dòng)速率約為0.40g/10min的PP-R95％粒徑約為50Nm的有機(jī)化納米粘土 4.0％納米銀離子抗菌劑 0.20％聚乙烯臘 0.80％實(shí)施例4熔體流動(dòng)速率約為0.50g/10min的PP-R98％粒徑約為40Nm的有機(jī)化納米粘土 1.5％納米銀離子抗菌劑 0.30％石臘 0.20％實(shí)施例5熔體流動(dòng)速率約為0.40g/10min的PP-B96％粒徑約為40Nm的有機(jī)化粘土納米 3.0％石臘 1.00％實(shí)施例6熔體流動(dòng)速率約為0.50g/10min的PP-R96.8％
粒徑約為50Nm的有機(jī)化納米粘土 3％聚乙烯臘 0.20％上述各實(shí)施例的納米抗菌聚丙烯管材專用料制備方法，是將配備好的各組分原料先在固體狀態(tài)下充分混合，然后再在熔融狀態(tài)下充分熔煉共混之后，再用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，經(jīng)冷卻后即制得本發(fā)明管材專用料。上述實(shí)施例1～4制得的管材專用料具有抗菌的作用，實(shí)施例5～6制得的管材專用料不具有抗菌的作用。
附表1 附表2
權(quán)利要求
1.一種納米聚丙烯管材專用料，其特征在于主要由共聚聚丙烯、有機(jī)化納米粘土和潤(rùn)滑分散劑組成，各組分在管材專用料共混物中所占的重量百分比為共聚聚丙烯 90～98.5％有機(jī)化納米粘土 1.00～9.50％潤(rùn)滑分散劑 0.05～1.00％。
2.如權(quán)利要求1所述的納米聚丙烯管材專用料，其特征在于還含有納米銀離子抗菌劑組分，該組分在管材專用料共混物中所占的重量百分比為0.01～1.00％。
3.如權(quán)利要求2所述的納米聚丙烯管材專用料，其特征在于各組分在管材專用料共混物中所占的重量百分比為共聚聚丙烯 90～97％有機(jī)化納米粘土 2.50～8.00％納米銀離子抗菌劑 0.10～1.00％潤(rùn)滑分散劑 0.05～1.00％
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的納米聚丙烯管材專用料，其特征在于共聚聚丙烯的熔體流動(dòng)速率為0.20～0.75g/10min。
5.如權(quán)利要求4所述的納米聚丙烯管材專用料，其特征在于共聚聚丙烯的熔體流動(dòng)速率為0.25～0.50g/10min。
6.如權(quán)利要求5所述的納米聚丙烯管材專用料，其特征在于有機(jī)化納米粘土的粒徑小于80Nm。
7.如權(quán)利要求6所述的納米聚丙烯管材專用料，其特征在于有機(jī)化納米粘土的粒徑小于50Nm。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于生產(chǎn)冷熱水用建筑管材的納米聚丙烯管材專用料,由共聚聚丙烯、有機(jī)化納米粘土、納米銀離子抗菌劑和潤(rùn)滑分散劑組成。本發(fā)明提供的納米抗菌聚丙烯管材專用料,較之現(xiàn)有技術(shù)的普通PP－B、PP－R管材專用料,具有很高的耐熱性能和極好的機(jī)械性能,并具有高水準(zhǔn)的熱穩(wěn)定性和良好的抗抽取性,特別是其抗收縮性、抗蠕變性和彈性模量等都優(yōu)于北歐化工和德國(guó)DSM公司生產(chǎn)的PP－R管材專用料,且價(jià)格低。
文檔編號(hào)C08K13/02GK1422893SQ0112910
公開日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2001年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月23日
發(fā)明者漆宗能, 劉忠仁, 馬永梅, 吳廷祿, 侯世榮, 薛合倫, 牟長(zhǎng)榮 申請(qǐng)人:成都正光科技股份有限公司, 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所