一种聚丙烯结构壁管改性母料的制备方法

摘要

本发明公开一种聚丙烯结构壁管改性母料的制备方法，其特征是首先将马来酸酐接枝聚丙烯100份，二亚苄基山梨醇5-7份混合均匀，将混合均匀的共混料在双螺杆挤出机中造粒。然后再将造好的粒料中加入N，N’-二苯基己二酰胺5-7份混合均匀，再在双螺杆挤出机中造粒，制备得到聚丙烯结构壁管改性母料。将母料1-3份作为加入到聚丙烯粒中，混合均匀即可用于挤出聚丙烯结构壁管。

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构壁管专用料的制备方法。更具体地讲，本发明涉及一种 聚丙烯结构壁管改性母料的制备方法。

背景技术

塑料结构壁管主要用作埋地排水管，埋地排水管的用途是在重力的作用下把 污水(生活污水、生产污水)或雨水等排送到污水处理场或江河湖海中去。埋地排 水管在塑料管市场中用量最大，约占一半以上。由于埋地排水管一般在重力下输 送，管内没有压力(因为埋在地下，承受外加的负载)主要承受外压负载，主要要 求环刚度。环刚度和管壁的惯性矩成正比，所以使用实壁管不及结构壁管经济。 达到同样环刚度的结构壁管可以比实壁管节约材料50-70％，因此塑料结构壁管 在埋地排水管领域得到了迅速的发展和广泛的应用。

目前塑料结构壁管在原料方面有聚氯乙烯和聚烯烃(聚乙烯或聚丙烯)2大 类。其中，聚氯乙烯树脂具有很高的刚性，其材料的弹性模量大于聚烯烃材料的， 达到同等的环刚度可以用较小的惯性矩。如果采用同样的波形设计可以用较小的 壁厚，所以在一定范围内聚氯乙烯结构壁管在经济上占优势。但对于大口径结构 壁管，由于聚氯乙烯的流动性和热稳定性差，生产比较困难且不经济。

聚烯烃树脂近些年来凭借其优异的性能得到了迅速的发展，从国外资料看 美国大量应用聚乙烯结构壁管，做了大量的试验和研究，有比较成熟的使用经验 和比较完备的标准和规范。而在欧洲聚丙烯结构壁管的应用发展较快，已研制成 功用于塑料结构壁管使用的聚丙烯专用料，并制定了相应的标准草案。原因在于 聚丙烯树脂与聚乙烯相比具有弹性模量大、刚性较高，密度小，可以节省更多的 原料，从而降低生产成本和施工的难度等优点，具有良好的性价比和综合优势， 正在受到越来越多的关注。

我国在塑料结构壁管开发上起步较晚，近年来，随着国家加大对环境保护的 重视，加快了对于水污染的治理，出台了一系列相应的节水、治水政策，同时塑 料结构壁管所具有的优异性能逐步被人们所认知，塑料结构壁管得到了迅速的发 展，已经成为管道领域发展的一大热点。

虽然目前国内在塑料结构壁管的生产和设备研究方面发展较快，但对于专用 料的研制开发明显落后。目前国内在用料方面主要为聚氯乙烯和高密度聚乙烯， 相当部分是依靠进口；对于PE专用料的研制，这两年有了一定的发展，国内几 家大的石化企业加紧了在这方面的开发并推出了供大口径结构壁管使用的专用 料；同时也有对普通HDPE树脂进行改性的研究，开发适应大口径波纹管使用要 求的专用料的报道。但符合塑料结构壁管使用要求的聚丙烯专用料的报道较少。

塑料结构壁管主要用于承受外压的埋地排水管顿域、要求管材必须具有足够 的抗外压能力，而承受外压能力的大小，取决于管材的环刚度，这就要求专用料 必须具有较高的刚性，同时其备一定的抗冲击性能，同时其结晶速度要快后收缩 小。

聚丙烯是半结晶聚合物，主要存在两种晶型：α晶型和β晶型。其中，α晶 型聚丙烯的拉伸强度和弯曲模量较高；β晶型聚丙烯的冲击强度和热变形较高。 通过加入高效成核剂能提高聚丙烯的结晶度，同时能提高聚丙烯结晶温度、降低 后收缩、缩短加工时间。

本发明针对现有技术的不足，提供一种聚丙烯结构壁管改性母料的制备方 法，将母料1-3份作为加入到聚丙烯粒中，混合均匀即可用于挤出聚丙烯结构壁 管。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚丙烯结构壁管改性母料 的制备方法，步骤为：首先将马来酸酐接枝聚丙烯100份，二亚苄基山梨醇5-7 份混合均匀，将混合均匀的共混料在双螺杆挤出机中造粒，挤出温度控制在 180-245℃。然后再将造好的粒料中加入N，N’-二苯基己二酰胺5-7份混合均匀， 再在双螺杆挤出机中造粒，挤出温度控制在180-245℃，即得聚丙烯结构壁管改 性母料。

本发明的原理是：

(1)成核剂能提高聚丙烯结晶温度，有利于缩短成型时间，降低制品后收 缩。

(2)二亚苄基山梨醇为聚丙烯的高效α晶型成核剂，能提高聚丙烯的拉伸 强度和弯曲模量和结晶温度，缩短结晶时间；

(3)N，N’-二苯基己二酰胺为聚丙烯的高效β晶型成核剂，能提高聚丙烯 的冲击强度和热变形温度；

(4)马来酸酐接枝聚丙烯为聚丙烯增溶剂，酸酐基团能与二亚苄基山梨醇 中的-OH作用生成氢键，酸酐基团也能与N，N’-二苯基己二酰胺中的-CONH-发生 作用，从而有利于两种成核剂的分散；

(5)由于二亚苄基山梨醇中的-OH能与N，N’-二苯基己二酰胺中的-CONH- 发生反应而影响使用效果，因此本发明通过两种成核剂分次加入造粒；

(6)本发明综合利用了α晶型成核剂的增强增刚作用和缩短结晶时间作用、 β晶型成核剂的增韧和提高热变形温度作用。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)发明产品为母料，加入方便；

(2)通过使用马来酸酐接枝聚丙烯，二亚苄基山梨醇、N，N’-二苯基己二 酰胺分次加入的方法，解决了成核剂的分散、成核剂在聚丙烯中的相溶性，以及 两种成核剂发生反应而产生的不良影响；

(3)发明产品的集增刚、增强、增韧和缩短成型时间于一体。

具体实施方式

实例一首先将马来酸酐接枝聚丙烯100份，二亚苄基山梨醇3份混合均匀， 将混合均匀的共混料在双螺杆挤出机中造粒，挤出温度控制在180-245℃。然后 再将造好的粒料中加入N，N’-二苯基己二酰胺7份混合均匀，再在双螺杆挤出 机中造粒，挤出温度控制在180-245℃，制备得到本发明的聚丙烯结构壁管改性 母料。

实例二首先将马来酸酐接枝聚丙烯100份，二亚苄基山梨醇5份混合均匀， 将混合均匀的共混料在双螺杆挤出机中造粒，挤出温度控制在180-245℃。然后 再将造好的粒料中加入N，N’-二苯基己二酰胺5份混合均匀，再在双螺杆挤出 机中造粒，挤出温度控制在180-245℃，制备得到本发明的聚丙烯结构壁管改性 母料。

实例三首先将马来酸酐接枝聚丙烯100份，二亚苄基山梨醇7份混合均 匀，将混合均匀的共混料在双螺杆挤出机中造粒，挤出温度控制在180-245℃。 然后再将造好的粒料中加入N，N’-二苯基己二酰胺3份混合均匀，再在双螺杆 挤出机中造粒，挤出温度控制在180-245℃，制备得到本发明的聚丙烯结构壁管 改性母料。

在具体实施中，将发明产品1-3份作为母料加入到聚丙烯粒中，混合均匀即 可用于挤出聚丙烯结构壁管。以下是发明产品2份加入到聚丙烯(牌号F401) 中，按挤管工艺挤出后制品取样数据，说明了其增刚、增韧、增强和缩短成型时 间的效果。