专利名称：结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备的制作方法
专利说明结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备 在我国，塑料管道的应用每年以30％左右的速度递增。在给水、采暖用塑料管道几乎是用PP-R材料，占有80％以上的比例。PP-R材料的性能直接影响到千家万户能否安全使用50年的使用寿命。然而现有的PP-R存在诸多问题，不能满足于使用要求而造成安全使用的隐患。其一，PP-R最高使用温度小于70℃，耐热性能不能满足于采暖大于85℃的使用要求，容易造成采暖管道系统因耐热不够产生爆管。其二，PP-R耐压强度低，不能满足于日益增多的城市高层建筑群8公斤以上的使用要求。其三，材料弹性模量大，不能做成盘管，无法满足采暖用直埋管道地下无接头的规范要求。其四，PP-R低温脆性大，无法满足5℃以下温度的运输和施工要求，给冬季施工带来质量重大隐患。所有这些，都需要更好、更强的聚丙烯来满足于社会发展的需要。结构纳米材料β晶无规聚丙烯(NMβPP-R)材料做成的塑料管道系统能满足于采暖用大于85℃、10kg、50年的使用寿命要求，可以做成盘管实现直埋管道地下无接头和冬季施工的要求。
在化工、电度等领域，盛装液体介质的池(槽)，为了使其具有防酸、碱腐蚀功能，绝大多数企业都是用316不锈钢制作，以达到延长其寿命的目的。然而其最长的也只有8～10年，短则2～3年就报废。不但投资成本高且效果不理想。用PP-HCT材料做成的池(槽)不但具有防止酸、碱腐蚀功能、耐热功能，而且使用寿命长，在欧洲从上世纪80年使用至今的成功经验的居多。并且用PP-HCT材料做成的池(槽)具有第一次投资成本上的优势，更有节约材料、节约二次翻修投资成本的优势，用在汽车用塑料制品中，具有高强度、高钢度、高韧性、耐磨刮性能。可做为仪表盘、保险杠、导流板。
无规聚丙烯(PP-R)材料，由于在合成过程中添加了3～5％的PE均布在PP单体分子链段中，致使用一般的方法添加β晶成核剂来促使PP晶型转变成β晶PP是非常困难，实际上也无法实现。本发明是采用了异相成核技术和组合成核剂聚络技术来促使PP-R向β晶PP-R(PP-RCT)转化。当纳米级CaCO3材料添加并在于PP-R熔融体系中，在该体系从熔融体向固体结晶过程中起到晶核作用，改变了PP的正相成核为异相的机理。在结晶过程中，由于随机分布在PP单体链段中PE单体，其结晶温度和分子量都低于PP，PE单体会先于PP单体同与体系中的部分纳米级CaCO3成核剂结合成晶粒，无形中就降低了PE在PP链段的含量，促使了β晶成核剂有更多的机率与PP单体发生反应，以便使αPP更多向βPP晶型转变，生成的βPP后与先于结晶的晶粒结合逐渐形成球晶。
在本发明中，β成核剂是经过优化后的组合成核剂。它是由多种β成核剂在一定的工艺条件下合成后添加于PP-R(H)材料熔融体中，使该熔融体内具有强大的聚络转晶协同反应能力，促使αPP更多、更好地向βPP晶型转变，在双螺杆高剪切能力与高温能量帮助下，熔融体内晶型的转变瞬间完成。在本发明技术中，既有纳米级CaCO3材料异相成核技术，又有聚络转晶成核技术的成功应用。在该技术中纳米材料起到细化晶粒、增加韧性和β成核剂的多重与非常重要的作用；而晶型转变使颗粒状组成的α晶体变成束状组成的β晶体，极大改变PP材料内部结构状态，大大提升了PP-R(H)材料的物理性能，使PP-R(H)向更耐热、耐压、韧性βPP-R方向转变。
本发明的目的是生产出一种提高了耐热温度、耐压强度与韧性的含有结构纳米材料的β晶型无规聚丙烯，缩写为NMPP-R(H)CT。
本发明的NMPP-R(H)CT材料主要应用在制作采暖用、热水用塑料管道与水箱，化工、电度领域制作防腐蚀池(槽)。
本发明的优点在于该材料比PP-R(H)具有更好的高温抗蠕变性。尤其在高温、高压条件下该材料不会产生性能上的突变与恶化(PP-R(H)会产生)，非常适用于在高温条件下压力管道、大型水箱使用，具有长寿命使用的优点(50年以上)。
本发明的优点还在于该材料比PP-R(H)具有耐低温抗冲击性，能更好的适用于低温条件下的冬季施工，改变了PP-R管道产品不能用于冬季施工的局面。
本发明的优点还在于NMPP-RCT(H)比PP-R具有更高的耐压强度，用该材料做成的管道、箱体比PP-R做成的管道、箱体可节约20％的材料，具有节能、节材的效果。
本发明的优点还在于NMPP-RCT比PP-R具有更好的韧性与低弹性模量，因此可以制做成盘管，突破了PP-R不能制作盘管的局面，满足了我国地下直埋管道无接头的规范要求。
本发明的主要用材料是纳米级材料成核剂、复合β成核剂、复合抗氧剂、复合加工助剂组成。
本发明所指的纳米级材料成核剂是纳米CaCO3。
本发明所指的复合β成核剂是用特殊工艺合成含有稀土、庚酸、钙盐组成的PPβ成核剂。
本发明所指的复合加工助剂是由EBS、硬脂酸等组成。
本发明所指的抗氧剂是由1010、168复合组成。
本发明各组份含量为PP-R(H)87～97％ CaCO30.5～10％ 复合β成核剂0.1～3％ 复合抗氧剂0.3～1％ 复合加工助剂0.1～1％ 下面结合具体实例对本发明加以说明。
实例1 以无规共聚聚丙稀PP-R为基础材料，以表面修饰的纳米CaCO3为成核改性剂材料，以组合β晶成核剂为晶型转换促进剂，添加适量的抗氧剂、加工助剂，将以上组份材料在高速混合机中混合5分钟后，用双螺杆挤出机造粒，温度螺杆控制在170～230℃之间。其各组份的配比如下(质量比) PP-R(H)97 CaCO33 组合抗氧剂0.6 组合β成核剂0.4 将造好的粒子用单螺杆挤出机生产线生产出NMPP-R(H)CT管材，各段的温度控制在170～210℃之间。
NMPP-RCT管材的物理性能 实例2～5 以共聚聚丙稀PP-R(H)为基础材料，以表面修饰的纳米CaCO3为异向成核和填充材料，以组合β晶成核剂为晶型转换促进剂，添加适量的抗氧剂、加工助剂，其各组份的配比如下(质量比)
先将纳米CaCO3活化后加入高速混合机中，将组合抗氧剂、组合β晶成核剂、组合加工助剂、PP-R(H)等依次加入高速混合机中从1000r/min上升到2000r/min搅拌5min，然后将物料置于双螺杆挤出机中造粒，各段的温度控制在170～200℃之间。
将造好的粒子用单螺杆挤出机生产线生产PP-R(H)CT管材，各段的温度控制在170～210℃之间。
权利要求
1、一种结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备，其特征在于它包括以下组份及含量(质量份)
PP-R(H)87～97％
CaCO30.5～10％
复合β成核剂0.1～3％
复合抗氧剂0.3～1％
复合加工助剂0.1～1％
2、根据权利要求书1一种结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备，其特征在于所述的聚丙稀PP-R(H)熔融指数为0.2～2g/230℃、2.16kg、10min，拉伸强度≥28MPa。
3、根据权利要求书1一种结构纳米材料六方(β)晶无规聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备，其特征在于所述的CaCO3形状呈球状多边形颗粒，表面经钛酸脂、铝酸脂等处理活化过，其粒径20～100纳米之间，含水量小于1％。
4、根据权利要求书1，一种结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备，其特征在于所述的复合β成核剂是指用特殊工艺合成含有稀土、庚酸、钙盐组成的PP专用的复合β成核剂。
5、根据权利要求书1所述的一种结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备其特征在于所述的复合抗氧剂是1010、168的复合体。
6、根据权利要求书1一种结构纳米材料六方(β)晶聚丙烯NMPP-R(H)CT材料的制备，其特征在于所述的复合加工助剂是EBS、硬脂酸复合组成。
全文摘要
以单斜晶(α晶)共聚聚丙烯(PP-H、PP-R)为基础原材料，添加了纳米级CaCO3为异相成核剂，在组合六方(β)晶成核剂的作用下，使PP-R(H)转变成物理性能优良的含有纳米结构材料的六方(β晶)共聚聚丙烯材料NMPP-R(H)CT。该材料具有晶粒细化、抗高温蠕变、耐压力高、韧性好、表面光滑、加工性能好等优点。用NMPP-RCT材料制成的塑料管道系统，具有比PP-R更高的耐热性、耐压性和更好的韧性。该管道系统比PP-R管道系统可节约材料20％以上，具有节能、节材、环保之功效。NMPP-RCT管道系统最适用于高温采暖、中央空调用管道系统。用NMPP-HCT材料做成的板材，用在化工、电度等领域盛装液体介质，具有耐热、耐酸、碱腐蚀，使用寿命长等特点，用在汽车用塑料制品中，具有高强度、高钢度、高韧性、耐磨刮性能。可做为仪表盘、保险杠、导流板。
文档编号C08K5/00GK101608035SQ200810039069
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者林世平 申请人:林世平