一种冷热水管用聚丁烯合金专用料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冷热水管材用聚丁烯合金管材专用料及其制备方法和用途，属于 高分子材料，特别是高分子材料加工和应用领域。
【背景技术】
[0002] 由于聚丙烯PP质量轻、强度高、室温下不溶于一般溶剂、耐化学腐蚀，且无毒，可 回收利用，无环境污染，因此可以作为管道材料用于建筑管道和工业管道领域。但是，聚丙 烯属于准韧性材料，缺口敏感性大，常温或低温下冲击性能差，耐高温特性不突出，特别是 工作温度和工作压力与其使用寿命直接相关，这大大限制了其在管材领域的应用。
[0003]传统聚丙烯改性技术中，采用橡胶或弹性体与PP共混，可提高其耐冲击性能，但 同时大幅降低了拉伸强度和弯曲强度，难以达到强度和韧性的综合平衡。PP的晶体结构中 0晶型PP具有优异的冲击性能，并且其它力学性能与〇晶型相比下降并不明显，可以作为 增韧方面的应用使用，也已成为聚丙烯管道领域发展的一个重要方向。
[0004] CN 103171068公开了通过控制冷却箱的方法来改善聚丙烯管材的抗冲击性能。 CN 103930481公开了一种采用单点催化剂和Z-N催化剂体系分别分段聚合制备了聚丙烯 共混物及具有成核效果的丙烯共聚物，并且得到改善的抗冲击性能。中国发明专利 CN201210104449. 3、CN201310496215公开了采用嵌段聚丙烯和共聚聚丙烯作为树脂基体制 备冷水管材料，并阐明了其填料等配料体系及加工方法。中国发明专利CN201110368990、 CN201310112454、CN201019026051、CN200510017644 等公开了采用 0 晶型成核剂、硅酸盐、 铝酸盐、镁盐等晶须的方法，使得加工后的聚丙烯具有较多的0晶型PP，使其抗冲击性能 得到改善，并可以在管材方面应用。但0晶型成核剂在与聚丙烯进行熔融共混时的分散和 相界面问题，是影响均聚丙烯最终性能的主要问题。聚丁烯树脂具有优异的耐蠕变性和耐 环境应力开裂性，可以作为冷热水管材或管件来使用。但是由于聚丁烯在熔体中结晶会存 在一个晶型II到晶型I的转变，需要时间较长，从而限制了其加工和应用。缩短固化时间 的方法很多，日本专利2618469公开了采用添加丙烯均聚物和HDPE的方法缩短转变周期， 但是其使用性能变差。中国发明专利ZL 200410032739. 7公开了采用乙炔黑作为成核剂， 促进1- 丁烯均聚物或1- 丁烯共聚物固有的晶型转变现象，同时改善了其耐氯水性的组合 物。
[0005] 中国发明专利01142929. 1公开了一种丁烯及丁烯与高级a-烯烃的共聚物和聚 丙烯树脂通过熔融捏合的物理共混方式制备了聚丁烯树脂组合物，并生成可以用于冷热水 管材及管件领域。
[0006] 中国发明专利CN2013106486926采用共聚聚丙烯作为基体材料制备了具有抗冲 击性能的管材，添加了三聚氰胺树脂等提高其耐水性。中国发明专利CN201210398867公 开了聚丙烯与一定含量的聚乙烯和高顺式顺丁橡胶进行物理共混，制备高抗冲聚丙烯管材 料。但由于三聚氰胺树脂或顺丁橡胶的加入，对管材料的回收造成很大困难。同时，对两种 以上聚合物进行物理共混时，其混合分散效果与聚合物的本体性质、表界面性质和相容性 及相形态等有很大的相关程度，在没有解决好相容性的前提下，最终产品性能不能得到有 效提尚。
[0007] 中国发明专利ZL 201010198121. 3公开了一种新型的聚丁烯合金材料，其包含均 聚丙烯、均聚丁烯和丁烯-丙烯共聚物组成。该聚丁烯合金在不影响聚丁烯树脂高温抗蠕 变性和柔性的前提下，尽量缩短成型周期，提高其强度及模量等。同时，通过釜内原位聚合 制备聚丁烯合金，不仅可以有效改善聚丁烯与聚丙烯物理共混时存在的两相分散及相界面 形貌，从而影响聚丁烯合金制品的性能的问题，同时少量共聚物的原位合成可明显改善合 金的相界面问题，同时可以通过聚合工艺参数的调节来调节合金的组分含量、分子量及其 分布等参数。该专利提及了聚丁烯合金可以在水管或聚丙烯增韧材料领域应用，但是并未 涉及具体管材专用料的配方及加工。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的就是提供一种聚丁烯合金作为主要组分的冷热水管材用聚丁烯管 材专用料及其制备方法和用途，该聚丁烯合金管材专用料保持了聚丁烯抗冲击性能、优异 的耐环境应力开裂性和耐热蠕变性，同时拉伸强度、弯曲模量有大幅的提高，可以作为冷热 水管材及管件使用。
[0009] 本发明的具有改善的抗冲击性能、耐环境应力开裂性和耐热蠕变性，以及较高的 拉伸强度、弯曲模量的冷热水管材用聚丁烯合金管材专用料的配方，以重量份计：
[0010] 聚丁烯合金树脂1〇〇份
[0011] 抗氧剂0.2~9份
[0012] 吸卤素剂0.01~0.2份
[0013] 光稳定剂0.01~2份
[0014] 色母料0.1~5份
[0015] 成核剂0.01~6份
[0016] 所述聚丁烯合金树脂为多相多组分釜内合金树脂，其中高等规聚丁烯（iPB)的重 量百分含量为66~98. 98%，尚等规聚丙稀（iPP)的重量百分含量为1~25%，聚丁稀-聚 丙烯嵌段共聚物的重量百分含量为〇. 01~5%，无规聚丁烯与无规聚丙烯的重量百分含量 为0. 01~4%。少量存在的嵌段共聚物和无规聚丁烯、无规聚丙烯可以起到辅助成核剂的 作用。
[0017]所述聚丁烯合金树脂在190°c，2. 16kg砝码条件下，其熔体质量流动速率为0. 5~ 2g/10min〇
[0018] 所述的抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂组成；主抗氧剂BHT、Hostanox3、2246、 1010U076 中的一种或多种复配；辅助抗氧剂为 168、626、9228、DLTDP、DSTDP、DMTDP、DTDTP 中的一种或多种复配；主抗氧剂和辅助抗氧剂的重量比例为1:1~4。抗氧剂的总份数以 聚丁烯合金树脂为100重量份计算，为重量〇. 1~9份，其中优选重量0. 3~5份。
[0019] 所述成核剂为二苄叉山梨醇、二（对-甲基苄叉）山梨醇、2, 2'-亚甲基双（4, 6-特 丁基苯酚）膦酸铝、2, 2'-亚甲基双（4, 6-特丁基苯酚）膦酸钠、2, 2'-亚甲基双（4, 6-特 丁基苯酚）膦酸钾、二酰胺类化合物及其衍生物中的一种或两种及两种以上混合。成核剂 的用量为以100重量份树脂计算，添加〇. 01~6重量份，其中优选0. 3~1重量份。
[0020] 所述吸卤素剂是硬脂酸钙、硬脂酸钠或硬脂酸锌中的一种或几种。吸卤素剂的用 量为0. 01~0. 2重量份（以100重量份聚丁烯合金树脂计算）。
[0021] 所述光稳定剂为二苯甲酮类或受阻胺类中的一种或几种。其用量为0. 01~2重 量份（以100重量份聚丁烯合金树脂计算）。
[0022] 所述色母料包含以下组成：40~95重量份的高等规聚丁烯作为基体树脂、0. 1~ 8重量份的分散剂、0. 1~5重量份的钛白粉、0. 001~5重量份的颜料和0. 01~4重量份 的防老剂。分散剂为聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或两种复配使用。
[0023] 本发明所述的聚丁烯合金管材专用料，其制备方法