专利名称：：聚烯烃芯管及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种聚烯烃管材及其制备方法，特别涉及一种用于巻绕纸或纺织品等的聚烯烃芯管及其制备方法，属于高分子材料
技术领域：
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背景技术：
：近年来，聚烯烃合成用催化剂与聚合工艺发展迅速，在制备高刚度聚烯烃管材的技术方面，中国发明专利"高强度聚丙烯管"(CN1133840C)提供了一种具有髙拉伸弹性模量，高缺口冲击强度，高环刚度和对冲击荷载的髙抵抗力性能的聚丙烯管。在技术方案上，这种管材由A和B两种组分构成，A为8098质量份数的等规聚丙烯均聚物作为粘结基体组分，其十件规整度大于95。/。，B为220。/。质量份数的由5070质量份数的丙烯和3050质量份数的乙烯和/或其它C4C8的a—烯烃生成的共聚物作为分散分布的弹性体成分，该聚丙烯管的环刚度满足110(10/(SDR-1))3《SN《190(10/(SDR-1))3,单位为kN/m2，SDR为外径与壁厚的比值，测试方法IS09969(测试温度为23'C)。当外径为170毫米，壁厚为ll毫米时，其环刚度为3663kN/m2，优选在4554kN/m2。这种聚丙烯管仅适合用于废水管道系统。在纺织、造纸等行业，广泛使用芯管作为布匹或纸成品包装时的巻绕轴，与普通的管道不同，对芯管具有较高的环刚度要求，尤其是在造纸行业。目前，在造纸行业广泛使用的纸芯管材产品类型相对单调，主要是纸质纸管。纸管不仅存在生产效率低、生产过程复杂，而且生产成本髙、性价比低等；另一方面，纸管本身会出现潮湿变形、致使刚性和强度急剧下降等缺陷。例如，当空气中相对湿度从50%增大到75%时，纸管的平衡含湿量则从7.5%增加至11.5%,则纸管的强度则下降约15%。这种状况制约了造纸在宽幅面及生产时的高车速、髙效率的发展要求，因此，迫切需要提供一种具有刚度髙、化学稳定性好、热变形温度髙和耐疲劳性能好的芯管材料，尤其要适用于造纸行业的巻纸用芯管。
发明内容为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种力学性能与耐疲劳性优异，且生产成本低、生产过程简便、无毒环保的聚烯烃芯管及其制备方法。为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是提供一种聚烯烃芯管，按重量计，它的组分包括等规度>95%的聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯120份，增强剂2.510份，填料140份，流动加工助剂0.15份，a成核剂0.11.5份，抗氧剂0.12份，有机硅偶联剂，用量为填料的1~30%,催化剂，用量为有机硅偶联剂的0.120%;所述的等规度>95%的聚丙烯包括熔体流动指数(230T,2.16kg)为0.11.0g/10min的髙分子量聚丙烯和熔体流动指数为1.06.0g/10min的较低分子量聚丙烯，它们的重量比为145:9955;所述的马来酸酐接枝聚丙烯为马来酸酐接枝率0.31.5%、烙体流动指数(230T，2.16kg)为545g/10min的聚丙烯；所述的增强剂为N，N，-4，4，-二苯甲烷双马来酰亚胺或N,N，-间苯撑双马来酰亚胺中的一种。所述的填料为碳酸钙、滑石粉、髙岭土、玻璃纤维、短碳纤维或其组合。所述的有机硅偶联剂为乙烯基硅垸偶联剂、丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或环氧基硅烷偶联剂中的一种。所述的催化剂为二丁基氧化锡、二丁基二月桂酸锡或辛酸亚锡中的一种。所述的流动加工助剂为有机硅树脂、含氟聚合物助剂。所述的a成核剂为羧酸金属盐、磷酸金属盐、二苄山梨醇或其衍生物。所述的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂IOIO、抗氧剂1076或者其组合。所述芯管的内径为75360毫米、壁厚730亳米。一种制备上述聚烯烃芯管的方法，其步骤如下l)按重量计，将140份填料与填料用量130%的有机硅偶联剂高速混合处理后，再与120份马来酸酐接枝聚丙烯、2.510份增强剂和有机硅偶联剂用量0.120%的催化剂高速混合处理，得到填充与增强体系；2)按重量计，将145份等规度^95y。熔体流动指数(230'C,2.16kg)为0.11.0g/10min的髙分子量聚丙烯、0.15份流动加工助剂、0.11.5份a成核剂和抗氧剂髙速混合，然后挤出造粒，得粒料A;3)将步骤1得到的填充与增强体系、步骤2得到的粒料A、9955份等规度》95。/。熔体流动指数(230'C，2.16kg)为1.06.0g/10min的较低分子量聚丙烯和抗氧剂进行髙速混合、挤出造粒B;步骤2和步骤3中，按重量计，聚丙烯的总量为100份，抗氧剂的总量为0.12份。4)将粒料B经挤出、冷却、牵伸、定型与切割后，获得聚烯烃芯管。与现有技术相比，本发明具有如下优点1、本发明使用两种熔体流动指数的髙等规度聚丙烯树脂、流动改性助剂促进聚合物大分子链成核与链迁移扩散能力，加快聚丙烯结晶过程，从而改善聚烯烃的加工性与力学性能。2、本发明通过增强剂、填料与有机硅偶联剂、马来酸酐接枝聚丙烯强化了填料与聚丙烯树脂之间、聚丙烯树脂之间的物理与化学作用，从而增强聚丙烯纸芯管材的强度、刚度以及耐疲劳性。3、本发明以热塑性聚丙烯树脂为基材，采用挤出成型方法，生产效率高，操作方便，生产过程无污染，具有广阔的市场前景。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步描述实施例1:原料配方髙分子量等规聚丙烯的MFI(230"C，2.16kg)为O.l,等规度为96%,低分子量等规聚丙烯的MFI为3.5，等规度为96%,高、低分子量聚丙烯重量比为10:90;8phr马来酸酐接枝聚丙烯，其重量接枝率为1%，MFI(230'C，2.16kg)为40g/10miii;3phr增强剂N，N，-4，4，-二苯甲垸双马来酰亚胺；23phr填料，其中，23phr为滑石粉(1000目)；3phr为填料短碳纤维(纤维直径15微米，纤维长度0.5亳米)；有机硅偶联剂为氨基硅烷偶联剂，其用量占填料重量比例为15%,催化剂二丁基氧化锡占有机硅偶联剂重量的10%;a成核剂羧酸金属盐0.5phr:流动加工助剂有机硅树脂1.5phr;抗氧剂168加入量为lphr;颜料少量。芯管制备1、填充与增强体系混合将填料与有机硅偶联剂进行髙速混合处理，再与马来酸酐接枝聚丙烯、增强剂和催化剂髙速混合处理，得增强与填充体系。2、髙分子量聚烯烃造粒将高分子量等规聚丙烯、流动加工助剂、a成核剂与抗氧剂髙速混合，然后挤出造粒，得粒料A。3、聚烯烃粒料制备将步骤1得到的增强与填充体系、步骤2得到的粒料A、低分子量聚丙烯、抗氧剂、颜料进行髙速混合、挤出造粒B;步骤2和步骤3中，抗氧剂加入量的比例与高、低分子量聚丙烯的比例相同。4、制管将步骤3得到的粒料B挤出、冷却、牵伸、定型与切割，得聚烯烃芯管材料，其内径75360毫米、壁厚730毫米的产品。实施例2髙分子量等规聚丙烯的MFI为0.5,等规度为96%，低分子量等规聚丙烯的MFI为3.0，等规度为96%,髙、低分子量聚丙烯重量比为15:85;马来酸酐接枝聚丙烯其重量接枝率为1%，MFI(230'C，2.16kg)为30g/10min,加入量为10phr;增强剂N，N，-4，4，-二苯甲垸双马来酰亚胺5phr;填料玻璃纤维(纤维直径5微米)用量为18phr;有机硅偶联剂为环氧基硅烷偶联剂，其用量占填料重量的10y。，催化剂二月桂酸二丁基锡占有机硅偶联剂重量的13%;流动加工助剂为含氟聚合物1phr;a成核剂为二苄山梨醇或它的衍生物，加入量为0.5phr;抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂1076的组合物，用量为lphr;颜料少量。芯管材料的制备过程同实施例1。实施例3髙分子量等规聚丙烯的MFI为0.5，等规度为96%,低分子量等规聚丙烯的MFI为3.0，等规度为96%，髙、低分子量聚丙烯重量比为30:70;马来酸酐接枝聚丙烯其重量接枝率为1%,MFI(230'C，2.16kg)为15g/10min，加入量为12phr;增强剂N，N，-间苯撑双马来酰亚胺4phr;填料用量20phr,其中玻璃纤维(纤维直径5微米)用量为15phr,短碳纤维(纤维直径15微米，纤维长度0.5毫米)5phr;有机硅偶联剂为丙烯酰氧基硅垸偶联剂，其用量占填料重量的20%,催化剂辛酸亚锡占有机硅偶联剂重量的10%;流动加工助剂含氟聚合物1.5phr;a成核剂为磷酸金属盐或它的衍生物，用量为0.5phr;抗氧剂为抗氧剂1076,用量为0.5phr:颜料少量。芯管材料的制备过程同实施例1。用上述实施例13技术方案制得的聚丙烯芯管与常规聚丙烯管样品(对照例)进行测试并作性能比较，被测样品管材内径170毫米，壁厚11±1毫米，结果参见表一。对照例样品的组分为等规聚丙烯的MFI为2.5，等规度为96。/n，ci成核剂0.5phr，抗氧剂0.5phr，颜料少量原料直接髙速混合、挤出、冷却、牵伸与切割，得聚烯烃芯管材料。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表l可以看出本发明技术方案使用两种等规聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、填料、增强剂、有机硅偶联剂与流动加工助剂组合物，不仅提高了聚烯烃芯管的维卡软化温度、弯曲强度与拉伸强度，最重要的是大大提髙了管材的环刚度，因此，本发明提供的聚丙烯芯管完全可以取代现有各种纸质芯管，在纺织与造纸行业具有广泛的应用前景。权利要求1.一种聚烯烃芯管，其特征在于按重量计，它的组分包括等规度≥95％的聚丙烯100份，马来酸酐接枝聚丙烯1～20份，增强剂2.5～10份，填料1～40份，流动加工助剂0.1～5份，α成核剂0.1～1.5份，抗氧剂0.1～2份，有机硅偶联剂，用量为填料的1～30％，催化剂，用量为有机硅偶联剂的0.1～20％；所述的等规度≥95％的聚丙烯包括熔体流动指数(230℃，2.16kg)为0.1～1.0g/10min的高分子量聚丙烯和熔体流动指数为1.0～6.0g/10min的较低分子量聚丙烯，它们的重量比为1～45∶99～55；所述的马来酸酐接枝聚丙烯为马来酸酐接枝率0.3～1.5％、熔体流动指数(230℃，2.16kg)为5～45g/10min的聚丙烯；所述的增强剂为N，N’-4，4’-二苯甲烷双马来酰亚胺或N，N’-间苯撑双马来酰亚胺中的一种。2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述的填料为碳酸钙、滑石粉、髙岭土、玻璃纤维、短碳纤维或者其组合。3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述的有机硅偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂、丙烯酰氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或环氧基硅垸偶联剂中的一种。4.根据权利要求l所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述的催化剂为二丁基氧化锡、二丁基二月桂酸锡或辛酸亚锡中的一种。5.根据权利要求1所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述的流动加工助剂为有机硅树脂、含氟聚合物助剂。6.根据权利要求1所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述的a成核剂为羧酸金属盐、磷酸金属盐、二苄山梨醇或其衍生物。7.根据权利要求1所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1076或者其组合。8.根据权利要求1所述的一种聚烯烃芯管，其特征在于所述芯管的内径为75360亳米、壁厚730亳米。9.一种制备权利要求l所述聚烯烃芯管的方法，其特征在于该方法的步骤如下l)按重量计，将140份填料与填料用量130%的有机硅偶联剂髙速混合处理后，再与120份马来酸酐接枝聚丙烯、2.510份增强剂和有机硅偶联剂用量0.120%的催化剂髙速混合处理，得到填充与增强体系；2)按重量计，将145份等规度^95o/。熔体流动指数(230'C,2.16kg)为0.11.0g/10min的髙分子量聚丙烯、0.15份流动加工助剂、0.11.5份a成核剂和抗氧剂髙速混合，然后挤出造粒，得粒料A;3)将步骤1得到的填充与增强体系、步骤2得到的粒料A、9955份等规度^95。/。熔体流动指数(230'C，2.16kg)为1.06.0g/10min的较低分子量聚丙烯和抗氧剂进行髙速混合、挤出造粒B;步骤2和步骤3中，按重量计，聚丙烯的总量为100份，抗氧剂的总量为0.12份；4)将粒料B经挤出、冷却、牵伸、定型与切割后，获得聚烯烃芯管。全文摘要本发明公开了一种聚烯烃芯管及其制备方法。芯管由两种高等规度均聚聚丙烯体系按重量比为1～45∶99～55混合，加入马来酸酐接枝聚丙烯和流动加工助剂等原料均匀混合，通过两步挤出、冷却、牵伸、定型与切割后获得。本发明使用高等规度的两种不同分子量聚丙烯树脂、流动助剂，促进了聚合物大分子链成核与链迁移扩散能力，加快了聚丙烯结晶过程，改善聚烯烃的加工性与力学性能；马来酸酐接枝聚丙烯和填充增强体系强化了填料与聚丙烯树脂之间、聚丙烯树脂之间的物理与化学作用，从而增强聚丙烯管材的强度、刚度以及耐疲劳性。用其制备成的内径75～360毫米、壁厚7～30毫米的芯管，可以取代现有各种纸质芯管，具有广泛推广应用前景。文档编号C08L23/12GK101338053SQ20081002163公开日2009年1月7日申请日期2008年8月12日优先权日2008年8月12日发明者刘中华,朱新生,邹佳栋申请人:苏州工业园区华通科技有限公司