本发明涉及塑料管材
技术领域：
，更具体地，涉及一种低透气ppr组合物及其制备方法和应用。
背景技术：
：无规共聚聚丙烯(polypropylenerandom；ppr)，其产品特点韧性好，强度高，加工性能优异，较高温度下抗蠕变性能好，并具有无规共聚聚丙烯特有的高透明性特点。ppr管材与传统的铸铁管、镀锌钢管、水泥管等产品相比，具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、施工和维修简便、使用寿命长等众多优点，广泛用于建筑给排水、城乡给排水、城市燃气、电力与光缆护套、工业流体输送、农业灌溉等建筑、市政、工业和农业等多个领域。随着经济的快速发展，人们对于生活环境中使用的材料性能提出了更高的要求，尤其是跟人们生活息息相关的ppr管材，ppr管材长期埋在墙体内，若空气进入管材中，则管材内表面会附着和滋生细菌微生物，形成一些类似粘膜样的物质，衍生严重时还会形成大量的水垢杂质，很难通过水的自然压力冲洗干净，严重影响水质，因此，阻止空气进入管材内部就能够解决上述问题。例如中国专利(cn101407606a)公开了一种提高了阻氧性能的新型β晶聚丙烯(βpp-r)复合材料，提高阻氧性能是通过β成核剂、稀土纳米微粒、片状金属铝多元材料组分协同，但是该专利的低透气性能并不好。技术实现要素：本发明为克服上述低透气性能差的缺陷，提供一种低透气ppr组合物。本发明的另一目的在于提供所述低透气ppr组合物的制备方法。本发明的另一目的在于提供所述低透气ppr组合物的应用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低透气ppr组合物，所述组合物包括如下按重量份计算的组分：本发明采用纳米铝颗粒、碳纤维、石墨和聚乙烯醇共混，能够在聚丙烯树脂中形成一层致密的膜，可大幅度降低聚丙烯树脂的透气性能，防止空气中的氧气进入由所述组合物制备的ppr管材中。其中，纳米铝颗粒、碳纤维和石墨均匀分散在含有聚乙烯醇的聚丙烯中，形成交联的网状结构，碳纤维和石墨能够提高网状结构的强度，纳米铝颗粒分散并附着在聚乙烯醇的网状结构中提高低透气性能。优选地，所述纳米铝颗粒的平均粒径为20～60nm。所述纳米铝颗粒的平均粒径在20～60nm之间时，纳米铝颗粒的分散效果更好，低透气性能能够进一步提升。优选地，所述碳纤维的直径为5～7μm。所述碳纤维的直径在5～7μm时，能够更好地分布在聚丙烯中，力学性能较好；若碳纤维直径过长则会导致聚丙烯的韧性下降，过短则会使得聚丙烯树脂的透气率增大。优选地，所述石墨的粒径为2000～5000目。所述石墨的平均粒径在2000～5000时，能够与碳纤维更好的相容，提高强度。优选地，所述聚乙烯醇的分子量为18000～20000。所述聚乙烯醇的分子量在18000～20000之间时，能够形成较好的网状结构，分子量过低网状结构稀松，透气率增大；分子量过高，容易劣化聚丙烯树脂。优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物。优选地，所述组合物还含有抗紫外线剂。按重量份计，所述抗紫外线剂为6～17份；所述抗紫外线剂为2-(2h-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚。所述低透气ppr组合物的制备方法，包括如下步骤：s1.按比例称取聚丙烯、纳米铝颗粒、碳纤维、石墨、聚乙烯醇、防紫外线剂、润滑剂混合均匀，得到预混料；s2.将步骤s1的预混料在挤出机中进行挤出、成型即得低透气的ppr组合物。优选地，所述挤出机的温度为180～220℃。一种ppr管材，由所述低透气ppr组合物制备而成。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种低透气的ppr组合物，所述管材通过聚丙烯树脂、纳米铝颗粒、碳纤维、石墨共混，其中，纳米铝颗粒、碳纤维和石墨均匀分散在含有聚乙烯醇的聚丙烯中，形成交联的网状结构，碳纤维和石墨能够提高网状结构的强度，纳米铝颗粒分散在网状结构中提高低透气性能。所述ppr组合物的透气率的最大值为0.932cm3/m2.24h.0.1mpa。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本
技术领域：
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。聚丙烯树脂：无规聚丙烯；纳米铝颗粒a：平均粒径10nm；纳米铝颗粒b：平均粒径20nm；纳米铝颗粒c：平均粒径40nm；纳米铝颗粒d：平均粒径70nm；纳米铝颗粒e：平均粒径90nm；片状纳米铝：市售碳纤维a：直径2μm；碳纤维b：直径5μm；碳纤维c：直径6μm；碳纤维d：直径7μm；碳纤维e：直径9μm；石墨：粒径2000目；聚乙烯醇a：分子量15000；聚乙烯醇b：分子量18000；聚乙烯醇c：分子量19000；聚乙烯醇d：分子量20000；聚乙烯醇e：分子量22000；抗紫外线剂：exxelortmpo1020；润滑剂：硬脂酸钙和硬脂酸锌的混合物。上述试剂均为市购。下面实施例和对比例均通过以下方法制备ppr管材，按照表1～2的重量比称取各组分；具体步骤如下：s1.按比例称取聚丙烯树脂、纳米铝颗粒、碳纤维、石墨、聚乙烯醇、防紫外线剂、润滑剂加入到高速混合机中混合均匀，混合速度700r/min，混合20min，得到预混料；s2.将步骤s1的预混料在挤出机中进行挤出、成型即得低透气性能的ppr管材；所述挤出机的温度为180～220℃。实施例1～5实施例1～5提供一系列的低透气ppr组合物，具体配方见表1，主要探究纳米铝颗粒的平均粒径对透气率的影响。表1实施例1～5的配方(份)实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5聚丙烯树脂9090909090纳米铝颗粒a6————纳米铝颗粒b—6———纳米铝颗粒c——6——纳米铝颗粒d———6—纳米铝颗粒e————6碳纤维c1010101010石墨88888聚乙烯醇b1212121212润滑剂88888实施例6～11实施例6～9提供一系列的低透气ppr组合物，具体配方见表2，主要探究碳纤维的直径对透气率的影响。表2实施例6～11的配方(份)实施例6实施例7实施例8实施例9实施例10实施例11聚丙烯树脂9090909080100纳米铝颗粒c666695碳纤维c————229碳纤维a10—————碳纤维b—10————碳纤维d——10———碳纤维e———10——石墨8888613聚乙烯醇b121212121810抗紫外线剂————617润滑剂8888155实施例12～15和对比例1～3实施例12～15提供一系列的低透气ppr组合物，主要探究聚乙烯醇的分子量对透气率的影响；对比例1～3提供一系列ppr组合物，具体配方见表3。表3实施例12～15和对比例1～3的配方(份)将上述实施例和对比例制备得到的低透气性能的ppr管材进行以下性能测试，测试所参照标准和方法如下：1.透气性以氧气作为试验气体，根据astme2178-2001测试；2.冲击强度：根据gb/t14152-2001测试。表4实施例和对比例的数据透气性能/cm3/m2.24h.0.1mpa冲击强度实施例10.91650/50无破坏实施例20.86550/50无破坏实施例30.85650/50无破坏实施例40.87750/50无破坏实施例50.92350/50无破坏实施例60.87050/50无破坏实施例70.86050/50无破坏实施例80.87350/50无破坏实施例90.87549/50无破坏实施例100.93250/50无破坏实施例110.92450/50无破坏实施例120.87550/50无破坏实施例130.87050/50无破坏实施例140.85550/50无破坏实施例150.85049/50无破坏对比例11.96350/50无破坏对比例21.62550/50无破坏对比例31.45350/50无破坏从实施例1～5看，纳米铝颗粒的平均粒径对透气性有影响，在平均粒径为20～70nm时，透气效果最好。从实施例6～9看，所述碳纤维的直径在5～7μm时，能够更好地分布在聚丙烯中，力学性能好，透气度好；若碳纤维直径过长则会导致聚丙烯的韧性下降，过短则会使得聚丙烯树脂的透气率变大。从实施例12～15看，所述聚乙烯醇的分子量在18000～20000之间时，能够形成较好的网状结构，分子量过低网状结构稀松，透气率增大；分子量过高，容易劣化聚丙烯树脂。从对比例1～3看，当不加入纳米铝颗粒或者是聚乙烯醇时，其透气性能效果都不好，说明需要纳米铝颗粒和聚乙烯醇共同作用才能降低透气率。当加入片状铝时，低透气效果也不好。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页12