一种抗冲PP-R冷热水管材及生产方法与流程

一种抗冲pp-r冷热水管材及生产方法
技术领域
1.本发明是一种抗冲pp-r冷热水管材及生产方法，属于高分子材料技术领域。


背景技术：

2.pp-r管，又称三丙聚丙烯管、无规共聚聚丙烯管或ppr管，是一种采用无规共聚聚丙烯为原料的给水管材，与传统的铸铁管、镀锌钢管、水泥管等管道相比，ppr管具有节能节材、环保、轻质高强、耐腐蚀、内壁光滑不结垢、施工和维修简便、使用寿命长等诸多优点，广泛应用于建筑给排水、城乡给排水、城市燃气、电力和光缆护套、工业流体输送、农业灌溉等建筑业、市政、工业以及农业领域。
3.ppr管材优点众多但缺点也较明显，其低温环境下的冷脆性困扰了ppr管材的全面推广，特别在华北、东北等区域，气温在5℃甚至以下时，ppr管材的冷脆性更加明显，运输、安装过程中稍有不慎管材即会产生破损现象。
4.目前，行业内主要通过以下几种措施改善ppr管材的冷脆性：1.二步法退火：将成品ppr管材整体放入115
±
5℃的烘箱中保持4h左右，通过退火方式改善ppr管材的晶型，减少管材内外层结晶度差异，降低内外层应力差从而达到增强韧性目的；2.在ppr管材加工过程中添加poe类弹性体提高ppr管材的低温抗冲击性能，但为了尽可能降低对管材的耐压性能影响，添加的份数有限制，对整体冷脆性改善效果不太明显。第1种方法费时费工费力且效率低成本高，第2种方法改善效果有限，因此本发明提供一种抗冲pp-r冷热水管材及生产方法，以改善ppr管材的冷脆性。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种抗冲pp-r冷热水管材及生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了实现上述第一个目的，提供一种抗冲pp-r冷热水管材，本发明通过如下技术方案实现。
7.一种抗冲pp-r冷热水管材，包括内层管材和外层管材；以质量份数计，内层管材包括100份pp-r树脂、1-2份色母料；以质量份数计，外层管材包括100份pp-r树脂、1-5份抗冲改性母料、1-2份色母料。
8.优选的，以质量份数计，所述抗冲改性母料包括：
[0009][0010]
优选的，所述β-成核剂为wbg
‑ⅱ
。
[0011]
优选的，所述滑石粉的粉体细度d50为3.5-5.5μm，烧失量为7.5-9.5％。
[0012]
优选的，所述分散剂为低分子pe、ope、白油、硬脂酸钙、单甘酯中的一种或几种。
[0013]
为了实现第二个目的，提供一种抗冲pp-r冷热水管材的生产方法，本发明通过下述技术方案实现。
[0014]
一种抗冲pp-r冷热水管材的生产方法，用于生产上述的一种抗冲pp-r冷热水管材，包括如下步骤：
[0015]
s1.按比例称取pp-r树脂、抗冲改性母料和色母料，分别去湿、干燥、置于不同的配料池中备用；
[0016]
s2.真空状态下将步骤s1所备物料上料至双层共挤挤出机，分别挤出外层熔体和内层熔体，双层共挤挤出机的机筒温度控制在：1区180-200℃，2区190-210℃，3区190-210℃，4区190-230℃，5区190-230℃；
[0017]
s3.将步骤s2挤出的外层熔体和内层熔体送入模具中加热，模具温度控制在：1区190-210℃，2区200-210℃，3区200-220℃，4区210-230℃，5区210-230℃；
[0018]
s4.将步骤s3加热的管坯送入真空定径套中定型，形成管材；
[0019]
s5.将步骤s4形成的管材送入四段水箱中进行冷却，冷却温度控制在：1段真空水箱24-25℃，2段真空水箱20-24℃，3段普通水箱18-20℃，4段普通水箱18-20℃；
[0020]
s6.将步骤s5冷却后的管材依次进行牵引、拉伸、切割、成型。
[0021]
优选的，所述步骤s1中的抗冲改性母料包括如下制备步骤：先将β-成核剂、滑石粉、分散剂用高速混合机混匀，再加入pp-r树脂，混匀后用挤出机生产线挤出造粒，得到抗冲改性母料。
[0022]
优选的，所述步骤s1中去湿温度为70-80℃，去湿后物料的水分含量控制在≤100mg/kg。
[0023]
优选的，所述步骤s1中干燥温度为70-85℃，干燥时间为1-2h，干燥后物料的温度控制在60-70℃范围内。
[0024]
优选的，所述步骤s2中：将pp-r树脂加入双层共挤挤出机的主机料斗，将抗冲改性母料、色母料分别加入独立的侧喂料机，得到外层熔体；将pp-r树脂加入双层共挤挤出机的主机料斗，将色母料加入侧喂料机，得到内层熔体。
[0025]
本发明的有益效果：
[0026]
(1)本发明涉及一种抗冲pp-r冷热水管材，该pp-r冷热水管材中添加有抗冲改性母料，提高pp-r管材的结晶率、诱导pp-r管材生成更多的β晶体，同时达到细化晶体尺寸、加快结晶速率、提高结晶温度的作用，减小pp-r管材内外层不同冷却速度引起的内应力，从而提高pp-r管材的抗冲性能，特别是大幅度提高pp-r管材的低温韧性，减少北方地区运输、安装使用过程中pp-r管材的破损或破裂。
[0027]
(2)本发明涉及一种抗冲pp-r冷热水管材的生产方法，该生产方法采用双层共挤技术，向内外层添加不同的物料，具体为通过向外层添加不同配比的含β-成核剂的抗冲改性母料，增加外层pp-r管材的结晶度，增加pp-r材料中β晶型比例、改善晶型缺陷，减小pp-r管材内外层不同冷却速度引起的内应力，增强pp-r管材的抗冲性能。
具体实施方式
[0028]
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0029]
实施例1
[0030]
一种抗冲pp-r冷热水管材的生产方法，用于生产抗冲pp-r冷热水管材，包括如下步骤：
[0031]
s1.先将β-成核剂、滑石粉、分散剂用高速混合机混匀，再加入pp-r树脂，混匀后用挤出机生产线挤出造粒，得到抗冲改性母料；再按照比例称取pp-r树脂、抗冲改性母料和色母料，在70-80℃环境下去湿，控制去湿后物料的水分含量≤100mg/kg；最后送入热风干燥器在70-85℃环境下干燥，干燥时间控制在1-2h之间，干燥后物料的温度控制在60-70℃范围内，置于不同的配料池中备用；
[0032]
s2.真空状态下将pp-r树脂加入双层共挤挤出机的主机料斗，将抗冲改性母料、色母料分别加入独立的侧喂料机，物料熔融塑化均化，挤出外层熔体；将pp-r树脂加入双层共挤挤出机的主机料斗，将色母料加入侧喂料机，物料熔融塑化均化，挤出内层熔体；双层共挤挤出机的机筒温度控制在：1区190℃，2区200℃，3区200℃，4区200℃，5区200℃；
[0033]
s3.将步骤s2挤出的外层熔体和内层熔体分别经过连接体后合流，再送入模具中加热成型，模具温度控制在：1区200℃，2区205℃，3区210℃，4区215℃，5区220℃；
[0034]
s4.将步骤s3加热的管坯送入真空定径套中定型，经真空吸附形成管材，吸附压力控制在0.02-0.04mpa范围内；
[0035]
s5.将步骤s4形成的管材送入四段水箱中进行冷却，冷却温度控制在：1段真空水箱25℃，2段真空水箱22℃，3段普通水箱20℃，4段普通水箱20℃；
[0036]
s6.将步骤s5冷却后的管材依次进行牵引、拉伸、切割、成型。
[0037]
实施例2
[0038]
一种抗冲pp-r冷热水管材，以实施例1的生产方法制备得到，以质量份数计，包括：
[0039][0040]
其中，抗冲改性母料包括：
[0041]
pp-r树脂80kgβ-成核剂3kg滑石粉5kg分散剂3kg
[0042]
实施例3
[0043]
一种抗冲pp-r冷热水管材，以实施例1的生产方法制备得到，以质量份数计，包括：
[0044][0045]
其中，抗冲改性母料包括：
[0046][0047][0048]
实施例4
[0049]
一种抗冲pp-r冷热水管材，以实施例1的生产方法制备得到，以质量份数计，包括：
[0050][0051]
其中，抗冲改性母料包括：
[0052]
pp-r树脂80kgβ-成核剂3kg滑石粉5kg分散剂3kg
[0053]
实施例5
[0054]
一种抗冲pp-r冷热水管材，以实施例1的生产方法制备得到，以质量份数计，包括：
[0055][0056]
其中，抗冲改性母料包括：
[0057][0058][0059]
实施例6
[0060]
一种抗冲pp-r冷热水管材，以实施例1的生产方法制备得到，以质量份数计，包括：
[0061][0062]
其中，抗冲改性母料包括：
[0063]
pp-r树脂100kgβ-成核剂5kg滑石粉10kg分散剂5kg
[0064]
实施例7
[0065]
一种抗冲pp-r冷热水管材，以实施例1的生产方法制备得到，以质量份数计，包括：
[0066][0067]
其中，抗冲改性母料包括：
[0068][0069][0070]
对比例1
[0071]
采用授权公告号为cn102942763b的发明的实施例1所公开的改性聚丙烯电力管材作为对照1。
[0072]
对比例2
[0073]
采用申请公布号为cn113637262a的发明的实施例1所公开的ppr管材作为对照2。
[0074]
试验例1
[0075]
为进一步验证本发明所涉及的抗冲pp-r冷热水管材的各项性能指标，对实施例2-7、对比例1和对比例2的管材进行相关测试。
[0076]
对抗冲pp-r冷热水管材的抗低温冲击性能进行测试，根据gb/t19466.3-2004对抗冲pp-r冷热水管材的外层管材的熔融温度进行测试，先后经过两次升温，测得外层管材的熔融温度的提升量；并根据iso180标准分别在-20℃和0℃情况下进行缺口冲击强度测试；测试结果如表1所示：
[0077]
表1抗低温冲击性能的测试结果
[0078][0079][0080]
由上述试验可看出，添加抗冲改性母料后，实施例2-7的外层管材的熔融温度均有所提升，相比于对比例1和对比例2，抗冲击强度的能力也有所提升。
[0081]
选用静液压试验对pp-r管材的刚性性能进行评价，测试标准为gb/t6111-2003，在两个不同的测试条件下观察pp-r管材是否发生破裂或渗漏，第一个测试条件为20℃条件下、16mpa环应力测试1h，第二个测试条件为95℃条件下、4.3mpa环应力测试22h，测试结果如表2所示：
[0082]
表2静液压试验的测试结果
[0083] 20℃、16mpa环应力1h95℃、4.3mpa环应力22h实施例2无破裂无渗漏无破裂无渗漏实施例3无破裂无渗漏无破裂无渗漏实施例4无破裂无渗漏无破裂无渗漏实施例5无破裂无渗漏无破裂无渗漏实施例6无破裂无渗漏无破裂无渗漏实施例7无破裂无渗漏无破裂无渗漏对比例1无破裂无渗漏无破裂无渗漏对比例2无破裂无渗漏无破裂无渗漏
[0084]
由上述试验可看出，添加含有β成核剂的pp-r的外层管材，由于α与β结晶量提升，改性后的pp-r管材的热熔温度能够提升2-4℃，0℃与-20℃的环境下缺口冲击强度均提升约50％，尤其以实施例4的测试效果最佳，说明本发明的pp-r管材的低温冲击性能大大提升，减少北方地区使用pp-r管材破损风险，扩大了pp-r的应用场景。
[0085]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技
术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0086]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。