技术领域
[0001] 本
发明属于给
水管技术领域,更具体地,涉及一种聚烯烃组合物及其制备方法,以及该聚烯烃组合物在水管管材制备中的应用。
背景技术
[0002] 当前我国水资源短缺和水环境污染的问题日益严重,做好建筑给排水系统的设计、施工和维护,是实现节能减排和环保的迫切需求。用于市政
饮用水分配管路系统中的水管及其管件,需要管道具有无毒无
辐射,不能含有重金属等有害物质,耐
腐蚀能
力要好,使用寿命要长等要求。塑料管道与传统的
铸铁管、
镀锌
钢管、
水泥管等管道相比,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、使用寿命长等优点,受到管道工程界的青睐。但是塑料高分子化合物在
氧化剂、光和热条件影响下容易老化。本领域众所周知的是,向
聚合物中加入多种类型的添加剂以在加工过程中保护它们并且实现所需的最终用途性能。常规且普遍使用的抗
氧化剂包括空间位阻酚类、芳香胺类、受阻胺稳定剂、有机
亚磷酸盐/亚膦酸盐。但是,必须根据聚合物制品应该具有的所需最终性能谨慎地选择稳定剂的适当组合。
[0003] 目前仍旧需要更有效的抗氧化剂以确保饮用水的良好
质量,如经常利用氯水或二氧化氯等含氯消毒剂去除、灭活或杀死致病
微生物。但是聚烯烃管道在氯水中容易老化,高浓度的氯可以造成聚烯烃管材的提早脆裂,降低水管的使用期限。由实验室中的压力测试以及现场经验的结果表明,水中的高浓度的氯可导致聚烯烃管材的早期脆性断裂。另外,对于为避免聚烯烃水管老化而添加的各种抗氧化剂,更重要的是避免在由该聚烯烃组合物制成的管材中输送的介质的污染。一般而言,为了降低可能通过在管材中输送的水析取的抗氧化剂的量,优选使用尽可能低的抗氧化剂浓度。就此而论,在给水管聚合物材料改进优化方面,令人满意的是,使用的抗氧化剂具有较低的被通过在管材中输送的水析取的趋势。
[0004] 因此,开发和改进适用于水管的聚烯烃组合物的需求,特别是对于含氯消毒剂的水相
接触而具有提高的耐受性的聚烯烃组合物的需求,对于节能环保具有重要意义。
发明内容
[0005] 针对上述情况,本发明的目的是提供一种聚烯烃组合物及其制备方法,以及该聚烯烃组合物在水管管材制备中的应用。该聚烯烃组合物对含氯或二氧化氯消毒剂的饮用水具有较高的耐受性。
[0006] 本发明的第一方面提供了一种聚烯烃组合物,该聚烯烃组合物含有聚烯烃
树脂、抗氧剂和耐氯添加剂,所述耐氯添加剂选自式(Ⅰ)所示化合物中的至少一种;
[0007]
[0008] 式(Ⅰ)中,R1与R2各自独立地选自取代或未取代的C1-C6烷基,且R1与R2不同时为取代的C1-C6烷基,所述取代的取代基为卤素,n为20-200的整数。
[0009] 本发明的第二方面提供了上述聚烯烃组合物的制备方法,将聚烯烃树脂、抗氧剂和耐氯添加剂搅拌混合、挤出
造粒,得到所述的聚烯烃组合物。
[0010] 本发明的第三方面提供了上述聚烯烃组合物在水管管材制备中的应用。
[0011] 本发明通过采用式(Ⅰ)所示的化合物作为耐氯添加剂,与聚烯烃树脂制得聚烯烃组合物,将其用于水管管材的制备,得到的管材耐氯性和抗老化性能更强,效果显著,该耐氯添加剂的用量少,可大大降低生产成本,而且该耐氯添加剂对饮用水无污染,绿色环保。
[0012] 本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0013] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0014] 根据本发明的第一方面,本发明提供了一种聚烯烃组合物,该聚烯烃组合物含有聚烯烃树脂、抗氧剂和耐氯添加剂,所述耐氯添加剂选自式(Ⅰ)所示化合物中的至少一种;
[0015]
[0016] 式(Ⅰ)中,R1与R2各自独立地选自取代或未取代的C1-C6烷基,且R1与R2不同时为取代的C1-C6烷基,所述取代的取代基为卤素,n为20-200的整数。
[0017] 优选地,式(Ⅰ)中,R1与R2各自独立地选自取代或未取代的C1-C3烷基,所述取代的取代基为卤素,且R1与R2不同时为取代的C1-C3烷基,n为20-100的整数。
[0018] 进一步优选地,式(Ⅰ)中,R1与R2各自独立地为CH3或CH2X,且不同时为CH2X,X为卤素,n为20-100的整数。
[0019] 本发明对所述耐氯添加剂的来源没有特别限定,所述耐氯添加剂可通过商购获得,也可以采用有机合成领域常规方法制备获得。
[0020] 本发明中,所述聚烯烃树脂为高
密度聚乙烯。高密度聚乙烯为本领域的公知含义,即密度为0.941~0.960的乙烯聚合物,其可以为乙烯的均聚物或共聚物。
[0021] 根据本发明,优选地,所述抗氧剂含有抗氧剂A和抗氧剂B。
[0022] 其中,所述抗氧剂A可选自四(3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸)季戊四醇酯(Irganox 1010)、3,5-二叔丁基-4-羟基氢化
肉桂酸十八酯(Irganox 1076)、1,2-双(3,5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酰基)酰肼(Irganox MD1024)和N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(Irganox 1098)中的一种或多种。
[0023] 所述抗氧剂B可选自三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(Irgafos 168)、季戊四醇双二亚磷酸二(2,4-叔丁基苯基)酯(Ultranox 626)和二硬酯基季戊四醇亚磷酸酯(Weston 618)中的一种或多种。
[0024] 所述抗氧剂中,抗氧剂A与抗氧剂B的重量比可为1︰0.5-2。
[0025] 根据本发明一种优选实施方式,所述抗氧剂为四(3-(3’,5’-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸)季戊四醇酯与三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯的混合物,两者的重量比为1︰0.8-1.5,更优选为1︰1。
[0026] 本发明中,以聚烯烃树脂的含量为100重量份计,所述抗氧剂的含量可为0.1-5重量份,所述耐氯添加剂的含量可为0.02-1重量份。
[0027] 优选情况下,以聚烯烃树脂的含量为100重量份计,所述抗氧剂的含量为0.1-2重量份;所述耐氯添加剂的含量为0.02-0.5重量份。
[0028] 本发明的第二方面提供了上述聚烯烃组合物的制备方法,将聚烯烃树脂、抗氧剂和耐氯添加剂搅拌混合、挤出造粒,得到所述的聚烯烃组合物。具体地,将聚烯烃树脂、抗氧剂和耐氯添加剂在混料机中高速搅拌混合,混合后的物料利用双螺杆挤出造粒,得到所述的聚烯烃组合物。
[0029] 本发明中,物料在混料机中的混合时间优选为10-15min,其余未加以限定的参数均属于本领域的常规技术手段。
[0030] 本发明的第三方面提供了上述聚烯烃组合物在水管管材制备中的应用。
[0031] 根据一种具体实施方式,将粒状的聚烯烃组合物送至单螺杆
挤出机进行挤出,在模具中成型即得水管管材。
[0032] 采用本发明的聚烯烃组合物制得的水管管材试样较未添加耐氯添加剂组合物制成的水管管材样品氧化诱导时间更长,且在浸泡时间更长后氧化诱导时间对比更加明显。同时,采用本发明聚烯烃组合物制得的水管试样的物理性能更加优异。因此,由本发明的聚烯烃组合物制得的水管耐氯性好,具有很好的抗老化性,可提高持续与含氯的
自来水接触的聚烯烃管材的使用寿命。
[0033] 下面将更详细地描述本发明的具体实施方式。
[0034] 在以下
实施例和对比例中采用的原料如下:
[0035] 聚烯烃树脂:高密度聚乙烯,牌号为6380M,购自中国石化燕山石化公司;
[0036] 抗氧剂:抗氧剂Irganox 1010、抗氧剂Irgafos 168;
[0037] 耐氯添加剂:化合物(Ⅰ),其中R1为CH3,R2为CH2Br,n为78。
[0038] 实施例和对比例的具体配方如表1所示,其中的物料以重量份数计。
[0039] 水管管材试样的制备方法为:将高密度聚乙烯、抗氧剂和耐氯添加剂在混料机中高速搅拌混合10-15min,利用双螺杆挤出造粒;然后将粒状混合物物料送至单
螺杆挤出机进行挤出,在模具中成型即得水管管材试样。
[0040] 表1
[0041]原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
高密度聚乙烯 100 100 100 100 100 100
抗氧剂Irganox 1010 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
抗氧剂Irgafos 168 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
耐氯添加剂 0.02 0.25 0.5 0.75 1 0
[0042] 将实施例和对比例制得的试样分别进行以下性能测试,具体结果如表2-表4所示。
[0043] 1、耐氯性:
[0044] 截取10cm长的上述实施例和对比例制备的试样,浸泡在氯含量为10ppm的氯化水溶液中(在测试期间监测和调节氯浓度恒定不变),保持溶液pH为6.6±0.1,并在80℃下浸泡不同时间,然后取出测其
稳定性。
[0045] 2、氧化诱导时间(OIT):
[0046] 采用美国PerkinElmer公司DSC 8000型示差扫描量热仪测试,依据GB/T 19466.6-2009标准进行。在室温下将待测的直径为5mm、重量约为10mg的圆形样品材料引入到DSC样品池中。首先通入氮气5min,然后在氮气气氛中以20℃/min从50℃升温至200℃,恒温3min后将气体切换为氧气,继续恒温至放热显著变化点出现后5min。根据图谱得出等温OIT时间。每个条件下平行测定3个样品,并计算平均值。
[0047] 3、断裂伸长率:
[0048] 采用GB/T 8804.3-2003标准进行断裂伸长率的测试,通过
机械加工制备管材试样,在23±2℃,试验速度100mm/min条件下试验。
[0049] 4、静液压强度:
[0050] 采用GB/T 6111-2003标准进行静液压强度的测试,试验
温度80℃,试验时间165h,静液压
应力5.5MPa。
[0051] 表2
[0052]
[0053] 表3
[0054]
[0055] 表4
[0056]
[0057] 由表2-表4的数据可知,按照本发明所述聚烯烃组合物的组成制备而成的水管试样相比较于未添加耐氯添加剂制成的水管样品氧化诱导时间更长,且在浸泡时间更长后氧化诱导时间对比更加明显。同时,本发明制得的聚烯烃水管试样的物理性能更加优异。因此,采用本发明所述的聚烯烃组合物得到的水管管材耐氯性好,具有很好的抗老化性,有助于提高持续与含氯的自来水接触的聚烯烃管材的使用寿命。
[0058] 以上已经描述了本发明的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多
修改和变更都是显而易见的。