一种高阻氧聚合物管材及其制备方法技术

技术编号：41446415 阅读：5 留言：0更新日期：2024-05-28 20:37

本发明专利技术涉及聚合物加工技术领域，尤其是涉及一种高阻氧聚合物管材及其制备方法，包括以下步骤：将甘油加入聚乙烯醇中，混合均匀后进行干燥，得到塑化聚乙烯醇；将聚烯烃、塑化聚乙烯醇、溴化丁基橡胶、增容剂及抗氧剂混合，进行熔融塑化，加入氧化锌、硬脂酸、防老剂，混合均匀后降温，再加入硫化交联剂及硫化促进剂，混合均匀，得到聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容混炼胶；将混炼胶通过熔融挤出得到复合管材，将复合管材进行硫化，得到高阻氧聚合物管材。本发明专利技术构建的聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容体系，采用混炼‑挤出硫化工艺制备聚烯烃管材，大幅提升其阻氧性能，并保持其力学强韧性，满足其作为地暖管实际应用需求。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物加工，尤其是涉及一种高阻氧聚合物管材及其制备方法。

技术介绍

1、目前地暖管以交联聚乙烯管材(pex)、耐热聚乙烯管材(pe-rt)、共聚聚丙烯管材(ppr)等为主，具有较高的力学强韧性、耐高温性及长期热稳定性。然而，普通地暖管在系统运行时，系统中的含氧量较高，氧分子易进入管道系统，导致管材内热水含氧量较高，易滋生细菌、微生物，形成生物淤泥而堵塞管路，氧气还会加速供暖系统中金属器件的氧化锈蚀，极大影响管材的使用性能及供暖系统的正常运行。因此，阻氧型管材是未来塑料管材发展方向，尤其采暖系统的应用迫切需要发展高性能阻氧管材。研究者们通过在pe-rt树脂基体中添加石墨烯等碳纳米粒子提高其阻氧、力学性能，获得一种同时具有导热、阻氧的地暖管，但其阻氧性能提升有限；还通过引入具高阻隔性的evoh树脂、有机蒙脱土提升pe-rt地暖管的阻氧性能，其阻氧率较常规pe-rt管提高了80～97％，但evoh成本较高，而较少量的evoh对其阻氧性改善不明显。

2、鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种高阻氧聚合物管材及其制备方法，该方法将具有较高极性、优异气密性、耐热、耐老化的溴化丁基橡胶、气体阻隔性及力学性能优异的多羟基聚乙烯醇树脂引入聚烯烃体系，并以马来酸酐接枝聚烯烃为增容剂，构建聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容体系，采用混炼-挤出硫化工艺制备聚烯烃管材，大幅提升其阻氧性能，并保持其力学强韧性，满足其作为地暖管实际应用需求。

2、聚乙烯醇(pva)是一种多羟基半结晶聚合物，其分子间强氢键作用降低了分子链间的自由体积，使其制品具有优异的气体阻隔性，对氧气、二氧化碳等气体的阻透性优异，且力学强度高，但其较强的极性使其与聚烯烃材料相容性较差；丁基橡胶螺旋形分子结构使其分子排列极为紧密，赋予其优异的气密性，而溴化丁基橡胶的极性较高，使其与其它聚合物材料、填料的相容性得到明显改善。

3、本专利技术的第一方面，提供一种高阻氧聚合物管材的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将甘油加入聚乙烯醇中，混合均匀后进行干燥，得到塑化聚乙烯醇；

5、s2、将聚烯烃、步骤s1得到的塑化聚乙烯醇、溴化丁基橡胶、增容剂及抗氧剂混合，进行熔融塑化，加入氧化锌、硬脂酸、防老剂，混合均匀后降温，再加入硫化交联剂及硫化促进剂，混合均匀，得到聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容混炼胶；

6、s3、将步骤s2得到的混炼胶通过熔融挤出得到复合管材，将复合管材进行硫化，得到高阻氧聚合物管材。

7、优选的，步骤s1具体为：将5-30份甘油加入100份聚乙烯醇中，在高混机中于50-100℃搅拌5-30min后取出物料，在50-90℃的鼓风干燥机中干燥1-5小时，得到塑化聚乙烯醇。

8、步骤s1中，所述甘油、聚乙烯醇的重量份数比为(5-30):100；优选为(15-20):100，更优选为15:100、16:100、17:100、18:100、19:100、20:100。

9、步骤s1中，所述聚乙烯醇的聚合度为400-3000；优选为1700-2000；更优选为1700、1800、1900、2000。

10、步骤s1中，所述聚乙烯醇的醇解度为75-99％；优选为90-99％；更优选为90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％。

11、优选的，步骤s2具体为：将100份聚烯烃、5-50份塑化聚乙烯醇、5-50份溴化丁基橡胶、1-30份增容剂及0.2-1份抗氧剂加入密炼机，于180-220℃进行熔融塑化，依次加入2-10份氧化锌、1-5份硬脂酸、1-5份防老剂，混合均匀后降温至40-70℃，再加入0.5-5份硫化交联剂及0.5-5份硫化促进剂，混合均匀，得到聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容混炼胶。

12、步骤s2中，所述聚烯烃、塑化聚乙烯醇、溴化丁基橡胶、增容剂、抗氧剂的重量份数比为100:(5-50):(5-50):(1-30):(0.2-1)；优选为100:(20-30):(20-30):(10-15):(0.5-1)；更优选为100:20:30:10:0.5、100:30:20:15:1。

13、优选的，步骤s2中，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯中的任一种。

14、步骤s2中，所述氧化锌、硬脂酸、防老剂的重量份数比为(2-10):(1-5):(1-5)；优选为(3-5):(2-3):(2-3)；更优选为3:2:2、5:3:3。

15、步骤s2中，所述硫化交联剂、硫化促进剂的重量份数比为(0.5-5):(0.5-5)；优选为2:1。

16、优选的，步骤s2中，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的任一种。

17、优选的，步骤s2中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(即：irganox1010)、n,n'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺(即：irganox 1098)、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八醇酯(即：irganox 1076)、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(即：bht(264))、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯(即：抗氧剂245)中的任一种。

18、优选的，步骤s2中，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物(rd)、n-苯基-2-萘胺(d)、2-巯基苯并咪唑(mb)、n-异丙基-n’-苯基对苯二胺(4010na)、n-环己基-n'-苯基对苯二胺(4010)、n-(1,3-二甲基)丁基-n'-苯基对苯二胺(4020)、n-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺(mc)中的任一种。

19、优选的，步骤s2中，所述硫化交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、硫磺中的任一种。

20、优选的，步骤s2中，所述硫化促进剂为2-巯基苯并噻唑(m)、2、2'-二硫代二苯并噻唑(dm)、二硫化四甲基秋兰姆(tmtd)、一硫化四甲基秋兰姆(tmtm)、n-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺(cz)、n-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺(nobs)中的任一种。

21、优选的，步骤s3具体为：将混炼胶通过熔融挤出获得复合管材，挤出温度为180-220℃，螺杆转速为50-300rpm；将复合管材于130-180℃硫化20-60min，得到高阻氧聚合物管材。

22、本专利技术的第二方面，提供一种高阻氧聚合物管材，采用上述的高阻氧聚合物管材的制备方法制得。

23、本专利技术的有益效果：

24、本专利技术在聚烯烃体系中引入气体阻隔性优异及力学强度高的聚乙烯醇，同时引入气密性优异、极性高的溴化丁基橡胶，其不仅可对聚烯烃/聚乙烯醇体系发挥增韧作用，而且可作为增容剂提高体系的相容性；并进一步引入马来酸酐接枝聚烯烃作为增容剂，通过聚乙烯醇羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：将5-30份甘油加入100份聚乙烯醇中，在高混机中于50-100℃搅拌5-30min后取出物料，在50-90℃的鼓风干燥机中干燥1-5小时，得到塑化聚乙烯醇。

3.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述聚乙烯醇的聚合度为400-3000，醇解度为75-99％。

4.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：将100份聚烯烃、5-50份塑化聚乙烯醇、5-50份溴化丁基橡胶、1-30份增容剂及0.2-1份抗氧剂加入密炼机，于180-220℃进行熔融塑化，依次加入2-10份氧化锌、1-5份硬脂酸、1-5份防老剂，混合均匀后降温至40-70℃，再加入0.5-5份硫化交联剂及0.5-5份硫化促进剂，混合均匀，得到聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容混炼胶。

5.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，

6.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺、β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸十八醇酯、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯中的任一种。

7.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉聚合物、N-苯基-2-萘胺、2-巯基苯并咪唑、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N-环己基-N'-苯基对苯二胺、N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺、N-4(苯胺基苯基)马来酰亚胺中的任一种。

8.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述硫化交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、硫磺中的任一种；所述硫化促进剂为2-巯基苯并噻唑、2、2'-二硫代二苯并噻唑、二硫化四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任一种。

9.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤S3具体为：将混炼胶通过熔融挤出获得复合管材，挤出温度为180-220℃，螺杆转速为50-300rpm；将复合管材于130-180℃硫化20-60min，得到高阻氧聚合物管材。

10.一种高阻氧聚合物管材，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的高阻氧聚合物管材的制备方法制得。

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【技术特征摘要】

1.一种高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤s1具体为：将5-30份甘油加入100份聚乙烯醇中，在高混机中于50-100℃搅拌5-30min后取出物料，在50-90℃的鼓风干燥机中干燥1-5小时，得到塑化聚乙烯醇。

3.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述聚乙烯醇的聚合度为400-3000，醇解度为75-99％。

4.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤s2具体为：将100份聚烯烃、5-50份塑化聚乙烯醇、5-50份溴化丁基橡胶、1-30份增容剂及0.2-1份抗氧剂加入密炼机，于180-220℃进行熔融塑化，依次加入2-10份氧化锌、1-5份硬脂酸、1-5份防老剂，混合均匀后降温至40-70℃，再加入0.5-5份硫化交联剂及0.5-5份硫化促进剂，混合均匀，得到聚烯烃/聚乙烯醇/溴化丁基橡胶增容混炼胶。

5.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的任一种。

6.根据权利要求1所述的高阻氧聚合物管材的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、n,n'-双-[3-(3,5-二...

【专利技术属性】
技术研发人员：余韵，郑义全，王俊，张远春，徐苹，夏楠齐，
申请(专利权)人：攀枝花钢城集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

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