PP-R增韧剂功能及应用

PP-R增韧剂功能及应用

无规共聚：

无规共聚所得的产物称为无规共聚物。由两种(或两种以上)单体单元规则排列连接形成。两种单体羊元序列长度分布各自均无规分布。组成不均一的混合物。无规共聚物都具有很好的性能。

抗蠕变性：

材料在恒载下（外界载荷不变）的情况下，变形程度随时间增加的现象，蠕变不仅出现在塑料（高分子材料中），还出现在金属材料中．蠕变反映的是材料在载荷下的流变性质，即受载后的流动；对于塑料和其他高分子材料而言反映了其内在的粘弹性．蠕变性还反映了塑料在温度变化下，自身的稳定情况

温度梯度：

是自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象。通常把温度增加的方向作为正方向。

结晶取向：

聚合物以结晶态存在，取向为化学结构的取向排布

温度是塑料结晶过程中最敏感的因素，温度相差1℃，则结晶的速度可相差几倍。塑料熔体从Tm以上冷却到Tg以下，这一过程的速度称为冷却速度，它是晶核存在或生长的决定性条件。

PP-R存在的问题

1、PPR材料天然缺陷：低温（0℃以下）韧性不好即会产生低温脆裂，特别是在北方低温水管会脆裂，施工的过程中还要轻拿轻放。

2、产生一定的废品率（20-40%）：

管材在加工过程中管拉出来后会冷却，管材冷却即为结晶的过程，要求结晶取向、结晶粒越多越小，晶粒之间有许多连接点，表现为良好的韧性、抗压强度高且抗蠕变开裂，要求管材加工企业需要有严格的加工条件，精确的施工工艺控制和冷却定型温度梯度场值（受到环境、天气、温度、湿度、工艺等因素的影响）。这对于绝大多数企业来说是一个难以逾越的挑战。产生的废品需要破碎回炉。

3、PPR冷水管目前主要采用POE或EPDM等软性材料进行增韧处理，）这种增韧方法除了导致成本上升，另使管材使用寿命大幅下降（PPR管材设计寿命为50年，此种增韧方式降到5年）这些增韧剂无法用在热水管，耐压强度不过关，因为这些增韧剂热变形温度在50℃，PPR热水管要求长期使用温度为70℃，短期使用温度为90℃。（尤其95℃热水耐压强度），无法达到使用条件。

4、传统PPR管材增韧是个行业空白点，单纯从PPR材质上没什么办法解决，所以出现了一些新工艺管材：1、用几种树脂进行多层共挤结合几种树脂的特性形成刚韧性平衡：比如，内层用PPR，中层用软性材质；2、用金属复合工艺，铝塑复合或铜塑复合。

这些复合工艺都直接导致加工设备和工艺复杂，加工成本增加，废品率高。另外，原材料成本成倍增加。

目前的一种PPR增韧剂：β晶形成核剂（15-30万元/吨，用量为3‰），其主要原理为干扰PP结晶，使结晶度提高，但是还是要有一定的加工条件（免不了出现加工缺陷）和控制好冷却定型温度梯度场值，不可避免的还会出现废品率。并没有从本质上真正意义彻底的增韧。

PP-R增韧剂解决的问题：

我司以有机/无机纳米自组装技术开发的PPR管材专用增韧剂，实现增强增韧同时，PPR的抗拉伸强度、刚性、耐压强度（尤其95℃热水耐压强度）弯曲模量均有提高。

技术原理：目前市面上的纳米碳酸钙采用常规共混复合方法制备的纳米粉体填充聚合物，复合材料远远没有达到纳米分散水平，而只属于微观的复合材料。原因在于当填料粒径减小到纳米尺寸时，粒子的比表面积很大，使粒子间的自聚作用非常显著，粒子很容易团聚在一起，这样与使用普通高目数的碳酸钙粉体区别不大。我司的纳米复合增韧剂达到纳米尺度的界面改性技术，其对聚合物的影响因素主要是粒子大小、聚集状态和表面活性等方面，完全消除填料与聚合物基体间的界面张力，实现理想的界面粘接（既具有因粒子微细和链状结构而生成的物理缠结作用，又具有由于表面活性而引起的化学结合作用，在聚合物填充中表现了良好的补强作用），填料在聚合物基体中的分散达到纳米尺度，将无机填充物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及介电性完美地结合起来，形成性能优异的聚合物基纳米复合材料。

1、PPR材料韧性提高，解决了韧性差而产生的低温脆裂的天然缺陷

2、不会产生废品率：因为增韧剂中的特殊纳米粉体处理技术干扰PPR管材在冷却过程中PP结晶，对PP结晶有明显的诱导作用，起到了异相成核作用，结晶度提高（晶粒多、晶粒尺寸小，晶粒之间有许多连接点），PPR管表现为良好的韧性、抗压强度高且抗蠕变开裂，因而对管材的加工条件和冷却定型温度梯度（传统工艺中定型温度梯度场值很难精确的控制）没有严格要求（加工温度宽度大），工艺操作简单、不会产生废品率（不需要破碎回炉，节省人工、电力、提高生产效率、产品质量），大大方便了PPR管材企业。

3、提高耐压强度（尤其95℃热水耐压强度）、抗冲击强度：因为特殊的纳米粉体处理技术能吸收冲击能量，分散粒子与树脂界面结合良好，树指受到外力作用时，刚性纳米级碳酸钙粒子引起基体树脂银纹化吸收能量，从面提高增韧效果，如汽车玻璃与普通玻璃的区别：汽车玻璃在受到冲击时不会出现普通玻璃的一裂到底的现象，而是出现在受冲击点为中心点扩散开来的很多的微小裂块，即将受到的冲击能量化解掉，阻挡力量的传播。具有很好的抗冲击性能、耐压性能和抗蠕变性能。

4、不需要做多层复合工艺技术，只需做单层即可，使工艺更为简单化。

5、用量：在PPR树脂中加入5%-8%

SPA增韧剂

6、各项检测数据详见下表。

2、PPR管材专用抗冲改性剂—SPA-30R性能指标

项

目

性能指标

外

观

白色或淡黄色粒子

比重（g/cm3）

1.532

熔融指数（g/10min，230℃，5kg）

0.5323、SPA-30R与PPR树脂复合性能测试

SPA-30R/PPR=8/92配比按要求制成样条测试。

表3•1

SPA-30R增韧PPR树脂测试性能表

项

目

PPR

SPA-30R/PPR=8/92

方法

拉伸强度（MPa）

D638

断裂拉伸强度（MPa）

D638

断裂伸长率（%）

560

575

D638

弯曲模量（MPa)

810

1300

D790A

硬度（R）

D785

维卡软化点（℃，1kg）

138

144

D1525B

悬臂梁冲击韧性（J/m）（V型，-20℃）

破坏

D256

悬臂梁冲击韧性（J/m）（V型，23℃）

130

D2564、SPA-30R在PPR管材中的应用性能

SPA-30R增韧剂与PPR树脂：按SPA-30R/PPR=8/92配比，挤出PPR管，取样对比测试。

表4•1

PPR管材及SPA-30R增韧PPR管材性能测试表

项

目

技术要求

PPR管

增韧PPR管

测试标准

线膨胀系数

（mm/m·k）

0.23～0.24

0.240

0.235

GB1036-89

弹性模量

（N/mm2，20℃）

0.14～0.16

0.14

0.15

GB1040-79

拉伸强度（MPa）

≥20

GB1040-79

纵向回缩率

（150℃，2h，%）

≤2

1.2

GB6671.3-86

摆锤冲击试验

(0℃，10个，破坏率%)

<10

0

GB1043-79

摆锤冲击试验

(-10℃，10个，破坏率%)

—

0

GB1043-79

摆锤冲击试验

(-20℃，10个，破坏率%)

GB1043-79

液压试验

短期：20℃

环应力：16MPa

无渗漏

无渗漏

无渗漏

GB6111-85

长期：95℃热水

环应力：3.8MPa

165h

无渗漏

20%渗漏

无渗漏

GB6111-85

从以上测试来看，SPA-30R增韧的PPR不仅强度高，而且低温韧性远优于未增韧的PPR管。热水静压试验表明增韧PPR管具有更好的耐压性能和95℃热水状态抗蠕变性能。

5、SPA-30R包装、贮运及卫生性

SPA-30R包装规格：25kg/包。

SPA-30R按常规化学品运输，贮存，产品有效期三年。产品应贮存在干燥、通风处。

SPA-30R无毒，完全符合国家饮用水标准要求。