[发明专利]一种聚丙烯组合物和聚丙烯粒料及其制备方法和聚丙烯压力管道

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯组合物和由该聚丙烯组合物制得的聚丙烯粒料及该聚丙烯粒料的制备方法和由上述聚丙烯组合物或聚丙烯粒料制得的聚丙烯压力管道。

背景技术

聚丙烯是目前生产民用供水管道最重要的聚烯烃材料之一。聚丙烯通常有α、β、γ、δ和拟六方态五种晶型，以α晶型最为常见。普通热水用聚丙烯压力管道具有α晶型结构，这种α晶型聚丙烯高温下耐压性能差，限制了其使用范围。与α晶型聚丙烯相比，β晶型聚丙烯热变形温度高、高温蠕变性能好，更适合作为民用热水管道的基础树脂。β晶型聚丙烯的形成主要有提高过冷度、温度梯度法、剪切取向法和添加β晶型成核剂四种方法，前三种方法生成的β晶含量少且不稳定。在聚丙烯中添加β晶型成核剂才能获得高含量β晶型聚丙烯，也是目前唯一可以实现β晶型聚丙烯工业化的途径。与普通α晶型成核剂不同，β晶型成核剂具有结构特异性，只有少数具有特殊结构的物质才能诱导β晶形成。目前具有明显β晶型成核效果大致有以下四类：第一类是具有准平面结构的稠环化合物如γ晶型喹吖啶酮红染料E3B、三苯二噻嗪等，但这类物质合成成本高，并且会使产品染成暗玫瑰红色，在制造输水管道时是不允许的；第二类是DE3610644A1、EP0682066A1、CN1004076B等专利公开的第ⅡA族金属元素的某些盐类或其与特定二元羧酸的复合物，如庚二酸钙或硬脂酸钙/庚二酸复合物，这类成核剂可以获得较高含量的β晶型，但是成核剂本身在挤出、注射等加工成型过程中容易受热分解，形成的析出物影响制品质量；第三类是日本理化公司和山西化工研究所开发的某些芳酰胺和取代芳酰胺类物质，如苯二甲酸环己酰胺、萘二甲酸环己酰胺、TMB-4、TMB-5等；第四类是CN1114651C中公开的稀土配合物类β晶型成核剂。尽管第三、四类成核剂具有很高的成核效率且已实现工业化生产，但成本因素仍制约着其应用领域。

CN1304469C公开了一种高效β晶型成核剂及其制备的聚丙烯组合物，该β晶型成核剂是由镧系稀土元素与γ晶型喹吖啶酮或TPDT（C₁₈H₁₀N₂S₂）形成的稀土有机配合物，其诱导形成的β晶型相对含量在70-95%，由于该β晶型成核剂用量为聚丙烯树脂的0.01-3%，析出物含量小，因此对制品色相影响较小，但该发明中镧系稀土元素的β晶型成核剂用量比较高。由于镧系稀土元素的价格高，造成该β晶型成核剂的成本高。

CN101265342A、CN102226026A公开了一种聚丙烯用β晶型成核剂，该成核剂由一种或一种以上的β晶型成核剂以及一种或一种以上的协效剂组成。其中的β晶型成核剂可以是具有准平面结构的稠环化合物、第ⅡA族金属元素的某些盐类或其与特定二元羧酸的物、某些芳酰胺和取代芳酰胺类物质及稀土配合物中的任意一种或几种的组合物；其中的协效剂可以是含芳环、杂环类的有机物如芴-噁二唑化合物和微细、超细、纳米尺度的无机粉体的一种或几种的组合物。由于协效剂的作用，可以保证在降低昂贵的β晶型成核剂的有效用量的情况下，β晶型成核剂仍具有良好的成核作用，从而降低使用成本。但是，该发明的β晶型成核剂不能用于热水管用压力管并保证管道的耐压性能。

CN1249110C公开了一种采用在无规共聚聚丙烯中添加β晶型成核剂得到的聚丙烯组合物制备的热水管用压力管，其β晶型成核剂为5,12-二氢-醌(2,3-b)吖啶-7,14-二酮与醌(2,3-b)吖啶-6,7,13,14(5H,12H)-四酮的混合物、N,N’-二环己基-2,6-萘二甲基酰胺、具有至少7个碳原子的二元羧酸与第Ⅱ族金属元素的盐的任何一种或多种的混合物，该压力管在95℃、环应力3.5MPa、1500h的静液压测试条件下未发生渗漏和破裂，但在更长的时间下不能保证其耐压性能。

目前未见有关于可用于制备具有优良的长期静液压热稳定性能压力管道的β晶型聚丙烯组合物的报道。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的聚丙烯组合物用于制备压力管时，制得的压力管的长期静液压热稳定性差的缺点，提供一种聚丙烯组合物，该组合制成压力管时能提供良好的长期静液压热稳定性。

本发明提供了一种聚丙烯组合物，该聚丙烯组合物含有丙烯无规共聚物、抗氧剂和β晶型成核剂，其中，所述β晶型成核剂含有芳香胺型成核剂和稀土β晶型成核剂，在所述聚丙烯组合物中，相对于100重量份丙烯无规共聚物，所述抗氧剂的含量为0.5-0.8重量份，所述β晶型成核剂的含量为0.15-0.25重量份。

本发明还提供一种聚丙烯粒料的制备方法，其中，该方法包括将上述组合物共混、造粒。