PP-R增韌劑功能及應(yīng)用

無規(guī)共聚：

無規(guī)共聚所得的產(chǎn)物稱為無規(guī)共聚物。由兩種(或兩種以上)單體單元規(guī)則排列連接形成。兩種單體羊元序列長度分布各自均無規(guī)分布。組成不均一的混合物。無規(guī)共聚物都具有很好的性能。

抗蠕變性：

材料在恒載下（外界載荷不變）的情況下，變形程度隨時間增加的現(xiàn)象，蠕變不僅出現(xiàn)在塑料（高分子材料中），還出現(xiàn)在金屬材料中．蠕變反映的是材料在載荷下的流變性質(zhì)，即受載后的流動；對于塑料和其他高分子材料而言反映了其內(nèi)在的粘彈性．蠕變性還反映了塑料在溫度變化下，自身的穩(wěn)定情況

溫度梯度：

是自然界中氣溫、水溫或土壤溫度隨陸地高度或水域及土壤深度變化而出現(xiàn)的階梯式遞增或遞減的現(xiàn)象。通常把溫度增加的方向作為正方向。

結(jié)晶取向：

聚合物以結(jié)晶態(tài)存在，取向為化學(xué)結(jié)構(gòu)的取向排布

溫度是塑料結(jié)晶過程中最敏感的因素，溫度相差1℃，則結(jié)晶的速度可相差幾倍。塑料熔體從Tm以上冷卻到Tg以下，這一過程的速度稱為冷卻速度，它是晶核存在或生長的決定性條件。

PP-R存在的問題

1、PPR材料天然缺陷：低溫（0℃以下）韌性不好即會產(chǎn)生低溫脆裂，特別是在北方低溫水管會脆裂，施工的過程中還要輕拿輕放。

2、產(chǎn)生一定的廢品率（20-40%）：

管材在加工過程中管拉出來后會冷卻，管材冷卻即為結(jié)晶的過程，要求結(jié)晶取向、結(jié)晶粒越多越小，晶粒之間有許多連接點，表現(xiàn)為良好的韌性、抗壓強(qiáng)度高且抗蠕變開裂，要求管材加工企業(yè)需要有嚴(yán)格的加工條件，精確的施工工藝控制和冷卻定型溫度梯度場值（受到環(huán)境、天氣、溫度、濕度、工藝等因素的影響）。這對于絕大多數(shù)企業(yè)來說是一個難以逾越的挑戰(zhàn)。產(chǎn)生的廢品需要破碎回爐。

3、PPR冷水管目前主要采用POE或EPDM等軟性材料進(jìn)行增韌處理，）這種增韌方法除了導(dǎo)致成本上升，另使管材使用壽命大幅下降（PPR管材設(shè)計壽命為50年，此種增韌方式降到5年）這些增韌劑無法用在熱水管，耐壓強(qiáng)度不過關(guān)，因為這些增韌劑熱變形溫度在50℃，PPR熱水管要求長期使用溫度為70℃，短期使用溫度為90℃。（尤其95℃熱水耐壓強(qiáng)度），無法達(dá)到使用條件。

4、傳統(tǒng)PPR管材增韌是個行業(yè)空白點，單純從PPR材質(zhì)上沒什么辦法解決，所以出現(xiàn)了一些新工藝管材：1、用幾種樹脂進(jìn)行多層共擠結(jié)合幾種樹脂的特性形成剛韌性平衡：比如，內(nèi)層用PPR，中層用軟性材質(zhì)；2、用金屬復(fù)合工藝，鋁塑復(fù)合或銅塑復(fù)合。

這些復(fù)合工藝都直接導(dǎo)致加工設(shè)備和工藝復(fù)雜，加工成本增加，廢品率高。另外，原材料成本成倍增加。

目前的一種PPR增韌劑：β晶形成核劑（15-30萬元/噸，用量為3‰），其主要原理為干擾PP結(jié)晶，使結(jié)晶度提高，但是還是要有一定的加工條件（免不了出現(xiàn)加工缺陷）和控制好冷卻定型溫度梯度場值，不可避免的還會出現(xiàn)廢品率。并沒有從本質(zhì)上真正意義徹底的增韌。

PP-R增韌劑解決的問題：

我司以有機(jī)/無機(jī)納米自組裝技術(shù)開發(fā)的PPR管材專用增韌劑，實現(xiàn)增強(qiáng)增韌同時，PPR的抗拉伸強(qiáng)度、剛性、耐壓強(qiáng)度（尤其95℃熱水耐壓強(qiáng)度）彎曲模量均有提高。

技術(shù)原理：目前市面上的納米碳酸鈣采用常規(guī)共混復(fù)合方法制備的納米粉體填充聚合物，復(fù)合材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到納米分散水平，而只屬于微觀的復(fù)合材料。原因在于當(dāng)填料粒徑減小到納米尺寸時，粒子的比表面積很大，使粒子間的自聚作用非常顯著，粒子很容易團(tuán)聚在一起，這樣與使用普通高目數(shù)的碳酸鈣粉體區(qū)別不大。我司的納米復(fù)合增韌劑達(dá)到納米尺度的界面改性技術(shù)，其對聚合物的影響因素主要是粒子大小、聚集狀態(tài)和表面活性等方面，完全消除填料與聚合物基體間的界面張力，實現(xiàn)理想的界面粘接（既具有因粒子微細(xì)和鏈狀結(jié)構(gòu)而生成的物理纏結(jié)作用，又具有由于表面活性而引起的化學(xué)結(jié)合作用，在聚合物填充中表現(xiàn)了良好的補(bǔ)強(qiáng)作用），填料在聚合物基體中的分散達(dá)到納米尺度，將無機(jī)填充物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物的韌性、加工性及介電性完美地結(jié)合起來，形成性能優(yōu)異的聚合物基納米復(fù)合材料。

1、PPR材料韌性提高，解決了韌性差而產(chǎn)生的低溫脆裂的天然缺陷

2、不會產(chǎn)生廢品率：因為增韌劑中的特殊納米粉體處理技術(shù)干擾PPR管材在冷卻過程中PP結(jié)晶，對PP結(jié)晶有明顯的誘導(dǎo)作用，起到了異相成核作用，結(jié)晶度提高（晶粒多、晶粒尺寸小，晶粒之間有許多連接點），PPR管表現(xiàn)為良好的韌性、抗壓強(qiáng)度高且抗蠕變開裂，因而對管材的加工條件和冷卻定型溫度梯度（傳統(tǒng)工藝中定型溫度梯度場值很難精確的控制）沒有嚴(yán)格要求（加工溫度寬度大），工藝操作簡單、不會產(chǎn)生廢品率（不需要破碎回爐，節(jié)省人工、電力、提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量），大大方便了PPR管材企業(yè)。

3、提高耐壓強(qiáng)度（尤其95℃熱水耐壓強(qiáng)度）、抗沖擊強(qiáng)度：因為特殊的納米粉體處理技術(shù)能吸收沖擊能量，分散粒子與樹脂界面結(jié)合良好，樹指受到外力作用時，剛性納米級碳酸鈣粒子引起基體樹脂銀紋化吸收能量，從面提高增韌效果，如汽車玻璃與普通玻璃的區(qū)別：汽車玻璃在受到?jīng)_擊時不會出現(xiàn)普通玻璃的一裂到底的現(xiàn)象，而是出現(xiàn)在受沖擊點為中心點擴(kuò)散開來的很多的微小裂塊，即將受到的沖擊能量化解掉，阻擋力量的傳播。具有很好的抗沖擊性能、耐壓性能和抗蠕變性能。

4、不需要做多層復(fù)合工藝技術(shù)，只需做單層即可，使工藝更為簡單化。

5、用量：在PPR樹脂中加入5%-8%

SPA增韌劑

6、各項檢測數(shù)據(jù)詳見下表。

2、PPR管材專用抗沖改性劑—SPA-30R性能指標(biāo)

項

目

性能指標(biāo)

外

觀

白色或淡黃色粒子

比重（g/cm3）

1.532

熔融指數(shù)（g/10min，230℃，5kg）

0.5323、SPA-30R與PPR樹脂復(fù)合性能測試

SPA-30R/PPR=8/92配比按要求制成樣條測試。

表3?1

SPA-30R增韌PPR樹脂測試性能表

項

目

PPR

SPA-30R/PPR=8/92

方法

拉伸強(qiáng)度（MPa）

D638

斷裂拉伸強(qiáng)度（MPa）

D638

斷裂伸長率（%）

560

575

D638

彎曲模量（MPa)

810

1300

D790A

硬度（R）

D785

維卡軟化點（℃，1kg）

138

144

D1525B

懸臂梁沖擊韌性（J/m）（V型，-20℃）

破壞

D256

懸臂梁沖擊韌性（J/m）（V型，23℃）

130

D2564、SPA-30R在PPR管材中的應(yīng)用性能

SPA-30R增韌劑與PPR樹脂：按SPA-30R/PPR=8/92配比，擠出PPR管，取樣對比測試。

表4?1

PPR管材及SPA-30R增韌PPR管材性能測試表

項

目

技術(shù)要求

PPR管

增韌PPR管

測試標(biāo)準(zhǔn)

線膨脹系數(shù)

（mm/m·k）

0.23～0.24

0.240

0.235

GB1036-89

彈性模量

（N/mm2，20℃）

0.14～0.16

0.14

0.15

GB1040-79

拉伸強(qiáng)度（MPa）

≥20

GB1040-79

縱向回縮率

（150℃，2h，%）

≤2

1.2

GB6671.3-86

擺錘沖擊試驗

(0℃，10個，破壞率%)

<10

0

GB1043-79

擺錘沖擊試驗

(-10℃，10個，破壞率%)

—

0

GB1043-79

擺錘沖擊試驗

(-20℃，10個，破壞率%)

GB1043-79

液壓試驗

短期：20℃

環(huán)應(yīng)力：16MPa

無滲漏

無滲漏

無滲漏

GB6111-85

長期：95℃熱水

環(huán)應(yīng)力：3.8MPa

165h

無滲漏

20%滲漏

無滲漏

GB6111-85

從以上測試來看，SPA-30R增韌的PPR不僅強(qiáng)度高，而且低溫韌性遠(yuǎn)優(yōu)于未增韌的PPR管。熱水靜壓試驗表明增韌PPR管具有更好的耐壓性能和95℃熱水狀態(tài)抗蠕變性能。

5、SPA-30R包裝、貯運及衛(wèi)生性

SPA-30R包裝規(guī)格：25kg/包。

SPA-30R按常規(guī)化學(xué)品運輸，貯存，產(chǎn)品有效期三年。產(chǎn)品應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)處。

SPA-30R無毒，完全符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)要求。