阅读说明：本技术 微发泡聚丙烯树脂组合物及其制备方法和用途 (Micro-foaming polypropylene resin composition and preparation method and application thereof ) 是由 刘瑞来 赵瑨云 杨为森 梁松 穆寄林 刘淑琼 吴惠民 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种微发泡聚丙烯树脂组合物,其包括按重量份数计的如下组分：聚丙烯树脂：60～100份；聚四氟乙烯树脂：10～25份；发泡材料：10～20份；可膨胀石墨：5～15份；增强材料：5～20份；增韧剂：4～10份；相容剂：2～5份；润滑剂：0.5～2份；分散剂：0.5～1.5份；抗氧化剂：0.1～0.5份。本发明克服材料因活性氢氧化铝晶须、膨胀石墨等无机粉体的加入而提高材料的摩擦系数,不利于穿线等问题,有效解决材料自重、强度及摩擦系数等问题,提高材料应用领域。(The invention discloses a micro-foaming polypropylene resin composition which comprises the following components in parts by weight: polypropylene resin: 60-100 parts; polytetrafluoroethylene resin: 10-25 parts; foaming material: 10-20 parts; expandable graphite: 5-15 parts of a solvent; reinforcing materials: 5-20 parts of a solvent; a toughening agent: 4-10 parts; a compatilizer: 2-5 parts; lubricant: 0.5-2 parts; dispersing agent: 0.5-1.5 parts; antioxidant: 0.1 to 0.5 portion. The invention overcomes the problems that the friction coefficient of the material is improved due to the addition of the inorganic powder such as the active aluminum hydroxide whisker, the expanded graphite and the like, the threading is not facilitated and the like, effectively solves the problems of the self weight, the strength, the friction coefficient and the like of the material, and improves the application field of the material.)

微发泡聚丙烯树脂组合物及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，更具体的说是涉及一种微发泡聚丙烯树脂组合物及其 制备方法和用途。

背景技术

聚丙烯(Polypropylene，简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用，是常见的高 分子之一。

电力电缆用聚丙烯平壁增强(IFB)管是电力管道的行业新型产品，是以聚丙烯为主要原材料，特殊工艺制成的，该管到强度高、耐温性能好、环刚度高、不易断裂和老 化。适用于电力电缆、通信光缆、电缆埋地保护等。

目前电力电缆用聚丙烯平壁增强(IFB)管多以实心为主，自身比重较大，特别是大口径管材，在生产、运输和安装过程中存在尺寸偏差，运输成本高昂，安装难度大等 缺点。而国内专利公开多以提高材料的强度和韧性为主，如中国专利文献 CN201710543261.1公开了一种电力电缆护套管道专用料及其制备方法，产品技术指标 达到：耐高温(维卡150℃)，耐低温(落锤-5℃，8h落锤无裂痕)，高强度(弯曲强度36MPa， 拉伸强度25MPa)，高韧性(断裂伸长率400％)，而关于一种电力电缆用微发泡聚丙烯平 壁增强(IFB)管及其制备方法未见相关专利文献公开。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种微发泡聚丙烯树脂组合物及 其制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种微发泡聚丙烯树脂组合物，其包括按重量份数计的如下组分：

作为优选方案，所述发泡材料为热膨胀微球，所述热膨胀微球的制备方法为：

称取100质量份的去离子水，依次加入30质量份碳酸氢铵，0.3质量份表面活性剂，充分搅拌后形成碳酸氢铵水溶液，即水相溶液；

称取100质量份二氯甲烷，加入30质量份溶解型聚甲基丙烯酸甲酯，边搅拌边升温至50～70℃，得到透明的油相液体；

在所述水相溶液中加入油相液体，在氮气的保护下，于50～70℃搅拌反应20～24h形成均匀乳液；

将所述均匀乳液调节pH值至中性，过滤，干燥后得到所述热膨胀微球。

作为优选方案，所述碳酸氢铵的氨含量≥99％，水分含量≤0.2％。

作为优选方案，所述溶解型聚甲基丙烯酸甲酯的数均分子量为30000～100000，平均 粒径为5～8μm。

作为优选方案，所述表面活性剂为质量比1:2的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和十二烷 基苯磺酸钠混合而成。

作为优选方案，所述增强材料为活性氢氧化铝晶须。

作为优选方案，所述活性氢氧化铝晶须的制备方法为：

将0.15mol/L的硫酸铝溶液加入0.3mol/L的氨水中，混匀后，调节pH值为5.0～5.5， 在220～240℃下反应20～24h，冷却至室温，加入偶联剂搅拌均匀后，离心洗涤5遍，干燥得到所述活性氢氧化铝晶须。

作为优选方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

作为优选方案，所述聚四氟乙烯为悬浮法聚四氟乙烯超细粉末，平均粒径为2～5μm，分子量为10000～30000道尔顿。

作为优选方案，所述增韧剂为POE、EPDM中的至少一种；所述相容剂为POE-g-MAH、PP-g-MAH中的至少一种；所述润滑剂为聚乙烯蜡；所述分散剂为乙烯基 双硬脂酰胺；所述抗氧化剂为质量比为2:1的抗氧化剂1010和助抗氧化剂168混合物。

一种如前述的微发泡聚丙烯树脂组合物的制备方法，其包括如下步骤：

将可膨胀石墨、增强材料、分散剂加入高速混合机内，升温至90～110℃，以150rpm的转速搅拌1h后，依次加入聚丙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、发泡材料、增韧剂、相容 剂、润滑剂、抗氧化剂，以500rpm的转速常温搅拌0.5h，得到预混料；

将所述预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到所述微发泡聚丙烯树脂组合物；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一区温度为120～150℃，二区温度为 140～180℃，三区温度为150～200℃，四区温度为170～210℃，五区温度为160～200℃， 模头温度为140～170℃，喂料速度为150～200rpm，螺杆转速为200～400rpm。

一种如前述的微发泡聚丙烯树脂组合物在电力电缆平壁增强管中的用途。

作为优选方案，所述电力电缆平壁增强管的制备方法为：

将所述微发泡聚丙烯树脂组合物加入双螺杆挤出机的管材挤出料斗中，控制工艺参 数如下：机筒1区温度为160～180℃，机筒2区温度为180～200℃，机筒3区温度为 190～220℃，机筒4区温度为180～210℃，机筒5区温度为160～190℃，机头1区温度为 190～210℃，机筒2区温度为200～220℃，机筒3区温度为160～180℃，挤出成型速度 0.5m/min。

本发明的有益效果，作为本发明的发明要点，本发明在制备电力电缆用聚丙烯平壁 增强(IFB)管过程中，通过添加自制的热膨胀微球发泡材料和活性氢氧化铝晶须增强材料，协同膨胀石墨制备一种电力电缆用微发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管。在正常情 况下，如果仅仅是简单的添加热膨胀微球制备微发泡材料，会对材料拉伸强度及环刚度 会产生明显的影响，不会将效果发挥到最佳。而本发明解决的这个问题的方案，在添加 热膨胀微球减轻材料自重的同时，加入活性氢氧化铝晶须、热膨胀石墨等增强材料，在 降低材料自重的同时提高材料的强度，同时创新性加入聚四氟乙烯树脂，克服材料因活 性氢氧化铝晶须、膨胀石墨等无机粉体的加入而提高材料的摩擦系数，不利于穿线等问 题，有效解决材料自重、强度及摩擦系数等问题，提高材料应用领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

具体实施例及对比例组分和配比如表1所示

表1实施例1～5和对比例1～4的组分和配比

具体制备方法如下：

1、热膨胀微球的制备

(1)称取100质量份的去离子水，依次加入30质量份碳酸氢铵，0.3质量份表面活性剂，充分搅拌后形成碳酸氢铵水溶液，即水相溶液；

(2)称取100质量份二氯甲烷，加入30质量份溶解型聚甲基丙烯酸甲酯，边搅拌边升温至60℃，得到透明的油相液体；

(3)将步骤(1)制得的水相溶液加入三口烧瓶中，缓慢加入步骤(2)制得的油相液体， 通入氮气保护密封升温至65℃搅拌反应22h形成均匀乳液；

(4)反应结束后，采用稀盐酸溶液调节pH值至中性，过滤，干燥后制得热膨胀微球；

所述搅拌速度为800rpm。

所述过滤采用0.5μm网过滤。

所述干燥是在40℃干燥2h。

2、活性氢氧化铝晶须的制备：

步骤A：称取5g的Al₂(SO₄)₃溶于100mL蒸馏水中制成0.15mol/L浓度的Al₂(SO₄) ₃溶液，再用蒸馏水配置0.3mol/L浓度的氨水。

步骤B：常温条件下，边搅拌步骤A制得的Al₂(SO₄)₃溶液边缓慢加入0.3mol/L 浓度氨水，在搅拌速度为500rpm持续搅拌1h至反应完全，然后用1.5mol/L浓度氨水 和0.75mol/L稀盐酸溶液控制反应体系的PH值在5.0～5.5之间。

步骤C：将步骤B制得的溶液转入水热釜内，把水热釜放入炉内，在235℃的温度 条件下反应22h。冷却至室温，加入0.2g的偶联剂搅拌均匀后，离心洗涤5遍，干燥制 得活性氢氧化铝晶须。

所述偶联剂为硅烷偶联剂。

3、电力电缆用微发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管的制备：

步骤一：按照配方比例称取聚丙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、发泡材料、可膨胀石墨、增强材料、增韧剂、相容剂、润滑剂、分散剂、抗氧化剂，备用；

步骤二：先将可膨胀石墨、增强材料、分散剂加入高速混合机内，升温至105℃， 以150rpm的转速搅拌1h后，依次加入聚丙烯树脂、聚四氟乙烯树脂、发泡材料、增韧 剂、相容剂、润滑剂、抗氧化剂，以500rpm的转速常温搅拌0.5h，得到预混料；

步骤三：将步骤二所得的预混料加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到电力电缆用 微发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管专用料；控制所述双螺杆挤出机的工作参数如下：一 区温度为125℃，二区温度为155℃，三区温度为175℃，四区温度为190℃，五区温度 为200℃，模头温度为160℃，喂料速度为160rpm，螺杆转速为250rpm，挤出造粒；

步骤四：将步骤三中得到的得到电力电缆用微发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管专用料加入管材挤出料斗中，控制所述管材挤出生产线工艺参数如下：机筒1区温度为175℃，机筒2区温度为190℃，机筒3区温度为210℃，机筒4区温度为200℃，机筒5区温度为 180℃，机头1区温度为200℃，机筒2区温度为215℃，机筒3区温度为170℃，挤出成型 速度0.5m/min。

具体性能检测及结果评价如下：

将上述实施例1～5和对比例1～4获得的样品，密度按照GB/T 1033.1-2008《塑料非 泡沫塑料密度的测定第1部分浸渍法、液体比重瓶法和滴定法》，拉伸强度按照GBT1040-2006《塑料拉伸性能的测定》，弯曲模量按照GB/T9341-2008《塑料弯曲性能 的测定》，环刚度按照GB/T 9647-2015《热塑性塑料管材环刚度的测定》，摩察系数按照 GB/T10006-1988《塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法》进行性能测试；测试结果如表2 所示。

表2实施例1～5和对比例1～4的测试结果

由表2测试结果可见，实施例1～5和对比例1～4，不管实施例还是对比例，采用自制的热膨胀微球发泡材料，同时复配自制活性氢氧化铝晶须，膨胀石墨及聚四氟乙烯树 脂制备一种电力电缆用微发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管，该产品有效解决传统的电力 电缆用聚丙烯平壁增强(IFB)管自重、强度及摩擦系数等问题。本发明采用最优选的 采用实施例4的配方，使得材料的密度、拉伸强度、弯曲强度、环刚度、摩擦系数性能 达到一个最均衡的状态，而对比例1～4与实施例4不同在于对比例1未添加热膨胀微球， 而对比例2～3则未添加聚四氟乙烯材料及增强材料，而对比例4则为普通电力电缆用微 发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管配方，从表2可不难看出，对比例1～4较实施例4不管 在密度、强度还是摩擦系数方面都存在一定的不足。

因此，本发明在制备电力电缆用聚丙烯平壁增强(IFB)管过程中，通过添加自制的热膨胀微球发泡材料和活性氢氧化铝晶须增强材料，协同膨胀石墨制备一种电力电缆用微发泡聚丙烯平壁增强(IFB)管。在正常情况下，如果仅仅是简单的添加热膨胀微 球制备微发泡材料，会对材料拉伸强度及环刚度会产生明显的影响，不会将效果发挥到 最佳。而本发明解决的这个问题的方案，在添加热膨胀微球减轻材料自重的同时，加入 活性氢氧化铝晶须、热膨胀石墨等增强材料，在降低材料自重的同时提高材料的强度， 同时创新性加入聚四氟乙烯树脂，克服材料因活性氢氧化铝晶须、膨胀石墨等无机粉体 的加入而提高材料的摩擦系数，不利于穿线等问题，有效解决材料自重、强度及摩擦系 数等问题，提高材料应用领域。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特 定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。