本發(fā)明涉及材料，更具體地，涉及一種聚丁烯組合物及其應(yīng)用、聚丁烯管材及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚丁烯（pb）管具有很高的耐溫耐壓性、化學(xué)穩(wěn)定性、可塑性以及持久性，材料本身具有無毒、無味、無臭的特性，主要被應(yīng)用于冷熱水給水領(lǐng)域、供暖和溫泉用管領(lǐng)域、工業(yè)及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域等。但在加工過程中，剛擠出的聚丁烯管材晶體結(jié)構(gòu)為亞穩(wěn)態(tài)的晶型ⅱ，此時(shí)聚丁烯管材的環(huán)剛度未達(dá)到其最大值，其后晶型ⅱ會(huì)緩慢轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的晶型ⅰ，使聚丁烯管材的環(huán)剛度達(dá)到最大值，這個(gè)結(jié)晶轉(zhuǎn)變過程通常需要5天，導(dǎo)致聚丁烯管材的生產(chǎn)周期延長和生產(chǎn)成本增加。

2、此外，由于聚丁烯管材的最大環(huán)剛度是指管材在受到外力作用時(shí)能夠承受的最大環(huán)向變形能力，它是衡量管材抗壓和耐壓性能的重要指標(biāo)，所以提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度能夠增強(qiáng)管道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使聚丁烯管材能夠更好地抵抗外壓變形，并適應(yīng)不同的工程要求。

3、因此，開發(fā)一種能夠使聚丁烯管材快速達(dá)到最大環(huán)剛度、以及提高聚丁烯管材最大環(huán)剛度的聚丁烯組合物，具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中聚丁烯管材無法快速達(dá)到最大環(huán)剛度的不足，以及提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度，而提供一種聚丁烯組合物及其應(yīng)用、聚丁烯管材及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種聚丁烯組合物，按重量份數(shù)計(jì)算，包括以下組分：

4、聚丁烯100份，成核劑0.1-1份，潤滑劑0.2-1.2份；

5、其中，所述成核劑含有重量比1:(1-5):(1-5)的鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁。

6、在本發(fā)明中，通過選用特定重量比的鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁作為成核劑，不僅能夠使聚丁烯管材快速達(dá)到最大環(huán)剛度，而且能夠提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度。

7、具體地，特定重量比的鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁作為成核劑時(shí)，可提高成核劑與聚丁烯之間的相容性，形成細(xì)密的晶粒，可促進(jìn)異相成核，可降低聚丁烯的熔體粘度，從而提高聚丁烯的成核效果，加快聚丁烯從亞穩(wěn)態(tài)晶型ⅱ向穩(wěn)定晶型ⅰ的轉(zhuǎn)變，使利用聚丁烯組合物制備的聚丁烯管材能夠快速達(dá)到最大環(huán)剛度。

8、另外，2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁的熔點(diǎn)較高，能夠使晶粒細(xì)化、結(jié)晶度提高，同時(shí)還可使聚丁烯的分子鏈段有序排列程度增大，有利于提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度；而鄰苯二甲酰甘氨酸和n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺在聚丁烯熔體中的分散性較好，能夠使晶粒在熔體中分布更均勻，可提高結(jié)晶速率，有利于快速穩(wěn)定聚丁烯的分子鏈段有序排列，從而提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度。

9、優(yōu)選地，所述鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁的重量比為1:1:1、1:2:1、1:3:1、1:4:1、1:5:1、1:1:1.5、1:2:1.5、1:3:1.5、1:4:1.5、1:5:1.5、1:1:1.5、1:1:2、1:2:2、1:3:2、1:4:2、1:5:2、1:1:3、1:2:3、1:3:3、1:4:3、1:5:3、1:1:4、1:2:4、1:3:4、1:4:4、1:5:4、1:1:5、1:2:5、1:3:5、1:4:5、1:5:5中的一者或任意兩者的范圍值。

10、更為優(yōu)選地，所述成核劑含有重量比1:(2-4):(1.5-3)的鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁。

11、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁的重量比為1:3:2。

12、優(yōu)選地，所述潤滑劑為pe蠟（聚乙烯蠟）、pp蠟（聚丙烯蠟）、石蠟、硬脂酸鋅、三硬脂酸甘油酯中的至少一種。

13、更為優(yōu)選地，所述潤滑劑為重量比1:(1-8)的硬脂酸鋅和pp蠟（聚丙烯蠟）。

14、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述硬脂酸鋅和pp蠟（聚丙烯蠟）的重量比為1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.7、1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.7、1:3、1:3.2、1:3.5、1:3.7、1:4、1:4.2、1:4.5、1:4.7、1:5、1:5.2、1:5.5、1:5.7、1:6、1:6.2、1:6.5、1:6.7、1:7、1:7.2、1:7.5、1:7.7、1:8中的一者或任意兩者的范圍值。

15、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述潤滑劑為重量比1:(2-5)的硬脂酸鋅和pp蠟（聚丙烯蠟）。

16、更為優(yōu)選地，所述潤滑劑為重量比1:(1-8)的硬脂酸鋅和石蠟。

17、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述硬脂酸鋅和石蠟的重量比為1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.7、1:2、1:2.2、1:2.5、1:2.7、1:3、1:3.2、1:3.5、1:3.7、1:4、1:4.2、1:4.5、1:4.7、1:5、1:5.2、1:5.5、1:5.7、1:6、1:6.2、1:6.5、1:6.7、1:7、1:7.2、1:7.5、1:7.7、1:8中的一者或任意兩者的范圍值。

18、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述潤滑劑為重量比1:(2-5)的硬脂酸鋅和石蠟。

19、本領(lǐng)域常用的聚丁烯均可用于本發(fā)明。

20、優(yōu)選地，所述聚丁烯在190℃、負(fù)荷2.16kg的條件下測(cè)得的熔體流動(dòng)速率為0.3-0.8g/10min。

21、更為優(yōu)選地，所述聚丁烯在190℃、負(fù)荷2.16kg的條件下測(cè)得的熔體流動(dòng)速率為0.31g/10min、0.32g/10min、0.33g/10min、0.34g/10min、0.35g/10min、0.36g/10min、0.37g/10min、0.38g/10min、0.39g/10min、0.40g/10min、0.41g/10min、0.42g/10min、0.43g/10min、0.44g/10min、0.45g/10min、0.46g/10min、0.47g/10min、0.48g/10min、0.49g/10min、0.50g/10min、0.51g/10min、0.52g/10min、0.53g/10min、0.54g/10min、0.55g/10min、0.56g/10min、0.57g/10min、0.58g/10min、0.59g/10min、0.60g/10min、0.61g/10min、0.62g/10min、0.63g/10min、0.64g/10min、0.65g/10min、0.66g/10min、0.67g/10min、0.68g/10min、0.69g/10min、0.70g/10min、0.71g/10min、0.72g/10min、0.73g/10min、0.74g/10min、0.75g/10min、0.76g/10min、0.77g/10min、0.78g/10min、0.79g/10min、0.80g/10min中的一者或任意兩者的范圍值。

22、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述聚丁烯在190℃、負(fù)荷2.16kg的條件下測(cè)得的熔體流動(dòng)速率為0.4-0.7g/10min，具體為0.42-0.63g/10min。

23、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述聚丁烯在190℃、負(fù)荷2.16kg的條件下測(cè)得的熔體流動(dòng)速率為0.5-0.6g/10min。

24、在本發(fā)明中，所述聚丁烯的熔體流動(dòng)速率（熔體質(zhì)量流動(dòng)速率）可按照gb/t?3682-2000測(cè)得。

25、第二方面，本發(fā)明提供了一種聚丁烯組合物的制備方法，包括：

26、混合各組分，即得聚丁烯組合物。

27、第三方面，本發(fā)明提供了一種聚丁烯組合物在聚丁烯管材中的應(yīng)用。

28、第四方面，本發(fā)明提供了一種聚丁烯管材的制備方法，包括如下步驟：

29、s1.對(duì)聚丁烯組合物進(jìn)行造粒，擠出，得到初始管材；

30、s2.對(duì)初始管材施加壓力1-4mpa，即得聚丁烯管材。

31、優(yōu)選地，步驟s1中，所述造粒的溫度為150-200℃。

32、優(yōu)選地，步驟s1中，所述擠出的溫度為150-180℃。

33、優(yōu)選地，步驟s2中，所述施加壓力為1mpa、1.2mpa、1.5mpa、1.7mpa、2mpa、2.2mpa、2.5mpa、2.7mpa、3mpa、3.2mpa、3.5mpa、3.7mpa、4mpa中的一者或任意兩者的范圍值。

34、更為優(yōu)選地，步驟s2中，所述施加壓力為2-3mpa。

35、優(yōu)選地，步驟s2中，所述對(duì)初始管材施加壓力的時(shí)間為1-24h。

36、更為優(yōu)選地，步驟s2中，所述對(duì)初始管材施加壓力的時(shí)間為1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h中的一者或任意兩者的范圍值。

37、更進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟s2中，所述對(duì)初始管材施加壓力的時(shí)間為1-12h，具體為2-12h，更具體為2-8h。

38、優(yōu)選地，步驟s2中，所述對(duì)初始管材施加壓力的溫度為15-30℃。

39、優(yōu)選地，步驟s2中，所述對(duì)初始管材施加壓力在液體環(huán)境中進(jìn)行。

40、更為優(yōu)選地，所述液體環(huán)境為水。

41、優(yōu)選地，步驟s2中，所述對(duì)初始管材施加壓力后，還包括靜置。

42、更為優(yōu)選地，所述靜置的溫度為20-25℃，所述靜置的壓力為100-105kpa。

43、更為優(yōu)選地，所述靜置的時(shí)間為1-24h。

44、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述靜置的時(shí)間為1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h中的一者或任意兩者的范圍值。

45、更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述靜置的時(shí)間為1-23h，具體為12-22h，更具體為16-22h。

46、第五方面，本發(fā)明提供了一種聚丁烯管材，采用第四方面所述制備方法制備得到。

47、優(yōu)選地，所述聚丁烯管材的外徑為16-32mm，厚度為2.0-4.0mm。

48、更為優(yōu)選地，所述聚丁烯管材的外徑為16-16.3mm，厚度為2.0-2.2mm。

49、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

50、在本發(fā)明中，通過選用特定重量比的鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁作為成核劑，不僅能夠使聚丁烯管材快速達(dá)到最大環(huán)剛度，而且能夠提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度。

51、具體地，特定重量比的鄰苯二甲酰甘氨酸、n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺、2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁作為成核劑時(shí)，可提高成核劑與聚丁烯之間的相容性，形成細(xì)密的晶粒，可促進(jìn)異相成核，可降低聚丁烯的熔體粘度，從而提高聚丁烯的成核效果，加快聚丁烯從亞穩(wěn)態(tài)晶型ⅱ向穩(wěn)定晶型ⅰ的轉(zhuǎn)變，使利用聚丁烯組合物制備的聚丁烯管材能夠快速達(dá)到最大環(huán)剛度。

52、另外，2,2'-亞甲基-雙(4,6-二叔丁基苯基磷酸)堿式鋁的熔點(diǎn)較高，能夠使晶粒細(xì)化、結(jié)晶度提高，同時(shí)還可使聚丁烯的分子鏈段有序排列程度增大，有利于提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度；而鄰苯二甲酰甘氨酸和n1,n4二環(huán)己基對(duì)苯二甲酰胺在聚丁烯熔體中的分散性較好，能夠使晶粒在熔體中分布更均勻，可提高結(jié)晶速率，有利于快速穩(wěn)定聚丁烯的分子鏈段有序排列，從而提高聚丁烯管材的最大環(huán)剛度。