一种β-PP管材的挤出成型控制方法

摘要

本发明提供了一种β-PP管材的挤出成型控制方法，包括如下步骤：1)通过在冷却水套前面安装冷却水环，采用该冷却水环对从口模挤出的管材在进入冷却水套前进行初步冷却；2)通过在冷却水箱中设置恒温器，使得管材进入冷却水套时通过该恒温器控制冷却水箱的水温在28-40℃的范围内，实现对管材的再次冷却。

权利要求

1.一种β-PP管材的挤出成型控制方法，其特征在于所述控制方法包括如下步骤：

1)通过在冷却水套前面安装冷却水环，采用该冷却水环对从口模挤出的管材在进入冷却水套前进行初步冷却，冷却水环所喷出的冷却水，其水温在70-80℃的范围内；

2)通过在冷却水箱中设置恒温器，使得管材进入冷却水套时通过该恒温器控制冷却水箱的水温在28-40℃的范围内，实现对管材的再次冷却，控制冷却水箱的水温呈递减趋势，将冷却水箱分成四节，第一节水箱水温控制在35-40℃，第二节水箱水温控制在32-35℃，第三节水箱水温控制在30-32℃，第四节水箱水温控制到28-30℃；

所述控制方法还包括对口模的挤出温度进行控制，使得口模的挤出温度保持在

180-200℃之间。

2.根据权利要求1所述的β-PP管材的挤出成型控制方法，其特征在于所述步骤1)的冷却水幕成30-45°角度向管材外表面喷水，形成均匀、柔和的圆锥形水帘来冷却管材。

3.根据权利要求1所述的β-PP管材的挤出成型控制方法，其特征在于所述步骤2)通过在冷却水箱中设置电气控制阀，通过电气控制阀控制当冷却水箱内的水温高于设定值时，打开进出水阀，而水温低于设定值时，则关闭进出水阀并接通加热装置进行水温加热。

4.根据权利要求1所述的β-PP管材的挤出成型控制方法，其特征在于对口模的挤出温度控制还包括当料胚表面变粗糙时，降低5℃-10℃的调整机制。

说明书

一种β-PP管材的挤出成型控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于PP管材的挤出控制领域，特别是涉及一种β-PP管材的挤出成型控制方法。

背景技术

[0002] 在五大通用塑料中，聚丙烯密度最小，综合性能较高且较均衡，主要表现在：相对3
密度小(0.9-0.91g/cm)；表面光泽性好；有较好的耐热性；机械性能如屈服强度、拉伸强度、表面强度、刚性及耐磨性等都较优异；尤其突出的是其良好的耐应力龟裂及耐化学腐蚀性能，使其在新型建筑管材，特别是热水输送管方面，获得了极大的发展。

[0003] 目前市场上可供采购的聚丙烯原料有三种：均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B)及无规共聚聚丙烯(PP-R)。PP-B和PP-H相比，冲击性能，特别是低温性能大有提高，但拉伸强度和挠曲模量大大降低，热变形温度下降了约20℃，已不能作为热水管使用；PP-R与PP-H相比，冲击性能和低温脆化性有所改善，耐热性基本不变，是目前热水用聚丙烯管材的唯一使用材料。因此，获得综合性能良好、价格合适的聚丙烯原材料直接关系到聚丙烯管材的广泛应用。

[0004] 增韧是PP高性能化的一大重要改性技术，目前PP的增韧技术主要是通过PP与乙烯或α-烯烃的共聚或加入弹性体组份共混改性来解决。这种手段虽能显著提高PP的韧性，但也损失PP固有的高刚性和高热变形性等优势。因此，如何解决上述矛盾，寻找既能改善PP的韧性，又能保留PP的高刚性和高热变形性就成为PP高性能化的共性、关键技术。

[0005] 在这种情况下，通过将PP进行晶型改性，即将通常的α晶型PP转变成β晶型PP，以获得高刚性、高韧性、高耐热性，成为PP高性能化的一项创新性技术。自上世纪九十年代以来，对β-PP的性能和应用方面的研究十分活跃，已有的研究表明，与α-PP相比，β-PP的冲击韧性可提高一至三倍，热变形温度可提高十至三十度，而强度和模量只略为降低，既能保留PP固有的较高强度、刚性和耐热性，又能大幅度提升PP的韧性，为解决弹性体增韧PP虽提升PP的韧性但显著降低PP的刚性和耐热性这一难以克服的矛盾开拓了一条新途径。

[0006] 在通常工艺条件下，PP绝大部份是以属于单斜晶系的α晶型存在。属于准六方晶系的β晶型在热力学上属亚稳定状态，在动力学上也较难生成。PP的β晶型早在1959年就被Keith等人发现并报道，但是由于其要在特定的温度梯度下或熔体经受一定的剪切作用下结晶才能生成，工艺条件很难控制，而且所生成的β晶型含量也不高，没有明显的改性作用，因此在其后的几年中很少被人研究。

[0007] 目前尚未见有通过改进现有生产线，优化挤出工艺参数来达到更多β晶形生成、提高β晶形含量、提高β-PP管材质量的相关报道。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供过一种简单方便的β晶型PP管材的挤出成型控制方法。

[0009] 为了实现上述目的，采用的技术方案如下：

[0010] 一种β-PP管材的挤出成型控制方法，包括如下步骤：

[0011] 1)通过在冷却水套前面安装冷却水环，采用该冷却水环对从口模挤出的管材在进入冷却水套前进行初步冷却；

[0012] 2)通过在冷却水箱中设置恒温器，使得管材进入冷却水套时通过该恒温器控制冷却水箱的水温在28-40℃的范围内，实现对管材的再次冷却。

[0013] 上述技术方案中，所述步骤1)的圆锥形冷却水幕成30-45°角度向管材外表面喷水，形成均匀、柔和的圆锥形水帘来冷却管材。

[0014] 所述步骤1)的冷却水环所喷出的冷却水，其水温在70-80℃的范围内。因为此时管材温度180度以上，要梯度降温，所以此时水温为70-80℃。

[0015] 本发明所述步骤2)通过在冷却水箱中设置电气控制阀，通过电气控制阀控制当冷却水箱内的水温高于设定值时，打开进出水阀，而水温低于设定值时，则关闭进出水阀并接通内加热装置进行水温加热。

[0016] 所述步骤2)控制冷却水箱的水温呈递减趋势，将冷却水箱分成四节，第一节水箱水温控制在35-40℃，第二节水箱水温控制在32-35℃，第三节水箱水温控制在30-32℃，第四节水箱水温控制到28-30℃。

[0017] 本发明所述控制方法还包括对口模的挤出温度进行控制，使得口模的挤出温度保持在180-200℃之间。

[0018] 所述对口模的挤出温度进行控制还包括当料胚表面变粗糙时，降低5℃-10℃的调整机制。

[0019] 本发明通过加装具有温控调节的冷却水环，进一步还在冷却水箱加装了控温装置，更进一步针对PP中β晶的形成条件特点，将传统的PP管材挤出工艺的一些参数进行优化改进，从而得到一套适合β-PP管材的挤出控制生产线和工艺，本发明的特点如下所示：

[0020] (1)加装可控温冷却水环，加装可控温冷却水环有几个方面的好处，a)润滑作用，使管顺利进入定径套；b)管表面定型作用，通过冷却，使挤出料胚表面初步定型，稳定连续生产；c)通过控温，避免表面急冷，建立适合β晶形成的温度梯度。进一步，通过调节冷却水环松紧、进水量大小，使得冷却水环成均匀、柔和圆锥形的水帘，成大约30-45°角度冷却管材，水温控制在70-80℃。冷却水环的喷淋环和水槽面板之间的距离为50-120mm，冷却水环的喷淋环和口模之间的距离为30-80mm。通过调节这些距离可以有效调节管材的模口膨胀。

[0021] (2)加装冷却水箱温度控制装置，通过加装电器控制阀作为冷却水箱的温度控制装置，水箱内进出水阀通过温度表控制，温度高于设定值时，进出水阀打开；温度低于设定值时，进出水阀关闭并接通内加热装置进行水温加热。

[0022] (3)挤出机机台温度优化，在原有PP挤出温度的基础上提高5-10℃，使物料温度保持在180-200℃之间。

[0023] 本发明在具体操作过程中，必须视模具大小及实际挤出料胚表面情况调整温度分布，如果料胚表面变粗糙，应及时降低机筒温度5℃-10℃。

[0024] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0025] 1、本发明在进冷却水套前加装可控温冷却水环。有几个方面的好处，a)润滑作用，使管顺利进入定径套；b)管表面定型作用，通过冷却，使挤出料胚表面初步定型，稳定连续生产；c)通过控温，避免表面急冷，建立适合β晶形成的温度梯度。

[0026] 2、本发明将冷却水箱中的水恒温处理，保证水温在28-40℃，不但能够有效地冷却管材，保证顺畅的冷却定型而且有利于形成适合β晶转化的特定温度梯度；

[0027] 3、本发明根据β-PP管材的特点，对挤出工艺中的各种参数进行优化，能够提高后期α晶型PP转变成β晶型PP的转化率。

附图说明

[0028] 图1为实施本发明的设备结构示意图。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图对本发明做进一步的说明。

[0030] 实施本发明的设备结构如附图1所示，在挤出口模4和冷却水箱6之间设有冷却水环1，冷却水环1的喷淋口喷出的水呈圆锥水幕2，冷却水环1还连接有恒温器3，挤出时，熔体状的pp原料5从挤出口模4挤出，成型管状后由冷却水环1在其外表面喷水冷却，经过冷却水环1的冷却后进入冷却水箱6的定径套7。

[0031] 下面以四个实施例对本发明做进一步的说明。

[0032] 将β-PP料在80℃烘干4h，加入挤出机料斗中，按以下工艺参数设置，挤出管材，管材规格为25*3.4mm。

[0033]

[0034]

[0035] 检测得管材的性能如下表：

[0036]性能 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
维卡软化点(℃) 92 90 91 90
拉伸屈服强度
32.5 30.2 31.6 31.5
(Mpa)
无破裂、 无破裂、 无破裂、 无破裂、
液压(20℃，1h)
无渗漏 无渗漏 无渗漏 无渗漏
无破裂、 无破裂、 无破裂、 无破裂、
液压(95℃，165h)
无渗漏 无渗漏 无渗漏 无渗漏