聚丙烯管材中顏料分散項目探討

張瑞霞

摘要：聚丙烯俗稱為PP，是目前應(yīng)用最廣泛的熱塑性給水管材原料。聚丙烯由于自身具有的豐富的原料來源，適宜的價格和優(yōu)良的性能，使用范圍越來越廣泛，大面積應(yīng)用于給水管道和地暖工程。

關(guān)鍵詞：聚丙烯棺材；顏料分散

一、結(jié)構(gòu)和性能特點

1、根據(jù)使用催化劑的不同，所制得的聚丙烯分子結(jié)構(gòu)也不同。GB/T 18742.1-2017標(biāo)準(zhǔn)中提到的四種結(jié)構(gòu)：PP-R 無規(guī)共聚聚丙烯；PP-H 均聚聚丙烯；PP-B 耐沖擊共聚聚丙烯；PP-RCT 結(jié)晶改善無規(guī)共聚聚丙烯注1。

2、性能特點：

優(yōu)勢：聚丙烯具有質(zhì)量輕，密度高，優(yōu)良的耐熱性能（可以經(jīng)過100°高溫消毒）和良好的化學(xué)穩(wěn)定性（發(fā)煙硫酸和硝酸除外）；力學(xué)強(qiáng)度、剛性以及耐應(yīng)力開裂性能遠(yuǎn)超過高密度聚乙烯（HDPE），此外還具有突出的延伸性和卓越的抗彎曲疲勞性能。

劣勢：聚丙烯耐低溫性能不如聚乙烯（PE），使用溫度在-10～-30°環(huán)境中易發(fā)生脆化；在室溫或者低溫狀態(tài)下抗沖擊性能不佳；相對分子量低的脂肪烴、芳香烴和氯化烴對其有軟化或溶脹作用；在成型和使用過程中易受到陽光作用而老化，標(biāo)準(zhǔn)中允許添加紫外線吸收劑、抗氧化劑和炭黑等，不允許添加碳酸鈣、硫酸鋇和熒光增白劑注1。

二、添加劑對管材性能的影響

GB/T 18742.1-2017《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第1部分：總則》；GB/T 18742.2-2017《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第2部分：管材》以及GB/T 18742.3-2017《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第3部分：管件》三個標(biāo)準(zhǔn)中都增加顏料分散項目，技術(shù)要求≤3級，外觀級別A1、A2、A3或B。

為什么標(biāo)準(zhǔn)中會增加顏料分散項目？該項目對管材性能到底有哪些影響？

顏料分散主要檢測管材中添加劑的技術(shù)指標(biāo)。下面以炭黑為例，做簡單闡述。

2.1炭黑是什么，為什么塑料管材重要添加炭黑添加？

炭黑，是一種納米材料。一種高效紫外線吸收劑和光屏蔽劑。分散在塑料管材中的炭黑可以屏蔽紫外線從而提高管材的抗老化性能。

2.2炭黑基本情況：炭黑原生粒徑一般在10-100nm之間，表面結(jié)構(gòu)度高，粒徑越小含量越高，聚集體之間的分子作用力越大，表面積大而且不容易分散，因此耐光老化性能也越強(qiáng)。

炭黑比表面積會隨粒徑的變大而下降。同粒徑50nm炭黑相比較，23nm的比表面積由42m2/g提高到80m2/g，提高將近一倍。

2.3炭黑尺寸分散性對管材性能的影響：

炭黑粒徑大小直接影響塑料管材和管件的顏料分散項目的檢驗結(jié)果，同時也是對塑料管材耐老化和承壓性能的再現(xiàn)。炭黑含量與聚乙烯管材拉伸強(qiáng)度成正比，與斷裂伸長率成反比。

2.4炭黑的微觀圖片

2.5炭黑顏料分散

2.6分散外觀級別

2.7炭黑含量對聚乙烯管材物理性能的影響見表1。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 18742.1-2017 《冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng) 第1部分：總則》.

（作者單位：蘇州市吳江區(qū)檢驗檢測中心）