本發(fā)明專利技術(shù)目的是提供一種聚乙烯管材樹脂組合物,以HDPE樹脂為基料,通過mLLDPE耐候母粒和有機過氧化物微交聯(lián)改性,使管材樹脂組合物具有優(yōu)良的ESCR性能(>2500h)。本發(fā)明專利技術(shù)進一步提出該組合物的制備方法。以高密度聚乙烯(HDPE)的重量為百分之百計,所述的樹脂組合物包括:100%的HDPE,0.05%~0.2%的復配交聯(lián)助劑和10%~30%的mLLDPE耐候母粒;所述的mLLDPE耐候母粒是由聚合物mLLDPE、復合光穩(wěn)定劑、mLLDPE-g-MAH接枝物(mLLDPE和馬來酸酐的接枝物)及分散劑組成的共混物。該組合物制備的管材性能優(yōu)異,可廣泛應用于給水、農(nóng)業(yè)灌溉、燃氣輸送、排污、化工及郵電通訊等領(lǐng)域。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種聚乙烯樹脂組合物,具體涉及以高密度聚乙烯(HDPE)為基料的具有優(yōu)良耐環(huán)境應力開裂性能的管材用樹脂組合物。
技術(shù)介紹
近年來,隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,聚乙烯管材以其重量輕、耐腐蝕、導熱系數(shù)低、絕緣性能好、施工安裝和維修方便等特點越來越受到人們的重視,并已經(jīng)成為繼PVC之后,世界消費量最大的塑料管道品種,應用領(lǐng)域遍及給水、農(nóng)業(yè)灌溉、燃氣輸送、排污、礦山沙漿輸送等工程及油田、化工及郵電通訊等領(lǐng)域。在聚乙烯管材中,高密度聚乙烯(HDPE)管具有質(zhì)輕、力學性能優(yōu)異、卷曲性和柔性優(yōu)良等特點,是最有競爭能力的管材品種。但由于HDPE樹脂本身的結(jié)構(gòu)、形態(tài),易導致管材在一定時間、一定負荷作用下會出現(xiàn)破裂現(xiàn)象,即耐環(huán)境應力開裂性能(ESCR)較差,從而影響了 HDPE管材在室外給水管、燃氣管、灌溉用管等領(lǐng)域的應用。因此,ESCR是評價和影響HDPE管材壽命的一項重要指標。《供水用聚乙烯管材規(guī)范》(ISO4427 :1996)根據(jù)管材長期強度把PE分為PE 32、 PE40、PE 63,PE 80,PE 100等不同等級。在我國,市場上最常見的管材專用樹脂是PE63級, 如6100M、HD4810EX等牌號。PE63級樹脂的ESCR均小于1000小時,因此限制了使用范圍, 價格和檔次都無法與PE80、PE100級別的管材專用樹脂相抗衡。而PE80、PE100或更高級別的聚乙烯管材專用樹脂,ESCR均超過1000小時,但樹脂是從聚合反應直接獲得,技術(shù)復雜且成本較高。有研究表明,HDPE樹脂的ESCR不但受溫度、外力等外界因素的影響,而且與樹脂本身的分子量、分子量 分布、支化度及支鏈長度、結(jié)晶情況等內(nèi)在因素的關(guān)系更大。因此,現(xiàn)有技術(shù)中,有從聚合的角度,通過反應器串聯(lián)、加入長支鏈單體、控制反應條件、改變催化體系等方式可生產(chǎn)高ESCR的聚乙烯樹脂,如CN1903896、CN1513002等報道。但更多的是從樹脂后加工改性的角度,通過調(diào)變樹脂分子結(jié)構(gòu)提高材料的ESCR,主要途徑有兩種一是樹脂中混入聚烯烴、彈性體等第二組分進行改性,第二組分在聚乙烯中起到細化球晶、降低結(jié)晶度和阻止裂紋伸展的作用。該方法是目前最常用的方法,相關(guān)報道較多,如CN1556835、 CN1247204、CN1262972、US2007282071 (Al)、US2006276593 (Al)、US2003088021 (Al)、 US7153909.W00105852 (Al)、JP57031945 (A)等。二是通過化學交聯(lián)改性,形成交聯(lián)的結(jié)構(gòu), 增加分子鏈間的聯(lián)結(jié),提高聚乙烯材料的耐環(huán)境應力開裂性能。如CN2492729采用硅烷交聯(lián)聚乙烯層;ZL 0215154804采用一種新型硅烷交聯(lián)聚乙烯用于管材生產(chǎn)。ZL03825881.1 利用過氧化物交聯(lián)聚乙烯制造交聯(lián)聚乙烯管材。US4390666將兩種不同分子量的聚乙烯樹脂進行混合,再利用有機過氧化物進行交聯(lián)制備的聚乙烯組合物具有良好的物性,如具有高硬度、高ESCR、高抗沖擊性能等;CN200410066408. 5通過用紅外線輻照,在制備管材的過程中促進過氧化物交聯(lián)聚乙烯樹脂,從而提高聚乙烯管材的機械性能和耐熱性能等。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是提供一種管材用聚乙烯樹脂組合物,以HDPE樹脂為基料,通過茂金屬線性低密度聚乙烯(mLLDPE)耐候母粒和有機過氧化物微交聯(lián)改性來實現(xiàn)。該樹脂組合物具有優(yōu)良的ESCR性能(> 2500小時)。本專利技術(shù)進一步提出組合物的制備方法。以高密度聚乙烯(HDPE)的重量為百分之百計,本專利技術(shù)所述的樹脂組合物包括DHDPE100% ;2)復配交聯(lián)助劑O. 05% O. 2%;3) mLLDPE 耐候母粒10% 30% ;·其中所述的復配交聯(lián)助劑為叔丁基過氧化氫(TBHP)與過氧化二苯甲酰(BPO),兩種交聯(lián)劑的質(zhì)量比為ΤΒΗΡ/ΒΡ0 = 25 I 5 :1。所述的mLLDPE耐候母粒是由mLLDPE、復合光穩(wěn)定劑、mLLDPE和馬來酸酐(MAH)的接枝物(mLLDPE-g-MAH)及分散劑組成的共混物。聚合物mLLDPE以采用單活性中心催化劑——茂金屬催化體系制備的聚乙烯,可以是乙烯和丁烯-1、己烯-1共聚而得,也可以由乙烯均聚而得。其中密度0. 865 O. 941g/cm3,熔體流動速率0. 5 10g/10min。所述的熔體流動速率(MFR)是在190°C,2. 16Kg負荷下的測定值。復合光穩(wěn)定劑是由猝滅劑和自由基捕獲劑組成的復配體系。猝滅劑是有機鎳化合物,如雙(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基膦酸單乙酯)鎳(Irgastab 2002)、2,2-硫代雙(4-叔辛基酚氧基)鎳-正丁胺絡(luò)合物(UV-1084) ,2,2-硫代雙(4-叔辛基酚氧基)鎳 (AM-1Ol)、二辛基二硫代氨基甲酸鎳(AM-108)、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸鎳(NBC)中的一種,有機鎳化合物因重金屬離子的毒性問題,其用量應該嚴格控制在O. 01% O. 04% (按mLLDPE的重量百分比計)。自由基捕獲劑選用具有空間位阻效應的受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS),如Tinuvinl23、Tinuvin622、Tinuvin791、Tinuvin328、Tinuvin326、GW-540、 GW-480、GW-544、CH944中的一種,其用量為O.1 % O. 5% (按mLLDPE的重量百分比計)。 該復配體系能夠有效地降低經(jīng)交聯(lián)改性后的樹脂分子中具有反應活性的激發(fā)態(tài)官能團,迅速地捕獲交聯(lián)劑產(chǎn)生的自由基R ·、R00 ·,破壞活性鏈的增長,提高了基礎(chǔ)樹脂分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,達到延長樹脂的使用壽命。mLLDPE-g-MAH是在引發(fā)劑的作用下將接枝單體接枝到mLLDPE主鏈上的接枝共聚物,引發(fā)劑選自過辛酸叔丁酯、過乙酸叔丁酯(TBPA)、叔丁基過氧化氫、2,5-二甲基-2, 5-二叔丁基過氧化己烷(BTOH)、二叔丁基過氧化物(DTBP)、過氧化二異丙苯(DCP)、二異丙苯過氧化氫(DBHP)、過氧化苯甲酰或過氧二叔丁基中的一種,優(yōu)選采用過氧化二異丙苯 (DCP)。接枝單體馬來酸酐(MAH)為市售商品。分散劑可以是石油醚、石蠟、液體石蠟、環(huán)烷烴油、聚乙烯蠟、白油等其中的一種或復配,優(yōu)選采用白油。本專利技術(shù)提供的mLLDPE耐候母粒制備方法包括(一)mLLDPE-g-MAH接枝物的制備方法按mLLDPE的重量百分比計,將5 10份的MAH(預先將片狀固體研磨成彡100目的粉狀顆粒)和丙酮按重量比為1: 3 1: 5配制成混合溶液,再將混合溶液與100份的 mLLDPE高速混合3 5min,將混合好的物料在密閉容器中放置I 2hr ;然后取O. 01 O.1 份的引發(fā)劑和丙酮按重量比為1: 10 1: 20配制成混合溶液,再將混合溶液和放置好的混合物料高速混合3 5min,最后通過雙螺桿擠出機中進行熔融接枝反應,反應溫度160 220°C,反應時間3 5min,擠出、冷卻、造粒,得到MAH接枝率為I 3 %的mLLDPE-g-MAH 接枝物。(二)mLLDPE耐候母粒的制備按mLLDPE的重量百分比計,將100份的mLLDPE和3 8份的mLLDPE-g-MAH接枝物、O. 5 1. 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種聚乙烯管材樹脂組合物,以HDPE的重量為百分之百計,其特征在于包括:1)HDPE????????????????100%;2)復配交聯(lián)助劑????????0.05%~0.2%;3)mLLDPE耐候母粒??????10%~30%;所述的mLLDPE耐候母粒是由mLLDPE、復合光穩(wěn)定劑、mLLDPE?g?MAH接枝物及分散劑組成的共混物。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:徐典宏,王振華,仇國賢,劉俊保,楊茹欣,何穎,翟云芳,王月霞,魏緒玲,梁天珍,
申請(專利權(quán))人:中國石油天然氣股份有限公司,
類型:發(fā)明
國別省市:
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。