[發明專利]聚乙烯管材樹脂組合物

有效

• 申請號: 201110265349.4
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102993536A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 徐典宏;王振華;趙燕;劉俊保;李耀;李慧文;翟云芳;王月霞;魏緒玲;梁天珍
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08L51/06;C08K5/14;C08F255/02;C08J3/22;F16L9/12
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 張茵

技術領域

本發明涉及一種聚乙烯樹脂組合物，具體涉及以高密度聚乙烯(HDPE)為基料的具有優良耐環境應力開裂性能的管材用樹脂組合物。

背景技術

近年來，隨著塑料工業的發展，聚乙烯管材以其重量輕、耐腐蝕、導熱系數低、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，并已經成為繼PVC之后，世界消費量最大的塑料管道品種，應用領域遍及給水、農業灌溉、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域。

在聚乙烯管材中，高密度聚乙烯(HDPE)管具有質輕、力學性能優異、卷曲性和柔性優良等特點，是最有競爭能力的管材品種。但由于HDPE樹脂本身的結構、形態，易導致管材在一定時間、一定負荷作用下會出現破裂現象，即耐環境應力開裂性能(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范》(ISO?4427：1996)根據管材長期強度把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、結晶度及密度等內在因素的關系更大。因此，現有技術中，有從聚合的角度，通過反應器串聯、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，通過調變樹脂分子結構提高材料的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，相關報道較多，如CN1556835、CN1247204、US2007282071(A1)、US2006276593(A1)、US2003088021(A1)、US7153909、WO0105852(A1)、JP57031945(A)、ZL99816802.5等。二是通過化學交聯改性，形成交聯的結構，增加分子鏈間的聯結，提高聚乙烯材料的耐環境應力開裂性能。如CN2492729采用硅烷交聯聚乙烯層；ZL?0215154804采用一種新型硅烷交聯聚乙烯用于管材生產。ZL?03825881.1利用過氧化物交聯聚乙烯制造交聯聚乙烯管材。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。上述傳統的化學交聯方法普遍存在著交聯程度不易控制的問題，而且交聯劑加入量大，使得聚乙烯原本的線性分子結構易變成互穿網絡的體型結構，這樣反而破壞了樹脂的ESCR性能、強度、耐壓等級、外觀質量等，還造成加工、回收困難。

發明內容

本發明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EVA耐候母粒和有機過氧化物微交聯改性，使管材樹脂組合物具有優良的ESCR性能(＞2500小時)。本發明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，本發明所述的樹脂組合物包括：

1)100％的HDPE；

2)0.05％～0.2％的復配交聯助劑；

3)10％～25％的EVA耐候母粒；

其中所述的復配交聯助劑為叔丁基過氧化氫(TBHP)與過氧化二苯甲酰(BPO)，兩種交聯劑的質量比為TBHP/BPO＝25∶1～5∶1。