[發明專利]管材專用聚烯烴樹脂組合物

有效

• 申請號: 201110419925.6
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN103160005A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 牛承祥;李瑋;王俊琪;朱博;楊柳;談敦禮;喬彤森;薛旭輝;梁天珍;白競冰;魏福慶;楊珊珊
• 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;C08L51/06;C08K3/04;C08K3/22;C08F255/02;B29B9/06;B29C47/92;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

本發明涉及一種管材用聚烯烴樹脂組合物，具體涉及以高密度聚乙烯(HDPE)為基礎樹脂，通過第二組分ULDPE-g-HEMA接枝物以及第三組分納米級炭黑/氧化鋁復合材料改性，制備出耐環境應力開裂性能優異的管材用聚烯烴組合物及其制備方法。

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。

有研究表明，HDPE樹脂的ESCR受溫度、外力等外界因素的影響，但與樹脂本身的分子量、分子量分布、支化度及支鏈長度、結晶情況等內因關系更大，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。通過改變催化體系提高HDPE的ESCR性能雖然效果較好，但缺點是研發難度大，只適用于具備聚合裝置大型石化廠，小型石化廠難以開展此項技術。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的方法應用的更多，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、CN1262972、US2007282071(A1)、US2006276593(A1)、US2003088021(A1)、US7153909、WO0105852(A1)、JP57031945(A)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；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。以上通過樹脂后加工改性改善樹脂ESCR的專利技術，雖然工藝簡便、利于實施，但普遍對HDPE的ESCR性能改善效果有限，一般不超過2000小時。

發明內容

本發明目的是提供一種管材用聚烯烴樹脂組合物，以HDPE樹脂為基料，通過第二組分ULDPE-g-HEMA接枝物改性，調變其分子結構；再加上加入納米級炭黑/氧化鋁復合物，調整HDPE分子的空間結構，從而使樹脂具有良好ESCR(＞5000小時)性能。本發明進一步提出樹脂組合物的制備方法。

具體地，以高密度聚乙烯的重量為百分之百計，本發明所述的樹脂組合物包括：

1)100％的高密度聚乙烯，熔體流動速率0.1～0.5g/10min；

2)8％～18％的ULDPE-g-HEMA接枝物；

3)2％～5％的納米級炭黑/氧化鋁復合物。

所述的ULDPE-g-HEMA接枝物是在引發劑的作用下將接枝單體接枝到超低密度聚乙烯(ULDPE)主鏈上的接枝共聚物，引發劑為溴素(Br₂)。接枝單體為甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)，純度＞99.5％。聚合物ULDPE為乙烯與丙烯、丁烯、辛烯或己烯的共聚物，優選乙烯與丁烯的共聚物。其中熔體流動速率(MFR)為0.1～20g/10min，密度(ρ)為0.860～0.900g/cm³；

所述的熔體流動速率(MFR)是在190℃，2.16Kg負荷下的測定值。