[發明專利]具有改進性質的雙峰高密度聚乙烯樹脂和組合物及其制備和使用方法

在審

• 申請號: 201280070905.5
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN104684989A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: J.A.科特勒;M.A.格斯納;R.E.桑德;L.多伊爾
• 申請（專利權）人: 英力士美國有限責任公司烯烴和聚合物分公司
• 主分類號: C08L23/04
• 分類號: C08L23/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;梁謀

本申請要求2011年12月29日提交的美國臨時申請61/631,209的優先權，其公開內容明確地通過全文引用結合到本文中。

本公開涉及聚乙烯樹脂，更具體地講，涉及適合用作管、管附件或配件的那些樹脂，本公開還涉及制備這些樹脂的方法。本公開還涉及包含這些樹脂的聚乙烯配混物(compound)在制造管或管配件中的用途，和這些配件本身。

對于很多高密度聚乙烯(HDPE)應用，具有增強的韌度、強度和環境應力抗裂性(ESCR)的聚乙烯合乎需要。在制造大直徑厚壁管時，聚合物的熔體強度也是合乎需要的。增加的熔體強度幫助防止聚合物材料由于重力作用向下流動。流掛的材料產生在管的底部具有較厚管壁并且在管的頂部具有較薄壁分布的管。管工業標準在壁厚度方面規定最大容許變差限度。因此，使用具有高流掛性質的聚合物可導致產生不符合或不能滿足某些標準的管。通過聚合物中的長鏈支化，可實現增加聚合物的熔體強度，同時又減小流掛。在進入真空冷卻槽之前，長鏈支化防止材料在離開管擠出機時流掛。

本公開還涉及具有優良抗流掛性的組合物。本公開也涉及適用于其中聚合物熔體的較高低剪切熔體強度有利的應用的組合物，包括吹塑、擠出片和薄膜應用。在一個實施方案中，本公開的組合物用于制造管和配件。已知聚乙烯樹脂用于制造管和配件。管用樹脂需要高剛度(蠕變斷裂強度)并兼具高抗慢裂紋生長以及抗快裂紋擴展，從而產生沖擊韌度。由于聚乙烯管重量輕且很容易通過熔焊裝配，因此被廣泛使用。聚乙烯管也具有優良的柔韌性和抗沖擊性，并且不腐蝕。然而，除非它們被增強，否則它們由于聚乙烯固有的低屈服強度在抗流體靜力方面受到限制。一般認可的是，聚乙烯的密度越高，長期流體靜力強度越高。ISO?9080、ISO?12162、ASTM?D883和ASTM?D3350描述了根據PE100和PE4710技術規范對管的分級。

對此類管的一個要求是具有通過“最低要求強度”(Minimum?Required?Strength,?MRS)評級測定的極佳長期強度。根據ISO?9080外推表明，它們具有在較低預測水平(97.5%置信水平?-?“LPL”)至少8和10MPa的外推20℃/50年應力，這些樹脂具有MRS?8或MRS?10的MRS評級，分別被稱為PE80和PE100樹脂。對此類管的另一個要求是具有由流體靜力設計基準(Hydrostatic?Design?Basis，HDB)表示的極佳長期強度。根據ASTM?D2837外推表明，它們具有至少1530psi的23℃/100,000小時截距。此類樹脂具有1600psi的HDB評級，根據其它短期材料性質，例如密度和應力抗裂性，稱為PE3608或PE4710樹脂。在一個實施方案中，本公開涉及用本公開的聚乙烯組合物和樹脂制造的管。在一個實施方案中，用本公開的組合物和樹脂制造的管滿足PE?100技術規范。在一個實施方案中，用本公開的組合物和樹脂制造的管滿足PE?4710技術規范。這些是在用于形成特定尺寸的管時在不同溫度下歷時10,000小時時間經受長期壓力試驗的聚乙烯樹脂。在制備PE100或PE4710配混物中使用的現今基礎粉末的密度優選為約0.945g/cm³至約0.955g/cm³、優選約0.947至0.951g/cm³、優選約0.949g/cm³。在某些實施方案中，聚乙烯樹脂包含常規量黑色顏料，并且表現出約0.958至約0.961g/cm³的密度。