[發明專利]制備聚乙烯納米復合材料的方法

有效

• 申請號: 201780006486.1
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN108779287B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: P.阿德登吉;M.內布;P.弗里戈;B.伊根
• 申請（專利權）人: 凱諾斯私人有限公司
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04;C08L23/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

本發明提供制備聚乙烯納米復合材料的方法，包括在基礎聚乙烯樹脂不溶于惰性液體的條件下將基礎聚乙烯樹脂和平面碳納米顆粒分散在所述惰性液體中，和除去足以提供所述平面碳納米顆粒在所述基礎聚乙烯樹脂中的分散體的量的所述液體。

技術領域

本發明涉及制備聚乙烯納米復合材料(納米復合物)的方法。特別地，本發明涉及制備用于制造具有高的耐內壓性(抗內壓性)的管的聚乙烯納米復合材料的方法，該聚乙烯納米復合材料具有可接受的抗緩慢裂紋擴展性(抗緩慢龜裂增長性)和沖擊性能并且包括平面(平的)碳納米顆粒和基礎聚乙烯樹脂。本發明還涉及通過這樣的方法制備的聚合物納米復合材料、以及由通過這樣的方法制備的聚合物納米復合材料形成的擠出管。

背景技術

自20世紀70年代以來，聚乙烯(PE)樹脂一直用于制造輸送流體例如氣體和液體的管。聚乙烯在管應用中的廣泛使用是由于聚乙烯材料的輕質性質、強度、柔性和化學穩定性。

高性能聚乙烯樹脂例如PE80和PE100樹脂已被開發用于生產具有改進的抗緩慢裂紋擴展性和抗快速裂紋擴展性的管。因此，這樣的聚乙烯樹脂可用于形成其中需要高強度的管，例如在正常使用期間加壓的管。然而，盡管PE80和PE100樹脂具有許多有利的機械和物理性能，但仍需要開發具有改進的物理性能的新型聚合物材料，其能夠形成具有一種或多種改進性能的管或者可更經濟地用于制造管。

對于制造壓力管而言，具有11.2MPa(PE112)、12.0MPa(PE120)或12.5MPa(PE125)的最小要求強度(MRS)的更強的PE材料是非常合乎需要的。一般來說，已經發現，為制備用于具有較高的耐內壓性的壓力管的PE材料所作的嘗試已經導致其它性能、特別地韌性、可加工性和緩慢裂紋擴展顯著降低。例如，已經制備了市售可獲得的用于管的PE組合物以將MRS優化至11.2MPa，但是由這些材料制成的管在高操作壓力服務中，特別地在60℃和80℃的溫度下易受脆性破壞。

在其它情況下，向聚乙烯添加粒狀物質例如礦物填料來改善強度和承載性能典型地以復合材料的韌性、抗緩慢裂紋擴展性和延展性的嚴重劣化而告終。此外，之前已經證明，獲得令人滿意的高表面積填料在聚烯烴如聚乙烯中的均勻的分散體是挑戰性的。高表面積材料通常具有非常低的堆密度(松密度)。因此，即使當填料是聚乙烯復合材料的較少組分時，高表面積填料的總干燥體積相對于它必須分散于其中的聚烯烴的體積而言也可為大的。當使用常規的分散技術例如熔融共混時，這可帶來特別嚴重的問題。

本文中對專利文獻或作為現有技術給出的其它事項的提及不應視為承認該文獻或事項是已知的或者它所包含的信息是在任一項權利要求的優先權日時的公知常識的一部分。

發明內容

我們已經發現將特定的顆粒、特別地平面碳納米顆粒分散到基礎聚乙烯樹脂中的方法，其容許制備管，使得可在不過度損害對諸如韌性、可加工性和抗緩慢裂紋擴展性的性能的最低要求的情況下實現在耐內壓性上的顯著增加。該方法提供改進的手段以將具有非常低的堆密度的平面碳納米顆粒分散到基礎聚乙烯樹脂中，從而提供納米顆粒的均勻分布。本發明的方法可使用容易獲得的設備來實施，并且通過該方法制造的組合物具有與基礎聚乙烯樹脂相比沒有不可接受地降低的堆密度，使得它可隨后用常規的熔融加工程序和設備來加工。

根據本發明的方法包括在基礎聚乙烯樹脂不溶解于惰性液體(不在惰性液體中溶液化)的條件下將基礎聚乙烯樹脂和平面碳納米顆粒分散在所述惰性液體中，和除去足以提供所述平面碳納米顆粒在所述基礎聚乙烯樹脂中的分散體的量的所述液體(除去如下量的所述液體，所述量足以提供所述平面碳納米顆粒在所述基礎聚乙烯樹脂中的分散體)。

根據一個方面，本發明提供制備聚乙烯納米復合材料的方法，包括：

提供粒狀固體形式的基礎聚乙烯樹脂，

提供平面碳納米顆粒，