[发明专利]用于制造管道的加工性提高的聚丙烯

说明书

发明领域

本发明涉及具有提高了制造高表面光滑性和优良机械性质的管道的加工性的聚合物组合物。而且，本发明涉及制备这种聚合物组合物的方法以及由其制得的管道。

背景技术

由聚合物材料制备的管道常用于各种目的，例如流体输送，即输送液体和气体。所述流体可以是加压的(例如在输送天然气或自来水时)或者是未加压的(例如在输送污水、排放雨水或生活污物(粪便和废水)时)。而且，所输送的流体可能具有变化的温度，通常在0-50℃范围内。无压力管道还可以用于保护电缆和导管，以及用于排水渠(例如道路和铁路)。

聚丙烯基聚合物的许多特性使得它们适合管道、装配件、模制品、泡沫材料的应用。聚丙烯作为管道材料主要是用于常压(non-pressure)的应用(管道和装配件)以及外形轮廓。但是，聚丙烯也用于加压管道，主要是热水管道和工业管道。

对常压管道系统，要求具有高刚性提供足够的耐受力，如承受污物压力。通常，高刚性聚丙烯是基于高分子量的材料，这种材料经常通过添加成核剂来成核的，即，结晶在较高温度下开始，且结晶速度较高。然而，高分子量的聚合物中，聚合物链更容易被取向，这些高分子量聚合物因为在熔体离开模头或挤出机模头时取向的聚合物链在非取向阶段尽力返回而产生高的加工收缩。由于收缩通常随挤出速度提高而增加，这对生产速率造成显著的限制。

此外，由于高分子量聚合物的取向倾向，如果在熔体发生取向之后能够回收该材料之前进行冷却，最终产品中的残余应力因高模量材料的快速结晶而增加，而如表面光滑性的表面性质会很差。但是，最终产品的表面性质关系到最终产品的抗缺口破坏强度。因此，具有瑕疵和/或擦伤的管道表面的抗缺口破坏强度很低。

为了提高挤出机的输出速率(如管的生产速率)，优选高流动性的聚合物。此外，在特定输出速率下，挤出机端部的熔体压力和熔体温度应处于较低水平，但也应足够高，以确保良好的熔体均匀性(如，对聚丙烯，通常高于190℃)。当提高了挤出机的输出速率时，熔体压力以及因此造成的熔体温度依据流动限制状况(即模具或模头)而提高。对熔体压力，挤出设备提出的限制，但是在高熔体温度下聚合物很可能发生降解。为改善流动性，聚合物熔体应是低粘度，例如通过降低分子量来达到。但是，如上面讨论的，高分子量聚合物被优选是为了达到高刚性。此外，使用这种低粘性材料获得的机械性质通常不能符合EN1852，prEN13476之类国际标准规定的要求。通常将用于常压管道应用的聚合物的熔体流动速率值保持在低水平，以满足标准的要求。

如上所述，为达到特定的输出速率，优选较低的熔体温度。然而，太低的熔体温度通常产生较差的表面性质，如表面光滑性差，结果导致机械性质较差，如低的抗缺口破坏强度。

因此，仍需要用于管道的聚丙烯组合物，该组合物具有改进的加工性，同时保持高水平的机械性质。

发明内容

考虑到上面讨论的问题，本发明的目的是提供聚丙烯基组合物，由该组合物可以在较低的熔体温度和/或熔体压力下加工，但仍能产生高刚性、优良的表面性质(例如高的表面光滑性)、良好的长期性质、高抗缺口破坏强度和高的低温冲击值的材料。

通过提供一种聚合物组合物解决了这些目的，所述聚合物组合物包含：

(i)聚丙烯基基质，该基质包含至少一种聚丙烯无规共聚物，其通过丙烯与烯烃共聚单体的共聚反应制备，以聚丙烯基的基质重量为基准，基质中烯烃共聚单体单元的含量为0.2-5.0重量％，

(ii)丙烯和至少一种烯烃共聚单体的弹性共聚物，

所述聚合物组合物在220℃测定，在损耗模量G”＝5kPa时的储能模量G’(5kPa)≤3100Pa。

本发明的基本特征是存在聚丙烯无规共聚物，该共聚物通过丙烯与烯烃共聚单体的共聚反应制得。如下面讨论的，聚丙烯基基质可以只由一种聚丙烯无规共聚物构成，或者可以任选包含其它的聚合物组分，如聚丙烯均聚物或第二种聚丙烯无规共聚物。

根据本发明，聚丙烯基基质需具有0.2-5.0重量％的源自一种或多种无规共聚物组分的烯烃共聚单体单元。

如上面指出的，无规共聚物是三种主要类型的聚丙烯中的一种。一般而言，聚丙烯无规共聚物是在丙烯与至少一种共聚单体聚合时获得的，以产生该共聚单体在聚合物链中的随机或统计分布。共聚单体的量和类型对许多性质如结晶性能、刚性、熔点或聚合物熔体的流动性有显著的影响。为解决本发明的目的，特别是提供在加工性和机械性质之间的良好平衡，需要保持在上述范围之内的源自聚丙烯无规共聚物的烯烃共聚单体单元。