[发明专利]管材专用聚烯烃树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材用聚烯烃树脂组合物，具体涉及以高密度聚乙烯(HDPE)为基础树脂，通过第二组分ULDPE-g-HEMA接枝物以及第三组分纳米级炭黑/氧化铝复合材料改性，制备出耐环境应力开裂性能优异的管材用聚烯烃组合物及其制备方法。

背景技术

近年来，随着塑料工业的发展，聚乙烯管材以其重量轻、耐腐蚀、导热系数低、绝缘性能好、施工安装和维修方便等特点越来越受到人们的重视，并已经成为继PVC之后，世界消费量最大的塑料管道品种，应用领域遍及给水、农业灌溉、燃气输送、排污、矿山沙浆输送等工程及油田、化工及邮电通讯等领域。

在聚乙烯管材中，高密度聚乙烯(HDPE)管具有质轻、力学性能优异、卷曲性和柔性优良等特点，是最有竞争能力的管材品种。但由于HDPE树脂本身的结构、形态，易导致管材在一定时间、一定负荷作用下会出现破裂现象，即耐环境应力开裂性能(ESCR)较差，从而影响了HDPE管材在室外给水管、燃气管、灌溉用管等领域的应用。因此，ESCR是评价和影响HDPE管材寿命的一项重要指标。

有研究表明，HDPE树脂的ESCR受温度、外力等外界因素的影响，但与树脂本身的分子量、分子量分布、支化度及支链长度、结晶情况等内因关系更大，因此，现有技术中，有从聚合的角度，通过反应器串联、加入长支链单体、控制反应条件、改变催化体系等方式可生产高ESCR的聚乙烯树脂，如CN1903896、CN1513002等报道。通过改变催化体系提高HDPE的ESCR性能虽然效果较好，但缺点是研发难度大，只适用于具备聚合装置大型石化厂，小型石化厂难以开展此项技术。从树脂后加工改性的角度，通过调变树脂分子结构提高材料的ESCR的方法应用的更多，主要途径有两种：一是树脂中混入聚烯烃、弹性体等第二组分进行改性，第二组分在聚乙烯中起到细化球晶、降低结晶度和阻止裂纹伸展的作用。该方法是目前最常用的方法，相关报道较多，如CN1556835、CN1247204、CN1262972、US2007282071(A1)、US2006276593(A1)、US2003088021(A1)、US7153909、WO0105852(A1)、JP57031945(A)等。二是通过化学交联改性，形成交联的结构，增加分子链间的联结，提高聚乙烯材料的耐环境应力开裂性能。如CN2492729采用硅烷交联聚乙烯层；US4390666将两种不同分子量的聚乙烯树脂进行混合，再利用有机过氧化物进行交联制备的聚乙烯组合物具有良好的物性，如具有高硬度、高ESCR、高抗冲击性能等。以上通过树脂后加工改性改善树脂ESCR的专利技术，虽然工艺简便、利于实施，但普遍对HDPE的ESCR性能改善效果有限，一般不超过2000小时。

发明内容

本发明目的是提供一种管材用聚烯烃树脂组合物，以HDPE树脂为基料，通过第二组分ULDPE-g-HEMA接枝物改性，调变其分子结构；再加上加入纳米级炭黑/氧化铝复合物，调整HDPE分子的空间结构，从而使树脂具有良好ESCR(＞5000小时)性能。本发明进一步提出树脂组合物的制备方法。

具体地，以高密度聚乙烯的重量为百分之百计，本发明所述的树脂组合物包括：

1)100％的高密度聚乙烯，熔体流动速率0.1～0.5g/10min；

2)8％～18％的ULDPE-g-HEMA接枝物；

3)2％～5％的纳米级炭黑/氧化铝复合物。

所述的ULDPE-g-HEMA接枝物是在引发剂的作用下将接枝单体接枝到超低密度聚乙烯(ULDPE)主链上的接枝共聚物，引发剂为溴素(Br₂)。接枝单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，纯度＞99.5％。聚合物ULDPE为乙烯与丙烯、丁烯、辛烯或己烯的共聚物，优选乙烯与丁烯的共聚物。其中熔体流动速率(MFR)为0.1～20g/10min，密度(ρ)为0.860～0.900g/cm³；

所述的熔体流动速率(MFR)是在190℃，2.16Kg负荷下的测定值。