[发明专利]一种多峰聚乙烯管材树脂组合物及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种多峰聚乙烯管材树脂组合物及其制备方法和制备的耐压管材。

背景技术

聚乙烯树脂可用于生产管材及其配件。管材在使用期间被暴露于众多应力下，这些应力可能引起龟裂或破裂，而对龟裂或破裂进行修复是昂贵的，特别是在管材被埋在建筑物中或地下时。因此，管材树脂要求高刚性和良好的韧性相结合，以提高其耐长期静液压强度、耐快速裂纹增长和耐慢速裂纹开裂性能。

高密度聚乙烯管材因其优越的耐长期静液压强度而被广泛应用，特别是第三代聚乙烯管材树脂PE100，用其制造的管材在持续10MPa的环向压力、20℃下，可使用50年。10MPa为长期静液压强度的较低置信下限(LCL)，LCL是在一定温度、时间下，破坏应力的最小强度，一般规定LCL是管材在20℃水中50年的预测长期静液压强度的97.5％。PE125为PE100的替代产品，具有更高的耐压等级，LCL为12.5MPa，即用PE125专用管材树脂制造的管材可在持续12.5MPa的环向压力、20℃的温度下，使用50年。

PE125专用树脂多为双峰或多峰高密度聚乙烯，在双峰或多峰高压聚乙烯中高分子量部分提供产品较好的耐慢速裂纹增长性能，抗蠕变性能以及高拉伸强度和高冲击强度；低分子量部分可以有效降低其在高剪切速率下的熔体黏度，改善加工流动性，并保证较高的结晶度，使产品具有良好的刚性。

专利US7037977提及一种聚乙烯组合物，第一组分是占35～49wt％的高分子量聚乙烯，第二组分是占51～65wt％的低分子量聚乙烯。第一组分是一种线型低密度聚乙烯，密度小于0.928g/cm³，MFR_21.6小于0.6g/10min；第二组分是高密度聚乙烯，密度大于0.969g/cm³，MI_2.16大于100g/10min；整体的聚乙烯树脂密度0.951g/cm³，MFR_2.16为1～100g/10min。该发明所述管材树脂优选使用茂金属催化剂，特别是双四氢茚基(THI)茂金属催化剂(IndH₄)₂R”MQ₂。发明所述的催化体系可用于溶液聚合或淤浆聚合，采用两反应器串联工艺生产的树脂性能较好，两个环管反应器串联或一个环管反应器和淤浆反应器串联。发明所述的管材树脂机械性能优于PE100等级树脂，所生产的管材可承受环应力11.2MPa，甚至12.5MPa，在20℃下，安全使用50年。

专利EP1460105提及一种新型多峰聚乙烯，包括一个低分子量组分和一个高分子量组分，MFR_5.0大于0.1，密度大于等于0.952g/cm³。该发明包括该新型聚合物的成型制品，特别是管子。发明涉及的组合物低分子量部分优选47～52wt％，高分子量部分优选48～53wt％。管材制品符合PE125等级要求，具有低熔垂性、良好的加工性能、良好的耐慢速裂纹增长性、良好的耐快速裂纹扩展、易焊接、高设计压力等级。发明优选淤浆和气相组合工艺，淤浆聚合优选环管反应器。主要反应前最好采用环管反应器进行预聚合，生产占总聚合物1～5wt％的均聚HDPE，减少后段细粉的生成并提高均聚物的比例。发明涉及聚合物可使用Z-N(EP810235)或茂金属(EP688794，EP949274等)催化剂生产。

PE125管材专用树脂也可通过掺混的方式制得。专利WO2005/005534提及是一种耐压管材树脂和一种离子聚合物的掺混物。耐压管材树脂占总树脂的90～99.9wt％，离子树脂占总树脂的0.1～10wt％。离子聚合物优选是至少一种α-烯烃与至少一种带碳碳双键的不饱和羧酸或酸酐的共聚物。离子聚合物首选杜邦公司的沙林树脂，例如乙烯与甲基丙烯酸共聚物的锌盐或钠盐。Solvay公司的Priex树脂，乙烯与马来酸酐的共聚物的金属盐也可。离子聚合物在总树脂中优选占1～5wt％。该发明涉及的耐压管材树脂优选双峰聚乙烯，高分子量部分密度0.915～0.922g/cm³，MFR_21.60.02～0.1g/10min，分子量分布2～6，共聚单体优选是丁烯、甲基戊烯、己烯、辛烯；低分子量部分密度0.971～0.980g/cm³，MFR_2.16300～1000g/10min，分子量分布2～6。耐压管材树脂的分子量分布8～40。该发明所述的掺混物具有良好的耐静液压性能，耐压能力满足PE125等级要求。