[发明专利]具有改进的耐环境应力开裂性的CPVC管材

说明书

发明背景

所公开的技术涉及适用于制备具有良好物理性质，如冲击强度和耐环境应力开裂性(ESC)的制品，如管材的塑料复合物。该技术特别涉及包括氯化聚氯乙烯(“CPVC”)均聚物的氯乙烯树脂。本发明还涉及含有该氯乙烯均聚物树脂的氯乙烯均聚物复合物和由此类复合物制成的制品，所述复合物符合ASTM D1784下的23447单元分类(cell class)。

聚氯乙烯(PVC)是具有大约57摩尔％沿聚合乙烯骨架键合的氯的氯乙烯聚合物。氯化聚氯乙烯(CPVC)是通常具有大于57摩尔％键合氯的PVC的后氯化形式。CPVC已知具有优异的高温性能特征，以及其它合意的物理性质。

由于其高玻璃化转变温度、高热变形温度、出色的阻燃抑烟性质和化学惰性，CPVC是重要的特种聚合物。尽管CPVC的玻璃化转变温度通常随氯量提高而提高，但提高的氯含量导致CPVC变得更难加工并且由其制成的产品变得更脆。就此而言，CPVC树脂已知通常具有低冲击性质并通常需要与抗冲击改性剂配混。

CPVC树脂还已知发生环境应力开裂。机械荷载并浸渍在某些种类的液体中的许多聚合材料通过银纹和/或开裂发生破坏。所需载荷比在空气中破坏所需的载荷小得多。促进破坏的液体是非溶剂并对聚合物化学惰性。此类破坏被称作环境应力银纹(ESCR)、环境应力开裂(ESC)和包括两者的环境应力破坏(ESF)。

简言之，ESC源自由小于塑料的短期机械强度的拉伸应力造成的塑料中的外部或内部裂纹，以造成破坏。在外加应力下添加有机液体(环境)会导致ESC破坏。实质上，有机液体润湿聚合物表面并与拉伸应力结合地，加速破坏速率。在通用热塑性塑料领域中早在40年代就已确认这一现象。

当前在CPVC管材领域中，在施工实践中推荐限制CPVC管材与不相容材料的接触。但是，需要用于改进CPVC制品的耐ESC性的更根本的方法。

容易加工并可用于CPVC复合物以制造具有改进的耐环境应力开裂性、同时与传统CPVC复合物相比至少保持或改进冲击强度并符合ASTMD1784下的单元分类23447的最终产品的CPVC树脂是合意的。

发明概述

令人惊讶地，本发明人已经发现，氯乙烯均聚物树脂，特别是通过将具有大约1.02或更高的特性粘度的氯乙烯树脂氯化制成的CPVC均聚物树脂具有改进的耐环境应力开裂性，在一些实施方案中，将此类均聚物树脂氯化至大约64至大约66.75重量％的氯含量。更加令人惊讶和与预期相反地，使用此类树脂的复合物可提供与通过将具有大约0.92或更低的特性粘度的氯乙烯树脂氯化制成的标准氯乙烯复合物提供的冲击强度至少相当并通常改进的冲击强度，特别地，此类标准氯乙烯树脂具有67重量％或更高的氯含量。同样地，使用此类树脂的复合物表现出比标准氯乙烯复合物改进得多的化学稳定性。

因此，本发明的一个方面涉及一种氯化氯乙烯(CPVC)复合物。所述CPVC复合物可包括(A)至少一种高分子量CPVC树脂，其中所述高分子量CPVC树脂通过将具有大约1.02或更高的特性粘度的氯乙烯树脂氯化制备。该高分子量CPVC树脂是均聚物树脂；也就是说，该高分子量CPVC树脂基本由CPVC构成。就高分子量CPVC树脂而言，基本由...构成是指该树脂可含有少量共聚单体，如小于该聚合物的大约1％或小于0.5％或小于0.25％的含量。在一些实施方案中，该均聚物仅由CPVC构成。

该CPVC复合物可另外包括(B)至少一种标准分子量CPVC树脂，其中所述标准分子量CPVC树脂通过将具有0.92或更低的特性粘度的氯乙烯树脂氯化制备。但是，优选不包括或以低含量包括此类标准树脂，例如以1:1或更高的高分子量CPVC树脂与标准分子量CPVC树脂的比率。

在一个实施方案中，该CPVC复合物中的高分子量CPVC树脂可具有小于67重量％的氯含量，如大约63至大约66.75重量％氯。

如果使用标准分子量CPVC树脂，该标准分子量CPVC树脂也可具有小于67重量％的氯含量。

在一个实施方案中，该CPVC复合物可另外含有(C)其它添加剂。所述其它添加剂可包括例如(1)稳定剂、(2)抗冲击改性剂、3)润滑剂、(4)填料、(5)着色剂和(6)它们的组合的至少一种。