[发明专利]一种管材用聚乙烯树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯树脂组合物，具体涉及以高密度聚乙烯(HDPE)为基料的具有优良耐环境应力开裂性能的管材用树脂组合物。

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。

《供水用聚乙烯管材规范》(ISO 4427：1996)根据管材长期强度把PE分为PE 32、PE40、PE 63、PE 80、PE 100等不同等级。在我国，市场上最常见的管材专用树脂是PE63级，如6100M、HD4810EX等牌号。PE63级树脂的ESCR均小于1000小时，因此限制了使用范围，价格和档次都无法与PE80、PE100级别的管材专用树脂相抗衡。而PE80、PE100或更高级别的聚乙烯管材专用树脂，ESCR均超过1000小时，但树脂是从聚合反应直接获得，技术复杂且成本较高。

有研究表明，HDPE树脂的ESCR不但受温度、外力等外界因素的影响，而且与树脂本身的分子量、分子量分布、支化度及支链长度、结晶情况等内在因素的关系更大。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。但更多的是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，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；ZL 0215154804采用一种新型硅烷交联聚乙烯用于管材生产。ZL03825881.1利用过氧化物交联聚乙烯制造交联聚乙烯管材。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；CN200410066408.5通过用红外线辐照，在制备管材的过程中促进过氧化物交联聚乙烯树脂，从而提高聚乙烯管材的机械性能和耐热性能等。

发明内容

本发明目的是提供一种管材用聚乙烯树脂组合物，以HDPE树脂为基料，通过茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)耐候母粒和有机过氧化物微交联改性来实现。该树脂组合物具有优良的ESCR性能(＞2500小时)。本发明进一步提出组合物的制备方法。

以高密度聚乙烯(HDPE)的重量为百分之百计，本发明所述的树脂组合物包括：

1)HDPE                  100％；

2)复配交联助剂          0.05％～0.2％；

3)mLLDPE耐候母粒        10％～30％；

其中所述的复配交联助剂为叔丁基过氧化氢(TBHP)与过氧化二苯甲酰(BPO)，两种交联剂的质量比为TBHP/BPO＝25∶1～5∶1。

所述的mLLDPE耐候母粒是由mLLDPE、复合光稳定剂、mLLDPE和马来酸酐(MAH)的接枝物(mLLDPE-g-MAH)及分散剂组成的共混物。聚合物mLLDPE以采用单活性中心催化剂——茂金属催化体系制备的聚乙烯，可以是乙烯和丁烯-1、己烯-1共聚而得，也可以由乙烯均聚而得。其中密度：0.865～0.941g/cm3，熔体流动速率：0.5～10g/10min。所述的熔体流动速率(MFR)是在190℃，2.16Kg负荷下的测定值。