[发明专利]用于管道应用的耐久性提高的高熔体流动聚合物

说明书

发明领域

本发明涉及具有提高的耐久性和刚性，并且仍然保持高水平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。

发明背景

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和温度，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、泡沫材料之类的应用。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。聚丙烯还用于压力管道，主要是热水管道和工业管道。管道应用中经常利用聚丙烯在高温下与其他聚烯烃相比的优良性质。使用了全部三种主要类型的丙烯聚合物，即均聚物、无规共聚物和嵌段共聚物(即橡胶样弹性共聚物)。

一般来说，选择用于管道应用的聚丙烯基材料应当使产品具有高刚性和高耐久性同时仍然保持良好的加工性。但是，这些性质互相关联，经常以互相矛盾的方式表现，即提高某一性质只会以牺牲另一性质的代价得以实现。增加组合物中均聚物的含量可以提高刚性。结果材料变得更脆，从而导致冲击性变差。而且，高脆性通常伴随对裂纹缓慢扩展的耐受性较低，从而对耐久性造成损害。

管道通常由挤出法制得，或者小规模地由注塑法制得。因此，为了改善加工性，聚合物熔体应当是低粘度的。但是，使用这种低粘性材料获得的耐久性通常不能符合EN 1852，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，以满足对耐久性的标准要求。

而且，常压管道要求具有足够的环刚性，以承受污物压力。高刚性通过高拉伸模量值体现。但是，如上所述，拉伸模量增加即管道刚性增加可能会对冲击性和/或对裂纹缓慢扩展的耐受性造成损害。

在EP 0894103中，提供了一种聚合物组合物，其包含聚丙烯均聚物和聚丙烯无规共聚物。可以任选地添加橡胶共聚物，制得所谓冲击改性的聚合物。对于这些冲击改性的聚合物，熔体流动速率MFR_{2.16kg/230℃}保持低水平。而且，选择的拉伸模量不超过1100MPa。

发明概述

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，由该组合物可以制得高刚性和高耐久性的管道，同时仍然保持聚合物熔体的良好加工性。另一个目的是提供制备这种组合物的方法，以及提供具有高刚性和耐久性以及由于聚合物提高的加工性而使缺陷量较低的管道。

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)聚丙烯均聚物，

(ii)聚丙烯无规共聚物，通过丙烯与烯烃共聚单体的共聚反应制备，其中烯烃共聚单体单元的含量为0.2-5.0重量％，

(iii)丙烯和至少一种烯烃共聚单体的弹性共聚物，

所述聚合物组合物的拉伸模量根据IS0 527-2/1 B在1mm/min和23℃条件测量至少为1200MPa。

在本发明上下文中，聚丙烯均聚物定义为优选由超过99.8重量％、较优选由超过99.9重量％、更优选由超过99.99重量％的丙烯单元组成的聚合物。

如果存在除了丙烯单元以外的单元，则这些单元优选来自乙烯之类的烯烃。

聚丙烯均聚物可以是单峰或多峰的。

本文用“多峰”表示聚合物的模态，即聚合物分子量分布曲线的形态，该曲线是分子量分数作为其分子量的变量的图。下文将说明，本发明聚合物组分可以使用串联结构和在不同反应条件下操作的反应器，通过连续步骤法制备。结果，在特定反应器中制备的各部分具有其自身的分子量分布。将这些部分的分子量分布曲线叠加，获得最终聚合物的分子量分布曲线，该曲线可能显示两个或更多个极大值，或者至少与个别部分的曲线相比发生明显地扩展。通过两个或更多个串联步骤制备的这种聚合物根据步骤的数量被称为双峰或多峰。

在优选的实施方式中，聚丙烯均聚物部分的熔体流动速率MFR_{2.16kg/230℃}小于20g/10min。一般来说，熔体流动速率与聚合物熔体在特定温度下施加特定负载时的流动性相关。高熔体流动速率值表明是低粘度的聚合物熔体，反之亦然。