[发明专利]用于生产具有改良机械性能的管的多重模态聚乙烯模塑组合物

说明书

本发明涉及一种聚乙烯模塑组合物，其具有多重模态分子量分布且 特别适合于生产管，还涉及一种制备该模塑组合物的方法，其在含齐格 勒催化剂和助催化剂的催化剂体系存在下，通过包括连续聚合步骤的多 级反应顺序来进行。

术语“具有多重模态分子量分布的聚乙烯模塑组合物”或简单地“多 重模态聚乙烯”是指具有多重模态构型的分子量分布曲线的聚乙烯模塑 组合物或聚乙烯，即该聚乙烯包含多种乙烯聚合物片段，其每一种具有 不同的分子量。例如，根据本发明的优选实施方案，可以通过包括连续 聚合步骤的多级反应顺序来制备多重模态聚乙烯，所述连续聚合步骤在 串联排布的各反应器中在预先设定的不同反应条件下进行，以获得具有 不同分子量的各聚乙烯片段。一种该类型的方法可以在悬浮介质中实 施：在这种情况下，在悬浮介质和合适的催化剂，优选齐格勒催化剂存 在下首先在第一反应器中第一反应条件下使单体和摩尔质量调节剂(优 选为氢)聚合，然后转移到第二反应器中并于第二反应条件下进一步聚 合，而且，如果将要制备的聚乙烯为例如三重模态，进一步转移到第三 反应器中并于第三反应条件下进一步聚合，其中第一反应条件不同于第 二和第三反应条件以获得具有不同分子量的三种聚乙烯片段。不同乙烯 聚合物片段分子量的这种区别通常通过重均分子量Mw来评估。

尽管齐格勒催化剂特别适于本发明的优选应用，但使用其它催化剂 也是可能的，例如具有均匀催化剂中心(或“单位点”催化剂)的催化 剂，如金属茂催化剂。

生产管大规模使用聚乙烯，为此，所需的材料具有高的机械强度、 低经受蠕变趋势以及高的抗环境应力破裂性。同时，该材料必须能够易 于加工，并且用于饮用水管时必须满足器官感觉。

具有单一模态或单模态分子量分布的聚乙烯模塑组合物，即，包含 预先设定分子量的单一乙烯聚合物片段，在其加工性或因为它们的抗环 境应力破裂性或因为其机械强度而存在不足之处。

作为对比，具有双重模态分子量分布的模塑组合物代表了技术的前 进。可以更容易地对它们进行加工，并且与单一模态组合物相同密度时， 具有好得多的抗环境应力破裂性以及较高的机械强度。

EP-A 739937描述了一种管，其包含这样的模塑组合物，该组合物 基于双重模态分子量分布的聚乙烯，可以容易地进行加工并且具有良好 的机械性能。

本发明的一个目的是提供基于聚乙烯的模塑组合物，而且对于其作 为管原材料的用途上，在保持良好加工性的同时，还具有更优的抗环境 应力破裂性、机械强度(尤其是经过长时间后)和加工行为的性能结合。

该目的是通过具有多重模态分子量分布的聚乙烯模塑组合物来实 现的，所述聚乙烯模塑组合物包含45-55wt％的低分子量乙烯均聚物A， 20-40wt％的含乙烯和具有4-8个碳原子的另一烯烃的高分子量共聚物B 和15-30wt％的超高分子量乙烯共聚物C，其中所有百分比都基于所述模 塑组合物的总重。

术语“低分子量乙烯均聚物A”、“高分子量乙烯共聚物B”以及 “超高分子量乙烯共聚物C”分别是指乙烯均聚物A、乙烯共聚物B和 乙烯共聚物C，它们具有不同的且增长的分子量。

本发明还涉及在串联悬浮聚合中制备该模塑组合物的方法以及包 含该模塑组合物的管，其具有相当优异的机械强度性能和高的劲度。

本发明的聚乙烯模塑组合物在23℃的密度为0.945-0.957g/cm³，优 选为0.945-0.955g/cm³，更优选为0.948-0.955g/cm³，并且具有三重模态 的分子量分布。高分子量共聚物B包含一定比例的具有4-8个碳原子的 另一烯烃单体，该烯烃单体的量为基于高分子量共聚物B的重量的 1-8wt％。这样的共聚单体的实例是1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和 4-甲基-1-戊烯。超高分子量乙烯共聚物C同样包含上述共聚单体中的一 种或多种，所述共聚单体的量为基于超高分子量乙烯共聚物C的重量的 1-8wt％。

这些共聚单体的优选量使之可能获得改进的抗环境应力破裂性。在 该优选范围内，聚乙烯模塑组合物有利地具有机械性能的进一步改进的 结合。