[发明专利]用于制造管材专用聚乙烯树脂的母料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造管材专用聚乙烯树脂的母料的制备方法，特别涉及采用的着色剂为永固橙G或酞菁蓝的用于制备管材专用聚乙烯树脂的母料的制备方法。

背景技术

随着塑料管材开发利用的深化和生产工艺的不断改进，塑料管材的应用领域愈来愈广，其优异的耐化学腐蚀性能和日益完善的机械性能被人们普遍认知，塑料管材已不再简单地依据价格优势而作为金属管材的替代品。其中聚乙烯(PE)管材的发展非常迅速，早期的PE管材主要用于低承压工况的液体介质或固体介质输送，如排污、排水、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送等，以后则逐步推广至高承压气体或液体的输送，如给水或燃气的输送等。显然，用于给水或燃气一类高承压介质输送的专用管材要求具有更好和更耐久的机械性能。在额定的温度、压力工况下，在大气环境中通常须保证安全使用50年以上，这就对管材专用PE的耐老化性提出了更高的要求。聚烯烃类高聚物的共同弱点是在紫外线、热和氧的共同催化作用下易按照游离基反应历程发生老化，最终导致大分子链断裂而丧失强度。现有技术中，传统采用黑色PE管材作为燃气输送管道，用于制造黑色PE管材的专用料是在PE中掺入2～2.5wt％的粉末状炭黑，由于碳黑除了着色外同时具有屏蔽紫外线光的作用，能使PE分子减少因光照而引发产生游离基的概率，再配合添加常规的抗氧剂，黑色PE管材能够满足输送燃气一类介质的要求。但工业上燃气管道按习惯需标以橙色，采用黑色PE管材作为燃气输送管道时需再用其它方法增加标识。这显然极不方便，一旦标识磨损或损坏还会导致事故的发生。随着光、热稳定剂性能的不断改进，专用于燃气输送的橙色PE管材逐渐推出，且产量已具一定规模。现有常用的光稳定剂有茎基二苯甲酮的衍生物、三嗪类和取代丙烯晴类苯甲酸酯类、光稳定剂901等紫外线吸收剂；亚硫酸锌和受阻胺类、炭黑、二氧化钛等光屏蔽剂。中国专利ZL 94115267.7介绍苯并呋喃-2-酮用作保护有机物的稳定剂能有效抵抗热降解、氧化降解或光诱导降解，中国专利ZL200480014355.0则介绍了一种与聚合物具有高度兼容性的外线吸收剂羟苯基三嗪。然而，现有采用了光、热稳定剂制造的橙色PE管材其耐老化性能仍然无法达到黑色PE管材的水平，进一步提高制造橙色管材专用PE材料的耐老化性能在本领域至今仍备受关注。

发明内容

本发明提供了一种用于制造管材专用聚乙烯树脂的母料的制备方法，制得的母料可用于制造着色剂为永固橙G或酞菁蓝的非黑色的管材，它通过采用一种改进的组合光稳定剂，解决了非黑色PE管材耐光老化性能较难以达到与黑色PE管材相同水平这一技术问题。

以下是本发明具体的技术方案：

一种用于制造管材专用聚乙烯树脂的母料的制备方法，它包括将作为载体的聚乙烯树脂、着色剂和添加剂混合拌匀后用双螺杆挤出机进行熔融混合造粒制得母料产品。前述混合后的物料在螺杆内停留时间控制为2～4分钟，螺杆温度控制为160～200℃。聚乙烯树脂的熔体流动速率为18～22g/10min，着色剂为永固橙G或酞菁蓝。

添加剂包括抗氧剂、光稳定剂I和光稳定剂II，其中：

抗氧剂为B225抗氧剂，

光稳定剂I为2’-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑，

光稳定剂II为N，N′-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)己二胺。

添加剂各组分的配比以重量份计，当抗氧剂为1.0，光稳定剂I为0.5～2.0，光稳定剂II为1.0～3.0；

以载体、着色剂和添加剂的总量为基准，着色剂用量为1～5wt％，添加剂的用量为15～50wt％。

上述添加剂各组分的配比以重量份计，当抗氧剂为1.0，光稳定剂I最好为1.0～1.5；光稳定剂II最好为1.5～2.5。

上述添加剂的用量最好为20～35wt％。

发明通过大量的实验对多种化合物进行筛选，选用了两种化合物组成复配的光稳定剂。发明人由实验发现，这两种光稳定剂的组合使用能产生协同作用，在使用量相同的情况下，组合使用比单独使用其吸收紫外线的能力明显增强。

与现有技术相比本发明的积极效果明显，采用本发明制得的母料制造管材专用PE树脂，在不增加添加剂使用量的前提下，PE材料的耐光老化性能明显提高。以黑色PE管材专用料为对比进行老化试验，最终制得的PE树脂呈现几乎相同的耐老化性能，基本解决了现有技术存在的非黑色PE管材耐光老化性能较难以达到与黑色PE管材相同水平这一技术问题。