[发明专利]聚乙烯组合物

说明书

本发明涉及用于管道的聚乙烯组合物，其包含含有具有不同分子量的聚乙烯级分(fractions)的聚合基础树脂。本发明还涉及包含所述组合物的制品，优选管道(pipe)和所述组合物用于制造制品，优选管道的用途。

包含两种或更多种具有不同分子量的聚乙烯级分的聚乙烯组合物常被称作双峰或多峰聚乙烯组合物。由于它们有利的物理和化学性质，特别是机械强度、耐腐蚀性和长期稳定性，这样的聚乙烯组合物常用于制造管道。考虑到管道中输送的流体，如水或天然气常常是加压的并具有通常在0℃至50℃范围内的不同温度，用于管道的聚乙烯组合物显然必须满足苛刻的要求。另一方面，为了利于将管道安装到例如地下，需要管道的高挠性。

特别地，用于管道的聚乙烯组合物应具有高机械强度、良好的长期稳定性、抗切口/蠕变性和抗裂纹扩展性，和同时高挠性。但是，这些性质中的至少一些相互矛盾以致难以提供所有这些性质同时出色的管道组合物。例如，为管道提供机械强度的刚性已知随密度提高而改进，相反，挠性和抗应力开裂性已知随密度降低而改进。

此外，由于通常通过挤出或在较低程度上通过注射模塑制造聚合物管道，聚乙烯组合物还必须具有良好的可加工性。

聚乙烯管道广泛用于传送在压力下的流体，如气体或水。但是，由于聚乙烯的固有低屈服强度，除非将它们加强，否则它们的抗流体静力有限。公认的是，聚乙烯密度越高，长期流体静力强度（LHTS）越高。LTHS是用于根据ISO 9080和ISO 12162将压力管道树脂分级的性质之一并代表在给定温度T（例如20℃）和时间t（例如50年）下的以MPa计的预测平均强度。在这种分级下，商业管道聚乙烯常常以PE 80或PE 100为名分级。为了标作此，聚乙烯必须具有至少8 MPa [对PE 80而言]或10 MPa [对PE 100而言]的根据ISO 9080在较低预测水平（97.5%置信水平 - “LPL”）下的外推20℃ / 50年应力。这些评级清楚表明优异的长期流体静力强度。它们有时被称作MRS（“最小要求强度”）评级，MRS 8 = 8 MPa = “PE 80”，且MRS 10 = 10 MPa = “PE 100”。

某些双峰聚乙烯树脂已知具有极好的流体静力强度。例如，WO 02/34829公开了包含35至49重量%高分子量的第一聚乙烯级分和51至65重量%低分子量的第二聚乙烯级分的聚乙烯树脂，第一聚乙烯级分包含具有最多928 kg/m³的密度和小于0.6 g/10min的HLMI的线性低密度聚乙烯，第二聚乙烯级分包含具有至少969 kg/m³的密度和大于100 g/10min的MI₂的高密度聚乙烯，该聚乙烯树脂具有大于951 kg/m³的密度和1至100 g/10min的HLMI。

已知的是，为了遵循对管材的各种不同要求，可以使用双峰聚乙烯组合物。例如在EP 0739937和WO 02/102891中描述了这样的组合物。这些文献中描述的双峰聚乙烯组合物通常包含两种聚乙烯级分，其中这两种级分之一的分子量低于另一级分并优选是均聚物，具有较高分子量的另一级分优选是包含一种或多种α-烯烃共聚单体的乙烯共聚物。

在用于气体或冷水基础设施时，这样的管道的一个显著缺点是该管道缺乏挠性。由于对机械强度和长期稳定性的高要求，该管道刚硬。但是，在铺设气体或冷水管道时，例如在明沟铺设或非开挖铺设技术，如就地沟刨（plough-in-place）铺设中，由于管道的刚性，常常出现问题。通常难将管道配位和安装到沟槽中和弄直以盘绕形式储存或运输的管道。如果需要弯曲，出现同样问题。在管道刚度由于低温（例如在寒冷天气中）而提高时，所有这些问题当然更显著。

因此需要具有优异的长期流体静力强度以及良好挠性的管道。但是，公知的是，给定聚乙烯的流体静力强度随密度提高而提高，而给定聚乙烯的挠性随密度提高而降低。因此难以建立这两种性质的令人满意的平衡。

EP 1909013A公开了据称具有增强的挠性和同时高机械强度和良好长期稳定性并具有0.1至0.5 g/10 min的MFR₅、10至49的剪切稀化指数(2.7/210)并包含由两个乙烯均聚物或共聚物级分形成的密度940-947 kg/m³的基础树脂的聚乙烯组合物。

聚乙烯树脂的另一重要的要求是可加工性，即加工成所需制品的能力，其通常涉及该聚合物在熔融时的性质。清楚地，不仅具有良好挠性、高机械强度和良好长期稳定性，还具有良好可加工性的聚乙烯极其合意。