[发明专利]用于管材应用的聚乙烯组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯组合物，特别地，本发明涉及一种用于管材应用的聚乙烯组合物，其包含高密度聚乙烯基础树脂。本发明进一步涉及一种生产所述聚乙烯组合物的方法以及由本发明的聚乙烯组合物制成的制品，优选管材。

背景技术

已知有用于生产管材的多种聚乙烯组合物。管材材料被分为如PE80或PE100。PE100的工作温度为20℃。ISO 9080分类保证，PE100材料在20℃下使用10MPa的内应力时将具有至少50年的寿命。

雪佛龙菲利浦(Chevron Phillips)化学公司名下的EP1987097公开了具有947kg/m³至954kg/m³的颗粒密度和1至30g/10min的MFR₂₁(ASTM D1238，21.6kg负载)的适用于管材的聚乙烯。示例性的树脂显示出在30.5至35.1的Mw/Mn下的278至346kg/mol的重均分子量。

UNIVATION TECH有限公司[US]名下的EP1781712公开了多种组合物，包括但不限于具有0.940g/cc以上的密度的高强度双峰聚乙烯组合物，该组合物包括具有较高的重均分子量(HwHMW)的高分子量聚乙烯组分和具有较低的重均分子量(MwLMW)的低分子量聚乙烯组分，其中所述较高的重均分子量与较低的重均分子量的比(MwHMW：MwLMW)为30以上；且该组合物有资格作为PE 100材料，以使得根据ISO 1167，经受内部管材阻力的由该组合物形成的管材在按照ISO 9080：2003，将内部管材阻力曲线外推至50或100年时，具有10MPa以上的外推应力。

Ineos组的EP1922342公开了在0.15至0.5g/10min的熔体流动速率(5kg负载)下具有935上至956kg/m³的自然密度的组合物，共聚单体为1-己烯，且在100rad/s，190℃下的动态粘度不超过2500Pa·s。

北欧化工技术公司名下的EP1146079公开了具有至少953kg/m³的粉末密度、955至965kg/m³的范围内的组合物的最终密度和0.15至0.40g/10min的MFR₅的组合物。由该组合物制成的管材满足了至少9.0MPa(PE112)的设计应力。该组合物由两种组分组成，其中低分子量组分是具有350至1500g/10min的MFR₂的乙烯均聚物，其存在的量为42至55wt％。

根据ISO 9080，聚乙烯管材根据它们的最低需求强度分类，即，它们在20℃下50年期间承受不同的周向应力而不破裂的能力。由此，承受8.0MPa的周向应力(MRS_8.0)的管材被分类为PE80管材，且承受10.0MPa的周向应力(MRS_10.0)的管材被分类为PE100管材。在聚乙烯管材发展中的下一步工作将是承受12.5MPa的周向应力(MRS_12.5)的PE125管材。以通过常规的齐格勒-纳塔催化剂制造的多峰树脂要满足PE80的要求，密度需要为至少940kg/m³，而且，要满足PE100的要求，密度需要为高于945kg/m³。

除了高密度，用于生产管材的多峰聚乙烯树脂应表现出优异的机械和冲击性质，同时保持良好的加工性质。通常，这些性质取决于聚乙烯组合物的分子量。分子量越高，如冲击强度、松弛行为和快速裂纹扩展性质就越好。因此，可以通过在聚乙烯组合物中增加至少一种聚乙烯级分的分子量来实现改善的冲击性质和机械性质。

然而，由于在较高和较低的分子量级分之间的粘度差别的增加，这通常导致均匀性的损失。由于越来越难以将超高分子量的颗粒与聚合物基质均匀化，这些相容性的问题在聚乙烯组合物中包含超高分子量级分(UHMW)以进一步改善的冲击机械性质的情况下尤为突出。

然后，这些超高分子量颗粒在混炼的材料中以所谓的“白点”出现，并可能导致由聚乙烯组合物生产的制品，如管材中的粗糙或表面缺陷。也就是说，低度的均匀性不利地影响了聚合物组合物的表面性质。