[发明专利]一种用于大口径厚壁低熔垂管材的双峰型聚乙烯树脂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于大口径厚壁低熔垂管材的双峰型聚乙烯树脂及其制备方法。所述的树脂包括高分子量部分和低分子量部分，低分子量部分与高分子量部分的质量比为3:7～7:3；其数均分子量Mn为2000～10000，重均分子量Mw为100000～400000，Mw/Mn为10～200，熔体流动速率MFRs为0.2～1.0g/10min，树脂密度为0.945～0.960g/cm³。本发明提供的双峰型聚乙烯树脂可通过环管反应器和流化床反应器串联组成的反应器制备得到。该双峰型聚乙烯树脂具有改进的力学性能、优良的加工性能和优良的强度与抗熔垂性能，适用于制备大口径厚壁低熔垂管材。

技术领域

本发明涉及聚合物管材技术领域，具体地说，涉及一种用于大口径厚壁低熔垂管材的双峰型聚乙烯管材树脂及其制备方法。

背景技术

聚合物材料的管材经常用于各种用途，例如流体输送。当用于输送液体或气体等流体时，输送过程中被输送的流体需要加压，并且流体的温度也会有变化，通常约在0℃～50℃的范围内，这种流体输送用管为压力管。所谓“压力管”是指使用时要经受正压(即管内的压力高于管外的压力)的管子。目前聚合物材料的压力管多采用聚烯烃塑料制造，常用的聚烯烃塑料为单峰态聚乙烯，但是这种常规单峰态聚乙烯管材难以同时满足耐慢速开裂增长和耐快速开裂增长要求，而目前己发现某些双峰或多峰型聚乙烯材料可制得性能优良的大口径压力管。所谓聚合物的“峰态”指其分子量分布曲线的类型，即以聚合物重量分数为其分子量的函数的图的形状。普通聚乙烯的分子量分布只有一个峰，而双峰或多峰聚乙烯的分子量分布曲线却呈现两个或多个峰。由于聚乙烯树脂的可加工性和力学性能相互矛盾，提高分子量可使产品具有更好的力学性能，但同时树脂又变得难于加工，而双峰成多峰聚乙烯可以很好地解决这个问题。双峰聚乙烯产品由高分子量聚乙烯和低分子量聚乙烯两部分组成，其中高分子量聚乙烯用以保证物理力学强度，低分子量聚乙烯用以改善加工性能。此外，双峰聚乙烯还可以优化聚乙烯产品性能，使产品各项性能均衡提高，并延长产品的使用寿命，提升产品的抗熔垂性能，满足大口径厚壁低熔垂管材的生产。目前现有的聚乙烯树脂聚合过程中高分子量聚乙烯部分和低分子量聚乙烯部分分配不可控，分子量分布不合理，造成在满足大口径厚壁低熔垂管材的物理力学强度及长期性能的条件下，后加工比较困难，易产生在管的底部具有较厚管壁并且在管的顶部具有较薄壁分布的管，发生流挂现象。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于大口径厚壁低熔垂管材的双峰型聚乙烯树脂及其制备方法。本发明制备方法制得的双峰型聚乙烯组合物具有改进的力学性能、优良的加工性能和优良的强度与抗熔垂性能，适于制造理想的压力管，特别适于制造大口径抗熔垂管。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供了一种用于大口径厚壁低熔垂管材的双峰型聚乙烯树脂，所述的树脂包括高分子量部分和低分子量部分，低分子量部分与高分子量部分的质量比为3:7～7:3；其数均分子量Mn为2000～10000，重均分子量Mw为100000～400000，Mw/Mn为10～200，熔体流动速率MFRs为0.2～1.0g/10min，树脂密度为0.945～0.960g/cm³；

本发明中，适当选取低分子量部分和高分子量部分的比例(也被认为是部分间的“分配”)是非常重要的。如果高分子量部分的比例增大，会导致强度太低，如果其比例太小，会导致形成不理想的凝胶。本发明所述的比值“Mw/Mn”，是指重均分子量(Mw)与数均分子量(Mn)的比值，其用于定义聚乙烯的分子量分布的宽度。“熔体流动速率”(MFR)是用于制备管材的双峰聚乙烯的一个重要表征指标。MFR可表征聚合物的流动性，因此，也表征其加工性能。MFR越大，聚合物的粘度越小。MFR是在190℃温度下，通过不同的负荷测定，以g/l0min表示。其中，载荷表示为下标，例如，MFRo是按照IS0 1133在190℃下，以2.16kg载荷测定的，而MFRs是按照IS0 1133在190℃下，以5kg载荷测定的。