[发明专利]用于增加抗环境应力开裂性的含添加剂的聚乙烯

说明书

一种具有增强的抗环境应力开裂性的聚乙烯组合物，其包含多峰高密度聚乙烯(HDPE)与如下至少一种添加剂的聚合物共混物：聚碳酸酯‑硅氧烷共聚物、平均分子量(Mw)至少为2000的聚乙二醇(PEG)和在两种芳烃嵌段之间包含两种不同的饱和烷烃嵌段的无规嵌段共聚物。所述添加剂在聚合物共混物中的存在量为聚合物共混物重量的1wt％或更少。

技术领域

本发明涉及具有改进的抗环境应力开裂性的高密度聚乙烯组合物。

背景技术

合成聚合材料、特别是热塑性树脂广泛用于生产多种终端用品，从医疗器械到食品容器。常规丙烯基聚合材料长期以来被用于诸如热成形、吹塑、涂覆等工艺中，其中要求高的熔体强度，这可通过增加分子量和拓宽分子量分布来实现。在聚合工艺中，可以通过选择特定的工艺条件和催化剂来改变分子量和分子量分布。

聚丙烯(PP)已广泛用于生产瓶盖和密封塞。但为了达到必须的瓶盖强度，通常需要内衬(例如由乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、丁基橡胶等制成)来达到必要的密封特性和感官特性。这类双层瓶盖很贵。另一方面，对于制备整体式密封件如旋紧瓶盖来说，高密度聚乙烯(HDPE)通常具有必须的硬度、流动性能和更好的感官特性。但HDPE大多数均缺乏耐受随时间开裂的能力(通过抗环境应力开裂性能(ESCR)测试测量)。因此，需要提高HDPE组合物的ESCR性能。

已经有许多尝试来提高这种性能。虽然有多种方法来增加聚乙烯的ESCR性能，但大多数的缺点是要么成本过高，要么仅适用于制备起始聚乙烯材料的方法，而不能用于已有聚乙烯材料。这些包括在聚合过程中加入的C₄、C₆和/或C₈共聚单体，所述聚合过程可以在气相或溶液中实施。还应用了对分子量分布(双峰或多峰)的微调，以及使聚乙烯与其它聚合物共混。还应用了硅烷接枝聚乙烯的交联、应用特定的成核剂和应用特定的催化剂包。

虽然也使用了不同的添加剂，但这些添加剂通常在高浓度下使用。这种高浓度添加剂劣化了所得聚合物的流动和机械性能，同时增加了与它们制备相关的成本，使得它们在工业上应用不太现实。

考虑到塑料零件(如瓶盖和密封塞、瓶子和容器)用量不断增长的趋势，以及应用塑料容器储存腐蚀性化学品(漂白剂瓶)等，即使在低厚度下增强的塑料ESCR性能也变得尤为重要。例如，将瓶盖重量从3g减至1.8-2.0g(正如许多品牌商目前所要求的)，同时保持其ESCR性能，这是一个新的挑战。因此，一直需要具有增强的ESCR的改进聚乙烯基组合物，特别是适用于瓶盖和密封塞用途的那些。

发明内容

一种具有增强的抗环境应力开裂性的聚乙烯组合物，其包含多峰高密度聚乙烯(HDPE)与包括如下至少一种的添加剂的聚合物共混物：聚碳酸酯-硅氧烷共聚物、平均分子量(Mw)至少为2000的聚乙二醇(PEG)和在两种芳烃嵌段之间包含两种不同的饱和烷烃嵌段的无规嵌段共聚物。所述添加剂在聚合物共混物中的存在量为聚合物共混物重量的1wt％或更少。

在特定实施方案中，所述添加剂包括如下至少两种：聚碳酸酯-硅氧烷共聚物、聚乙二醇(PEG)和在两种芳烃嵌段之间包含两种不同的饱和烷烃嵌段的无规嵌段共聚物。在某些情况下，所述添加剂的存在量基于聚合物共混物重量可以为0.1-1wt％。在其它情况下，所述添加剂的存在量基于聚合物共混物重量可以为0.1-0.5wt％。

HDPE在190℃和2.16Kg下的熔体流动比率可以为0.3-6.0；在190℃和21.6Kg下的熔体流动比率为3-70dg/min；和/或密度为945-965Kg/m³。密度可以按ASTM D792(2013)来确定。熔体流动比率(MFR)可以按ISO 1133-1(2011)来确定。在特定实施方案中，HDPE的分散指数(PDI＝Mw/Mn)按凝胶渗透色谱法确定可以为8-30。在某些情况下，HDPE为含有选自C₃-C₁₀烯烃单体的共聚单体的共聚物，所述共聚单体在HDPE共聚物中的存在量为2wt％或更少。