[发明专利]双峰聚乙烯树脂的制备方法及所得双峰聚乙烯树脂和管材料制品

说明书

本发明提供一种双峰聚乙烯树脂的制备方法及所得双峰聚乙烯树脂和管材料制品。所述制备方法包括在含钛的齐格勒‑纳塔催化剂体系存在下，采用至少2个反应釜串联工艺生产所述双峰聚乙烯树脂。所得聚乙烯树脂具有双峰分子量分布，树脂密度0.943～0.963g/cm³，熔融指数在5kg载荷下为0.10～0.40g/10min。所述双峰聚乙烯树脂具有较好的拉伸性能、抗冲击性能，以及优良的防热降解能力。所述双峰聚乙烯树脂适合制备高性能、大口径的双峰聚乙烯管材料制品。

技术领域

本发明涉及聚乙烯领域，具体地说，是涉及一种采用齐格勒纳塔催化剂的双峰聚乙烯树脂的制备方法及所得双峰聚乙烯树脂和管材料制品。

背景技术

聚乙烯是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。原态聚乙烯的外表呈乳白色，在微薄截面呈一定程度的半透明状。PE具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性。聚乙烯具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于电线电缆。中到高分子量等级PE具有极好的抗冲击性，在聚乙烯管材常温甚至在-40F低温度下均如此。聚乙烯具有强度大、韧性好、刚性大、耐热耐寒等特点，同时兼具良好的成型加工性能，且价格低廉，广泛的应用于制备各种塑料制品。

聚乙烯塑料管材主要分两大类：高密度聚乙烯HDPE(低压聚乙烯)和低密度聚乙烯LDPE(高压聚乙烯)。聚乙烯材料的应用非常广阔，管材领域只是聚乙烯应用领域中的一个重要方面。由于HDPE和LDPE物理性能上存在差异，所以两种材料在管材应用领域上各有不同：低密度聚乙烯(LDPE)具有良好的柔韧性。但是，抗压耐压强度较低，所以只能用于低压力小直径的管材，它经常被制成盘管而用于农村改水和一些非长期使用的场合。而高密度聚乙烯材料(HDPE)由于具有较好的抗压性能，所以广泛应用于压力管领域(比如PE80、PE100)。PE80通俗解释就是：该材料管材在20℃，连续受压50年不破坏，管壁承受最小要求强度是：80MPa，依此类推。在塑料管发展的初期，聚乙烯压力管材的使用是远小于聚氯乙烯管材。随着HDPE新材料、新技术的出现，这种成本(重量)上的差异发生了很大的变化，随着第二代聚乙烯管材料(相当于PE80)和第三代聚乙烯管材料(相当于PE100)的出现，在同样直径200，同样压力等级及条件下，相同长度的聚乙烯管材的重量只是UPVC管材重量的93％。所以，第二代和第三代的聚乙烯管材料不仅显著地提高了PE的最小要求强度，而且也提高了材料抗环境应力开裂性能，具有显著的抗裂缝快速增长能力，更重要的是在同样使用压力下可以减少壁厚，增加输送截面。而在同样壁厚下增加所用的压力，提高输送能力(例如：在同样壁厚下输送天然气，使用PE100的聚乙烯管输送压力可以达到10巴，用PE80聚乙烯管输送压力只能达到8巴)。随着聚乙烯技术的改进，经济效益是显著的。最近有报道说，第四代聚乙烯管材料PE125已经开发成功，由此可以预测，更大直径、更具经济性的聚乙烯压力管道具有广阔的使用领域。

目前市场上较为成熟的双峰管材料制品采用进口催化剂生产PE100管材料，此类催化剂改善了聚合物的细粉含量，延长了装置的运行周期，但是没有从根本上解决长期困扰淤浆工艺细粉多、低聚物多、装置运行周期短的问题。进口催化剂存在低聚物多的问题，装置运行周期一般一个月左右，同时运行5个月后还需要停车蒸煮。因此开发出具有细粉含量少、低聚物含量少的优良国产淤浆聚乙烯催化剂，将具有巨大的经济效益和社会效益，也将使我国在该领域的技术达到国际水平。同时加强我国在高性能淤浆催化剂方面的研究，具有紧迫性和必要性，并直接影响着我国特别在该领域的技术进步性和巨大的经济利益。

发明内容

因此，针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种含钛的齐格勒-纳塔催化剂在串联的多个反应器直接催化聚合，进一步结合反应中不同的链转移剂、氢气的用量、共聚单体的用量，制备具有特定熔融指数、特定分子量及分子量分布的双峰聚乙烯树脂。本发明制备方法得到的双峰聚乙烯树脂不存在低分子组分析出的问题，且具有较高的耐环境应力开裂性能，较好的拉伸性能，非常适合高性能双峰聚乙烯管材料树脂的生产。