[发明专利]一种包覆金属管用聚乙烯组合物及制备工艺和用途

说明书

本发明属于高分子组合物领域，具体地说本发明涉及用聚乙烯、抗氧剂和颜料制备具有耐热氧老化和耐环境应力开裂的聚乙烯组合物，用于金属管道及容器的内外防腐层和挤出管材、板材。

金属管的腐蚀是制约管道使用寿命的关键因素之一，管道防腐材料和防腐技术的研究一直受到高度重视，聚乙烯作为一种新型防腐材料，与传统的防腐材料相比，具有良好的机械强度、电绝缘性能和易施工特性，另外为使用所需，该类材料还应具备良好的耐环境应力开裂性能、耐高低温性能和耐老化性能。日本专利特开昭58-210947公开了一种用于钢管防腐的耐低温冲击性的聚乙烯组合物，该组合物包含聚乙烯和乙烯-α烯烃共聚物。它是采用密度大于0.950g/cm³，熔体流动速率(2.16kg砝码)为(5～2000)g/10min的聚乙烯(A)30～60重量份，与密度为(0.890～0.940)g/cm³，熔体流动速率(2.16kg砝码)为(0.005～0.1)g/10min的乙烯-α烯烃共聚物(B)40～70重量份混合，添加抗氧剂、紫外线吸收剂、稳定剂组成。这种组合物具有良好的耐低温冲击性能和耐应力开裂性能，但该发明并未能解决材料的耐热氧老化问题。

本发明的目的在于提供一种既具有良好物理机械性能、耐低温冲击性能、耐应力开裂性能，又兼具良好耐热氧老化性能的聚乙烯组合物。

本发明的目的还在于提供本发明组合物的制备工艺和用途。

本发明提供的组合物的组成为(重量)：乙烯聚合物A密度(0.930～0.949)g/cm³，熔体流动速率(2.16kg砝码)(0.05～1.0)g/10min 70～95份，聚乙烯B密度(0.890～0.930)g/cm³，熔体流动速率(2.16kg砝码)(1.0～10.0)g/10min 5～30份，抗氧剂0.1～1.0份，颜料0～3.0份。乙烯聚合物A最好是一种乙烯-α烯烃共聚物，其密度最佳范围为(0.935～0.945)g/cm³，熔体流动速率最最佳范围(2.16kg砝码)为(0.1～0.5)g/10min，聚乙烯B选自低密度或线性低密度聚乙烯中的一种，添加该组分的目的主要是方便组合物的制备，因为颜料、抗氧剂可以先添加到聚乙烯B中制成浓缩母料，这样就能保证小剂量的颜料和抗氧剂在组合物中分布均匀，同时，加入聚乙烯B也改善了组合物的成型加工性能。聚乙烯B的密度最佳范围为(0.900～0.920)g/cm³，熔体流动速率最佳范围为(2.16kg砝码)(2.0～5.0)g/10min。抗氧剂可以只含有抗氧剂A，也可以由抗氧剂A和抗氧剂B组成抗氧剂体系或由抗氧剂A、抗氧剂B和抗氧剂C组成抗氧剂体系。抗氧剂A为胺类抗氧剂，抗氧剂B和抗氧剂C分别选自硫酯类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种，当由抗氧剂A和抗氧剂B组成抗氧剂体系时，其重量比为A∶B＝(1～5)∶1。当由抗氧剂A、抗氧剂B和抗氧剂C组成抗氧剂体系时，其重量比为A∶B∶C＝(1～10)∶(1～5)∶1。抗氧剂A最好是具有结构的对苯胺型抗氧剂，其中R、R’分别为烷基或苯基。这种抗氧剂体系具有优良的抗氧效率，特别适于深色材料，尤其是黑色材料。在组合物中抗氧剂用量为0.1～1.0份，太低无法保证组合物的耐热氧老化性能，太高不仅增加了成本，而且组合物的耐热氧老化性能反而下降。本发明不加颜料亦可达到发明效果，但组合物的耐光性差，本发明中的颜料优选为炭黑。

本发明提供的组合物的制备工艺为“两步法”工艺，首先将颜料、抗氧剂与聚乙烯B混合，经密闭式炼塑机、双辊筒炼塑机和螺杆挤出机混炼捏合成母料，然后将母料与乙烯聚合物A混合制备组合物。

具备良好的物理机械性能、耐低温冲击性能和耐应力开裂性能，复合抗氧剂体系的加入，大幅度地改善了组合物的耐热氧老化性能，采用“两步法”工艺制备组合物，能保证组合物内各种组分均匀分布及分散，提高组合物性能稳定性和可靠性，因此组合物具备优良的综合性能。

本发明提供的聚乙烯组合物用于制备金属管道、容器的外防腐层和防腐内衬层及挤出管材、板材。

以下实施例说明本发明的效果，实施例性能测定结果见表1。

实施例1：

乙烯聚合物A密度0.945g/cm³，熔体流动速率(2.16kg砝码)0.15g/10min：85份，聚乙烯B密度0.920g/cm³，熔体流动速率(2.16kg砝码)2.5g/10min：15份，抗氧剂N.N’-双(1-乙基-3-甲基戊基)对苯二胺0.2份。