[发明专利]母炼胶

说明书

发明领域

本发明涉及用于制造交联聚合物管的母炼胶，用于制造交联聚合物管的可交联聚合物组合物，以及交联聚合物管。

技术背景

众所周知可用聚合物材料如聚乙烯塑料或聚丙烯塑料制作管子。可用交联聚合物材料如交联聚乙烯塑料提高聚合物管的性能也是熟知的。通过使用交联聚合物材料改善了几种性能，如抗龟裂性。交联聚合物管特别用于水如饮用水的输送；用于气体的输送，如与海上应用有关的用途；用在区域供热系统中等等。交联聚合物管的设计应力为管子可以经受50年不损坏的圆周应力，该应力是按照ISO/TR 9080在不同温度下测定的以最低必需强度(MRS)表示的设计应力。如此规定，当今交联聚乙烯管在20℃下可以达到MRS80或8.0Mpa。

如果可以提高交联聚合物管、更具体地说交联聚乙烯管的设计应力，将是个很大的技术进步。实际上这意味着对于特定应力，管子可以制得更薄，即可用更少的材料制造管子，或换句话说，对于特定管厚，管子可以承受更高的应力。举例来说，海上工业中用于输送气体的管子可用外部以钢包层的交联聚乙烯制造。如果制造这些管子所用的交联聚乙烯的设计应力提高了，外面的钢包层可以制得更薄，结果管子将更便宜。

发明

根据本发明，已发现如果用于把颜料掺合进生胶的母炼胶为密度至少为0.940克/厘米³的齐格勒-纳塔催化的高密度聚乙烯，交联黑聚合物管即含有炭黑为颜料的管子的设计应力可以得到很大的提高。

这样，本发明提供了用于制造交联聚合物管的母炼胶，该母炼胶含有炭黑和聚合物载体，特征为聚合物载体为密度至少为0.940克/厘米³的齐格勒-纳塔催化的聚乙烯。

此外，本发明提供了用于制造交联聚合物管的可交联聚合物组合物，该组合物含有与母炼胶混合的聚乙烯生胶，母炼胶中含有炭黑和聚合物载体，特征为聚乙烯生胶为铬催化的高密度聚乙烯，母炼胶中的聚合物载体为密度至少为0.940克/厘米³的齐格勒-纳塔催化的聚乙烯。

另外，本发明提供了交联聚乙烯管，特征为这种管子是通过把上述的可交联聚合物组合物管与过氧化物交联剂交联制成。

通过下面的说明书和所附权利要求可以看出本发明的这些和其它的优点和特点。发明详述

“聚乙烯”与本发明有关的以及通常的意思为，乙烯的均聚物或乙烯的共聚物，其中乙烯单体组成了原料的主要部分。这样，聚乙烯可含有重量百分比为0到约25％，优选地重量百分比为约1-15％的一种或多种可与乙烯共聚的共聚单体。本领域技术人员熟知这些共聚单体，无需大量列举，但作为例子，可以举出乙烯基不饱和单体，如C₃-C₈α-烯烃，如丙烯和丁烯。

本发明的聚合物管由可交联的聚合物组合物制成，聚合物组合物中含有聚乙烯生胶和母炼胶，母炼胶中含有在特定聚合物载体上的炭黑。

用母炼胶把添加剂如颜料掺合进聚合物组合物中。颜料在母炼胶中应均匀地分散，以在把生胶与母炼胶混合时使颜料在生胶中达到均匀的分散。因为颜料在低密度聚乙烯，即由自由基引发高压聚合制备的聚乙烯中更易分散，通常用低密度聚乙烯作为母炼胶的聚合物载体。

但是，本发明中已发现，用颜料母炼胶可得到设计应力值方面具有惊人的优良性能的聚合物，该母炼胶中除了炭黑作为颜料外，还有齐格勒-纳塔催化的高密度聚乙烯作为母炼胶的聚合物载体，而不是低密度聚乙烯。这种齐格勒-纳塔催化的高密度聚乙烯的密度至少为0.940克/厘米³，优选地为0.940-0.970克/厘米³，更优选地为0.955-0.965克/厘米³。

齐格勒-纳塔催化高密度聚乙烯，即用齐格勒-纳塔型配位催化剂制备的聚乙烯是众所周知的，《聚合物科学与工程百科全书》第二版，17卷(1989年)，1027-1028页中介绍了这种催化剂。除了聚合物载体为具有上述密度的齐格勒-纳塔催化聚乙烯外，本发明的母炼胶中的聚合物载体没有其它特别重要的特征。

除了聚合物载体，本发明的母炼胶还含有炭黑作为聚合物组合物的颜料。本发明中炭黑的类型并不特别关键，可以用不同类型的炭黑如炉法炭黑、槽法炭黑等等。母炼胶中炭黑的量取决于需要掺合进聚合物组合物中的炭黑量，还取决于母炼胶中可能含有的炭黑量。一般地，为得到含有1到5％重量的炭黑，优选地含有2到2.5％重量的炭黑的聚合物组合物，母炼胶中炭黑的量为母炼胶重量的30到60％，优选地为40到50％。