CN104974394A - 聚乙烯树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚乙烯树脂组合物，按照重量份数计包括如下物质：管材用聚乙烯树脂80～90份，超高分子量聚乙烯5～10份，聚乙烯蜡5~10份，聚四氟乙烯0.01~0.1份；所述管材用聚乙烯树脂的σLPL为10.0MPa~11.2MPa；所述超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw为200~250万。本发明还涉及该聚乙烯树脂组合物的制备方法。利用本发明所述聚乙烯树脂组合物制成的管材，与现有的聚乙烯管材相比，在不降低原有性能的基础上具有更加优异的耐短期静液压性能。

Description

聚乙烯树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚乙烯管材领域，具体涉及一种具有改善的耐短期静液压性能、用于制备聚乙烯管材的聚乙烯树脂组合物及其制备方法。
背景技术
聚乙烯管材以其突出的耐化学腐蚀性、耐低温性、耐热和耐磨及焊接性能、对输送介质无污染、制造安装费用低、使用寿命长等特点，愈来愈广泛地应用于燃气输送、供水、排污、供热、农业灌溉和矿山细颗粒固体输送等领域。除要求具有上述性能外，对压力管道而言，最基本的是要具有优良的耐静液压性能。
对于聚乙烯压力管而言，影响管材破坏的形式有两种，长期蠕变破坏和快速裂纹扩展破坏。其中耐长期蠕变破坏是对管材用聚乙烯树脂最基本的要求，所开发的管材用聚乙烯树脂尽量要求具有较好的静液压强度。专家们利用静液压下的长期外推试验成功解决了寿命预测问题。
按照设计要求，聚乙烯管材在一定条件下的使用寿命至少应为50年，这就要求聚乙烯管材料具有良好的长期静液压强度。根据GB/T 13663和GB/T 15558规定，PE100级聚乙烯树脂的σLPL不应小于10.0MPa。其中σLPL为20℃，50年，预测概率97.5% 相应的长期静液压强度。
GB/T 13663和GB/T 15558规定，PE100级管材树脂制备的管材在20℃，环应力（表征短期静液压性能）12.4MPa条件下的破坏时间不应小于100h。
随着管材用聚乙烯树脂的不断向前发展，人们对材料的性能也提出了更高的要求。在满足σLPL不小于10.0MPa 的同时，对材料的短期静液压强度也提出了更高的要求。PE100+协会是欧洲几个聚烯烃原料供应商所成立的工业性组织，其建立目的在于使PE100管材料在管道的生产和使用中，能始终如一地保持高品质。PE100+协会对于PE100树脂的几个关键性能提出了更高的要求，其中包括短期静液压性能。按照PE100+协会的规定，PE100级管材树脂所制备的管材在20℃，环应力12.4MPa条件下的破坏时间不应小于200h。
CN200710114113.4中所涉及的管材用聚乙烯树脂，为单反应器生产的单峰分子量分布聚乙烯树脂，由其制备的管材具有长期静液强度高，具有优异的耐慢速裂纹扩展性能和耐快速裂纹扩展性能；但其对管材树脂的耐短期静液压性能未做出改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚乙烯树脂组合物，由其制备的聚乙烯管材的耐短期静液压性能得到显著提高。
本发明的具体技术方案如下：
一种聚乙烯树脂组合物，按照重量份数计包括如下物质：
管材用聚乙烯树脂          80～90份
超高分子量聚乙烯          5～10份
聚乙烯蜡                  5~10份
聚四氟乙烯                0.01~0.1份；
所述管材用聚乙烯树脂的σLPL为10.0MPa~11.2MPa；
所述超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw为200~250万。
所述管材用聚乙烯树脂的密度为0.944~0.957g/cm3。
所述超高分子量聚乙烯的密度为0.930-0.950g/cm3。
所述聚乙烯蜡的重均分子量为1~5万，密度为0.960-0.980g/cm3。
本发明还涉及上述聚乙烯树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
将上述管材用聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯在高速混合机中搅拌混合后，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒制得。由于本发明所述聚乙烯树脂组合物制备工艺中的各个步骤均为现有的，所以不做具体描述
所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为25~40；将螺杆长径比选在这个范围，更有利于物料的塑化。
所述双螺杆挤出机的螺杆直径为25~45mm；将螺杆直径选在这个范围，有利于物料的挤出。
其中，本发明所述管材用聚乙烯树脂的“σLPL”表示在20℃、50年预测的
静液压强度的97.5%置信下限，其根据GB/T 18252-2000所规定的方法测得。
本发明采用聚四氟乙烯作为加工助剂，可提高产品表面光亮度和光滑度、降低加工温度、提高产品的成型率。
本发明的有益效果：
利用本发明所述聚乙烯树脂组合物制成的管材，与现有的聚乙烯管材相比，
在不降低原有性能的基础上具有更加优异的耐短期静液压性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。
本发明使用的“高速混合机”采用现有的高速混合机。
实施例中所使用的“管材用聚乙烯树脂”的密度为0.944~0.957g/cm3；“超高分子量聚乙烯”的密度为0.930-0.950g/cm3；“聚乙烯蜡”的密度为0.960-0.980g/cm3；本发明所述管材用聚乙烯树脂的σLPL为10.0MPa~11.2MPa。
实施例1
一种聚乙烯树脂组合物，其按照重量份数计包括如下物质：
管材用聚乙烯树脂     90份
超高分子量聚乙烯     5份
聚乙烯蜡             5份
聚四氟乙烯           0.05份；
其中超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw为200万。
制备方法：将上述管材用聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯在高速混合机中混合5分钟后，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒制得。其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为30；双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm；双螺杆挤出机的加工温度范围为210~230℃。
将该聚乙烯树脂组合物制备成DN110×10mm规格的管材，并按照GB/T 6111-2003测试其耐短期静液压性能。结果显示，管材在20℃，环应力12.4MPa条件下的破坏时间为625h。
实施例2
一种聚乙烯树脂组合物，其按照重量份数计包括如下物质：
管材用聚乙烯树脂     80份
超高分子量聚乙烯     10份
聚乙烯蜡             10份
聚四氟乙烯           0.04份
其中超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw为250万；
制备方法：将上述管材用聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯在高速混合机中混合4分钟后，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒制得。其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为30；双螺杆挤出机的螺杆直径为40mm；双螺杆挤出机的加工温度范围为200~230℃。
将该聚乙烯树脂组合物制备成DN110×10mm规格的管材，并按照GB/T 6111-2003测试其耐短期静液压性能。结果显示，管材在20℃，环应力12.4MPa条件下的破坏时间为582h。
实施例3
一种聚乙烯树脂组合物，其按照重量份数计包括如下物质：
管材用聚乙烯树脂     85份
超高分子量聚乙烯     10份
聚乙烯蜡              5份
聚四氟乙烯            0.06份
其中超高分子量聚乙烯重均分子量Mw为200万；
制备方法：将上述管材用聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯在高速混合机中混合5分钟后，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒制得。其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为30；双螺杆挤出机的螺杆直径为35mm；双螺杆挤出机的加工温度范围为210~230℃。
将该聚乙烯树脂组合物制备成DN110×10mm规格的管材，并按照GB/T 6111-2003测试其耐短期静液压性能。结果显示，管材在20℃，环应力12.4MPa条件下的破坏时间为718h。
实施例4
一种聚乙烯树脂组合物，其按照重量份数计包括如下物质：
管材用聚乙烯树脂     85份
超高分子量聚乙烯     15份
聚乙烯蜡              5份
聚四氟乙烯            0.05份
其中超高分子量聚乙烯重均分子量Mw为210万；
制备方法：将上述管材用聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯在高速混合机中混合5分钟后，将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒制得。其中，双螺杆挤出机的螺杆的长径比为30；双螺杆挤出机的螺杆直径为40mm；双螺杆挤出机的加工温度范围为220~240℃。
将该聚乙烯树脂组合物制备成DN110×10mm规格的管材，并按照GB/T 6111-2003测试其耐短期静液压性能。结果显示，管材在20℃，环应力12.4MPa条件下的破坏时间为910h。
对比例1
管材用聚乙烯树脂     100份
聚四氟乙烯            0.05份；
制备方法：将管材用聚乙烯树脂和聚四氟乙烯在高速混合机中混合5分钟后，将混合均匀的物料直接制备成DN110×10mm规格的管材，并按照GB/T 6111-2003测试其耐短期静液压性能。结果显示，管材在20℃，环应力12.4MPa条件下的破坏时间为136h。

Claims (7)

1.一种聚乙烯树脂组合物，其特征在于按照重量份数计包括如下物质：
管材用聚乙烯树脂          80～90份
超高分子量聚乙烯          5～10份
聚乙烯蜡                  5~10份
聚四氟乙烯                 0.01~0.1份；
所述管材用聚乙烯树脂的σLPL为10.0MPa~11.2MPa；
所述超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw为200~250万。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于所述管材用聚乙烯树脂的密度为0.944~0.957g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于所述超高分子量聚乙烯的密度为  0.930-0.950g/cm3。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于所述聚乙烯蜡的重均分子量为1~5万，密度为0.960-0.980g/cm3。
5.上述任一权利要求所述的聚乙烯树脂组合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将上述管材用聚乙烯树脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蜡和聚四氟乙烯在高速混合机中搅拌混合后，然后将混合物料加入到双螺杆挤出机中熔融、塑化、挤出、造粒制得。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为25~40。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机的螺杆直径为25~45mm。
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