CN108794869A - 用于滚塑储罐的聚烯烃组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚塑用聚乙烯组合物，具体涉及一种用于滚塑储罐的聚烯烃组合物及其制备方法。包含乙烯‑α‑烯烃共聚物、乙烯‑丙烯共聚物和助剂。乙烯‑α‑烯烃共聚物的密度为0.925‑945g/cm3，MFR为1‑10g/10min，重均分子量5‑20万，分子量分布指数2‑8，ESCR为200‑300h。乙烯‑丙烯共聚物MFR为6‑20g/10min，乙烯质量百分含量大于10％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量不低于8％，PE结构单元的含量不低于10％。本发明组合物兼具有高强度和良好耐环境应力开裂性能，解决了现有聚乙烯树脂用做储罐使用时间久易发生开裂、爆罐的问题，同时材料仍具有良好的研磨与滚塑加工性能。

Description

用于滚塑储罐的聚烯烃组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种滚塑用聚乙烯组合物，具体涉及一种用于滚塑储罐的聚烯烃组合物及其制备方法。
背景技术
聚乙烯树脂由于具有优异的柔韧性和耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀，近年来被应用于生产滚塑储罐，用于盛装水和化工液体等。
但是，聚乙烯树脂容易发生开裂现象，尤其是高强度和高模量的聚乙烯树脂，发生开裂的可能性非常大。如果是用于生产储罐，里面盛装着水或化工液体等，发生开裂时会引起爆罐现象。如果盛装的是化工液体，发生爆罐时可能会带来对土壤的侵蚀、对人身的伤害。目前一些工厂通过增加罐体壁厚，增加金属加强筋来保护，虽然能够有所改善，但从聚乙烯的破坏机理来讲，这些方法仍不能避免爆罐现象的发生。尤其是大型储罐，由于受到的内应力较高，随着使用时间的延长，爆罐的风险性逐步加大。据统计，我国爆罐现象的发生率在10％左右。
爆罐现象的发生是由于材料发生慢速裂纹扩展所致。对聚乙烯来讲，所谓耐慢速裂纹扩展是由于材料在长期低应力作用下，分子链不断解缠与滑移，最终导致系带分子从晶区中拔脱出来，材料被破坏。如果想避免和减少爆罐现象的发生，从制罐用的材料角度讲一是提高材料的耐慢速裂纹扩展性能，二是提高材料的强度，同时还要兼顾滚塑加工工艺对树脂的加工性要求，即分子量不能太大，要具有适中的分子量分布。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，兼具有高强度和良好耐环境应力开裂性能，解决了现有聚乙烯树脂用做储罐使用时间久易发生开裂、爆罐的问题，同时材料仍具有良好的研磨与滚塑加工性能；本发明还提供其制备方法。
本发明所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，包含组分A、组分B和助剂C；组分A为乙烯-α-烯烃共聚物，组分B为乙烯-丙烯共聚物。
其中：
组分A和组分B的质量比为80-95：5-20。
组分A乙烯-a-烯烃共聚物采用的a-烯烃为采用钛系催化剂制备的1-丁烯。
乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.925-945g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg，190℃)为1-10g/10min，重均分子量介于5-20万，分子量分布指数为2-8。
环境应力开裂时间性能(按GB/T 1842-2008进行测试，采用50℃，10％TX-10溶液条件)为200-300h。
优选地，乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.930-940g/cm3，熔体质量流动速率(2.16kg，190℃)为2-8g/10min，为更好地满足滚塑制品加工要求，更优选为3-6g/10min，重均分子量介于5-15万，分子量分布指数为3-5。
乙烯-丙烯共聚物的熔体质量流动速率(2.16kg，230℃)为6-20g/10min，乙烯质量百分含量大于10％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量不低于8％，PE结构单元的含量不低于10％。
优选地，乙烯-丙烯共聚物的熔体质量流动速率(2.16kg，230℃)为6-15g/10min，乙烯质量百分含量为10-15％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量8-15％，PE结构单元的含量10-15％。
为确保与乙烯-α-烯烃共聚物更好的互溶和提高滚塑加工性能，优选地，乙烯-丙烯共聚物的熔体质量流动速率(2.16kg，230℃)为8-15g/10min，乙烯质量百分含量12-15％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10-12％。
助剂C为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂、着色剂和脱模剂中的一种或几种，均为本领域市售产品，以保证组合物在高温加工和长期使用过程中不会因热氧老化和光老化发生降解破坏材料的性能，以及赋予材料在滚塑生产过程中制品的加工性能和良好外观。助剂C含量不能太大，否则会对组合物的性能产生不利影响，助剂C含量不超过乙烯-α-烯烃共聚物和乙烯-丙烯共聚物的总质量的5％，优选不超过3％。
该组合物的制备方法为：将组分A、组分B和助剂C混合均匀后，采用双螺杆挤出机熔融造粒，造粒温度180-220℃，之后采用滚塑研磨机将组合物颗粒研磨成40-80目粉。
综上所述，本发明具有以下优点：
本发明组合物兼具有高强度和良好耐环境应力开裂性能，解决了现有聚乙烯树脂用做储罐使用时间久易发生开裂、爆罐的问题，同时材料仍具有良好的研磨与滚塑加工性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
测试方法
熔体质量流动速率(MFR)：按照GB/T 3682-2000进行测试；
密度：按照GB/T 1033.2-2010进行测试；
拉伸性能：按照GB/T 1040.2-2006；
冲击强度：按照GB/T 1843-2008进行测试；
负荷变形温度：按照GB/T 1634.2-2004进行测试；
环境应力开裂时间(ESCR)：按GB/T 1842-2008进行测试，采用50℃，10％TX-10溶液(条件B)。
分子链序列结构：采用核磁共振波谱法，用氘代邻二氯苯作溶剂，甲苯硅氧烷作内标，将试样在120℃下溶解配制成浓度为15％的均相溶液，取样0.445秒，脉冲间隔时间6秒，采样累加次数2000-4000，用C-NMR所测到的结构按Carman的方法计算。脉冲宽度：45度，谱宽：71.4kHz，化学位移PP甲基峰的最高峰定标为20.656，试样测试温度为393K(119.85℃)。
分子量及其分布：采用凝胶渗透色谱(GPC)法，色谱柱为2根串联，溶剂及流动相均为1,2,4-三氯苯(含0.1％抗氧剂2,6‐二丁基对甲酚)，柱温150℃，溶解4h，流速1.0ml/min，采用窄分布聚苯乙烯标样进行普适标定。
所有实施例和对比例中所用的份，除特殊说明外，均为质量份数。
实施例1
组分A 95份，密度为0.935g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为5.5g/10min，ESCR为300h，重均分子量12.5万，分子量分布指数为3.8。
组分B 5份，2.16kg，230℃条件下MFR为8g/10min，乙烯质量含量为13.7％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量11.3％，PE结构单元的含量12.7％。
组分C 2份，含抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂和着色剂。
实施例2
组分A 90份，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
组分B 10份，2.16kg，230℃条件下MFR为9.6g/10min，乙烯质量含量为12.5％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10.3％，PE结构单元的含量11.7％。
组分C 3份，组分C与实施例1中的组分C相同。
实施例3
组分A 85份，密度为0.937g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为3.4g/10min，ESCR为260h，重均分子量14.2万，分子量分布指数为3.6。
组分B 15份，2.16kg，230℃条件下MFR为12.8g/10min，乙烯质量含量为12.3％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10.6％，PE结构单元的含量11.2％。
组分C 1份，组分C与实施例1中的组分C相同。
实施例4
组分A 80份，密度为0.935g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为5.0g/10min，ESCR为80h，重均分子量8.8万，分子量分布指数为4.3。
组分B 20份，2.16kg，230℃条件下MFR为13.2g/10min，乙烯质量含量为13.2％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10.3％，PE结构单元的含量11.7％。
组分C 2份，组分C与实施例1中的组分C相同。
实施例5
组分A70份，密度为0.938g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.2g/10min，ESCR为200h，重均分子量10.2万，分子量分布指数为3.2。
组分B 30份，2.16kg，230℃条件下MFR为10.6g/10min，乙烯质量含量为14.3％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量11.8％，PE结构单元的含量13.5％。
组分C 2份，组分C与实施例1中的组分C相同。
对比例1
对比例1为滚塑专用料，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
对比例2
组分A 65份，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
组分B 35份，2.16kg，230℃条件下MFR为8g/10min，乙烯质量含量为13.7％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10.3％，PE结构单元的含量11.7％。
组分C 2份，组分C与实施例1中的组分C相同。
对比例3
组分A 97份，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
组分B 3份，2.16kg，230℃条件下MFR为8g/10min，乙烯质量含量为13.7％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10.3％，PE结构单元的含量11.7％。
组分C 1份，组分C与实施例1中的组分C相同。
对比例4
组分A 85份，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
组分B 15份，2.16kg，230℃条件下MFR为8g/10min，乙烯质量含量为9.6％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量8.3％，PE结构单元的含量8.7％。
组分C 1份，组分C与实施例1中的组分C相同。
对比例5
组分A 80份，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
组分B 3份，2.16kg，230℃条件下MFR为8g/10min，乙烯质量含量为9.6％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量5.0％，PE结构单元的含量6.8％。
组分C 3份，组分C与实施例1中的组分C相同。
对比例6
组分A 80份，密度为0.934g/cm3，2.16kg，190℃条件下MFR为4.5g/10min，ESCR为226h，重均分子量9.6万，分子量分布指数为4.1。
组分B 3份，2.16kg，230℃条件下MFR为18g/10min，乙烯质量含量为13.2％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量8.3％，PE结构单元的含量10.8％。
组分C 2份，组分C与实施例1中的组分C相同。
对实施例1-5和对比例1-6制备得到的组合物进行性能测试，测试结果见表1。
由表1看出，实施例ESCR性能优异，同时具有较高的简支梁缺口冲击强度，同时具有良好的研磨性能，保持了滚塑工艺要求的加工性能。
表1

Claims (10)

1.一种用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：包含组分A、组分B和助剂C；组分A为乙烯-α-烯烃共聚物，组分B为乙烯-丙烯共聚物。
2.根据权利要求1所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：组分A和组分B的质量比为80-95：5-20。
3.根据权利要求1或2所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.925-945g/cm3，2.16kg、190℃条件下熔体质量流动速率为1-10g/10min，重均分子量介于5-20万，分子量分布指数为2-8。
4.根据权利要求3所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：环境应力开裂时间性能为200-300h。
5.根据权利要求3所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：乙烯-α-烯烃共聚物的密度为0.930-940g/cm3，2.16kg、190℃条件下熔体质量流动速率为2-8g/10min，重均分子量介于5-15万，分子量分布指数为3-5。
6.根据权利要求1或2所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：乙烯-丙烯共聚物2.16kg、230℃条件下的熔体质量流动速率为6-20g/10min，乙烯质量百分含量大于10％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量不低于8％，PE结构单元的含量不低于10％。
7.根据权利要求6所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：乙烯-丙烯共聚物2.16kg、230℃条件下的熔体质量流动速率为6-15g/10min，乙烯质量百分含量为10-15％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量8-15％，PE结构单元的含量10-15％。
8.根据权利要求7所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：乙烯-丙烯共聚物2.16kg、230℃条件下的熔体质量流动速率为8-15g/10min，乙烯质量百分含量12-15％，共聚物的序列结构中EEE结构单元的含量10-12％。
9.根据权利要求1或2所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物，其特征在于：助剂C为抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、抗静电剂、着色剂和脱模剂中的一种或几种；助剂C含量不超过乙烯-α-烯烃共聚物和乙烯-丙烯共聚物的总质量的5％。
10.一种权利要求1或2所述的用于滚塑储罐的聚烯烃组合物的制备方法，其特征在于：将组分A、组分B和助剂C混合均匀后，采用双螺杆挤出机熔融造粒，造粒温度180-220℃，之后采用滚塑研磨机将组合物颗粒研磨成40-80目粉。
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CN111073119A (zh) * 2018-10-18 2020-04-28 中国石油化工股份有限公司 助剂组合物和线性中密度聚乙烯组合物及其制备方法以及聚乙烯滚塑制品

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