CN1098305C - 一种低密度聚乙烯组合物及其管材 - Google Patents

一种低密度聚乙烯组合物及其管材 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低密度聚乙烯组合物及其管材和制造方法。该组合物由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烃共聚物以适当的比例混合，添加适量助剂(如稳定剂、流动改性剂、分散剂、着色剂等)制成。采用该组合物通过熔融挤出可实现管材的薄壁化，管材的壁厚在0.1-10mm之间，适用于节水灌溉系统所用的管材，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。

Description

一种低密度聚乙烯组合物及其管材
本发明涉及一种聚烯烃组合物，特别涉及到低密度聚乙烯与高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烃共聚物的组合物及其管材和加工制造方法。
低密度聚乙烯是一种用途广泛的高分子，可用于制造薄膜、管材、泡沫材料和各种注塑制品。低密度聚乙烯制造的管材耐冲击性和耐应力开裂性较好，但是刚性低、强度差，用它制造的输水管材，如滴灌、渗灌软管的管壁较厚，制造成本较高。
在专利CN 1038661中，斯塔米卡本公司的弗朗西斯卡斯等人为制造强度高的低密度聚乙烯发泡材料，将少量线性低密度聚乙烯与低密度聚乙烯共混，以提高低密度聚乙烯的刚性。但是低密度聚乙烯和这种组合物均没有足够的刚性，不能用于制造薄壁的滴灌、渗灌软管。
在发明专利CN 98124544.7(一种滴水灌溉器)和CN 98124543.9(一种防堵塞渗水灌溉方法和装置)中均涉及到制造节水灌溉系统，但是对节水灌溉系统中必需的塑料管材未作详尽的阐述。
本发明的目的是克服现有技术中低密度聚乙烯组合物刚性差、强度低的缺点，提供一种低密度聚乙烯组合物，该组合物具有均衡的刚性和冲击性能，同时具有优良的加工性能，可用以制造薄壁的灌溉用管材。
本发明以低密度聚乙烯为主要成分，适量添加高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烃共聚物和助剂，提高低密度聚乙烯组合物的刚性和聚乙烯管材性能。本发明的一种低密度聚乙烯管材适用于节水灌溉系统，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。
本发明提供一种低密度聚乙烯组合物，该组合物包括以下组份和含量(重量百分数)：低密度聚乙烯60-98，高密度聚乙烯0.5-20，聚丙烯0.5-20，乙烯/α-烯烃共聚物0-20，余量为助剂。
本发明组合物中低密度聚乙烯的熔体流动指数(Melt Flow Index，MFI)为0.1-50g/10min(按GB 3682-83进行，190℃，2.16kg)。它是按通常方式在一种或多种自由基引发剂存在下用高压法生产的。在组合物中低密度聚乙烯的用量为60-98％。
本发明组合物中高密度聚乙烯的密度为0.941-0.975g/cm3，它是按通常方式用低压法生产的。它可以是均聚物，也可以是与丙烯、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1的共聚物。在组合物中，高密度聚乙烯的用量为0.5-20％。
本发明组合物中的聚丙烯，包括聚合级聚丙烯均聚物、丙烯与乙烯的共聚物、化学降解聚丙烯，也可以是聚丙烯组合物(如CN 1068580所述)。在组合物中，聚丙烯的用量为0.5-20％。
本发明组合物中的乙烯/α-烯烃共聚物，其密度为0.860-0.915g/cm3。α-烯烃是指C3-C20的α-烯烃，如丙烯、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1等，最好为辛烯-1。在组合物中，乙烯/α-烯烃共聚物的用量为0-20％。
本发明的一种低密度聚乙烯组合物中还包括稳定剂、流动改性剂、着色剂、分散剂等各种助剂。例如，Ciba-Geigy公司的Irgafos 168(三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)，Irganox 1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，Tinuvin 622(丁二酸与(4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物)，Chimassorb944(聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基})等受阻酚或受阻胺类光稳定剂和热稳定剂，这些稳定剂可以单独或复合使用，在组合物中的添加量分别为树脂重量的0.01-0.8％。流动改性剂为硬脂酸、硬脂酸钙、长链烷基脂肪酰胺等，这些流动改性剂可以单独或复合使用，添加量为树脂重量的0.01-0.5％。着色剂可以用色粉或色母粒的形式加入，本发明优选用炭黑或炭黑母粒，用量为树脂重量的0-5％，较佳用量为0.5-4％。分散剂主要用于色粉或炭黑的分散，可以是聚乙烯蜡、氯化聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等，其用量与着色剂的用量相当。各种助剂的添加总量为树脂重量的0.1-10％。
本发明提供了一种低密度聚乙烯管材的制造方法，即将低密度聚乙烯60-98(重量百分数)、高密度聚乙烯0.5-20、聚丙烯0.5-20、乙烯/α-烯烃共聚物0-20、助剂0.1-10在预混合设备中混合均匀，然后加入熔融混合设备(单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、双辊混炼机等)进行混合，将这种组合物经挤出成型制成壁厚为0.1-10mm的薄壁管材。熔融混合温度为140-220℃，挤出成型温度为140-200℃。这种管材适用于节水灌溉系统，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。
本发明的低密度聚乙烯管材具有优良的物理性能和使用性能。具体地说，本发明涉及一种包含较多量低密度聚乙烯、较少量高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烃共聚物和包括稳定剂、流动改性剂、着色剂、分散剂等助剂的低密度聚乙烯组合物，该组合物具有良好的物理性质和挤出加工性，通过将该组合物连续挤出制造低密度聚乙烯管材，所制成的管材具有均衡的刚性和抗冲击性，优良的防老化性能，较长的使用寿命。这种管材适用于节水灌溉系统，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。
本发明的内容范围可以通过下列实施例进一步补充解释，但是不能认为本发明仅仅限于这些实施例。
在下述实施例中，除炭黑外，其它助剂及用量为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.1％，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1％，聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基}0.2％，硬脂酸0.3％，聚乙烯蜡0.5％。
实施例1
称取低密度聚乙烯(MFI为1g/10min)2800g、高密度聚乙烯(密度为0.954g/cm3)800g、聚丙烯800g、炭黑160g及各种助剂置于高速搅拌机中混合均匀，然后在SLF-35B型双螺杆挤出机上于140-170℃的温度(料筒温度为140-170℃，机头温度为165℃)下进行熔融共混、挤出造粒。粒料烘干后，在管材挤出机组上于140-170℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为100mm，壁厚10mm，外观光滑，回弹性好。
实施例2
称取低密度聚乙烯(MFI为7g/10min)2800g、高密度聚乙烯(密度为0.964g/cm3)400g、聚丙烯600g、乙烯/辛烯-1共聚物(密度为0.863g/cm3)200g、炭黑80g及各种助剂置于低速搅拌机中混合均匀，而后管材挤出机组上于140-200℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为12mm，壁厚0.5mm，外观光滑，回弹性好。
实施例3
称取低密度聚乙烯(MFI为7g/10min)2700g、高密度聚乙烯(密度为0.954g/cm3)800g、聚丙烯200g、乙烯/辛烯-1共聚物(密度为0.885g/cm3)300g、炭黑40g及各种助剂置于高速搅拌机中混合均匀，而后在SLF-35B型双螺杆挤出机上于140-200℃的温度(料筒温度为140-200℃，机头温度为195℃)下进行熔融共混、挤出造粒。粒料烘干后，在管材挤出机组上于140-200℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为12mm，壁厚0.25mm，外观光滑，回弹性好。
实施例4
称取低密度聚乙烯(MFI为1g/10min)3000g、高密度聚乙烯(密度为0.954g/cm3)200g、聚丙烯700g、乙烯/丙烯共聚物(密度为0.908g/cm3)100g、炭黑120g及各种助剂置于高速搅拌机中混合均匀，而后在SLF-35B型双螺杆挤出机上进行熔融共混、挤出造粒。粒料烘干后，在管材挤出机组上于140-190℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为10mm，壁厚0.15mm，外观光滑，回弹性好。
实施例5
称取低密度聚乙烯(MFI为1g/10min)3700g、高密度聚乙烯(密度为0.945g/cm3)100g、聚丙烯150g、乙烯/丁烯-1共聚物(密度为0.913g/cm3)50g、炭黑100g及各种助剂置于高速搅拌机中混合均匀，而后在管材挤出机组上于140-180℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为12mm，壁厚0.85mm，外观光滑，回弹性好。
实施例6
称取低密度聚乙烯(MFI为1g/10min)3700g、高密度聚乙烯(密度为0.945g/cm3)100g、聚丙烯150g、乙烯/己烯-1共聚物(密度为0.900g/cm3)50g、炭黑100g及各种助剂置于高速搅拌机中混合均匀，而后在管材挤出机组上于140-180℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为12mm，壁厚0.85mm，外观光滑，回弹性好。
实施例7
称取低密度聚乙烯(MFI为1g/10min)3700g、高密度聚乙烯(密度为0.945g/cm3)100g、聚丙烯150g、乙烯/4-甲基戊烯-1共聚物(密度为0.895g/cm3)50g、炭黑100g及各种助剂置于高速搅拌机中混合均匀，而后在管材挤出机组上于140-180℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为12mm，壁厚0.85mm，外观光滑，回弹性好。

Claims (9)

1、一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的组合物包括如下组份和含量(重量百分数)：
低密度聚乙烯60-98，
高密度聚乙烯0.5-20，
聚丙烯0.5-20，
乙烯/α-烯烃共聚物0-20，
余量为助剂，
上述低密度聚乙烯的熔体流动指数为0.1-50g/10min，
上述高密度聚乙烯的密度为0.941-0.975g/cm3，
上述乙烯/α-烯烃共聚物的密度为0.860-0.915g/cm3。
2、根据权利要求1所述的一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烃共聚物中的α-烯烃为丙烯、丁烯-1、戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1。
3、根据权利要求1所述的一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烃共聚物中的α-烯烃为辛烯-1。
4、根据权利要求1所述的一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的助剂光热稳定剂为树脂总量的重量百分数0.01-0.8的三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，丁二酸与4-羟基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇的聚合物，或聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基}中的一种或其中几种的组合物。
5、根据权利要求1所述的一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的助剂流动改性剂为树脂总量的重量百分数0.01-0.5的硬脂酸、硬脂酸钙、或长链烷基脂肪酰胺中的一种或其中几种的组合物。
6、根据权利要求1所述的一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的助剂着色剂为树脂总量的重量百分数0-5的炭黑或炭黑母粒
7、根据权利要求1所述的一种低密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的助剂分散剂为树脂总量的重量百分数0-5的聚乙烯蜡、氯化聚乙烯蜡或聚丙烯蜡。
8、一种低密度聚乙烯管材，其特征在于将低密度聚乙烯60-98(重量百分数)、高密度聚乙烯0.5-20、聚丙烯0.5-20、乙烯/α-烯烃共聚物0-20、助剂0.1-10放入物料预混合设备中，混合均匀，形成混合物；将形成的混合物放入挤出机，在140-220℃的温度条件下使物料熔融混合均匀；熔融混合均匀的物料经成型机头在140-200℃挤出，冷却定型制成。
9、根据权利要求8所述的一种低密度聚乙烯管材，其特征在于所述的管材壁厚为0.1-10mm。
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