CN1098306C - 高密度聚乙烯组合物及其管材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高密度聚乙烯组合物及其管材。该组合物由高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烃共聚物以适当的配比混合，添加适量助剂(如稳定剂、流动改性剂、分散剂、着色剂等)组成。采用该组合物通过熔融挤出可实现管材的薄壁化，管材壁厚在0.1-10mm之间，适用于节水灌溉系统所需的各种塑料管材。

Description

高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，特别涉及到高密度聚乙烯与线型低密度聚乙烯、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。
高密度聚乙烯通常是线性高分子材料，具有较高的刚性和较好的耐热性，被广泛应用于制造薄膜、管材、各种中空制品和注塑制品等。高密度聚乙烯在用于制造管材时，存在耐应力开裂性差的缺点，因而必须对其进行改性。在专利WO 96/18677中，Borealis聚合物公司采用双峰分布的高密度聚乙烯与单峰分布的聚乙烯共混制得高密度聚乙烯管材专用料；在专利WO 96/35750中，Dow化学公司将高分子量的线型高密度聚乙烯与线型乙烯/α-烯烃共聚物共混制得高密度聚乙烯管材专用料。这些专用料满足了管材所需的性能要求，用于制造天然气输送管道和高压输水系统，但是它们的价格昂贵，同时熔体流动速率低，挤出成型慢，难于实现管材的薄壁化。
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使用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高密度聚乙烯耐应力开裂性差的缺点，同时克服已有高密度聚乙烯管材专用料难于制造薄壁管材的缺点，提供一种高密度聚乙烯组合物，该组合物具有均衡的刚性、耐冲击性和良好的加工成型性，可以用于制造薄壁的管材，特别适用于节水灌溉用管材，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。
本发明提供一种高密度聚乙烯组合物，该组合物包括以下组份和含量(重量百分比)：高密度聚乙烯60-98，线型低密度聚乙烯0.5-38，聚丙烯0.5-20，乙烯/α-烯烃共聚物0-20，余量为助剂。
本发明组合物中高密度聚乙烯是按通常方式用低压法生产的，其密度为0.941-0.975g/cm3。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60-98％。
本发明组合物中线型低密度聚乙烯是指实现工业化的任何方法生产的线型低密度聚乙烯。在组合物中，线型低密度聚乙烯的用量为0.5-38％。
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)。其熔体流动指数(Melt Flow Index，MFI)为0.5-100g/10min(按GB 3682-83进行，210℃，2.16kg)，最好为20-60g/10min。在组合物中，聚内烯的用量为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至0.915g/cm3。α-烯烃是指C5-C20的α-烯烃，如戊烯-1，己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1等。在组合物中，乙烯/α-烯烃共聚物的用量为0-20％。
本发明的高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-羟基苯或)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，Chimassorb 944(聚-{[6-[1，1，3，3，-四甲基丁)-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为树脂重量的0.01-1％；较佳用量为树脂重量的0.01-0.5％。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0.01-1％。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。炭黑用量为树脂重量的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％。
本发明提供了一种高密度聚乙烯管材的制造方法，即将高密度聚乙烯60-98(重量百分比)、线型低密度聚乙烯0.5-40、聚丙烯0.5-20、乙烯/α-烯烃共聚物0-20和适量助剂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的管材。熔融设备的温度为140-220℃，挤出成型温度为180-230℃。这种管材适用于农业节水灌溉体系，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。
本发明的高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，本发明涉及一种包括较多量高密度聚乙烯、较少量线型低密度聚乙烯、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、分散剂等助剂的高密度聚乙烯组合物，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的薄壁管材，具有均衡的刚性和抗冲击性，优良的防老化性能和较长的使用寿命。这种管材能够满足低压输水管道和滴灌、渗灌对管材的性能要求，适用于农业节水灌溉系统的各种规格和用途的管道。
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
称取高密度聚乙烯(密度为0.969g/cm3)2800g、线型低密度聚乙烯1520g、聚丙烯(MFI为40g/10min)80g、炭黑160g及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在SLF-35B型双螺杆挤出机上于140-220℃的温度(料筒温度为140-220℃，机头温度为215℃)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180-230℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为40mm，壁厚为2mm，外观光滑。
实施例2
称取高密度聚乙烯(密度为0.956g/cm3)6800g、线型低密度聚乙烯200g、聚丙烯(MFI为60g/10min)600g、乙烯/辛烯-1共聚物400g、炭黑400g及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在SLF-35B型双螺杆挤出机上于140-220℃的温度(料筒温度为140-220℃，机头温度为215℃)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180-230℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为100mm，壁厚为4mm，外观光滑。
实施例3
称取高密度聚乙烯(密度为0.970g/cm3)5600g、线型低密度聚乙烯600g、聚丙烯(MFI为20g/10min)800g、乙烯/辛烯-1共聚物1000g、炭黑400g及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在管材挤出机组上于180-230℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为200mm，壁厚为10mm，外观光滑。
实施例4
称取高密度聚乙烯(密度为0.948g/cm3)3600g、线型低密度聚乙烯50g、聚丙烯(MFI为10g/10min)250g、乙烯/辛烯-1共聚物100g、炭黑160g及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在管材挤出机组上于180-230℃的温度下进行管材挤出，所得管材直径为10mm，壁厚为0.2mm，外观光滑。对比例
称取高密度聚乙烯(密度为0.948g/cm3)4000g、炭黑160g及各种助剂置于高速混合机中混合均匀，然后在管材挤出机组上于180-230℃的温度下进行管材挤出，不能顺利挤出直径为10mm、壁厚为0.2mm的管材。

Claims (5)

1、一种高密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的组合物包括如下组份和含量(重量百分比)：
高密度聚乙烯60-98，
线型低密度聚乙烯0.5-38，
聚丙烯0.5-20，
乙烯/α-烯烃共聚物0-20，
余量为助剂，
上述高密度聚乙烯的密度为0.941-0.975g/cm3，
上述聚丙烯的熔体流动指数为0.5-100g/10min，
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所述的一种高密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的聚丙烯的熔体流动指数为20-60g/10min。
3、根据权利要求1所述的一种高密度聚乙烯组合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烃共聚物中的α-烯烃为戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1。
4、一种高密度聚乙烯管材，其特征在于将高密度聚乙烯60-98(重量百分比)、线型低密度聚乙烯0.5-38、聚丙烯0.5-20、乙烯/α-烯烃共聚物0-20和适量助剂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180-230℃挤出，冷却定型制得。
5、根据权利要求4所述的一种高密度聚乙烯管材，其特征在于所述的管材壁厚为0.1-10mm。
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