CN113811571A - 聚烯烃压力管树脂 - Google Patents

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Abstract

描述了具有改善的长期流体静力强度，由双峰高分子量高密度聚乙烯制成的下一代管树脂的组合物和方法。

Description

聚烯烃压力管树脂
先前的相关申请
本申请根据专利合作条约提交，要求2019年5月15日提交的美国临时申请No.62/848,268的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及聚烯烃管，尤其涉及用于改善高性能管的强度、加工性和生产的双峰聚乙烯树脂和色母粒。
背景技术
聚烯烃由于出色的性能和成本特性已经常在商业塑料应用中使用。这些聚合物可以是无定形的或高度结晶的，并且它们的性能能够像热塑性塑料、热塑性弹性体或热固塑料一样。因此，通过适当地选择其分子结构和分子量分布，容易地对聚烯烃进行设计和改性用于所选择的应用，以获得缓慢裂纹生长阻力(SCGR)、冲击强度和挤压过程中的可加工性的适当平衡。因此，聚烯烃被广泛用于各种产品，包括杂货袋、容器、食品储存、玩具、粘合剂、家用电器、工程塑料、汽车零件、包括假肢植入物在内的医疗器械和医疗应用。
聚乙烯(PE)已成为最广泛使用和认可的聚烯烃之一。聚乙烯组合物可包含低分子量、高分子量和超高分子量聚合物链，或相对较高和较低的分子量组分的组合，以创建多峰分子量分布(MWD)。此外，可以对聚乙烯的密度或单体中的分支的量进行控制，以扩展PE在各种商业和消费应用中的用途。
聚乙烯通常高度工业化用于严格的应用，因为它是坚固的、极硬并且非常耐用。例如，由于其化学和物理弹性，例如，其冲击强度、缓慢裂纹生长阻力、抗流挂及其承受热极端的能力，多峰高密度聚乙烯(HDPE)已发现在高性能压力管应用中的用途。最终管的强度通过平衡三个关键特性来确定：最小要求强度(MRS)、缓慢裂纹生长阻力，以及快速裂纹传播阻力。这使得管的重量更轻，长度更长，在安装HDPE管时大大节省了人力和设备。
尽管在对HDPE进行改性用于高性能应用方面取得了进展，但仍需要开发具有增强强度和抗应力开裂能力的PE树脂，以延长由其制造的管的长期耐用性，并降低成本。因此，现有技术需要的是在不增加生产成本、不牺牲管重量或耐久性的前提下，提高在管应用(尤其是厚壁管)中使用的HDPE树脂的物理性能的方法。
发明内容
本公开提供了一种新型压力管树脂，其包含高密度聚乙烯(HDPE)，其中，与当代高密度聚乙烯管相比，该管具有改善的物理性质。具体地，对管树脂的高密度聚乙烯基础聚合物和/或色母粒的一个或多个变量进行优化，以改善强度和性能而创建下一代压力管。这种优化增加了所得管的最小要求强度(MRS)和蠕变性能。
更详细地，本公开是PE100管中使用的新配制的基础聚合物和/或炭黑色母粒，以创建更强、重量更轻、更易于加工形成PE112评级管的新一代管树脂。可以进行以下任何组合，以改善树脂的物理性质和性能：
改变基础聚合物的密度和/或分子量，以与当代压力管中相同的色母粒一起使用。可以增加基础聚合物的密度、分子量或两者，以达到PE112标识。
改变色母粒中载体树脂的密度和/或分子量，而不改变炭黑特性，以与当代压力管中的相同基础聚合物一起使用。与上面的基础聚合物一样，可以增加载体树脂的密度、分子量或两者，以达到PE112标识。
一旦改性，可以将基础聚合物和色母粒混合以形成树脂，该树脂可被挤出作为下一代管。
本文公开的实施方案和方法包括以下一种或多种组合中的任何一种：
具有至少11.2MPa的MRS的高强度树脂，该高强度树脂包含双峰、高分子量、高密度聚乙烯基础聚合物和色母粒，所述基础聚合物的密度在0.947g/cm3和0.952g/cm3之间，所述色母粒包含载体树脂和炭黑。色母粒的密度在1.1g/cm3和1.4g/cm3之间，炭黑的粒度范围小于55nm。
形成具有11.2MPa的MRS的压力管的方法，包括在包含载体树脂和炭黑的色母粒存在下，将密度在0.947g/cm3和0.952g/cm3之间的双峰、高分子量、高密度聚乙烯基础聚合物挤出。色母粒的密度在1.1g/cm3和1.4g/cm3之间，炭黑的粒度范围小于55nm。
通过以下方法制备的具有11.2MPa的MRS的压力管，所述方法包括在包含载体树脂和炭黑的色母粒存在下，将密度在0.947g/cm3和0.952g/cm3之间的双峰、高分子量、高密度聚乙烯基础聚合物挤出并形成压力管，其中，色母粒的密度在1.1g/cm3和1.4g/cm3之间，炭黑的粒度范围小于55nm。
以上任意一种实施方案，其中，基础聚合物的密度在0.9490g/cm3和0.9520g/cm3之间。
以上任意一种实施方案，其中，色母粒是55-65重量％的载体树脂和35-45重量％的炭黑。以上任意一种实施方案，其中，高强度树脂中色母粒的最终浓度为4.5-6.5重量％。
在其一个实施方案中，本发明提供了一种管树脂，其包含双峰、高分子量HDPE，所述HDPE与具有35-45重量％的炭黑载荷和高密度聚合物载体树脂的色母粒挤出，最终管树脂具有4.5-6.5wt％的色母粒(约2.5-4.2wt％的载体树脂)和93.5-95wt％的双峰高分子量HDPE。色母粒改善了用相同双峰高分子量HDPE制成的管的性质，从而获得PE112的管标识。
在其另一个实施方案中，本发明提供了一种管树脂，其包含双峰高分子量HDPE，所述HDPE与具有40％炭黑载荷的色母粒挤出，所述色母粒使用小于25nm的碳颗粒，并且色母粒密度为约1.19g/cm3，在20℃和50年的ISO9080蠕变断裂曲线上，该管的较低预测极限为11.24MPa，其MRS为11.2MPa。
在其一个实施方案中，本发明提供了一种管树脂，该管树脂包含双峰高分子量高密度聚乙烯，所述聚乙烯与包含35-45wt％炭黑的色母粒混合，使得色母粒占最终树脂的5-6.5重量％。然后可以将该树脂挤出，成为最小要求强度为11.2MPa，和/或基于ISO 9080蠕变断裂曲线的长期流体静力强度在11.2MPa和12.5MPa之间的管。
在其另一个实施方案中，本发明提供了一种管树脂，该管树脂包含双峰高分子量高密度聚乙烯，其与具有40％炭黑载荷的色母粒挤出，所述色母粒使用小于25nm的碳颗粒，并且色母粒密度为约1.12g/cm3，在20℃和50年的ISO9080蠕变断裂曲线上，该管的较低的预测极限为11.30MPa，其MRS为11.2MPa。
上述实施方案的任一种还包括挤出作为压力管的树脂，其均匀厚度在约0.05英寸(0.13cm)至4英寸(10.2cm)以上，外径范围为约1英寸(2.54厘米)至约8英尺(2.43米)以上，并且是PE112标识，而无需改变挤出过程。
提供该内容以引入所选择的概念，其在具体实施方案中进一步描述。本内容不旨在用作帮助限制所要求保护的主题的范围。
此外，可以在整个内容和具体实施方案中对各种范围和/或数值限制进行明确说明。应当理解，除非另有说明，否则端点是可以互换的。任何范围包括在明确规定的范围或限制内的类似量级的迭代范围。
附图说明
图1示出了本公开的树脂的一个实施方案(实施例1)在20℃、60℃和80℃的周向应力测试。20℃回归线(周向)上50小时的LPL值为11.24MPa。
图2示出了本公开的树脂的一个实施方案(实施例2)在20℃、60℃和80℃的的周向应力测试。20℃回归线(周向)上50小时的LPL值为11.30MPa。
定义和测试方法
″材料标识代码(material designation code)″用于辨别本文讨论的树脂和管。高性能HDPE树脂通过基于来自ASTM或国际标准化组织(ISO)的压力测试程序的材料标识代码来识别。最终管可能与树脂具有不同的标识，并单独进行测试。所公开的方法的目标是形成具有PE 112标识的管。
用于HDPE管的两个压力评级方法是ASTM D2837和ISO 9080。ASTM压力评级方法利用管样例在恒定温度下进行测试，用线性对数应力-对数时间回归线外推至100,000小时(11年)，而ISO利用管样例在三个不同温度下进行测试，用线性对数应力-对数时间20℃回归线外推至480,000小时(50年)。然而，两种标准的测试方法都在工业上广泛接受。除非另有说明，对于用本文公开的树脂制成的管样品，使用ISO 9080：2012方案对性能进行测试。
ISO标识(例如PE100或PE112)基于蠕变断裂数据和曲线预测，告知用户管材料以及管的长期性能或寿命，从而确定管能够承受的允许的环向应力(周向应力)，而不发生故障。这被称为长期流体静力强度(LTH)。ISO 9080测试中外推值的较低置信水平称为长期流体静力强度的较低预测极限(LPL)，LPL的分类值称为最小要求强度(MRS)。对于给定的一组最终使用条件，MRS简单地指在周向或环向方向上进行的分类的长期流体静力强度。
因此，″ISO标识″是聚合物(本文指PE)的名称，MRS×10。因此，在蠕变断裂曲线上LPL落在11.2MPa和12.5MPa之间的聚乙烯树脂(11.2≤σLPL＜12.5)的分类值为11.2，MRS评级为11.2，具有PE112标识。
根据使用标准尺寸比(SDR＝外径/最小壁厚)＝11的32mm外径英寸管样品的ISO9080：2012方法，测定制备的示例性管的LPL和随后的MRS评级。将管样品用预定的内压密封并浸入特定温度的水浴中。本文公开的树脂和管的目标标识是PE112，其在20℃和50年的LPL值为11.2≤σLPL＜12.5MPa。
本文所用的术语″色母粒″是指用于赋予树脂其他性质的塑性树脂的固体或液体添加剂。色母粒包括诸如炭黑的添加剂，在热过程中封装到载体树脂中，然后将其冷却并切成粒状或颗粒形状。由于色母粒是已经预混合的组合物，它们的使用缓解了添加剂结块或分散不充分的问题。
将炭黑色母粒加入本发明公开的组合物中的基础聚合物，可以通过滚动混合组分(基础树脂和炭黑色母粒)的粒料来进行，使得最终树脂的色母粒浓度为4.5-6.5重量％，然后将组分添加到管挤出机的进料斗中。或者，可以将炭黑色母粒添加到基础聚合物中，同时挤出组合物，使得炭黑均匀地分布在整个树脂中。在另一种替代方案中，可以在基础聚合物的造粒过程中，将炭黑色母粒直接添加到基础树脂中。
本文所用的术语″改进的加工性″可以指与类似的未改进树脂和/或PE100评级树指相比，可挤出性(通过挤出机头部压力和AMPS，或切变粘度测量)得到改善或保持相同。
用于区分当代树脂和通过本文所述方法制备的下一代树脂的另一个性能可以是挤出双峰高分子量高密度聚乙烯的分子量，作为高负荷熔融指数(HLMI)进行测量。挤出的HDPE的HLMI可以在约5dg/min至约15dg/min的范围内，或者在约6dg/min至约10dg/min的范围内，或者在约6dg/min至约8.5dg/min的范围内，或者在约6dg/min至约8dg/min的范围内。
除非另有说明，否则本文的所有浓度为重量百分比(″wt％″)。
除非上下文另有规定，否则当与权利要求中或说明说中的术语″包括″结合使用时，词汇″一″或″一个″的使用是指一个或多个。
术语″约″是指所述值加上或减去测量误差余量，如果未指定测量方法，则为加上或减去10％。
在权利要求中使用的术语″或″指″和/或″，除非明确指出仅指一种选择或两种选择是互斥的。
术语″包括″、″具有″、″包含″和″含有″(及其变体)是开放式连接动词，并且当在权利要求中使用时允许加入其他元素。
短语″由...组成″是封闭的，并排除所有额外的元素。
短语″基本上由...组成″不包括额外的材料元素，但是允许基本上不改变所公开的组合物和/或方法的性质的非材料元素的夹杂物。
在说明书和/或权利要求中使用的术语″有效″，意指足以实现所需的、预期或目的的结果。
以上定义取代本文引用的任何引用中任何相冲突的定义。然而，某些术语进行了定义，这一事实不应被视为表明任何未定义的术语是不确定的。相反，所使用的所有术语被认为是用于描述所附权利要求的术语，使得普通技术人员得以理解。
本文使用了以下缩写：
Figure BDA0003346621170000071
Figure BDA0003346621170000081
具体实施方式
现在将公开下面要求保护的主题的说明性实施方案。为了清楚起见，并非实际实现的所有功能都在本说明书中进行描述。在本文公开的范围内可以进行各种组合，并且组合物和/或方法的实施方案可以包括除明确要求保护之外的特征的组合。
本公开内容提供了与其他高密度聚乙烯管树脂(例如当代PE100评级管)相比具有改善的物理性质的管树脂组合物。挤出的树脂可用于形成以下管：MRS评级为11.2MPa；或者基于ISO 9080：2012间蠕变断裂曲线，在20℃和50年的较低预测极限在11.2MPa和12.5MPa之间；或具有PE112标识。此外，挤出的树脂可用于制备比给定标称压力的等效PE100的厚度低约10％的管。
当代HDPE压力管树脂将高分子量HDPE基础聚合物与炭黑色母粒相结合。得到的管具有PE100的ISO材料标识代码，这意味着管由PE组成，并且具有10.0MPa的最小要求强度(MRS)评级，即基于ISO 9080蠕变断裂曲线，其在20℃和50年的较低预测极限(LPL)在10MPa到11.2MPa之间。该树脂倾向于创建柔性、无腐蚀的管，该管的使用寿命长达100年。但是，始终需要改进以创建更强和更长的持久管。
本文公开的管树脂包含双峰、高分子量、高密度聚乙烯作为基础聚合物和载有炭黑的高密度聚乙烯色母粒。已经对这些组分中的一个或两个进行优化，以将所得管的MRS评级提高至PE112，以及改善压力管的其他性能，同时允许用户轻量其管重。PE112管标识意味着MRS评级是11.2MPa，LPL在11.2MPa和12.5MPa之间。
本发明公开的方法对PE100管中使用的基础聚合物和/或炭黑色母粒进行改性，以通过改变基础聚合物的密度和/或分子量而不改变当代压力管中所用的色母粒；或者通过改变色母粒中载体树脂的密度和/或分子量，同时保持与在当代压力管中使用的炭黑和基础聚合物相同，来创建新一代PE112管树脂。对基础聚合物或载体树脂的这些变化任何组合也可以获得能够产生所需PE112管的树脂。
可以对色母粒而非基础聚合物进行改性，以创建新一代管，因为这允许用户制造具有″标准″属性的压力管以及下一代管，而无需开发基础聚合物的新反应器等级。
基础聚合物：如上所述，本发明公开的管树脂中使用的基础聚合物是双峰高分子量高密度聚乙烯。双峰聚合物是基于高分子量聚合物和低分子量聚合物两种聚合物的组合的树脂。聚乙烯(PE)树脂组合物由相对较高和较低的分子量组分组成，具有双峰分子量分布(MWD)，已公开用于管应用。使用各种串联反应聚合方法生产的这种树脂具有可接受的强度、刚度、抗应力裂性和可加工性的平衡，这是不同分子量PE种类贡献的结果。
在本公开的实践中使用的基础双峰高分子量HDPE的密度在0.942g/cm3和0.956g/cm3(在23℃时)之间，或在0.947g/cm3和0.952g/cm3(在23℃时)之间，或为0.949g/cm3(在23℃时)。双峰HDPE基础聚合物可具有塑料管研究所标准的PE3608或PE4710管材料标识。双峰HDPE基础还可具有在约6.0g/min和4.0g/min之间的HLMI(190℃/21.6kg)。
双峰高分子量HDPE基础聚合物也可以如美国专利号9,249,286中所述进行制备，出于所有目的将其公开内容通过引用并入本文。或者，可以使用来自Lyondellbasell(休斯顿，TX)的市售
Figure BDA0003346621170000101
产品作为基础聚合物。这些产品的密度范围为约0.947-0.9520g/cm3。
Figure BDA0003346621170000102
L4904可用于本组合物。
Figure BDA0003346621170000103
L4904具有约0.04g/10min的熔融指数(190℃/2.16kg)，约7.0g/min的HLMI(190℃/21.6kg)，密度约为0.949g/cm3(23℃)，弯曲模量约为146,000psi(1007MPa；2％割线)，断裂时的拉伸应力为约5100psi，屈服时的拉应力约为3500psi，并且断裂时的拉伸伸长率为约800％。与标准评级相比，
Figure BDA0003346621170000104
L4904表现出改善的熔融强度和缓慢裂纹生长阻力。此外，
Figure BDA0003346621170000105
L4904已在PE100评级管中使用，并且可以与本文所述的色母粒组合以产生具有PE112评级的树脂，而无需改变反应器变量。
色母粒：本发明公开的管树脂中的炭黑色母粒具有约35-45重量％的标称炭黑载荷，其余55-65％的组分是聚合物载体树脂。理想情况下，最终管树脂为5-6.5重量％的色母粒(其载体树脂约占2.5-4.2％)和93.5-95重量％的基础聚合物。这样，可以对色母粒中的载体树脂进行选择，以匹配管的基础聚合物。或者，载体树脂与基础聚合物不匹配，但仍然与双峰HDPE很好地混合。理想地，载体树脂是HDPE、线性低密度聚乙烯或中密度聚乙烯。或者，载体树脂可以是具有高分子量的高密度聚乙烯。
本发明的树脂可以包含密度高于PE100评级管中使用的色母粒的密度密度至少1％的色母粒。或者，密度可以比PE100评级管树脂中使用的色母粒高至少1.5％或高2％。
任何炭黑都可以在色母粒中使用。在一个方面，炭黑颗粒可以是″p型″，它是具有严格产品规格的特种黑，以满足需要卓越纯度的关键应用的严格性能要求。该评级的炭黑的粒径为20-25nm，具有出色的紫外线(UV)风化和低复合吸湿性(CMA)，具有极低的硫、灰分和砂砾，确保在调节压力管中获得最佳性能。它还被广泛批准用于食品接触和饮用水应用。其他类型的炭黑颗粒，例如RCF和HAF，也可以在本文所述的色母粒中使用。
在一个方面，炭黑颗粒的尺寸小于55nm。或者，它们可以在10nm和30nm之间。在另一种替代方案中，炭黑小于25nm。
虽然可以对上述变量的任何数量进行修改，以产生改进的压力管，但优选对色母粒变量进行优化，因为这允许用户制备具有″标准″属性或PE100标识的压力管，以及具有改进性质的下一代压力管，而无需开发基础聚合物的新反应器等级。
实施例
包括以下实施例以对所附权利要求的实施方案进行证明。本领域技术人员应该理解，在不脱离本文本公开的精神和范围的情况下，可以在公开的具体实施方案中进行各种改变。在任何情况下均不应将以下实施例读取为限制或定义所附权利要求的范围。
将在以下实施例中的基础聚合物和色母粒滚动混合，使得最终树脂具有4.5％至6.5％的色母粒浓度。然后将树脂加入管挤出机的进给料斗中，并挤出为管样品，标称尺寸为32×3mm，用于进一步表征。
实施例1
通过将市售的双峰高分子量HDPE基础聚合物(
Figure BDA0003346621170000111
L4904；LyondellBasell，休斯顿，TX)与具有40％炭黑载荷的市售色母粒(
Figure BDA0003346621170000112
HD277；Cabot Corp.，Boston，MA)混合，来创建实施例1。实施例1中的色母粒的量为5.90重量％，其余的94.1重量％是基础聚合物。
选择该基础聚合物，因为它已被用于当代PE100管，并且其在本公开中的使用将无需创建新的反应器等级。L4904在屈服时的拉伸强度约为3500psi，断裂时的伸长率＞700％，弯曲模量为146,000psi(2％正割，16：1跨度：深度，0.5英寸/分钟)，PENT缓慢裂纹生长＞500小时，所有这些都使L4904成为压力管的理想聚合物。
所选的色母粒使用HDPE载体树脂，使其与聚乙烯基管树脂良好混合，色母粒的密度为1.19g/cm3，HLMI为40g/10min(在21.6kg/190℃下)。所选色母粒中碳颗粒的尺寸小于25nm。色母粒载体树脂的密度高于PE100评级树脂中使用的中密度色母粒。
通过模具将由实施例1树脂得到的多个管样品挤出，以进行进一步测试。
首先，在实施例1管样品上进行根据ISO 1167：2006的流体静力测试。该方法在管样品的内侧和外侧使用去离子水，以测试它们对压力的响应，包括在20℃、60℃和80℃的恒定温度下对内部压力的耐受性。温度和压力的准确性分别保持在±1℃和+2/-1％。壁厚的测量值精确在±0.01mm内，直径精确在±0.1mm之内。在实施例1样品的流体静力测试期间未观察到不寻常的行为，也未发现有问题性失败。
接下来，根据ISO 9080：2012中所述的方法进行一系列周向应力测试，以确定实施例1的强度和长期行为。ISO 9080用于管树脂的长期预测性能。该试验测定了管样品承受各种环向应力而不会在不同温度和时间长度下压裂的能力。然后，将回归应用于数据以推断出在未来可以承受的应力量的估计。虽然在ISO 9080方案下对多个温度和时间进行测试，但使用在20℃的50年测试来确定管的评级或标识。
图1中示出了20℃、60℃和80℃的环向测试结果，以及LTH和LPL的标准外推回归图。回归公式和常量在ISO 9080：2012中制定，并且在此无需重复。
图1示出了每个温度下的On测试(开放数据点)和延展失效(实心点)的应力结果。仅示出了回归中使用的数据点。使用Pipeson(瑞典)的
Figure BDA0003346621170000121
软件进行LPL和LTH的多元线性回归分析。回归方法允许在给定的应力和温度下预测使用寿命，以及指定PE树脂50年和20℃的最小要求强度评级。
由于在20℃和50年(黑色圆圈)的LPL值为11.24MPa，确定实施例1的样品具有11.2MPa的MRS评级。因此，根据ISO 12162：2009，将该树脂标识为PE112。
表1示出了在三个温度的选定时间实施例1的LTHS外推强度值和估计的LPL，其中MRS评级的LPL以粗体显示。
表1：实施例1的外推强度值
Figure BDA0003346621170000131
从实施例1中，确定PE112评级压力管可以使用与较低强度评级管(例如PE80和PE100)相同的基础聚合物。这可以节省时间和成本，即可以创建不同强度评级的管，而无需改变反应器等级。相反，在挤出过程中可以添加色母粒或其他添加剂，以快速将树脂提升至PE 112管，使下游机械不受影响。
实施例2
为了确认PE100管的相同基础聚合物是否可用于创建PE112管，将实施例1中的相同的双峰高分子量HDPE(
Figure BDA0003346621170000132
L4904)与不同的色母粒(PECB4025A；北京北华高科新技术有限公司)混合。实施例2中的色母粒的量为5.70重量％，其余的94.3重量％是基础聚合物。
实施例2所选择的色母粒具有40％的标称炭黑负载，并且碳颗粒的尺寸小于25nm。
该色母粒还使用HDPE载体树脂，因此它将与L4904基础聚合物充分混合。第二所选色母粒的密度为1.12g/cm3，HLMI值为60g/10min(在21.6kg/190℃时)。因此，该色母粒将提高挤出实施例2的能力，同时保留形成更高强度PE112管的能力。
对该色母粒的选择还因为它专门设计用于制造黑色PE80和PE100管复合物。然而，据信载体树脂的较高密度将允许使用如L4904的双峰高分子量HDPE创建PE112管。
如前所述，将所得实施例2树脂的多个管样品挤出，并根据ISO 1167：2006和ISO9080：2012进行进一步的压力和强度测试。
图2中示出了20℃、60℃和80℃的环向测试结果，以及LTH和LPL估计的标准回归。凭借其在20℃和50年(黑色圆圈)的11.30MPa的LPL值，也将实施例2确定为具有11.2MPa的MRS评级。它也可以根据ISO 12162：2009标识为PE112。
表2示出了在三个温度下的所选时间上实施例2的LTHS的外推强度值和估计的LPL。为了比较，申请人指出，实施例2在20℃的LPL以比实施例1更缓慢的速率降低。经过100,000h，实施例1降至11.464MPa，而实施例2为11.504MPa。
Figure BDA0003346621170000151
上述实施例表明，可以通过改变色母粒的密度和分子量，使用标准PE100基础聚合物来创建更强的改进的管树脂。具有这些组合的一系列色母粒可以被开发用于L4904基础聚合物。可以定制色母粒和色母粒中碳颗粒的性质，以获得具有PE112评级的改进树脂。
此外，增加基础聚合物的分子量和密度也将管树脂的强度评级提升至PE112。虽然存在创建新的基础聚合物的考虑，即必须改变反应器以切换到新的聚合物，具有稍高的密度(L4904为0.949g/cm3，双峰HDPE为0.952g/cm3)或略低的HLMI(在190℃/21.6kg为7g/min至6g/min)的基础聚合物也使得改善管树脂标识。这些基础聚合物也可与用于PE100管使用的市售色母粒一起使用。
以下参考文献通过引用整体并入本文。
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ISO 1167：2006，“Thermoplastics pipes，fittings and assemblies for theconveyance of fluids--Determination of the resistance to internal pressure”
ISO 12162：2009，“Thermoplastics materials for pipes and fittings forpressure applications--Classification，designation and design coefricient”
ASTM D2837-13e1，“Standard Test Method for Obtaining HydrostaticDesign Basis for Thermoplastic Pipe Materials or Pressure Design Basis forThermoplastic Pipe Products”.

Claims (17)

1.一种高强度树脂，包含：
a.双峰、高分子量、高密度聚乙烯基础聚合物，其密度在0.947g/cm3和0.952g/cm3之间，和
b.包含载体树脂和炭黑的色母粒，所述色母粒的密度在1.1g/cm3和1.4g/cm3之间，其中，所述炭黑的粒度范围小于55nm；
其中，所述高强度树脂的最小要求强度(MRS)为至少11.2MPa。
2.根据权利要求1所述的高强度树脂，其中，所述色母粒是55-65重量％的载体树脂和35-45重量％的炭黑。
3.根据权利要求1所述的高强度树脂，其中，所述载体树脂是聚乙烯或高密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的高强度树脂，其中，所述基础聚合物的密度在0.9490g/cm3和0.9520g/cm3之间。
5.根据权利要求1所述的高强度树脂，其中，在所述高强度树脂中的所述色母粒的最终浓度为4.5-6.5重量％。
6.根据权利要求1所述的高强度树脂，其中，所述基础聚合物的密度为0.949g/cm3，所述色母粒的密度为1.19g/cm3，所述炭黑的粒度小于25nm，并且所述色母粒的碳载荷为40％。
7.根据权利要求1所述的高强度树脂，其中，所述基础聚合物的密度为0.949g/cm3，所述色母粒的密度为1.12g/cm3，所述炭黑的粒度小于25nm，并且所述色母粒的碳载荷为40％。
8.一种方法，包括：
a.在包含载体树脂和炭黑的色母粒存在下，将密度在0.947g/cm3和0.952g/cm3之间的双峰、高分子量、高密度聚乙烯基础聚合物挤出，所述色母粒的密度在1.1g/cm3和1.4g/cm3之间，其中所述炭黑的粒度范围小于55nm；
b.形成最小要求强度(MRS)为11.2MPa的压力管。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述色母粒是55-65重量％的载体树脂和35-45％重量的炭黑。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基础聚合物的密度为约0.949g/cm3。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基础聚合物的密度为0.949g/cm3，所述色母粒的密度为1.19g/cm3，所述炭黑的粒度小于25nm，并且所述色母粒的碳载荷为40％。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述基础聚合物的密度为0.949g/cm3，所述色母粒的密度为1.12g/cm3，所述炭黑的粒度小于25nm，并且所述色母粒的碳载荷为40％。
13.一种最小要求强度(MRS)为11.2MPa的压力管，其通过以下方法制备，包括：
a.在包含载体树脂和炭黑的色母粒存在下，将密度在0.947g/cm3和0.952g/cm3之间的双峰、高分子量、高密度聚乙烯基础聚合物挤出，所述色母粒的密度在1.1g/cm3和1.4g/cm3之间，其中所述炭黑的粒度范围小于55nm；以及
b.形成压力管。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述色母粒是55-65％的载体树脂和35-45％的炭黑。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基础聚合物的密度为约0.949g/cm3。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基础聚合物的密度为0.949g/cm3，所述色母粒的密度为1.19g/cm3，所述炭黑的粒度小于25nm，并且所述色母粒的碳载荷为40％。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基础聚合物的密度为0.949g/cm3，所述色母粒的密度为1.12g/cm3，所述炭黑的粒度小于25nm，并且所述色母粒的碳载荷为40％。
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