CN1569940A - 一种微滴灌管用聚乙烯组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微滴灌管用聚乙烯组合物，该组合物包括低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯及碳黑母料，该组合物具有较好的综合性能，良好的耐热、光氧老化性能，其氧化诱导期(210℃，AL杯)≥50分钟；耐候老化14天后的拉伸强度保留率≥80％，断裂伸长率保留率≥85％。用该组合物挤出的微滴灌管壁厚在0.1－10mm之间，挤出加工速度可达100m/min以上。

Description

一种微滴灌管用聚乙烯组合物
技术领域
本发明涉及一种聚乙烯组合物，特别是涉及一种微滴灌管用聚乙烯组合物。
背景技术
聚乙烯是一种用途广泛的高分子材料，大量应用于管材制品。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，但用于制造管材时，挤出成型慢，难以用于薄壁化微滴灌管材的生产；低密度聚乙烯制作的管材耐冲击性、柔韧性较好，但刚性差、强度低，耐热性差，耐环境应力开裂性不好，用于制作管材时，管壁较厚，挤出管材的速度较低，成本较高，管材耐环境应力开裂较差。
冯威等人在中国专利ZL99119654.6中，公开了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、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α烯烃共聚物以适当的配比混合，添加适量助剂组成。
在中国专利ZL99119649.X中，他们还公开了一种低密度聚乙烯组合物及其管材。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配比混合，添加适量助剂组成。
王焉金等人在中国专利ZL99119657.X中，公开了一种中密度聚乙烯组合物及其管材。该组合物由中密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烃共聚物以适当的配比混合，添加适量助剂组成。
上述三项专利中公布的组合物，均衡了高密度聚乙烯的刚性和低密度聚乙烯的韧性，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用的管材，包括低压输水管道和滴灌、渗灌等微灌管材。但上述组合物组分复杂，而且由于组合物中引入了聚丙烯，聚丙烯和聚乙烯是两种不同的结晶物，容易产生界面之间的缺陷，影响组合物的物理性能及其高速加工性能。
发明内容
本发明提供了一种微滴灌管用聚乙烯组合物，该组合物中不含聚丙烯，克服了现有技术中的组合物不能高速加工的问题，组合物力学性能优良，具有良好的耐热氧和光氧老化性能，可高速挤出管材。
本发明提供的微滴灌管用聚乙烯组合物包括以下组分：
a.低密度聚乙烯：密度0.900-0.930g/cm3(GB/T1033-1986)，熔体质量流动速率(MFR)为0.1-5.0g/10min(GB/T3682-2000，190℃/2.16kg，下同)，流动速率比(FRR)为50-150(GB/T3682-2000，MFR(21.6kg)/MFR(2.16kg)，下同)，红外光谱测试的支化度(采用红外光谱图中1317cm-1、2019cm-1吸收峰的面积比表征，下同)S1377/S2019＝0.5-3.5％，优选为1.0-2.0％；
b.线性低密度聚乙烯：熔体质量流动速率1.0-10.0g/10min，流动速率比20-50，红外光谱测试的支化度S1377/S2019＝0.3-3.0％，优选0.8-2.0％，；
c.碳黑母料：由酚类抗氧剂、优选1010，重量含量为0.18％；亚磷酸酯类抗氧剂、优选168，重量含量为0.18％；槽法碳黑与线性低密度聚乙烯共混造粒而成，碳黑的重量含量为35-50％；余量为线性低密度聚乙烯；
以上各组分的重量份数为：
a：50-89.8，b：5-42.5，c：5.2-7.5
在低密度聚乙烯中添加上述含量的线性低密度聚乙烯，使组合物在保证一定机械性能的同时，还具有一定的拉伸强度及拉伸断裂伸长率保持率，添加上述含量的碳黑母料，不仅改善了材料的强度，还保证了组合物的耐热氧老化性能。
含有上述组份的组合物具有以下性能：氧化诱导期≥50分钟(按ASTM D 3895-1998测定，210℃，AL杯)，优选为≥60分钟；耐候老化14天(GB/T14522-1993)后的拉伸强度保留率≥80％(GB/T1040-1992)优选为≥90％，断裂伸长率保留率≥85％(GB/T1040-1992)。
本发明组合物还可包括组分d高密度聚乙烯：熔体质量流动速率0.05-1.0g/10min，优选0.1-0.5g/10min，红外光谱测试的支化度S1377/S2019＝0.1-2.0％，其重量份数为0.1-15。
本发明组合物还可包括组分e热塑性弹性体：是乙烯与辛烯-1在茂金属催化剂作用下聚合而成的共聚物，熔体质量流动速率0.1-10.0g/10min，优选为0.5-5.0g/10min，流动速率比为20-50，其重量份数为0.1-15。
本发明组合物挤出微滴灌管时的挤出加工速度可达100m/min以上。
本发明所述的组合物制备方法包括：采用两步法制备完成，第一步是先制备碳黑母料，将各组分在高搅中混合，混合时间5分钟，然后用挤出机挤出造粒，挤出温度150-220℃，制备出母料后，将碳黑母料与其它各组份放入高搅中混合，混合时间3分钟，然后用挤出机挤出造粒，挤出温度150-220℃。
本发明组合物按照聚乙烯微滴灌管对性能的要求，选择低密度聚乙烯做基础料，加入碳黑和高密度聚乙烯来提高材料的强度，加入线性低密度聚乙烯和弹性体来拓宽分子量分布，提高材料的耐环境应力开裂性能，这样本组合物不仅具有现有技术中的均衡的刚性和冲击性能，较好的耐环境应力开裂性能等，还具有良好的耐热、光氧老化性能；并且因为本组合物中避免了添加聚丙烯组份，不存在聚丙烯和聚乙烯之间的界面缺陷，使得本组合物组份之间具有较好的相容性，大大改善了组合物的加工性能，提高了挤出管材时的挤出加工速度，使得薄壁管材的挤出加工速度可达100m/min以上。另外，本组合物制备工艺简单，原材料价廉易得，用该组合物制得的管材结构均匀，外观光滑，具有非常高的经济效益。
下面以实施例说明本发明的效果，实施例如表1所示，但是不能认为本发明仅仅限于这些实施例。
实施例
                                                表1实施例
实施例   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
组合物组份   LDPE   MFR(g/10min)   0.3   3.8   2.5   1.9
  FRR   60   75   70   65
  支化度％   1.8   3.3   0.7   1.2
  重量份数   87.5   50   50   52.3
  LLDPE   MFR(g/10min)   2.0   3.0   4.0   3.2
  FRR   25   30   28   30
  支化度％   0.5   1.4   1.2   2.7
  重量份数   5   42.5   12.5   12.5
  碳黑母料   碳黑含量％   35   35   35   50
  重量份数   7.5   7.5   7.5   5.2
  HDPE   MFR(g/10min)   0.1   0.5
  支化度％   0.2   0.3
  重量份数   15   15
  POE   MFR(g/10min)   1.0   0.5
  FRR   35   40
  重量份数   15   5.2
组合物性能   耐候老化14天   拉伸强度保留率％   92   93   90   89
  断裂伸长率保留率％   90   91   89   90
  氧化诱导期(210℃，铝杯)   63.5   62.6   60.6   63.2
  管材挤出速度m/min   100.6   100.6   100.7   100.8
                                     续表1实施例
实施例   实施例5 实施例6  实施例7  实施例8
组合物组份 LDPE  MFR(g/10min)   2.5 1.5  4.0  1.5
 FRR   75 80  60  80
 支化度％   2.0 1.3  1.5  1.3
 重量份数   77.5 75  80  70
LLDPE  MFR(g/10min)   3.0 1.0  4.0  5.0
 FRR   32 30  28  39
 支化度％   0.8 1.0  1.2  2.8
 重量份数   10 10  5  15
碳黑母料  碳黑含量％   35 35  35  35
 重量份数   7.5 7.5  7.5  7.5
HDPE  MFR(g/10min)   1.0 2.6  0.09  0.1
 支化度％   1.1 1.3  0.1  0.2
 重量份数   5 7.5  7.5  10
POE  MFR(g/10min)  10
 FRR  38
 重量份数  7.5
组合物性能 耐候老化14天  拉伸强度保留率％   93 85  90  88
 断裂伸长率保留率％   97 86  89  85
氧化诱导期(210℃，铝杯)   62.5 61.5  62.4  63.6
挤出管材速度m/min   101.0 100.6  100.7  100.6
                                      续表1实施例
实施例 实施例9 实施例10  实施例11
组合物组份 LDPE  MFR(g/10min) 2.0 0.3  0.3
 FRR 70 60  60
 支化度％ 2.1 1.8  1.8
 重量份数 65 72.5  72.5
LLDPE  MFR(g/10min) 3.0 2.0  3.0
 FRR 30 25  30
 支化度％ 1.3 1.8  1.3
 重量份数 12.5 5  10
碳黑母料  碳黑含量％ 35 35  35
 重量份数 7.5 7.5  7.5
HDPE  MFR(g/10min) 0.15  0.5
 支化度％ 0.2  0.3
 重量份数 15  10
POE  MFR(g/10min) 0.5
 FRR 40
 重量份数 15
组合物性能 耐候老化14天  拉伸强度保留率％ 90 84  90
 断裂伸长率保留率％ 93 88  90
氧化诱导期(210℃，铝杯) 62.5 63.4  62.8
挤出管材速度m/min 100.8 100.5  100.6

Claims (10)

1.一种微滴灌管用聚乙烯组合物，包括以下组分：
a.低密度聚乙烯：熔体质量流动速率0.1-5.0g/10min，流动速率比50-150，红外光谱测试的支化度S1377/S2019＝0.5-3.5％；
b.线性低密度聚乙烯：支化度S1377/S2019＝0.3-3.0％，熔体质量流动速率1.0-10.0g/10min，流动速率比20-50；
c.碳黑母料：由酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、槽法碳黑与线性低密度聚乙烯共混造粒而成，碳黑的重量含量为35-50％；
各组分的重量份数为：
a：50-89.8，b：5-42.5，c：5.2-7.5
该组合物具有以下性能：氧化诱导期≥50分钟；耐候老化14天后的拉伸强度保留率≥80、断裂伸长率保留率≥85。
2.如权力要求1中所述的组合物，其特征在于所述组分a的红外光谱测试的支化度S1377/S2019＝1.0-2.0％。
3.如权力要求1-2中所述的任一项组合物，其特征在于所述组分b的红外光谱测试的支化度S1377/S2019＝0.8-2.0％。
4.如权力要求3中所述的组合物，其特征在于该组合物中还含有组分d：高密度聚乙烯：熔体质量流动速率为0.05-1.0g/10min，支化度S1377/S2019＝0.1-2.0％，其重量份数为：0.1-15。
5.如权力要求4所述的组合物，其特征在于组分d的熔体质量流动速率为0.1-0.5g/10min。
6.如权力要求1所述的组合物，其特征是：该组合物还含有组分e热塑性弹性体，该组分是乙烯与辛烯-1在茂金属催化剂作用下聚合而成的共聚物，熔体质量流动速率0.1-10.0g/10min，流动速率比20-50，其重量份数为：0.1-15。
7.如权力要求6所述的组合物，其特征在于组分e的熔体质量流动速率为0.5-5.0g/10min。
8.如权力要求1所述的组合物，其特征是该组合物的氧化诱导期≥60分钟。
9.如权力要求1所述的组合物，其特征是该组合物在耐候老化14天后的断裂强度保留率≥90。
10.如权力要求1所述的组合物，其特征是用该组合物挤出管材时，挤出加工速度为100m/min以上。
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