專利名稱：高密度聚乙烯組合物及其管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚烯烴組合物，特別涉及到高密度聚乙烯與線性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烴共聚物的組合物及其管材和加工制造方法。
高密度聚乙烯通常是線性高分子材料，具有較高的剛性和較好的耐熱性，被廣泛應(yīng)用于制造薄膜、管材、各種中空制品和注塑制品等。高密度聚乙烯在用于制造管材時，存在耐應(yīng)力開裂性差的缺點，因而必須對其進(jìn)行改性。在專利WO 96/18677中，Borealis聚合物公司采用雙峰分布的高密度聚乙烯與單峰分布的聚乙烯共混制得高密度聚乙烯管材專用料；在專利WO 96/35750中，Dow化學(xué)公司將高分子量的線性高密度聚乙烯與線性乙烯/α-烯烴共聚物共混制得高密度聚乙烯管材專用料。這些專用料滿足了管材所需的性能要求，用于制造天然氣輸送管道和高壓輸水系統(tǒng)，但是它們的價格昂貴，同時熔體流動速率低，擠出成型慢，難于實現(xiàn)管材的薄壁化。
在發(fā)明專利CN 98124544.7(一種滴水灌溉器)和CN 98124543.9(一種防堵塞滲水灌溉方法和裝置)中均涉及到制造節(jié)水灌溉系統(tǒng)，但是對節(jié)水灌溉系統(tǒng)中必需使用的塑料管材未作詳盡的闡述。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中高密度聚乙烯耐應(yīng)力開裂性差的缺點，同時克服已有高密度聚乙烯管材專用料難于制造薄壁管材的缺點，提供一種高密度聚乙烯組合物，該組合物具有均衡的剛性、耐沖擊性和良好的加工成型性，可以用于制造薄壁的管材，特別適用于節(jié)水灌溉用管材，包括低壓輸水管道和滴灌、滲灌等微灌管材。
本發(fā)明提供一種高密度聚乙烯組合物，該組合物包括以下組份和含量(重量百分比)高密度聚乙烯60-98，線性低密度聚乙烯0.5-38，聚丙烯0.5-20，乙烯/α-烯烴共聚物0-20，余量為助劑。
本發(fā)明組合物中高密度聚乙烯是按通常方式用低壓法生產(chǎn)的，其密度為0.941-0.975g/cm3。它可以是均聚物，也可以是與丙烯、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1的共聚物。在組合物中，高密度聚乙烯的用量為60-98％。
本發(fā)明組合物中線性低密度聚乙烯是指實現(xiàn)工業(yè)化的任何方法生產(chǎn)的線性低密度聚乙烯。在組合物中，線性低密度聚乙烯的用量為0.5-38％。
本發(fā)明組合物中的聚丙烯，包括聚合級聚丙烯均聚物，丙烯與乙烯的共聚物、化學(xué)降解聚丙烯，也可以是聚丙烯組合物如CN 1068580所述)。其熔體流動指數(shù)(Melt Flow Index，MFI)為0.5-100g/10min(按GB 3682-83進(jìn)行，210℃，2.16kg)，最好為20-60g/10min。在組合物中，聚丙烯的用量為0.5-20％。
本發(fā)明組合物中的乙烯/α-烯烴共聚物，其密度為0.860至0.915g/cm3。α-烯烴是指C5-C20的α-烯烴，如戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1等。在組合物中，乙烯/α-烯烴共聚物的用量為0-20％。
本發(fā)明的高密度聚乙烯組合物中還包括穩(wěn)定劑、流動改性劑、著色劑、分散劑等各種助劑。例如，Ciba-Geigy公司的Irgafos 168(三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯)，Irganox 1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)，Tinuvin622(丁二酸與(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物)，Chimassorb 944(聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亞氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞氨基})等受阻酚或受阻胺類光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑。這些穩(wěn)定劑可以單獨或復(fù)合使用，在組合物中的添加量為樹脂重量的0.01-1％；較佳用量為樹脂重量的0.01-0.5％。流動改性劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、長鏈烷基脂肪酰胺等，這些流動改性劑可以單獨或復(fù)合使用，添加量為樹脂重量的0.01-1％。著色劑可以用色粉或色母粒的形式加入，本發(fā)明優(yōu)選用炭黑或炭黑母粒。炭黑用量為樹脂重量的0-5％，較佳用量為0.5-4％。分散劑主要用于色粉或炭黑的分散，可以是聚乙烯蠟、氯化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟等，其用量與著色劑的用量相當(dāng)。各種助劑的添加總量為樹脂重量的0.1-10％。
本發(fā)明提供了一種高密度聚乙烯管材的制造方法，即將高密度聚乙烯60-98(重量百分比)、線性低密度聚乙烯0.5-40、聚丙烯0.5-20、乙烯/α-烯烴共聚物0-20和適量助劑在預(yù)混合設(shè)備中混合均勻，然后加入熔融混合設(shè)備(單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、雙輥混煉機(jī)等)進(jìn)行混合，將這種組合物經(jīng)擠出成型制成壁厚為0.1-10mm的管材。熔融設(shè)備的溫度為140-220℃，擠出成型溫度為180-230℃。這種管材適用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉體系，包括低壓輸水管道和滴灌、滲灌等微灌管材。
本發(fā)明的高密度聚乙烯管材具有優(yōu)良的物理性能和使用性能。具體地說，本發(fā)明涉及一種包括較多量高密度聚乙烯、較少量線性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α-烯烴共聚物和包括穩(wěn)定劑、流動改性劑、著色劑、分散劑等助劑的高密度聚乙烯組合物，該組合物具有良好的物理性質(zhì)和擠出加工性，通過將該組合物連續(xù)擠出制造的薄壁管材，具有均衡的剛性和抗沖擊性，優(yōu)良的防老化性能和較長的使用壽命。這種管材能夠滿足低壓輸水管道和滴灌、滲灌對管材的性能要求，適用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的各種規(guī)格和用途的管道。
本發(fā)明的內(nèi)容范圍可以通過下列實施例進(jìn)一步補(bǔ)充解釋，但是不能認(rèn)為本發(fā)明僅僅限于這些實施例。
在下述實施例中，除炭黑外，其它助劑及用量為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯)0.1％，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1％，聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亞氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞氨基}0.2％，硬脂酸0.3％，聚乙烯蠟0.5％。實施例1稱取高密度聚乙烯(密度為0.969g/cm3)2800g、線性低密度聚乙烯1520g、聚丙烯(MFI為40g/10min)80g、炭黑160g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于180-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為40mm，壁厚為2mm，外觀光滑。實施例2稱取高密度聚乙烯(密度為0.956g/cm3)6800g、線性低密度聚乙烯200g、聚丙烯(MFI為60g/10min)600g、乙烯/辛烯-1共聚物400g、炭黑400g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于180-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為100mm，壁厚為4mm，外觀光滑。實施例3稱取高密度聚乙烯(密度為0.970g/cm3)5600g、線性低密度聚乙烯600g、聚丙烯(MFI為20g/10min)800g、乙烯/辛烯-1共聚物1000g，炭黑400g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在管材擠出機(jī)組上于180-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為200mm，壁厚為10mm，外觀光滑。實施例4稱取高密度聚乙烯(密度為0.948g/cm3)3600g、線性低密度聚乙烯50g、聚丙烯(MFI為10g/10min)250g、乙烯/辛烯-1共聚物100g、炭黑160g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在管材擠出機(jī)組上于180-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為10mm，壁厚為0.2mm，外觀光滑。對比例稱取高密度聚乙烯(密度為0.948g/cm3)4000g、炭黑160g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在管材擠出機(jī)組上于180-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，不能順利擠出直徑為10mm、壁厚為0.2mm的管材。
權(quán)利要求
1.一種高密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的組合物包括如下組份和含量(重量百分比)高密度聚乙烯60-98，線性低密度聚乙烯0.5-38，聚丙烯0.5-20，乙烯/α-烯烴共聚物0-20，余量為助劑，上述高密度聚乙烯的密度為0.941-0.975g/cm3，上述聚丙烯的熔體流動指數(shù)為0.5-100g/10min，上述乙烯/α-烯烴共聚物的密度為0.860-0.915g/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的聚丙烯的熔體流動指數(shù)為20-60g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烴共聚物中的α-烯烴為戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1。
4.一種高密度聚乙烯管材，其特征在于將高密度聚乙烯60-98(重量百分比)、線性低密度聚乙烯0.5-38、聚丙烯0.5-20、乙烯/α-烯烴共聚物0-20和適當(dāng)助劑放入物料預(yù)混合設(shè)備中，混合均勻，形成混合物；將形成的混合物放入擠出機(jī)，在140-220℃的溫度條件下使物料熔融混合均勻；熔融混合均勻的物料經(jīng)成型機(jī)頭在180-230℃擠出，冷卻定型制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高密度聚乙烯管材，其特征在于所述的管材壁厚為0.1-10mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高密度聚乙烯組合物及其管材。該組合物由高密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α－烯烴共聚物以適當(dāng)?shù)呐浔然旌?添加適量助劑(如穩(wěn)定劑、流動改性劑、分散劑、著色劑等)組成。采用該組合物通過熔融擠出可實現(xiàn)管材的薄壁化,管材壁厚在0.1—10mm之間,適用于節(jié)水灌溉系統(tǒng)所需的各種塑料管材。
文檔編號B29D23/00GK1247204SQ9911965
公開日2000年3月15日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月24日
發(fā)明者馮威, 趙瑩, 楊勇, 胡先波, 王篤金, 劉學(xué)新, 徐端夫 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所