中密度聚乙烯組合物及其薄壁管材的製作方法

2023-05-01 16:11:11 1

專利名稱：中密度聚乙烯組合物及其薄壁管材的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聚烯烴組合物，特別涉及一種中密度聚乙烯與聚丙烯、乙烯/α-烯烴共聚物的組合物及其薄壁管材和加工製造方法。
中密度聚乙烯是繼低密度聚乙烯和高密度聚乙烯之後發展起來的聚乙烯品種，它克服了低密度聚乙烯的耐熱性差、剛性差和高密度聚乙烯耐應力開裂性差的缺點，具有良好的剛性和耐應力開裂性，被廣泛用於製造薄膜、管材和各種注塑製品。英國專利GB 2156733和Plastics，Rubber and Composites Processingand Applications 22(1998)，p1-8報導了一種雙取向中密度聚乙烯厚壁管材的製造技術，但是用於製造管材的中密度聚乙烯具有很高的分子量，導致熔體粘度大，加工性能差，管材生產速度慢，價格昂貴。
中國專利申請號98124544.7和98124543.9均涉及到節水灌溉用聚烯烴管材，但對所用的聚乙烯管材製造技術及管材組成均未作詳細的描述。
本發明的目的是克服中密度聚乙烯加工性能差的缺點，提供一種中密度聚乙烯組合物，該組合物保持了中密度聚乙烯的優點如耐衝擊、耐快速應力開裂、耐環境應力開裂，同時具有良好的加工性能，加工製造出的管材具有壁薄、使用性能好等優點，可以用於節水灌溉系統所用的管材，包括低壓輸水管道和滴灌、滲灌等微灌管材。
本發明以中密度聚乙烯為主成分、適當加入聚丙烯和乙烯/α-烯烴共聚物，同時添加各種助劑(穩定劑、著色劑、分散劑和流動改性劑等)，提高中密度聚乙烯的加工性能和中密度聚乙烯管材的綜合性能，實現中密度聚乙烯管材的薄壁化和性能優化。
本發明的中密度聚乙烯組合物包括以下組份和含量(重量百分比)中密度聚乙烯50-99，聚丙烯0.5-25，乙烯/α-烯烴共聚物0-25，餘量為助劑。
本發明組合物中中密度聚乙烯的密度為0.926-0.941g/cm3，熔體流動指數為0.1-50g/10min(按GB3682-83進行，190℃，2.16kg)；聚丙烯包括聚丙烯均聚物、丙烯與乙烯的共聚物、化學降解聚丙烯，也可以是聚丙烯組合物(如CN1068580所述)，熔體流動指數為0.5-100g/10min；乙烯/α-烯烴共聚物的密度為0.860-0.915g/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。
本發明的中密度聚乙烯組合物還包括穩定劑、著色劑、分散劑，流動改性劑等各種助劑。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定劑和熱穩定劑，這些穩定劑可以單獨或複合使用，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、長鏈烷基脂肪醯胺等，這些流動改性劑可以單獨或複合使用，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，本發明優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％。分散劑主要用於色粉或炭黑的分散，可以是石蠟、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。各種助劑的添加總量為樹脂總重量的0.5-10％。
本發明提供了一種中密度聚乙烯薄壁管材的製造方法，即將中密度聚乙烯50-99份(重量百分比)、聚丙烯0.5-25份、乙烯/α-烯烴共聚物0-25份、助劑0.5-10份在預混合設備中混合均勻，然後加入熔融混合設備(單螺杆擠出機、雙螺杆擠出機、雙輥混煉機等)進行混合，將這種組合物經擠出成型製成壁厚為0.1-10mm的薄壁管材。熔融混合設備的溫度為140-220℃，管材擠出成型溫度為150-230℃。這種組合物管材適用於農業節水灌溉系統，包括低壓輸水管道，滴灌和滲灌等微灌管材。
中密度聚乙烯管材具有優良的物理性能和使用性能。具體地說，本發明涉及一種包括較多量中密度聚乙烯、較少量聚丙烯和乙烯/α-烯烴共聚物及包括穩定劑、著色劑、分散劑、流動改性劑等助劑的中密度聚乙烯組合物，該組合物具有良好的物理性質和擠出加工性，通過將該組合物連續擠出製造的薄壁管材，具有均衡的剛性和抗衝擊性，優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、滲灌等對管材的性能要求，適用於農業節水灌溉系統的各種規格和用途的管道。
本發明的內容範圍通過下列實施例進一步補充解釋，但是不能認為本發明僅僅限於這些實施例。
在下述實施例中，除炭黑外，其他助劑及用量為三(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將中密度聚乙烯(密度為0.926g/cm3)5980g、聚丙烯(MFI為40g/10min)35g，炭黑35g及各種助劑置於高速混合機中混合均勻，然後在SLF-35B型雙螺杆擠出機上於140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機頭溫度為215℃)下進行熔融共混、擠出造粒。粒料烘乾後，在管材擠出機組上於150-230℃的溫度下進行管材擠出，所得管材直徑為40mm，壁厚為5mm，外觀光滑。實施例2將中密度聚乙烯(密度為0.933g/cm3)2600g、聚丙烯(MFI為15g/10min)1150g、乙烯/辛烯-1共聚物1150g、炭黑170g及各種助劑置於高速混合機中混合均勻，然後在SLF-35B型雙螺杆擠出機上於140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機頭溫度為215℃)下進行熔融共混、擠出造粒。粒料烘乾後，在管材擠出機組上於150-230℃的溫度下進行管材擠出，所得管材直徑為10mm，壁厚為0.1mm，外觀光滑。實施例3將中密度聚乙烯(密度為0.940g/cm3)2400g、聚丙烯(MFI為15g/10min)150g、乙烯/戊烯-1共聚物150g、炭黑50g及各種助劑置於高速混合機中混合均勻，然後在SLF-35B型雙螺杆擠出機上於140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機頭溫度為215℃)下進行熔融共混、擠出造粒。粒料烘乾後，在管材擠出機組上於150-230℃的溫度下進行管材擠出，所得管材直徑為150mm，壁厚為10mm，外觀光滑。實施例4將中密度聚乙烯(密度為0.933g/cm3)2400g、聚丙烯(MFI為15g/10min)150g、乙烯/己烯-1共聚物150g、炭黑70g及各種助劑置於高速混合機中混合均勻，然後在SLF-35B型雙螺杆擠出機上於140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機頭溫度為215℃)下進行熔融共混、擠出造粒。粒料烘乾後，在管材擠出機組上於150-230℃的溫度下進行管材擠出，所得管材直徑為10mm，壁厚為0.5mm，外觀光滑。實施例5將中密度聚乙烯(密度為0.933g/cm3)2400g、聚丙烯(MFI為15g/10min)150g、乙烯/4-甲基戊烯-1共聚物150g、炭黑70g及各種助劑置於高速混合機中混合均勻，然後在SLF-35B型雙螺杆擠出機上於140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機頭溫度為215℃)下進行熔融共混、擠出造粒。粒料烘乾後，在管材擠出機組上於150-230℃的溫度下進行管材擠出，所得管材直徑為20mm，壁厚為1.5mm，外觀光滑。
權利要求
1.一種中密度聚乙烯組合物，其特徵在於所述的組合物包括如下組份和含量(重量百分數)中密度聚乙烯50-99，聚丙烯0.5-25，乙烯/α-烯烴共聚物0-25，餘量為助劑，上述中密度聚乙烯的密度為0.926-0.941g/cm3，熔體流動指數為0.1-50g/10min，上述聚丙烯的熔體流動指數為0.5-100g/10min，上述乙烯/α-烯烴共聚物的密度為0.860-0.915g/cm3。
2.根據權利要求1所述的一種中密度聚乙烯組合物，其特徵在於所述的聚丙烯為聚丙烯均聚物、丙烯與乙烯的共聚物、化學降解聚丙烯或聚丙烯組合物。
3.根據權利要求1所述的一種中密度聚乙烯組合物，其特徵在於所述的乙烯/α-烯烴共聚物中的α-烯烴為C5-C20的α-烯烴。
4.根據權利要求1所述的一種中密度聚乙烯組合物，其特徵在於所述的乙烯/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。
5.一種中密度聚乙烯薄壁管材，其特徵在於將中密度聚乙烯50-99(重量百分數)、聚丙烯0.5-25、乙烯/α-烯烴共聚物0-25、助劑0.5-10放入物料預混合設備中，混合均勻，形成混合物；將形成的混合物放入擠出機，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成型機頭在150-230℃擠出，冷卻定型製得。
6.根據權利要求5所述的一種中密度聚乙烯薄壁管材，其特徵在於所述的管材壁厚為0.1-10mm。
全文摘要
本發明涉及一種中密度聚乙烯組合物及其薄壁管材。該組合物由中密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α－烯烴共聚物和適量助劑(如穩定劑、分散劑、著色劑、流動穩定劑等)組成。該組合物通過熔融擠出可實現管材的薄壁化,壁厚在0.1—10mm之間,適用於節水灌溉系統所用的低壓輸水管道、滴灌和滲灌管材等。
文檔編號C08L23/06GK1247205SQ9911965
公開日2000年3月15日 申請日期1999年9月24日 優先權日1999年9月24日
發明者王篤金, 胡先波, 馮威, 趙瑩, 劉學新, 徐端夫 申請人:中國科學院化學研究所