一種包覆金屬管用聚乙烯組合物及製備工藝的製作方法

2023-05-04 19:09:46

專利名稱：：一種包覆金屬管用聚乙烯組合物及製備工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於高分子組合物領域，具體地說本發明涉及用聚乙烯、抗氧劑和顏料製備具有耐熱氧老化和耐環境應力開裂的聚乙烯組合物，用於金屬管道及容器的內外防腐層和擠出管材、板材。金屬管的腐蝕是制約管道使用壽命的關鍵因素之一，管道防腐材料和防腐技術的研究一直受到高度重視，聚乙烯作為一種新型防腐材料，與傳統的防腐材料相比，具有良好的機械強度、電絕緣性能和易施工特性，另外為使用所需，該類材料還應具備良好的耐環境應力開裂性能、耐高低溫性能和耐老化性能。日本專利特開昭-210947公開了一種用於鋼管防腐的耐低溫衝擊性的聚乙烯組合物，該組合物包含乙烯聚合物和乙烯-α烯烴共聚物。它是採用密度大於0.950g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)為(5～2000)g/10min的聚乙烯(A)30～60重量份，與密度為(0.890～0.940)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)為(0.005～0.1)g/10min的乙烯-α烯烴共聚物(B)40～70重量份混合，添加抗氧劑、紫外線吸收劑、穩定劑組成。這種組合物具有良好的耐低溫衝擊性能和耐應力開裂性能，但該發明並未能解決材料的耐熱氧老化問題。本發明的目的在於提供一種既具有良好物理機械性能、耐低溫衝擊性能、耐應力開裂性能，又兼具良好耐熱氧老化性能的聚乙烯組合物。本發明的目的還在於提供本發明組合物的製備工藝。本發明提供的組合物的組成為(重量)聚乙烯A密度(0.930～0.949)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)(0.05～1.0)g/10min70～95份，聚乙烯B密度(0.890～0.930)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)(1.0～10.0)g/10min5～30份，抗氧劑0.1～1.0份，顏料0～3.0份。聚乙烯A是一種乙烯-α稀烴共聚物，其密度最佳範圍為(0.935～0.945)g/cm3，熔體流動速率最最佳範圍(2.16kg砝碼)為(0.1～0.5)g/10min，聚乙烯B選自低密度或線性低密度聚乙烯中的一種，添加該組分的目的主要是方便組合物的製備，因為顏料、抗氧劑可以先添加到聚乙烯B中製成濃縮母料，這樣就能保證小劑量的顏料和抗氧劑在組合物中分布均勻，同時，加入聚乙烯B也改善了組合物的成型加工性能。聚乙烯B的密度最佳範圍為(0.900～0.920)g/cm3，熔體流動速率最佳範圍為(2.16kg砝碼)(2.0～5.0)g/10min。抗氧劑可以只含有抗氧劑A，也可以由抗氧劑A和抗氧劑B組成抗氧劑體系或由抗氧劑A、抗氧劑B和抗氧劑C組成抗氧劑體系。抗氧劑A為胺類抗氧劑，抗氧劑B和抗氧劑C分別選自硫酯類抗氧劑、酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種，當由抗氧劑A和抗氧劑B組成抗氧劑體系時，其重量比為A∶B＝(1～5)∶1。當由抗氧劑A、抗氧劑B和抗氧劑C組成抗氧劑體系時，其重量比為A∶B∶C＝(1～10)∶(1～5)∶1。抗氧劑A最好是具有結構的對苯胺型抗氧劑，其中R、R』分別為烷基或苯基。這種抗氧劑體系具有優良的抗氧效率，特別適於深色材料，尤其是黑色材料。在組合物中抗氧劑用量為0.1～1.0份，太低無法保證組合物的耐熱氧老化性能，太高不僅增加了成本，而且組合物的耐熱氧老化性能反而下降。本發明不加顏料亦可達到發明效果，但組合物的耐光性差，本發明中的顏料優選為炭黑。本發明提供的組合物的製備工藝為「兩步法」工藝，首先將顏料、抗氧劑與聚乙烯B混合，經密閉式煉塑機、雙輥筒煉塑機和螺杆擠出機混煉捏合成母料，然後將母料與聚乙烯A混合製備組合物。本發明提供的聚乙烯組合物具備良好的物理機械性能、耐低溫衝擊性能和耐應力開裂性能，複合抗氧劑體系的加入，大幅度地改善了組合物的耐熱氧老化性能，採用「兩步法」工藝製備組合物，能保證組合物內各種組分均勻分布及分散，提高組合物性能穩定性和可靠性，因此組合物具備優良的綜合性能。以下實施例說明本發明的效果，實施例性能測定結果見表1。實施例1聚乙烯A密度0.945g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)0.15g/10min85份，聚乙烯B密度0.920g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)2.5g/10min15份，抗氧劑N，N』-雙(1-乙基-3-甲基戊基)對苯二胺0.2份。實施例2聚乙烯A密度o.945g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)0.15g/10min85份，聚乙烯B密度0.920g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)2.5g/10min15份，抗氧劑N，N』-雙(1-乙基-3-甲基戊基)對苯二胺0.3份。炭黑2.0份。實施例3聚乙烯A密度0.945g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)0.15g/10min85份，聚乙烯B密度0.920g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)2.5g/10min15份，抗氧劑N.N』-雙(1-乙基-3-甲基戊基)對苯二胺0.3份。抗氧劑亞磷酸三苯酯0.1份，炭黑2.0份。實施例4聚乙烯A密度0.940g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)0.15g/10min90份，聚乙烯B密度0.920g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)2.5g/10min10份，抗氧劑N.N』-雙(1-乙基-3-甲基戊基)對苯二胺0.2份。抗氧劑硫代二丙酸二月桂酯0.1份，炭黑2.0份。實施例5聚乙烯A密度0.935g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)0.10g/10min80份，聚乙烯B密度0.920g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)2.5g/10min20份，抗氧劑N.N』-2-甲基對苯二胺0.3份，抗氧劑亞磷酸三苯酯0.1份，抗氧劑四〔3-(3』，5』-二叔丁基-4』-羥基苯基)丙酸〕季戊四醇酯0.1份，炭黑2.0份。實施例6聚乙烯A密度0.935g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)0.10g/10min95份，聚乙烯B密度0.920g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)2.5g/10min5份，抗氧劑N.N』-2-甲基對苯二胺0.2份，抗氧劑亞磷酸三苯酯0.1份，抗氧劑硫代二丙酸二月桂酯0.1份，炭黑2.0份。表1實施例性能測試結果權利要求1.一種包覆金屬管用聚乙烯組合物，其組成為(a)聚乙烯A密度(0.930～0.949)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)為(0.05～1.0)g/10min；(b)聚乙烯B密度(0.890～0.930)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)為(1.0～10.0)g/10min；(c)抗氧劑(d)顏料各組份的重量含量為聚乙烯A70～95份，聚乙烯B5～30份，抗氧劑0.1～1.0份，顏料0～3.0份。2.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，其特徵在於聚乙烯A是乙烯-α烯烴共聚物，密度範圍為(0.935～0.945)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)範圍為(0.1～0.5)g/10min。3.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，其特徵在於聚乙烯B選自低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯中的一種，密度範圍為(0.900～0.920)g/cm3，熔體流動速率(2.16kg砝碼)範圍為(2.0～5.0)g/10min。4.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，其特徵在於抗氧劑是選抗氧劑A胺類抗氧劑，用量為0.1～0.5份。5.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，其特徵在於抗氧劑是由抗氧劑A和抗氧劑B按重量比(1～5)∶1組成的，抗氧劑A為胺類抗氧劑，抗氧劑B選自酚類、亞磷酸酯類、硫酯類抗氧劑。6.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，其特徵在於抗氧劑是由抗氧劑A、抗氧劑B和抗氧劑C按重量比(1～10)∶(1～5)∶1組成的，抗氧劑A為胺類抗氧劑，抗氧劑B和抗氧劑C分別選自酚類、亞磷酸酯類、硫酯類抗氧劑。7.如權利要求4至6所述之一的抗氧劑A是指含有結構的對苯胺型抗氧劑，R、R′分別是烷基或苯基。8.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，其特徵在於顏料為炭黑，重量含量為1～3份。9.一種如權利要求1所述聚乙烯組合物的製備工藝，包括以下步驟將抗氧劑、炭黑與聚乙烯B混合製成母料，然後將母料與聚乙烯A混合製成包覆金屬管用聚乙烯組合物。10.如權利要求1所述的聚乙烯組合物用於擠出管材、板材。11.如權利要求1所述的聚乙烯組合物，用於製備金屬管道、容器的外防腐層和防腐內襯層。全文摘要本發明公開了一種包覆管用聚乙烯組合物及其製法,屬於高分子組合物及管道防腐
技術領域：
。其特點是以乙烯－α烯烴共聚物為主要基礎樹脂,以低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯為改性組分,配合以胺類抗氧劑為主抗氧劑的複合抗氧體系。本發明組合物採用兩步法工藝路線製備。該組合物不僅具有優良的物理機械性能、耐低溫衝擊性能和良好的成型加工性能,而且,耐環境應力開裂性能和耐熱氧老化性能突出。可廣泛應用於各種金屬管道的內外防腐和擠出管材、板材。文檔編號C08L23/02GK1186821SQ9611614公開日1998年7月8日申請日期1996年12月29日優先權日1996年12月29日發明者張寶善,李德領,黃紹剛,劉春陽,王秀臻,況政申請人:中國石化齊魯石油化工公司