[发明专利]用于压力管应用的高载量炭黑母料

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求在2010年10月27日提交的美国非临时申请No.12/913,350的权益。

技术领域

本公开内容涉及母料，且更具体地，涉及用于压力管应用的高载量(加载，loading)炭黑母料。

背景技术

高压管通常用于传输饮用水、流出物、气体、油、工业材料和其他这样的可流动材料。典型的高压管的通常组分是高密度聚乙烯(HDPE)。HDPE是最化学惰性的塑料之一，并因此是耐化学品的和耐腐蚀的。另外，HDPE具有在压力管应用中趋于是理想的优异的机械性能。基于聚合物强度，可将压力管以不同的类别来分类，例如PE63、PE80或PE100。通常，数字越高，抗裂纹扩展性越好且压力管在高压下具有的使用寿命越长。

在制造这样的常规压力管中，将HDPE颗粒与炭黑母料(压力管的另一种主要成分)配混。炭黑母料是炭黑、聚乙烯树脂和可能的添加剂的混合物。在常规母料中的炭黑浓度或载量在25%到40%的范围内，混合物的余量是聚乙烯树脂和各种常规添加剂。聚乙烯树脂典型地是聚烯烃载体例如低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)或HDPE。

发明内容

本发明的一个实施方案提供用于压力管应用的母料。该母料包括超过母料的40重量百分比(重量%)的炭黑和浓度在母料的40-60重量%的范围内的高密度聚乙烯(HDPE)载体树脂，所述载体树脂具有在2.16kg/190°C下100g/10分钟以上的熔体流动指数和低于100000的重均分子量(Mw)。在一些情况下，母料可进一步包括浓度是母料的1重量%或更低的一种或多种添加剂。其他实施方案可具有更高重量百分比的添加剂，例如直至母料的5重量%。在任何这样的情况下，一种或多种添加剂可包括例如润滑剂和抗氧化剂的至少一种。在一个特定的情况下，一种或多种添加剂包括硬脂酸盐润滑剂和酚类抗氧化剂。在另一特定的情况下，炭黑的浓度在母料的45到50重量%范围内。在另一特定的情况下，根据ISO18553，在母料中炭黑的微观分散(microdispersion))评分低于2。在一个这样的特定情况下，观察到的炭黑附聚体的98%或更多小于30微米。在另一种这样的特定情况下，观察到的炭黑附聚体的90%或更多小于10微米。在一些具体情况下，母料包括在压力管配混物中且用基础聚合物稀释。在一个特定的实例情况下，HDPE载体树脂具有低于80000的重均分子量(Mw)、低于14000的数均分子量(Mn)和低于6的多分散指数(PDI)。在另一特定的情况下，HDPE载体树脂具有低于5的多分散指数(PDI)。在另一特定的情况下，炭黑具有以下的至少一种：在65到150m2/g范围内的BET表面积和在90到110cc/100g范围内的DBP吸收，且HDPE载体树脂具有如下的至少一种：>940kg/m3的密度，双峰分子量分布，低于80000的重均分子量(Mw)，低于10000的数均分子量(Mn)和低于5的多分散指数(PDI)。考虑到本公开内容，Mw、Mn和PDI的载体树脂的参数的各种其他组合将是明晰的。

考虑到本公开内容，许多变型将是明晰见的。例如，本发明的另一实例实施方案提供用于压力管应用的母料。在该特定实施方案中，母料包括炭黑，其浓度在母料的45到50重量%范围内。该母料进一步包括HDPE载体树脂，其浓度在母料的40到60重量%范围内。在该实例情况下，HDPE载体树脂具有在2.16kg/190°C下100g/10分钟以上的熔体流动指数、低于80000的重均分子量(Mw)、低于14000的数均分子量和低于6的多分散指数(PDI)。该母料进一步包括一种或多种添加剂，其浓度是(母料的)5重量%或更低，其中一种或多种添加剂包括润滑剂和抗氧化剂的至少一种。在一个这样的特定情况下，一种或多种添加剂包括硬脂酸盐润滑剂和酚类抗氧化剂。在另一特定的情况下，根据ISO18553，在母料中炭黑的微观分散评分低于2，其中观察到的炭黑附聚体的98%或更多小于30微米。在另一特定的情况下，根据ISO18553，在母料中炭黑的微观分散评分低于2，其中观察到的炭黑附聚体的90%或更多小于10微米。在一些情况下，母料包括在压力管配混物中且用基础聚合物稀释，使得在压力管配混物中存在2.0到3.0重量%(如2.5重量%)浓度的炭黑。