[发明专利]乙烯聚合物和含有该乙烯聚合物的组合物及其应用和一种管道

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙烯聚合物，本发明还涉及一种含有所述乙烯聚合物的组合物及其应用，本发明进一步涉及一种由所述组合物制备的管道。

背景技术

乙烯与α-烯烃共聚得到的以乙烯单体单元为主的乙烯聚合物具有质轻、耐腐蚀、刚韧平衡性好、易成型和经济等特点，是管材和管道的理想材料。由乙烯聚合物制备的管道凭借其优异的综合性能和经济性，广泛用于工业、农业、日常生活等压力或非压力管材领域。目前，由乙烯聚合物制备的管道的典型产品包括PE63、PE80和PE100等级非压力或压力管材等。然而，上述管材或管道的使用温度一般较低（例如为常温）。当使用温度提高时，乙烯聚合物容易变形且耐蠕变性能下降，导致管材或管道的使用寿命缩短，因而这些管材或管道的应用范围受到限制。

随着乙烯催化剂技术和聚合工艺的不断进步，乙烯聚合物在高温下的强度得到提高，一些乙烯聚合物能够在如40-110℃的较高温度区域使用，例如可以用于地板采暖、散热器、冷热水输送、地源热泵等领域。其典型产品如耐热聚乙烯（即，PERT）。

目前，公开的耐热乙烯聚合物的制备方法一般采用单活性中心催化剂，由乙烯与例如1-辛烯、1-己烯与1-丁烯的α-烯烃进行共聚，得到分子量呈单峰、双峰或多峰分布的乙烯聚合物。采用的聚合方法可以为溶液法、淤浆法、气相法或淤浆/气相法。

采用单活性中心催化剂进行聚合而制备的乙烯聚合物的分子量分布较窄，虽然材料具有良好的力学性能，但流变切力变稀程度小，加工窗口窄，在较高的加工速度下，容易出现熔体破裂或鲨鱼皮现象，导致制备的管材的内外表面粗糙，进而影响其长期耐静液压性能。

为了改善其加工性能，一般采用两段或多段聚合工艺，得到双峰或多峰分子量分布的乙烯聚合物，如WO 01/25328、WO 03/020821和WO 08/064810均采用两段或多段聚合工艺来制备分子量呈双峰或多峰分布的乙烯聚合物。另外，KR2005/000854公开了在一个反应器中采用两种或多种单活性中心催化剂来制备分子量呈双峰或多峰分布的乙烯聚合物。EP08157848公开了采用单活性中心催化剂，在一个反应器中进行聚合，来制备分子量呈单峰分布的乙烯聚合物。

实际应用过程中发现，采用单活性中心催化剂制备的乙烯聚合物，在挤出成型口径较大的管材时，熔体粘度低，挤出过程中易出现流垂现象，成型中或成型后热熔焊接中，流垂则造成焊接壁厚不均匀。因此，由单活性中心催化剂（如茂金属催化剂）制备的乙烯聚合物只能用于成型小口径管材（如管径为32mm以下的管材），且管材不宜采用熔融焊接。

除了单活性中心催化剂外，采用齐格勒-纳塔催化剂也可制备具有较高耐热性能的乙烯聚合物。采用齐格勒-纳塔催化剂制备的分子量呈双峰分布的乙烯聚合物不仅具有良好的热强度和耐蠕变性能，而且具有优异的加工性能，可以成型口径较大的管材，且可以采用熔融焊接。

WO 03/033586公开了一种热流体用管道（使用温度为60℃以上），管道满足DIN16833 95℃、3.6MPa 165h的要求。该管道采用的乙烯聚合物为在齐格勒-纳塔催化剂存在下，通过环管淤浆/气相法聚合得到的分子量呈双峰分布的乙烯-丁烯共聚物，该共聚物的密度为0.921-0.950g/cm³，弹性模量最高可以为900MPa，低分子量组分与高分子量组分的重量比为30：70到55：45。

发明内容

对于主要用于地板辐照采暖的耐热乙烯聚合物管材，由于管道的口径较小（一般为Φ20mm），在成型中快速挤出，能够大幅提高生产效率。因此在满足管道静液压强度的情况下，要求以尽可能快的速度挤出。但是，本发明的发明人在研究过程中发现：采用现有的乙烯聚合物通过挤出的工艺来形成管道时，物料在挤出机口模处的挤出线速度过快（例如：挤出线速度为35m/min以上），对制备的管道的耐静液压应力破坏是不利的，尤其对于在较高温度下的耐静液压应力破坏性能不利。

本发明的发明人经过深入研究，开发出一种乙烯聚合物，该乙烯聚合物在采用挤出的方式来制备管材时，即使以较高的挤出速度（例如：挤出线速度为35m/min以上）挤出，也能得到具有较好的耐静液压应力破坏性能、特别是耐高温静液压应力破坏性能的管道。在此基础上完成了本发明。