[发明专利]一种刚韧平衡的聚乙烯组合物

说明书

技术领域

一种刚韧平衡的聚乙烯组合物，属于聚乙烯材料领域。

背景技术

国内用于市政排水、排污系统大口径管材目前主要采用双壁波纹管和拉伸缠绕管，直径不小于500mm。这种管材要求具有较高的环刚度，但也要有一定的环柔性。聚乙烯管材具有质量轻、抗腐蚀性能好、阻力小、耐候性强等特点，目前成功应用于大口径排水、排污系统，占有市场主导地位。

大口径排水、排污管材属于外承压管材，要求材料具有良好的刚性以满足承受外作用力的要求，同时为了满足运输、施工等需要，要求材料具有良好的柔韧性。目前国内主要通过添加改性母料如滑石粉或碳酸钙母料等方式提高材料的刚性，降低生产成本，但该方式制备的管材米重高、柔韧性、耐压性能较差，易在受外力冲击下发生脆裂，导致管材破损率高、使用不稳定、漏水等问题。

中国专利CN101942132 A《具有增强增刚增韧的HDPE 波纹管制作材料及其生产工艺》，公开了一种具有增强增刚增韧的HDPE 波纹管制作材料，按质量百分比计量，其特征为在塑料中添加10%~30%的母粒；所述母粒的组分按其质量百分比，所含有的各原料质量百分比分别为：聚乙烯为10%~30%、亚纳米硫酸钡为65%~85%、偶联剂为2%~6%、润滑剂为1.5%~5%和相容剂为0.5%~5%。该发明成分及制备方法复杂，树脂含量低，预期制备管材米重高、断裂伸长率、柔韧性及刚性等较差。

中国专利CN102786730 A《一种高环刚度的HDPE 双壁波纹管》，公开了一种高环刚度的HDPE 双壁波纹管，它包含以下重量比例的原料：高密度聚乙烯47~49、高模量PP17~19、凹凸棒土3~5、增刚、增韧母粒等。该发明的组合物米重高、冲击韧性、耐压强度、断裂伸长率等较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种柔韧性、耐压性能强、满足生产大口径排水、排污管材的刚韧平衡的聚乙烯组合物。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该刚韧平衡的聚乙烯组合物，其特征在于，重量份的组成为：聚乙烯树脂a 88~93份，聚乙烯树脂b 7~12份，抗氧剂0.1~0.4份，炭黑母粒0.5~3.5份，吸酸剂0.05~0.15份；

其中，所述的聚乙烯树脂a为乙烯与1-丁烯和/或1-己烯的共聚物，密度为0.951~0.955g/cm³；熔体质量流动速率（MFR）为4.5~5.5g/10min；相对支化度为0.04~0.08；结晶度为67~70%；片晶厚度（L_c）为21~24nm；

所述的聚乙烯树脂b为乙烯与1-己烯的共聚物，密度为0.916~0.920g/cm³；熔体质量流动速率（MFR）为41~47g/10min。

所述的聚乙烯树脂a采用气相法工艺、铬系催化剂生产；所述的聚乙烯树脂b为茂金属催化剂生产。利用传统铬系催化剂在气相法工艺生产的聚乙烯树脂a含有长支链组分及少量超高分子量组分的特点，保证了聚乙烯树脂a熔体质量流动速率（MFR）为4.5~5.5g/10min，相对支化度为0.04~0.08；结晶度为67~70%；片晶厚度（L_c）为21~24nm。聚乙烯树脂b利用茂金属催化剂进行聚合而得，利用茂金属催化剂具有单活性位、能够精确控制聚合物结构的特点，保证了聚乙烯树脂b密度为0.916~0.920g/cm³；熔体质量流动速率（MFR）为41~47g/10min，有利于提高材料的柔韧性、加工性能等。本发明通过两种聚乙烯分子链结构（支化度、支链长度直接影响熔体质量流动速率、结晶度）的调整搭配来调整组合物的刚性和柔韧性能，达到刚韧平衡性优异的效果。

优选的，所述的聚乙烯树脂a密度为0.952~0.954g/cm³；熔体质量流动速率（MFR）为4.8~5.2g/10min；相对支化度为0.05~0.07；结晶度为68~69%；片晶厚度（L_c）为22~23nm。

优选的，所述的聚乙烯树脂b的密度为0.917~0.919g/cm³；熔体质量流动速率（MFR）为43~45g/10min。熔体质量流动速率、结晶度是聚乙烯分子链结构支化度、支链长度的直接体现，此处优选聚乙烯树脂a和聚乙烯树脂b性能使两种聚乙烯产生的协同效应更加明显，刚韧平衡性更加优异。