[发明专利]具有改善的流挂和挤出性能的用于管道应用的聚乙烯组合物

说明书

本发明涉及一种聚乙烯组合物，其包括：基体树脂(A)，所述基体树脂(A)包括：乙烯和至少一种选自具有3至12个碳原子的α‑烯烃的共聚单体的共聚物，其中所述乙烯共聚物包括低分子量组分(A‑1)和高分子量组分(A‑2)，其中所述低分子量组分(A‑1)具有比所述高分子量组分(A‑2)低的重均分子量；(B)炭黑，其含量为相对于所述聚乙烯组合物的总量的1.0wt％至10wt％；和(C)除了炭黑之外任选的其他添加剂；其中所述低分子量组分(A‑1)具有根据ISO 1133确定的等于或大于150g/10min至等于或小于400g/10min的熔体流动速率MFR₂(190℃，2.16kg)，所述基体树脂(A)具有根据ISO 1183确定的等于或大于943kg/m³至等于或小于957kg/m³的密度，并且所述组合物具有根据ISO 1133确定的等于或大于0.14g/10min至等于或小于0.30g/10min的熔体流动速率MFR₅(190℃，5kg)，具有在747Pa的恒定剪切应力下的等于或大于800kPa*s至等于或小于1300kPa*s的粘度eta747，并且符合不等式(I)：eta₇₄₇‑1800×MFR₅+1200(I)，涉及用于生产所述聚乙烯组合物的方法和包括所述聚乙烯组合物的制品。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯组合物，特别是用于管道应用的聚乙烯组合物。本发明还涉及一种用于生产所述聚乙烯组合物的方法，和包括所述聚乙烯组合物的制品，特别是管道。

背景技术

由聚合物材料构造的管道具有许多用途，例如流体输送，即液体、淤浆和气体(例如水或天然气)的输送。在输送的过程中，流体被加压是正常的。此外，输送的流体可能具有变化的温度，通常在约0℃至约50℃的范围内。这种加压管道优选由聚烯烃塑料构成，该塑料通常为单峰乙烯塑料或双峰乙烯塑料，例如中密度聚乙烯(MDPE；密度：930-942kg/m³)和高密度聚乙烯(HDPE；密度：942-965kg/m³)。

此处使用的表达“压力管道”是指在使用时受到正压力的管道，即管道内部的压力高于管道外部的压力。

聚合物管道通常通过挤出制造，或者在小范围内通过注射模塑制造。用于挤出聚合物管道的常规设备包括挤出机、模头、校准装置、冷却装置、牵引装置以及用于切割和/或卷绕管道的装置。

在Scheirs等人的文章(Scheirs,Boot and Leevers:PE100Resins forPipe Applications,TRIP Vol.4,No.12(1996)pp.408-415)中讨论了用于在压力管道中使用的聚乙烯材料的制造。作者讨论了PE100管道材料的生产工艺和性能。他们指出了适当的共聚单体分布和分子量分布的重要性，以便优化缓慢裂纹生长和快速裂纹扩展。

虽然常规聚合物管道的性能足以用于许多目的，但仍需要增强的性能，例如在需要耐高压性的应用中，即经受长时间和/或短时间的内部流体压力的管道。

制造大直径管道(特别是由多峰聚合物材料)时的一个问题是，难以在整个管道上保持均匀的尺寸。这是由于聚合物熔体的重力流，导致其从管道的上部流动到下部(通常称为“流挂”)。因此，管道上部的壁厚变得比管道的下部的壁厚小。对于厚壁的大直径管道，例如壁厚至少为100mm的管道，流挂问题特别显著。为了在管道的顶部达到管道最小的所需的壁厚，管道生产商需要通过生产管道的底部处具有较厚的壁厚的管道来补偿流挂。这导致了由于所需额外材料造成的附加的生产成本和并非最优的最终产品质量。

上述的流挂问题已在德国专利申请DE 19604196 A1中进行了讨论。其公开了一种制造聚乙烯的大口径厚壁管道的方法。管道通过环形模具挤出并在内表面和外表面上冷却。据说由于从模具中出来的熔体的重力引起的流动，这种双侧冷却会消除管道的变形。