一種滴灌管用聚乙烯組合物的制作方法
【專利摘要】一種滴灌管用聚乙烯組合物，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚乙烯組合物。其特征在于，各組份及其重量份為：高密度聚乙烯樹(shù)脂40～60份、高壓聚乙烯樹(shù)脂20～30份、茂金屬聚乙烯樹(shù)脂10～30份、抗氧劑0.15～1.2份、炭黑1.2～3份。該組合物除具有良好的強(qiáng)度、柔韌性、加工性能和耐老化性能之外，還具有優(yōu)異的耐磨性、ESCR性能、抗穿刺性能和良好的高溫靜液壓性能。
【專利說(shuō)明】一種滴灌管用聚乙烯組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種滴灌管用聚乙烯組合物，屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚乙烯組合物。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯由于具有良好的綜合性能如柔韌性、耐寒性和加工性能等，被廣泛應(yīng)用于制備各種管材，如給水管、燃?xì)夤?、電纜護(hù)套管、排水管、農(nóng)用管等。滴灌管(帶)是農(nóng)用管的一種，目前在我國(guó)發(fā)展速度很快。要求制備滴灌管的原料既有較高強(qiáng)度，又有良好的柔韌性、耐寒性、耐靜液壓性能、耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂(ESCR)性能、耐光老化性能以及耐熱性能等，生產(chǎn)管材時(shí)具有良好的加工性能，滿足高速加工要求，生產(chǎn)的管材耐折性、柔韌性好。
[0003]目前滴灌管用原料使用較多的樹(shù)脂是LDPE和LLDPE的摻混物或HDPE和LLDPE的摻混物，也有使用其它原料的。如蘭州石化公司石油化工研究院以LLDPE為基礎(chǔ)樹(shù)脂，加入抗氧劑和吸酸劑，通過(guò)在擠出機(jī)中添加過(guò)氧化物的方法，制備出滴灌管專用料。
[0004]中國(guó)專利CN 1569940A《一種微滴灌管用聚乙烯組合物》公開(kāi)了一種微滴灌管用聚乙烯組合物，該組合物包括低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯及碳黑母料。
[0005]中國(guó)專利ZL 99119649.X《一種低密度聚乙烯組合物及其管材》公開(kāi)了一種組合物，該組合物由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/a-烯烴共聚物以適當(dāng)?shù)谋壤旌?，添加適量助劑(如穩(wěn)定劑、流動(dòng)改性劑、分散劑、著色劑等)制成。
[0006]中國(guó)專利ZL 99119657. 0《中密度聚乙烯組合物及其薄壁管材》公開(kāi)了一種組合物，組合物由中密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/a-烯烴共聚物和適量助劑(如穩(wěn)定劑、分散劑、著色劑、流動(dòng)穩(wěn)定劑等)組成。
[0007]中國(guó)專利200510042698.4《超薄滴灌帶的材料組合物》公開(kāi)了一種組合物，該組合物包含有40%~60%的中密度聚乙烯，4%~10%的乙烯-乙酸乙烯共聚物，16%~22%的高壓聚乙烯，15%~20%的低壓聚乙烯，1%~5%的炭黑，1%~5%的納米碳酸鈣。
[0008]上述組合物制備的滴灌管在強(qiáng)度、柔韌性、加工性能和耐老化性能等方面具有較好的綜合性能，但在耐靜液壓性能、ESCR性能、耐熱性能、耐磨性和抗拉強(qiáng)度等方面還存在不足。在實(shí)際使用過(guò)程中，由于上述性能的不足可能出現(xiàn)鋪設(shè)滴灌管時(shí)由于材料耐磨性、耐穿刺性能不好被土壤中的土塊或硬物劃傷甚至磨破的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有優(yōu)異的耐磨性、ESCR性能、抗穿刺性能和良好的高溫靜液壓性能的一種滴灌管用聚乙烯組合物。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:該一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于，各組份及其重量份為:高密度聚乙烯樹(shù)脂(HDPE) 40-60份、高壓聚乙烯樹(shù)脂(LDPE) 20~30份、茂金屬聚乙烯樹(shù)脂(mLLDPE)l(T30份、抗氧劑0.15~1.2份，炭黑1.2~3份。
[0011]優(yōu)選的，組合物中加入0.3重量份的氟彈性體。作為加工助劑可提高組合物的加工性能。
[0012]所述的組合物中高密度聚乙烯樹(shù)脂的密度為0.94(T950g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(21.6kg)為8~14g/10min，重均分子量為18萬(wàn)~30萬(wàn)。分子量過(guò)低組合物將達(dá)不到必要的強(qiáng)度，但分子量也不能太高，分子量太高不易塑化，不能滿足高速加工的需求。
[0013]所述的高密度聚乙烯樹(shù)脂的分子量分布寬度指數(shù)在20-40。以確保采用組合物制備的滴灌帶具有良好的加工性能，能夠高速加工。鉻系催化劑生產(chǎn)的高密度聚乙烯樹(shù)脂具有較寬的分子質(zhì)量分布。
[0014]優(yōu)選的，所述高密度聚乙烯樹(shù)脂為鉻系催化劑生產(chǎn)的高密度聚乙烯樹(shù)脂。
[0015]組合物中高密度聚乙烯樹(shù)脂重量份數(shù)較高，為使組合物具有較高的ESCR性能，高密度聚乙烯樹(shù)脂的ESCR性能(100%ΤΧ-10溶劑，100°C,F0) >1000h。
[0016]所述的組合物中茂金屬聚乙烯樹(shù)脂為采用茂金屬催化劑制備的己烯共聚線性低密度聚乙烯，密度為0.915~0.940g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(2.16kg)0.5~2g/10min，分子量分布寬度指數(shù)2~4，重均分子量10-15萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為0.5~3%。
[0017]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂由于具有較優(yōu)的支化鏈分布，因此材料抗穿刺性能突出，具有良好的ESCR性能，高溫條件下的靜液壓強(qiáng)度好。但茂金屬聚乙烯樹(shù)脂價(jià)格較高，同時(shí)加工性能較普通LLDPE樹(shù)脂差，因此組合物中的添加量也不易太多。
[0018]組合物中加入一定量的高壓聚乙烯樹(shù)脂能保證組合物能實(shí)現(xiàn)高速加工制備滴灌管(帶)，確保組合物具有良好的加工性能和提供制品必要的柔韌性，在卷曲存放時(shí)不出現(xiàn)側(cè)裂，和使盤(pán)管后的折痕不會(huì) 劣化使用過(guò)程中管材的ESCR性能和耐壓性能等。高壓聚乙烯樹(shù)脂添加量必須具有適中的范圍，添加量少，滴灌管(帶)柔韌性差，組合物的加工性能不好，添加量大，組合物加工性能好，但強(qiáng)度下降。
[0019]所述的高壓聚乙烯樹(shù)脂使用密度0.915~0.925g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(2.16kg)
1.5~2.5g/10min的薄膜料。
[0020]由于滴灌管(帶)應(yīng)用于室外，要經(jīng)受日光照射，日光照射會(huì)加速材料的老化，使制品性能變差，降低使用壽命。為提高制品使用壽命，需加入光穩(wěn)劑，炭黑的抗紫外效果好且價(jià)廉可作為抗紫外劑。
[0021]優(yōu)選的，所述的炭黑采用母料形式加入，炭黑母料濃度優(yōu)選30飛0%?？纱_保炭黑的使用效果。為使組合物達(dá)到必要的耐光老化效果，建議添加量為41份，確保組合物中炭黑有效含量在2.0-2.5%。
[0022]所述的抗氧化劑為三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯和[β - (3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯按重量比3:2的組合物。
[0023]滴灌管(帶)在加工過(guò)程中要承受較高的加工溫度，通常大于240°C，有的甚至接近300°C。為避免材料熱降解，組合物中需含有一定量的加工型抗氧化劑，如三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯。同時(shí)，滴灌管(帶)在使用過(guò)程中，由于內(nèi)部水長(zhǎng)時(shí)間的流動(dòng)會(huì)帶出部分助劑且黑色的滴灌管(帶)容易吸熱使材料的溫度升高，因此耐高溫的長(zhǎng)效抗氧劑如[β- (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯在組合物中也必須含一定的量。
[0024]為確保組合物的高速加工性能和制品的力學(xué)性能、老化性能，組合物需滿足:熔體質(zhì)量流動(dòng)速率大于12g/10min，拉伸強(qiáng)度大于20MPa，沖擊強(qiáng)度大于50MPa，硬度(邵氏D)大于 50，ESCR 大于 200h。[0025]組合物的制備方法:將上述各組份按比例稱量后加入高速攪拌釜中，攪拌混合均勻后出料，得到組合物。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種滴灌管用聚乙烯組合物所具有的有益效果是:該組合物除具有良好的強(qiáng)度、柔韌性、加工性能和耐老化性能之外，還具有優(yōu)異的耐磨性、ESCR性能、抗穿刺性能和良好的高溫靜液壓性能，可用于制備高速擠出滴灌管(帶)，避免在農(nóng)田鋪設(shè)時(shí)由于滴灌管材料耐磨性、耐穿刺性能不足被土壤中的土塊或硬物劃破的現(xiàn)象。
【具體實(shí)施方式】[0027]實(shí)施例f 6及對(duì)比例f 3中組分均為質(zhì)量份數(shù)。
[0028]實(shí)施例1
[0029]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(密度為0.945g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為12g/10min，重均分子量26萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)22，ESCR>1000h，鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0030]高壓聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度為0.919g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.0g/10min)。
[0031]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度0.920g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率1.0g/10min，分子量分布寬度指數(shù)3.08，重均分子量12.35萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為2.53%)。
[0032]炭黑母料，4份(母料濃度50%)。
[0033]抗氧劑，三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.2份，[β -(3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.15份。
[0034]實(shí)施例2
[0035]高密度聚乙烯樹(shù)脂，40份(密度為0.945g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為12g/10min，重均分子量26萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)22，ESCR>1000h鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0036]高壓聚乙烯樹(shù)脂，20份(密度為0.915g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.5g/10min)。
[0037]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂，20份(齊魯石化公司產(chǎn)茂金屬聚乙烯QHM22F，密度0.937g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率0.6g/10min,分子量分布寬度指數(shù)3.46，重均分子量14.6萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為0.59%)。
[0038]炭黑母料，5份(母料濃度40% )。
[0039]抗氧劑，三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.15份，β - (3，5_ 二叔丁基_4_羥基苯基)丙酸十八酯，0.15份，[β - (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戍四醇酯，0.1份。
[0040]實(shí)施例3
[0041]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(密度為0.940g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為14g/10min，重均分子量18萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)20，ESCR>1000h，鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0042]高壓聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度為0.925g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為1.5g/10min)。
[0043]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂，20份(密度0.915g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率2.0g/10min，分子量分布寬度指數(shù)2，重均分子量10萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為0.5%)。
[0044]炭黑母料，4份(母料濃度30%)。
[0045]抗氧劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.15份，[β- (3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.1%份。
[0046]氟彈性體，0.3份。[0047]實(shí)施例4
[0048]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(密度為0.950g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為8g/10min，重均分子量30萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)40，ESCR>1000h,鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0049]高壓聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度為0.923g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.3g/10min)。
[0050]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂，15份(密度0.940g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率0.5g/10min,分子量分布寬度指數(shù)4，重均分子量15萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為3%)。
[0051]炭黑母料，6份(母料濃度50%)。
[0052]抗氧劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.09份，[β- (3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.48份。
[0053]實(shí)施例5
[0054]高密度聚乙烯樹(shù)脂，60份(密度為0.943g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為10g/10min，重均分子量21.3萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)24，ESCR>1000h，鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0055]高壓聚乙烯樹(shù)脂，30份(密度為0.918g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.2g/10min)。
[0056]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂，30份(密度0.920g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率1.0g/10min,分子量分布寬度指數(shù)3.08，重均分子量12.35萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為2.53%)。
[0057]炭黑母料，7份(母料濃度40%)。
[0058]抗氧劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.72份，β- (3，5_ 二叔丁基_4_羥基苯基)丙酸十八酯，0.42份，[β- (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.06份。
[0059]實(shí)施例6
[0060]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(密度為0.943g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為10g/10min，重均分子量21.3萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)24，ESCR>1000h，鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0061]高壓聚乙烯樹(shù)脂，20份(密度為0.918g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.2g/10min)。
[0062]茂金屬聚乙烯樹(shù)脂，10份(密度0.937g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率0.6g/10min,分子量分布寬度指數(shù)3.46,重均分子量14.6萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為0.59%)。
[0063]炭黑母料，5份(母料濃度，30%)。
[0064]抗氧劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.09份，[β- (3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.06份。
[0065]氟彈性體，0.3份。
[0066]對(duì)比例I
[0067]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(密度為0.945g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為12g/10min，重均分子量26萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)22，ESCR>1000h，鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0068]高壓聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度為0.919g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.0g/10min)。
[0069]LLDPE，25 份(密度 0.920g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為 L 0g/10min)。
[0070]炭黑母料，4份(母 料濃度50%)。
[0071]抗氧劑，三[2.4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.2份，[β -(3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.15份。
[0072]對(duì)比例2
[0073]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(密度0.951g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.3g/10min，重均分子量35萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)22，ESCRlOOh，鉻系催化劑生產(chǎn))。
[0074]高壓聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度為0.919g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.0g/10min)。
[0075]LLDPE樹(shù)脂，25份(密度0.920g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為1.0g/10min)。
[0076]炭黑母料，5份(母料濃度50%)。
[0077]抗氧劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.15份，[β- (3，5 二叔丁基4_羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.1份。
[0078]氟彈性體，0.3份。
[0079]對(duì)比例3
[0080]高密度聚乙烯樹(shù)脂，50份(鈦系催化劑產(chǎn)品，密度0.952g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為1.lg/10min，重均分子量16萬(wàn)，分子量分布寬度指數(shù)13，ESCR50h)。
[0081]高壓聚乙烯樹(shù)脂，25份(密度為0.919g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.0g/10min)。
[0082]LLDPE，25 份(密度 0.919g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為 L 0g/10min)。
[0083]炭黑母料，5份(母料濃度40% )。
[0084]抗氧劑，三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯0.15份，β- (3，5_ 二叔丁基_4_羥基苯基)丙酸十八酯，0.15份，[β - (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯，0.2份。
[0085]以上實(shí)施例和對(duì)比例的制備方法:將上述各組份按比例稱量后加入高速攪拌釜中，攪拌混合均勻后出料。
[0086]測(cè)試方法
[0087]MFR:按照 GB/T 3682-2000 進(jìn)行測(cè)試；
[0088]密度:按照GB/T 1033.2-2010進(jìn)行測(cè)試；
[0089]拉伸性能:按照GB/T 1040.2-2006 ；
[0090]彎曲性能:按照GB/T 9341-2008 (模壓/注塑)試樣進(jìn)行測(cè)試；
[0091]沖擊強(qiáng)度:按照GB/T 1843-2008進(jìn)行測(cè)試；
[0092]負(fù)荷變形溫度:按照GB/T 1634.2-2004進(jìn)行測(cè)試；
[0093]硬度:按照GB/T 2411-2008進(jìn)行測(cè)試；
[0094]環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能(ESCR):按照GB/T 1842-2008進(jìn)行測(cè)試；
[0095]將組合物混配均勻后，經(jīng)擠出造粒后，壓制成片材進(jìn)行物性測(cè)試，見(jiàn)表1。
[0096]表1實(shí)施例及對(duì)比例性能I
[0097]
【權(quán)利要求】
1.一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于，各組份及其重量份為:高密度聚乙烯樹(shù)脂40-60份、高壓聚乙烯樹(shù)脂20-30份、茂金屬聚乙烯樹(shù)脂10-30份、抗氧劑0.15~1.2份、炭黑1.2~3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:組合物中加入0.3重量份的氟彈性體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的高密度聚乙烯樹(shù)脂的密度為0.94(T950g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(21.6kg)為8~14g/10min，重均分子量為18萬(wàn)~30萬(wàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的高密度聚乙烯樹(shù)脂的分子量分布寬度指數(shù)在20-40。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的高密度聚乙烯樹(shù)脂為鉻系催化劑生產(chǎn)的高密度聚乙烯樹(shù)脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的茂金屬聚乙烯樹(shù)脂的密度為0.915~0.940g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(2.16kg) 0.5~2g/10min，分子量分布寬度指數(shù)2~4，重均分子量10-15萬(wàn)，共聚單體摩爾百分含量為0.5~3%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的高壓聚乙烯樹(shù)脂使用密度0.915~0. 925g/cm3，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率(2.16kg) 1.5~2.5g/10min的薄膜料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的炭黑采用母料形式加入，炭黑母料濃度優(yōu)選30-50%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滴灌管用聚乙烯組合物，其特征在于:所述的抗氧化劑為三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯和[β- (3，5 二叔丁基4-羥基-苯基)丙酸]季戊四醇酯按重量比3:2的組合物。
【文檔編號(hào)】C08K5/134GK103665508SQ201210350708
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月19日
【發(fā)明者】唐巖, 李延亮, 黃峰, 陳智能, 陳華賚, 王曉蕾 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司