專利名稱：中密度聚乙烯組合物及其薄壁管材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚烯烴組合物，特別涉及一種中密度聚乙烯與聚丙烯、乙烯/α-烯烴共聚物的組合物及其薄壁管材和加工制造方法。
中密度聚乙烯是繼低密度聚乙烯和高密度聚乙烯之后發(fā)展起來的聚乙烯品種，它克服了低密度聚乙烯的耐熱性差、剛性差和高密度聚乙烯耐應(yīng)力開裂性差的缺點(diǎn)，具有良好的剛性和耐應(yīng)力開裂性，被廣泛用于制造薄膜、管材和各種注塑制品。英國專利GB 2156733和Plastics，Rubber and Composites Processingand Applications 22(1998)，p1-8報道了一種雙取向中密度聚乙烯厚壁管材的制造技術(shù)，但是用于制造管材的中密度聚乙烯具有很高的分子量，導(dǎo)致熔體粘度大，加工性能差，管材生產(chǎn)速度慢，價格昂貴。
中國專利申請?zhí)?8124544.7和98124543.9均涉及到節(jié)水灌溉用聚烯烴管材，但對所用的聚乙烯管材制造技術(shù)及管材組成均未作詳細(xì)的描述。
本發(fā)明的目的是克服中密度聚乙烯加工性能差的缺點(diǎn)，提供一種中密度聚乙烯組合物，該組合物保持了中密度聚乙烯的優(yōu)點(diǎn)如耐沖擊、耐快速應(yīng)力開裂、耐環(huán)境應(yīng)力開裂，同時具有良好的加工性能，加工制造出的管材具有壁薄、使用性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以用于節(jié)水灌溉系統(tǒng)所用的管材，包括低壓輸水管道和滴灌、滲灌等微灌管材。
本發(fā)明以中密度聚乙烯為主成分、適當(dāng)加入聚丙烯和乙烯/α-烯烴共聚物，同時添加各種助劑(穩(wěn)定劑、著色劑、分散劑和流動改性劑等)，提高中密度聚乙烯的加工性能和中密度聚乙烯管材的綜合性能，實(shí)現(xiàn)中密度聚乙烯管材的薄壁化和性能優(yōu)化。
本發(fā)明的中密度聚乙烯組合物包括以下組份和含量(重量百分比)中密度聚乙烯50-99，聚丙烯0.5-25，乙烯/α-烯烴共聚物0-25，余量為助劑。
本發(fā)明組合物中中密度聚乙烯的密度為0.926-0.941g/cm3，熔體流動指數(shù)為0.1-50g/10min(按GB3682-83進(jìn)行，190℃，2.16kg)；聚丙烯包括聚丙烯均聚物、丙烯與乙烯的共聚物、化學(xué)降解聚丙烯，也可以是聚丙烯組合物(如CN1068580所述)，熔體流動指數(shù)為0.5-100g/10min；乙烯/α-烯烴共聚物的密度為0.860-0.915g/cm3，α-烯烴是指C5-C20的α-烯烴，如戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1等。
本發(fā)明的中密度聚乙烯組合物還包括穩(wěn)定劑、著色劑、分散劑，流動改性劑等各種助劑。例如，Ciba-Geigy公司的Irgafos 168(三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯)、Irganox 1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、Tinuvin622(丁二酸與(4-羥基-2，2，6，6-四甲基-1-哌啶醇)的聚合物)、Chimassorb 944(聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亞氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞氨基})等受阻酚或受阻胺類光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑，這些穩(wěn)定劑可以單獨(dú)或復(fù)合使用，在組合物中的添加量為樹脂重量的0.01-1％，較佳用量為樹脂重量的0.01-0.5％。流動改性劑為硬脂酸、硬脂酸鈣、長鏈烷基脂肪酰胺等，這些流動改性劑可以單獨(dú)或復(fù)合使用，添加量為樹脂重量的0.01-1％。著色劑可以用色粉或色母粒的形式加入，本發(fā)明優(yōu)選用炭黑或炭黑母粒，炭黑用量為樹脂重量的0-5％，較佳用量為0.5-4％。分散劑主要用于色粉或炭黑的分散，可以是石蠟、聚乙烯蠟、氯化聚乙烯蠟、聚丙烯蠟等，其用量與著色劑的用量相當(dāng)。各種助劑的添加總量為樹脂總重量的0.5-10％。
本發(fā)明提供了一種中密度聚乙烯薄壁管材的制造方法，即將中密度聚乙烯50-99份(重量百分比)、聚丙烯0.5-25份、乙烯/α-烯烴共聚物0-25份、助劑0.5-10份在預(yù)混合設(shè)備中混合均勻，然后加入熔融混合設(shè)備(單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、雙輥混煉機(jī)等)進(jìn)行混合，將這種組合物經(jīng)擠出成型制成壁厚為0.1-10mm的薄壁管材。熔融混合設(shè)備的溫度為140-220℃，管材擠出成型溫度為150-230℃。這種組合物管材適用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括低壓輸水管道，滴灌和滲灌等微灌管材。
中密度聚乙烯管材具有優(yōu)良的物理性能和使用性能。具體地說，本發(fā)明涉及一種包括較多量中密度聚乙烯、較少量聚丙烯和乙烯/α-烯烴共聚物及包括穩(wěn)定劑、著色劑、分散劑、流動改性劑等助劑的中密度聚乙烯組合物，該組合物具有良好的物理性質(zhì)和擠出加工性，通過將該組合物連續(xù)擠出制造的薄壁管材，具有均衡的剛性和抗沖擊性，優(yōu)良的防老化性能和較長的使用壽命，這種管材能夠滿足低壓輸水管道和滴灌、滲灌等對管材的性能要求，適用于農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的各種規(guī)格和用途的管道。
本發(fā)明的內(nèi)容范圍通過下列實(shí)施例進(jìn)一步補(bǔ)充解釋，但是不能認(rèn)為本發(fā)明僅僅限于這些實(shí)施例。
在下述實(shí)施例中，除炭黑外，其他助劑及用量為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯)0.1％，四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.1％，聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亞氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亞己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亞氨基}0.2％，硬脂酸0.3％，聚乙烯蠟0.5％。實(shí)施例1將中密度聚乙烯(密度為0.926g/cm3)5980g、聚丙烯(MFI為40g/10min)35g，炭黑35g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于150-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為40mm，壁厚為5mm，外觀光滑。實(shí)施例2將中密度聚乙烯(密度為0.933g/cm3)2600g、聚丙烯(MFI為15g/10min)1150g、乙烯/辛烯-1共聚物1150g、炭黑170g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于150-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為10mm，壁厚為0.1mm，外觀光滑。實(shí)施例3將中密度聚乙烯(密度為0.940g/cm3)2400g、聚丙烯(MFI為15g/10min)150g、乙烯/戊烯-1共聚物150g、炭黑50g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于150-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為150mm，壁厚為10mm，外觀光滑。實(shí)施例4將中密度聚乙烯(密度為0.933g/cm3)2400g、聚丙烯(MFI為15g/10min)150g、乙烯/己烯-1共聚物150g、炭黑70g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于150-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為10mm，壁厚為0.5mm，外觀光滑。實(shí)施例5將中密度聚乙烯(密度為0.933g/cm3)2400g、聚丙烯(MFI為15g/10min)150g、乙烯/4-甲基戊烯-1共聚物150g、炭黑70g及各種助劑置于高速混合機(jī)中混合均勻，然后在SLF-35B型雙螺桿擠出機(jī)上于140-220℃的溫度(料筒溫度為140-220℃，機(jī)頭溫度為215℃)下進(jìn)行熔融共混、擠出造粒。粒料烘干后，在管材擠出機(jī)組上于150-230℃的溫度下進(jìn)行管材擠出，所得管材直徑為20mm，壁厚為1.5mm，外觀光滑。
權(quán)利要求
1.一種中密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的組合物包括如下組份和含量(重量百分?jǐn)?shù))中密度聚乙烯50-99，聚丙烯0.5-25，乙烯/α-烯烴共聚物0-25，余量為助劑，上述中密度聚乙烯的密度為0.926-0.941g/cm3，熔體流動指數(shù)為0.1-50g/10min，上述聚丙烯的熔體流動指數(shù)為0.5-100g/10min，上述乙烯/α-烯烴共聚物的密度為0.860-0.915g/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的聚丙烯為聚丙烯均聚物、丙烯與乙烯的共聚物、化學(xué)降解聚丙烯或聚丙烯組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烴共聚物中的α-烯烴為C5-C20的α-烯烴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中密度聚乙烯組合物，其特征在于所述的乙烯/α-烯烴共聚物中的α-烯烴為戊烯-1、己烯-1、辛烯-1或4-甲基戊烯-1。
5.一種中密度聚乙烯薄壁管材，其特征在于將中密度聚乙烯50-99(重量百分?jǐn)?shù))、聚丙烯0.5-25、乙烯/α-烯烴共聚物0-25、助劑0.5-10放入物料預(yù)混合設(shè)備中，混合均勻，形成混合物；將形成的混合物放入擠出機(jī)，在140-220℃的溫度條件下使物料熔融混合均勻；熔融混合均勻的物料經(jīng)成型機(jī)頭在150-230℃擠出，冷卻定型制得。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種中密度聚乙烯薄壁管材，其特征在于所述的管材壁厚為0.1-10mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中密度聚乙烯組合物及其薄壁管材。該組合物由中密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯/α－烯烴共聚物和適量助劑(如穩(wěn)定劑、分散劑、著色劑、流動穩(wěn)定劑等)組成。該組合物通過熔融擠出可實(shí)現(xiàn)管材的薄壁化,壁厚在0.1—10mm之間,適用于節(jié)水灌溉系統(tǒng)所用的低壓輸水管道、滴灌和滲灌管材等。
文檔編號C08L23/06GK1247205SQ9911965
公開日2000年3月15日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月24日
發(fā)明者王篤金, 胡先波, 馮威, 趙瑩, 劉學(xué)新, 徐端夫 申請人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所