酸清除劑在增加聚烯烴組合物對(duì)含消毒劑的水的耐受性中的用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及酸清除劑在增加聚烯烴組合物對(duì)含消毒劑的水的耐受性中的用途。本 申請(qǐng)進(jìn)一步涉及一種用于輸送含消毒劑的水的方法，該方法包括通過包含聚烯烴組合物的 管道運(yùn)送水的步驟，所述聚烯烴組合物包含酸清除劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 在聚合物的制造和加工中的新進(jìn)展使得塑料應(yīng)用在現(xiàn)代生活中的幾乎每一個(gè)方 面。除了許多其他應(yīng)用以外，聚烯烴還用于制備用于飲用水分配系統(tǒng)的管道，配件或儲(chǔ)存容 器。在以下的公開中，即使沒有特別說明，用于管道的所有特征和效果也同樣用于配件和儲(chǔ) 存容器。為了確保用于人類消耗的飲用水的良好質(zhì)量，通常使用消毒手段。消毒是指病原 微生物的去除、滅活或殺滅。
[0003] 已知在水處理中使用氯作為消毒劑，以防止傳染病的傳播。
[0004] 還已知的是，大部分的材料，包括許多聚合物，如聚烯烴，都可能受到含氯的水的 影響。由實(shí)驗(yàn)室中的壓力測(cè)試以及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果表明，在水中的高濃度的氯可導(dǎo)致聚烯 烴管材的早期脆性斷裂。
[0005] 對(duì)飲用水系統(tǒng)的有效替代消毒劑是二氧化氯（ClO2)。二氧化氯是一種比氯更強(qiáng) 的氧化劑，并且不形成鹵化的副產(chǎn)物。它在水中不會(huì)水解，而是作為溶解的氣體保留在溶液 中。研宄顯示，聚烯烴樹脂在含有二氧化氯的水中具有比在含有氯的水中更低的壽命。因 此，耐氯的聚烯烴樹脂可能并不對(duì)二氧化氯耐受。
[0006] 然而，含有二氧化氯的水還與所述聚合物材料永久接觸。由于與聚合物材料的內(nèi) 表面的永久接觸，導(dǎo)致了所述聚烯烴組合物的劣化。
[0007] 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在用于已知的用以提供對(duì)氯化的水的良好耐受性的管道的添加劑不一 定能提供對(duì)含二氧化氯的水的令人滿意的耐受性。因此，仍然需要一種更有效的添加劑，其 除了提供對(duì)抗含氯的水的良好保護(hù)以外，還提供了對(duì)含有ClO 2的水的良好的保護(hù)性。因此 允許制品，例如，由含有這樣的添加劑的聚烯烴組合物制備的管道、配件或儲(chǔ)存容器的較長(zhǎng) 的壽命。
[0008] 關(guān)于存在于聚烯烴組合物中的添加劑的另一個(gè)重要議題是，避免污染在，例如，由 這樣的聚烯烴組合物制成的管道中輸送的介質(zhì)的目的。這在輸送飲用水的管道的情況下尤 為重要。一般來說，優(yōu)選使用盡可能低濃度的添加劑，以降低有可能從管道被提取到輸送的 水中的抗氧化劑的量。此外，在這種情況下，理想的是使用的添加劑具有低的從管道向所輸 送的水中提取的傾向。
[0009] 在飲用水中的有害化合物的允許的量是通過法律規(guī)定而確定的，且由所謂"歐洲 驗(yàn)收方案"的引入，而預(yù)期有更嚴(yán)格的要求。
[0010] 加入到基于聚烯烴的材料中的添加劑（如穩(wěn)定劑和改性劑）的迀移行為取決于許 多不同的性質(zhì)，例如在聚合物基質(zhì)中的分子的擴(kuò)散速度，添加劑的化學(xué)穩(wěn)定性，添加劑分解 產(chǎn)物類型等。舉例而言，具體的添加劑化合物可能具有提高的化學(xué)穩(wěn)定性，從而對(duì)迀移行為 具有有益效果。另一方面，其他不太穩(wěn)定的添加劑化合物可能分解成容易通過聚合物基質(zhì) 擴(kuò)散的化合物，從而對(duì)迀移行為具有不利影響。此外，還必須考慮到，迀移行為的改進(jìn)不能 是以聚合物基質(zhì)的穩(wěn)定性作為代價(jià)來獲得的。
[0011] 但是，為了進(jìn)一步改善飲用水質(zhì)量，并考慮到預(yù)期在不久的將來有更嚴(yán)格的法律 規(guī)定，仍然希望提供高熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性的聚合物材料。
[0012] EP 1911798 Al公開了一種組合物，其包含聚烯烴（A);具有二亞磷酸酯結(jié)構(gòu)的化 合物（B) ;c)酚類化合物（C);以及d)非必須的UV光穩(wěn)定劑⑶；其中，迀移的化合物（B)、 (C)，和（D)(如果存在），以及在所述組合物中它們的分解產(chǎn)物的總量是低于一定的閾值水 平。該組合物顯示出了減緩的添加劑向與組合物樣品接觸的水中的迀移行為，所述組合物 樣品根據(jù)EN-12873-1，在室溫（23°C)下由未氯化的水瀝濾。
[0013] EP 2199330 Al涉及一種聚烯烴組合物，其對(duì)抗因含二氧化氯的水導(dǎo)致的劣化 而具有良好耐受性，且其同時(shí)顯示出使用的添加劑及其分解產(chǎn)物，特別是酚類從所述組 合物向外的低迀移行為。該聚烯烴組合物包含聚烯烴基礎(chǔ)樹脂（A)，具有色原烷-6-醇 (chroman-6-ol)結(jié)構(gòu)的抗氧化劑（B)，具有酷結(jié)構(gòu)的抗氧化劑（C)，其中，整個(gè)分子不包含 酯基，且基于全部組合物，在聚烯烴組合物中抗氧化劑（C)的濃度為至少1200ppm。該組合 物顯示出根據(jù)ASTM F2263-03的在90°C下的對(duì)含ClO2的水的耐受性，以及根據(jù)EN-12873-1 的在室溫（23°C )下的減緩的酚的迀移行為。
[0014] EP 2014704 Al涉及一種聚烯烴組合物，其中，所使用的添加劑及其分解產(chǎn)物，特 別是酚類，從組合物向外的迀移行為低，因此該組合物特別適合用于管道用途，例如，用于 飲用水。該聚烯烴組合物包含聚烯烴（A)，維生素 E型穩(wěn)定劑（B)和酚類穩(wěn)定劑（C)，以及 非必須的UV穩(wěn)定劑（D)。
[0015] EP 1911799 Al涉及一種具有提高的對(duì)因含ClO2的水導(dǎo)致的劣化的耐受性的聚烯 烴組合物，以及由這樣的聚烯烴組合物的制成的管道，其中，在該聚烯烴組合物中使用的抗 氧化劑具有被在管道中輸送的水提取的低傾向性。該聚烯烴組合物包含聚烯烴基礎(chǔ)樹脂和 抗氧化劑，其中，所述聚烯烴組合物具有在90°C下在4ppm的ClO 2濃度下，在測(cè)試對(duì)含ClO2 的水的耐受性的試驗(yàn)中，至少200h的壽命，其中，所使用的設(shè)備是根據(jù)ASTM F2263-03。
[0016] 對(duì)于被用作消毒劑的氯降解的管道，觀察到抗氧化劑通過與氯的直接反應(yīng)而被消 耗。當(dāng)二氧化氯被用作消毒劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)二氧化氯針對(duì)管道聚合物材料比氯更具有侵蝕性。結(jié) 果發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑被二氧化氯迅速消耗至約Imm的深度。這使得該聚合物未受保護(hù)，且氧化 反應(yīng)在50至200 μπι厚的層中發(fā)生。由于在管道中的應(yīng)力，將形成從降解的材料到未受影 響的材料的過渡區(qū)形成微裂紋，并且由于在裂紋尖端的化學(xué)侵襲，該裂紋將傳播到材料中。 在來自聚烯烴組合物中的應(yīng)該被用作保護(hù)對(duì)抗與聚合物表面接觸的在水中的消毒劑的抗 氧化劑用盡之后，通過上述機(jī)制，聚合物材料的降解時(shí)間可能被加速。
[0017] 因此，仍然需要適用于管道、配件或儲(chǔ)存用途的改進(jìn)的聚烯烴組合物，特別是需要 具有增加的與含消毒劑的水接觸的穩(wěn)定性的聚烯烴組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于聚烯烴組合物的添加劑，所述聚烯烴組 合物用于制造具有增加的對(duì)消毒劑，特別是在該聚烯烴組合物與含有消毒劑的水永久接觸 時(shí)的耐受性的制品，如管道、配件或儲(chǔ)存容器。
[0019] 本發(fā)明是基于這樣的發(fā)現(xiàn)：本發(fā)明的目的可以通過使用酸清除劑作為添加劑來實(shí) 現(xiàn)。
[0020] 因此，本發(fā)明提供了酸清除劑在增加聚烯烴組合物對(duì)含消毒劑的水的耐受性中的 用途。
[0021] 在本發(fā)明中，"消毒劑"是指氯和二氧化氯。
[0022] 發(fā)明人令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，使用酸清除劑顯著地改善了聚烯烴組合物對(duì)消毒劑的耐 受性。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由該組合物制成的管道的壓力穩(wěn)定性得到保持，即，壓力穩(wěn)定性不會(huì) 因酸清除劑的存在而受到負(fù)面的影響。
[0023] 如上文所述，提供良好的氯耐受性的添加劑不一定也提供良好的二氧化氯耐受 性。然而，在本發(fā)明中使用的酸清除劑對(duì)含氯和含二氧化氯的水均提供了良好耐受性。因 此，所述消毒劑優(yōu)選為二氧化氯。
[0024] 優(yōu)選地，所述酸清除劑選自層狀雙氫氧化物（LDHs)、金屬硬脂酸鹽、金屬氧化物、 金屬乳酸鹽和金屬硬脂?；?2-乳酸鹽（metal steaoryl-2-lactylates)。
[0025] 層狀雙氫氧化物（LDHs)是具有正荷電層和位于中間層區(qū)域的電荷平衡的陰離子 的不尋常類型的層狀材料。這在固態(tài)化學(xué)中是不尋常的，是因?yàn)楦喾N類的材料具有負(fù)電 荷層和在中間層空間中的陽離子（例如，高嶺石，Al 2Si2O5 (OH) 4)。
[0026] -般的層狀雙氫氧化物（LDHs)是根據(jù)下列通式的化合物
[0027] [M111 _ xMnix (OH) 2]x+ (An -) x/n · · yH20
[0028] 其中
[0029] -Mn是二價(jià)金屬離子，優(yōu)選 Mg 2+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Zn 2+、Cu2+、Ni2+和 Co 2+;
[0030] -Mm是三價(jià)金屬離子，優(yōu)選為 Al 3+、Cr3+、Fe3+、Ga3+和 Mn 3+;
[0031] ^_為陰離子，優(yōu)選Cl _、CO32 _、NO3 _、Br _、SO42 _和烷基磺酸根，烷基芳基磺酸根， 有機(jī)羧酸根，有機(jī)磷酸根或其混合物，更優(yōu)選Cr、CO廣、NCV、Br ' SO4^或其混合物；
[0032] 由此η是負(fù)電荷的數(shù)量，例如，在Cr的情況下η = 1，且在
[0033] CO廣的情況下η = 2,通常η為1至2的范圍之內(nèi)；
[0034] _y為穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)所需的水分子的數(shù)目，通常y為0. 25至4,優(yōu)選0. 5至4,更優(yōu) 選0.5至1.0的范圍內(nèi)；
[0035] -X通常為0. 1至0. 5的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 10至0. 38的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0. 10至