一種剛韌平衡的聚乙烯組合物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] -種剛韌平衡的聚乙烯組合物，屬于聚乙烯材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 國內(nèi)用于市政排水、排污系統(tǒng)大口徑管材目前主要采用雙壁波紋管和拉伸纏繞 管，直徑不小于500mm。這種管材要求具有較高的環(huán)剛度，但也要有一定的環(huán)柔性。聚乙烯 管材具有質(zhì)量輕、抗腐蝕性能好、阻力小、耐候性強等特點，目前成功應(yīng)用于大口徑排水、排 污系統(tǒng)，占有市場主導(dǎo)地位。
[0003] 大口徑排水、排污管材屬于外承壓管材，要求材料具有良好的剛性以滿足承受外 作用力的要求，同時為了滿足運輸、施工等需要，要求材料具有良好的柔韌性。目前國內(nèi)主 要通過添加改性母料如滑石粉或碳酸鈣母料等方式提高材料的剛性，降低生產(chǎn)成本，但該 方式制備的管材米重高、柔韌性、耐壓性能較差，易在受外力沖擊下發(fā)生脆裂，導(dǎo)致管材破 損率高、使用不穩(wěn)定、漏水等問題。
[0004] 中國專利CN101942132A《具有增強增剛增韌的HDPE波紋管制作材料及其生產(chǎn) 工藝》，公開了一種具有增強增剛增韌的HDPE波紋管制作材料，按質(zhì)量百分比計量，其特 征為在塑料中添加10%~30%的母粒；所述母粒的組分按其質(zhì)量百分比，所含有的各原料質(zhì) 量百分比分別為：聚乙烯為10%~30%、亞納米硫酸鋇為65%~85%、偶聯(lián)劑為2%~6%、潤滑劑為 1. 5%~5%和相容劑為0. 5%~5%。該發(fā)明成分及制備方法復(fù)雜，樹脂含量低，預(yù)期制備管材米 重高、斷裂伸長率、柔韌性及剛性等較差。
[0005] 中國專利CN102786730A《一種高環(huán)剛度的HDPE雙壁波紋管》，公開了一種高 環(huán)剛度的HDPE雙壁波紋管，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:Γ5、增剛、增韌母粒等。該發(fā)明的組合物米重高、沖擊韌性、耐壓強度、斷 裂伸長率等較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柔韌性、耐壓性能 強、滿足生產(chǎn)大口徑排水、排污管材的剛韌平衡的聚乙烯組合物。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該剛韌平衡的聚乙烯組合物，其特 征在于，重量份的組成為：聚乙烯樹脂a88~93份，聚乙烯樹脂b7~12份，抗氧劑0. 1~0.4 份，炭黑母粒0. 5~3. 5份，吸酸劑0. 05~0. 15份； 其中，所述的聚乙烯樹脂a為乙烯與1-丁烯和/或1-己烯的共聚物，密度 為0. 951~0. 955g/cm3 ;熔體質(zhì)量流動速率（MFR)為4. 5~5. 5g/10min;相對支化度為 0· 04~0· 08 ;結(jié)晶度為 67~70% ;片晶厚度（Lc)為 21~24nm; 所述的聚乙烯樹脂b為乙烯與1-己烯的共聚物，密度為0. 916~0. 920g/cm3 ;熔體質(zhì)量 流動速率（MFR)為 41~47g/10min。
[0008] 所述的聚乙烯樹脂a采用氣相法工藝、鉻系催化劑生產(chǎn)；所述的聚乙烯樹脂b為 茂金屬催化劑生產(chǎn)。利用傳統(tǒng)鉻系催化劑在氣相法工藝生產(chǎn)的聚乙烯樹脂a含有長支 鏈組分及少量超高分子量組分的特點，保證了聚乙烯樹脂a烙體質(zhì)量流動速率（MFR)為 4. 5~5. 5g/10min，相對支化度為0. 04~0. 08 ;結(jié)晶度為67~70% ;片晶厚度（L。）為21~24nm。 聚乙烯樹脂b利用茂金屬催化劑進行聚合而得，利用茂金屬催化劑具有單活性位、能夠精 確控制聚合物結(jié)構(gòu)的特點，保證了聚乙烯樹脂b密度為0. 916~0. 920g/cm3 ;熔體質(zhì)量流動 速率（MFR)為41~47g/10min，有利于提高材料的柔韌性、加工性能等。本發(fā)明通過兩種聚乙 烯分子鏈結(jié)構(gòu)(支化度、支鏈長度直接影響熔體質(zhì)量流動速率、結(jié)晶度）的調(diào)整搭配來調(diào)整 組合物的剛性和柔韌性能，達到剛韌平衡性優(yōu)異的效果。
[0009] 優(yōu)選的，所述的聚乙烯樹脂a密度為0. 952~0. 954g/cm3 ;熔體質(zhì)量流動速率 (MFR)為4. 8~5. 2g/10min;相對支化度為0. 05~0. 07 ;結(jié)晶度為68飛9% ;片晶厚度（L。）為 22~23nm。
[0010] 優(yōu)選的，所述的聚乙烯樹脂b的密度為0.917~0.919g/cm3 ;熔體質(zhì)量流動速率 (MFR)為43~45g/10min。熔體質(zhì)量流動速率、結(jié)晶度是聚乙烯分子鏈結(jié)構(gòu)支化度、支鏈長度 的直接體現(xiàn)，此處優(yōu)選聚乙烯樹脂a和聚乙烯樹脂b性能使兩種聚乙烯產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)更 加明顯，剛韌平衡性更加優(yōu)異。
[0011] 當(dāng)管材與空氣接觸時，會與空氣中的氧進行化學(xué)反應(yīng)而被氧化，是一種典型的自 由基反應(yīng)?？寡鮿┨砑拥焦懿牧现校膳c塑料材料中因氧化產(chǎn)生的氧化自由基R'ROO·反 應(yīng)，中斷活性鏈的增長，從而有效地抑制或降低管材料的降解、老化過程，延長塑料制品的 使用壽命。
[0012] 優(yōu)選的，所述的抗氧劑的重量份為0. 2~0. 3份。
[0013] 所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑和亞磷酸脂類抗氧劑的復(fù)配物，受阻酚類抗氧劑 與亞磷酸脂類抗氧劑的質(zhì)量比為1 :(〇. 7~1)。
[0014] 優(yōu)選的，所述的受阻酚類抗氧劑與亞磷酸脂類抗氧劑的質(zhì)量比為1 :(〇.9~1)。該 添加量的抗氧劑能夠在保證組合物擠出性能的前提下具有更長的抗氧化時間。
[0015] 所述受阻酚類抗氧劑為四[甲基-β- (3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季 戊四醇酯、β_(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1，3, 5-三甲基-2, 4, 6-三 (3, 5-二叔丁基-4-羥基芐基）苯、1，3, 5-三（3, 5-二叔丁基-4-羥基芐基）-1，3, 5-三 嗪-2, 4, 6 (1Η，3Η，5Η)-三酮中的一種、兩種或兩種以上的任意比例的混合物；所述亞磷酸 酯類抗氧劑為三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙（2, 4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亞磷 酸酯或二亞磷酸季戊四醇二硬脂醇酯中的一種、兩種或三種的任意比例的混合物。
[0016] 所述的吸酸劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣或氧化鋅。吸酸劑可以是金屬皂類，金屬氧化 物或硬脂酸，優(yōu)選硬脂酸鋅。吸酸劑吸收組合物中的酸性物質(zhì)，消除酸性物質(zhì)的負面影響， 保證組合物的性能。
[0017] 管材由于需在露天進行存放，要求具有一定的抗紫外老化能力，添加炭黑母粒具 有吸收紫外線的能力，提高管材料的抗紫外老化能力。
[0018] 優(yōu)選的，所述的炭黑母粒的重量份為1~2份。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的剛韌平衡的聚乙烯組合物所具有的有益效果是：本發(fā) 明的聚乙烯組合物，主要通過兩種聚乙烯樹脂分子鏈支化度和支鏈長度的相互影響，產(chǎn)生 剛性聚乙烯(聚乙烯樹脂a)與柔韌性聚乙烯(聚乙烯樹脂b)的協(xié)同效應(yīng)，聚乙烯組合物達 到剛韌平衡性優(yōu)異的效果，去除大量的輔助添加劑，只配合適量的抗氧劑、炭黑母粒、吸酸 劑，使本發(fā)明組合物具有良好的剛性、柔韌性、熱穩(wěn)定性及耐壓性能同時成本低、米重低。 組合物的彎曲模量彡1240MPa;懸臂梁沖擊強度彡35kJ/m2 ;熱穩(wěn)定性（210°C)彡46min; 80°C，4.IMPa靜液壓強度彡200h;80°C，2. 9MPa靜液壓強度彡lOOOh。
【具體實施方式】
[0020] 實施例1~8 該剛韌平衡的聚乙烯組合物的配比組份如表1所示。
[0021] 密度按照GB/T1033. 2-2010進行，采用D法，煮沸30分鐘后測試；熔體質(zhì)量流 動速率（MFR)按GB/T3682-2000進行測試，負載為21. 6kg;采用紅外光譜法測試樹脂 的相對支化度，以1378CHT1和2019cnT1處的吸收峰面積比進行計算；結(jié)晶度按GB/ T19466. 3-2004進行，升降溫速率為10°C/min;片晶厚度（L。)按Hoffman-Weeks方程計