聚乙烯樹脂組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚乙烯管材領(lǐng)域，具體涉及一種具有改善的耐短期靜液壓性能、用于制備聚乙烯管材的聚乙烯樹脂組合物及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯管材以其突出的耐化學(xué)腐蝕性、耐低溫性、耐熱和耐磨及焊接性能、對(duì)輸送介質(zhì)無污染、制造安裝費(fèi)用低、使用壽命長等特點(diǎn)，愈來愈廣泛地應(yīng)用于燃?xì)廨斔?、供水、排污、供熱、農(nóng)業(yè)灌溉和礦山細(xì)顆粒固體輸送等領(lǐng)域。除要求具有上述性能外，對(duì)壓力管道而言，最基本的是要具有優(yōu)良的耐靜液壓性能。
[0003]對(duì)于聚乙烯壓力管而言，影響管材破壞的形式有兩種，長期蠕變破壞和快速裂紋擴(kuò)展破壞。其中耐長期蠕變破壞是對(duì)管材用聚乙烯樹脂最基本的要求，所開發(fā)的管材用聚乙烯樹脂盡量要求具有較好的靜液壓強(qiáng)度。專家們利用靜液壓下的長期外推試驗(yàn)成功解決了壽命預(yù)測問題。
[0004]按照設(shè)計(jì)要求，聚乙烯管材在一定條件下的使用壽命至少應(yīng)為50年，這就要求聚乙烯管材料具有良好的長期靜液壓強(qiáng)度。根據(jù)GB/T 13663和GB/T 15558規(guī)定，PE100級(jí)聚乙烯樹脂的σ LPL不應(yīng)小于10.0MPa0其中σ LPL為200C，50年，預(yù)測概率97.5%相應(yīng)的長期靜液壓強(qiáng)度。
[0005]GB/T 13663和GB/T 15558規(guī)定，PE100級(jí)管材樹脂制備的管材在20°C，環(huán)應(yīng)力(表征短期靜液壓性能)12.4MPa條件下的破壞時(shí)間不應(yīng)小于100h。
[0006]隨著管材用聚乙烯樹脂的不斷向前發(fā)展，人們對(duì)材料的性能也提出了更高的要求。在滿足不小于10.0MPa的同時(shí)，對(duì)材料的短期靜液壓強(qiáng)度也提出了更高的要求。PE100+協(xié)會(huì)是歐洲幾個(gè)聚烯烴原料供應(yīng)商所成立的工業(yè)性組織，其建立目的在于使PE100管材料在管道的生產(chǎn)和使用中，能始終如一地保持高品質(zhì)。PE100+協(xié)會(huì)對(duì)于PE100樹脂的幾個(gè)關(guān)鍵性能提出了更高的要求，其中包括短期靜液壓性能。按照PE100+協(xié)會(huì)的規(guī)定，PE100級(jí)管材樹脂所制備的管材在20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa條件下的破壞時(shí)間不應(yīng)小于200h。
[0007]CN200710114113.4中所涉及的管材用聚乙烯樹脂，為單反應(yīng)器生產(chǎn)的單峰分子量分布聚乙烯樹脂，由其制備的管材具有長期靜液強(qiáng)度高，具有優(yōu)異的耐慢速裂紋擴(kuò)展性能和耐快速裂紋擴(kuò)展性能；但其對(duì)管材樹脂的耐短期靜液壓性能未做出改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種聚乙烯樹脂組合物，由其制備的聚乙烯管材的耐短期靜液壓性能得到顯著提高。
[0009]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
一種聚乙烯樹脂組合物，按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì):
管材用聚乙烯樹脂80?90份
超聞分子量聚乙烯5?10份聚乙烯蠟5?10份
聚四氟乙烯0.01、.1份；
所述管材用聚乙烯樹脂的σ m為10.0MPa?11.2MPa ；
所述超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw為20(Γ250萬。
[0010]所述管材用聚乙烯樹脂的密度為0.94Γ0.957g/cm3。
[0011]所述超高分子量聚乙烯的密度為0.930-0.950g/cm3。
[0012]所述聚乙烯蠟的重均分子量為I飛萬，密度為0.960-0.980g/cm3。
[0013]本發(fā)明還涉及上述聚乙烯樹脂組合物的制備方法，包括如下步驟:
將上述管材用聚乙烯樹脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中攪拌混合后，然后將混合物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得。由于本發(fā)明所述聚乙烯樹脂組合物制備工藝中的各個(gè)步驟均為現(xiàn)有的，所以不做具體描述
所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為25?40 ;將螺桿長徑比選在這個(gè)范圍，更有利于物料的塑化。
[0014]所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為25?45mm ;將螺桿直徑選在這個(gè)范圍，有利于物料的擠出。
[0015]其中，本發(fā)明所述管材用聚乙烯樹脂的“ σ 表示在20°C、50年預(yù)測的靜液壓強(qiáng)度的97.5%置信下限，其根據(jù)GB/T 18252-2000所規(guī)定的方法測得。
[0016]本發(fā)明采用聚四氟乙烯作為加工助劑，可提高產(chǎn)品表面光亮度和光滑度、降低加工溫度、提高產(chǎn)品的成型率。
[0017]本發(fā)明的有益效果:
利用本發(fā)明所述聚乙烯樹脂組合物制成的管材，與現(xiàn)有的聚乙烯管材相比，
在不降低原有性能的基礎(chǔ)上具有更加優(yōu)異的耐短期靜液壓性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明，但是需要指出的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些【具體實(shí)施方式】的限制，而是由權(quán)利要求書來確定。
[0019]本發(fā)明使用的“高速混合機(jī)”采用現(xiàn)有的高速混合機(jī)。
[0020]實(shí)施例中所使用的“管材用聚乙烯樹脂”的密度為0.944^0.957g/cm3 ;“超高分子量聚乙烯”的密度為0.930-0.950g/cm3 ;“聚乙烯蠟”的密度為0.960-0.980g/cm3 ;本發(fā)明所述管材用聚乙烯樹脂的σ m為10.0MPa^ll.2MPa。
[0021]實(shí)施例1
一種聚乙烯樹脂組合物，其按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì):
管材用聚乙烯樹脂 90份超高分子量聚乙烯 5份聚乙烯蠟5份
聚四氟乙烯0.05份；
其中超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw為200萬。
[0022]制備方法:將上述管材用聚乙烯樹脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中混合5分鐘后，將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得。其中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的長徑比為30 ;雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為35mm ;雙螺桿擠出機(jī)的加工溫度范圍為21(T230°C。
[0023]將該聚乙烯樹脂組合物制備成DNllOX 1mm規(guī)格的管材，并按照GB/T 6111-2003測試其耐短期靜液壓性能。結(jié)果顯示，管材在20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa條件下的破壞時(shí)間為625h。
[0024]實(shí)施例2
一種聚乙烯樹脂組合物，其按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì):
管材用聚乙烯樹脂 80份
超高分子量聚乙烯 10份
聚乙烯蠟10份
聚四氟乙烯0.04份
其中超聞分子量聚乙烯的重均分子量Mw為250萬；
制備方法:將上述管材用聚乙烯樹脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中混合4分鐘后，將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得。其中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的長徑比為30 ;雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為40mm ;雙螺桿擠出機(jī)的加工溫度范圍為20(T230°C。
[0025]將該聚乙烯樹脂組合物制備成DNllOX 1mm規(guī)格的管材，并按照GB/T 6111-2003測試其耐短期靜液壓性能。結(jié)果顯示，管材在20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa條件下的破壞時(shí)間為582h。
[0026]實(shí)施例3
一種聚乙烯樹脂組合物，其按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì):
管材用聚乙烯樹脂 85份
超高分子量聚乙烯 10份
聚乙烯蠟5份
聚四氟乙烯0.06份
其中超聞分子量聚乙烯重均分子量Mw為200萬；
制備方法:將上述管材用聚乙烯樹脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中混合5分鐘后，將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得。其中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的長徑比為30 ;雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為35mm ;雙螺桿擠出機(jī)的加工溫度范圍為21(T230°C。
[0027]將該聚乙烯樹脂組合物制備成DNllOX 1mm規(guī)格的管材，并按照GB/T 6111-2003測試其耐短期靜液壓性能。結(jié)果顯示，管材在20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa條件下的破壞時(shí)間為718h。
[0028]實(shí)施例4
一種聚乙烯樹脂組合物，其按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì):
管材用聚乙烯樹脂 85份超高分子量聚乙烯 15份聚乙烯蠟5份
聚四氟乙烯0.05份其中超聞分子量聚乙烯重均分子量Mw為210萬；
制備方法:將上述管材用聚乙烯樹脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中混合5分鐘后，將混合均勻的物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得。其中，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿的長徑比為30 ;雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為40mm ;雙螺桿擠出機(jī)的加工溫度范圍為22(T240°C。
[0029]將該聚乙烯樹脂組合物制備成DNllOX 1mm規(guī)格的管材，并按照GB/T 6111-2003測試其耐短期靜液壓性能。結(jié)果顯示，管材在20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa條件下的破壞時(shí)間為910h。
[0030]對(duì)比例I
管材用聚乙烯樹脂 100份聚四氟乙烯0.05份；
制備方法:將管材用聚乙烯樹脂和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中混合5分鐘后，將混合均勻的物料直接制備成DNllOX 1mm規(guī)格的管材，并按照GB/T 6111-2003測試其耐短期靜液壓性能。結(jié)果顯示，管材在20°C，環(huán)應(yīng)力12.4MPa條件下的破壞時(shí)間為136h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聚乙烯樹脂組合物，其特征在于按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì): 管材用聚乙烯樹脂80?90份 超聞分子量聚乙烯5?10份 聚乙烯蠟5?10份 聚四氟乙烯0.01、.1份； 所述管材用聚乙烯樹脂的σ m為10.0MPa?11.2MPa ； 所述超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw為20(Γ250萬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯樹脂組合物，其特征在于所述管材用聚乙烯樹脂的密度為 0.944?0.957g/cm3。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚乙烯樹脂組合物，其特征在于所述超高分子量聚乙烯的密度為 0.930-0.950g/cm3。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚乙烯樹脂組合物，其特征在于所述聚乙烯蠟的重均分子量為 Γ5 萬，密度為 0.960-0.980g/cm3。5.上述任一權(quán)利要求所述的聚乙烯樹脂組合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 將上述管材用聚乙烯樹脂、超高分子量聚乙烯、聚乙烯蠟和聚四氟乙烯在高速混合機(jī)中攪拌混合后，然后將混合物料加入到雙螺桿擠出機(jī)中熔融、塑化、擠出、造粒制得。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿長徑比為25?40。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿直徑為25?45mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚乙烯樹脂組合物，按照重量份數(shù)計(jì)包括如下物質(zhì)：管材用聚乙烯樹脂80～90份，超高分子量聚乙烯5～10份，聚乙烯蠟5~10份，聚四氟乙烯0.01~0.1份；所述管材用聚乙烯樹脂的σLPL為10.0MPa~11.2MPa；所述超高分子量聚乙烯的重均分子量Mw為200~250萬。本發(fā)明還涉及該聚乙烯樹脂組合物的制備方法。利用本發(fā)明所述聚乙烯樹脂組合物制成的管材，與現(xiàn)有的聚乙烯管材相比，在不降低原有性能的基礎(chǔ)上具有更加優(yōu)異的耐短期靜液壓性能。
【IPC分類】C08L27/18, B29C47/92, F16L9/12, C08L23/06
【公開號(hào)】CN104974394
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410144276
【發(fā)明人】鮑光復(fù), 徐振明, 傅勇, 柯卓, 姜志榮, 楊文亮, 張寶強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國石化揚(yáng)子石油化工有限公司, 中國石油化工股份有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2014年4月11日