具有改善的耐高温性的管材制造技术

本发明专利技术涉及一种由包含聚乙烯基体树脂的聚乙烯组合物制成的管材，所述聚乙烯基体树脂包含：c.作为组分(A)的乙烯共聚物，和d.作为组分(B)的乙烯均聚物或共聚物，同时组分(A)的分子量比组分(B)的分子量低，其中所述聚乙烯基体树脂可以采用在组分(A)和(B)中的至少一个的聚合反应中使用了单活性中心催化剂(SSC)的聚合反应方法制得，所述基体树脂具有(i)低于940kg/m3的密度，和(ii)在190℃/5.00kg的条件下至少0.20g/10min的MFR5，以及根据ISO?1167在95℃和4.3MPa下测量，所述聚乙烯组合物的断裂时间为至少250h。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有改善的耐高温性的管材和制备该管材的方法，该管材是由包含聚乙烯树脂的聚乙烯组合物制成的，所述聚乙烯树脂是在单活性中心催化剂(SSC)的存在下通过聚合方法制备的。
技术介绍
管材，特别是压力管，用在多种应用中，例如饮用水、污水、不同的工业用品、气体等的运输。基于聚合物的强度，用于加压系统的聚乙烯管材可以分为不同的种类，例如PE63、PE80或PE100。数值越大，在高压下的使用寿命就越长。然而，聚乙烯在高温下具有有限的耐压性。特别是，难以将高温下良好的耐压性与管材材料的高挠曲性相结合。用来提高管材高温下耐压性的有代表性的手段是使材料交联。然而，交联树脂较差的纯度妨碍了其在与饮用水和/或食物接触的管材中的应用。而且，交联材料的回收困难。因此，如果技术性能(例如高温下的耐压性)可以充分提高，则优选使用热塑性的技术方案。已经大量尝试设计这样的材料。目前，最好的聚乙烯压力管材是采用使用齐格勒-纳塔催化剂的多级法制备的。这种聚乙烯树脂的密度高，从而达到高耐压性。然而，高密度赋予了高刚度，这也是一种例如当安装管材时的缺点。用茂金属或“单活性中心”催化剂制备的聚烯烃树脂也已经得到了深入的研究，但是这种树脂推入市场的程度仍然较低。将单活性中心树脂推入市场的主要领域为膜或挤压涂层(extrusion coating),如在W003/066699中所公开的。在该文件中公开的膜具有优异的机械性能和杰出的密封能力。然而，已知单活性中心催化剂的催化活性中等，并且在中到低密度区域达到最高的活性。而且，用本领域现有技术的单活性中心催化剂制备的压力管材树脂通常的密度大于940kg/m3，如在WO 02/34829中所述。结果是管材的挠曲性相当低。另外，对于压力管的制备，为了确保在挤出过程中所使用的聚乙烯组合物的良好的加工性能，必须使所述组合物具有合适的熔体流动速率和分子量分布。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是通过同时改善管材的挠曲性而提供一种在高温下具有提高的耐压性管材。现在，令人惊讶地发现，这种管材可以通过使用包含基体树脂的聚乙烯组合物来制得，所述基体树脂是使用单活性中心催化剂制备的，该基体树脂具有小于940kg/m3的密度和至少O. 2g/10min的MFR5。因此，本专利技术提供了由包含聚乙烯基体树脂的聚乙烯组合物制备的管材，该聚乙烯基体树脂包含a.作为组分⑷的乙烯共聚物，和b.作为组分(B)的乙烯均聚物或共聚物，组分(A)的分子量低于组分(B)的分子量，其中所述聚乙烯基体树脂可以采用在组分(A)和(B)中的至少一个的聚合反应中使用了单活性中心催化剂(SSC)的聚合反应方法制得，并且所述基体树脂具有⑴低于940kg/m3的密度，和(ii)在 1900C /5. OOkg 下至少 O. 20g/10min 的 MFR5,以及根据 IS01167 在 95。。和 4. 3MPa下测量，所述聚乙烯组合物具有至少250h的断裂时间。如在下文中所述，本专利技术能够制备出更具挠曲性同时在高温下仍然满足耐高压性要求的管材。因此，例如，本专利技术的提高的挠曲性的管材可以更容易地弯曲，因而更容易地盘绕成卷。这提供了可以大大简化管材安装的优点。术语“基体树脂”指的是在根据本专利技术的管材的聚乙烯组合物中的聚合物组分的整体，通常构成总组合物的至少90wt%。优选地，所述基体树脂由组分(A)和(B)组成，非必需地进一步包含预聚物组分，该预聚物组分的含量为最高至总基体树脂的20wt%，优选10wt%,更优选 5wt%。根据ISO 1183测量，所述的基体树脂的密度位于中等范围内，即小于940kg/m3，更优选小于939kg/m3,更优选在910至小于940kg/m3的范围内，甚至更优选在915至小于940kg/m3的范围内，并且最优选在920至小于939kg/m3的范围内。尽管与常规树脂相比，该基体树脂的密度低5 10kg/m3单位，但是本专利技术的管材完全满足了高温的要求。因为熔体流动速率(MFR)和流动速率比(FRR)是聚合物流动性并由此是可加工性的表征，所以MFR和FRR是聚乙烯基体树脂的重要性能。熔体流动速率越高，聚合物的粘度越低。在本专利技术中，所述聚乙烯基体树脂的MFR5应该为至少O. 20g/10min,优选为至少O. 5g/10min,以及最优选为I. 3g/10min。所述聚乙烯基体树脂的MFR5通常小于7. 0g/10min,更优选为3. 5g/10min以下,且最优选为I. 5g/10min以下。而且，优选地，聚乙烯基体树脂的MFR2为O. 06 10g/10min，更优选为O. I 5. 0g/10min,还更优选为 O. I I. 0g/10min,且最优选为 O. I O. 5g/10min。此外，对于管材的应用而言，聚乙烯组合物的良好的加工性是重要的。高分子量是满足在高温下的良好的耐压性和低蠕变的要求所需要的，然而，加工这种高分子量的树脂更加困难。通过对基体树脂的多峰设计实现了改善的加工性能。这意味着至少一种赋予更容易的加工性的较低分子量组分(A)和一种有助于机械强度的较高分子量组分(B)存在于用于本专利技术的管材的组合物中。通常，包含在不同聚合条件(导致各组分具有不同(重均)分子量)下制备的至少两种聚乙烯组分的聚乙烯组合物被称为“多峰”。前缀“多”与构成组合物的不同聚合物组分的数目有关。因此，例如，仅由两种组分构成的组合物被称为“双峰”。与各单个组分的曲线相比，这种多峰聚乙烯的分子量分布曲线的形状，即聚合物重量份作为其分子量的函数的曲线的外观，将显示出两个以上的最大值或者至少显著地变宽。例如，如果采用连续的多级法，使用串联连接的反应器并且各个反应器使用不同的条件制备聚合物，则在不同反应器中制备的聚合物组分将各自具有它们自身的分子量分布和重均分子量。当记录这种聚合物的分子量分布曲线时，来自这些组分的各个曲线叠加成全部所得聚合物产品的分子量分布曲线，通常产生具有两个以上明显最大值的曲线。本专利技术的聚乙烯基体树脂为多峰，或者更优选为双峰聚乙烯基体树脂，该聚乙烯基体树脂包含上述定义的组分(A)和(B)，其中组分(A)的分子量低于组分(B)的分子量。在优选的实施方式中，基体树脂是由组分(A)和(B)组成，非必须的组分可以上述·所限定的含量而存在。在此使用的术语分子量指的是重均分子量Mw。本专利技术的聚乙烯基体树脂优选的分子量分布(MWD)为5 25，更优选为5 20，以及最优选为5 15。优选地，乙烯共聚物(A)的密度小于945kg/m3，更优选小于940kg/m3。对于乙烯共聚物(A)而言优选的密度范围为920至小于945kg/m3，更优选为925至940kg/m3。而且，在本专利技术中，组分(A)为乙烯共聚物，组分(B)可以为乙烯均聚物或共聚物。然而，组分(B)优选为乙烯共聚物。两种组分所使用的共聚单体可以相同或不同。可以使用含有C4I2tl碳原子的各种α -烯烃作为共聚单体，但是共聚单体优选为选自I- 丁烯、I-戍烯、4-甲基-I-戍烯、I-己烯、I-庚烯、I-辛烯、I-癸烯、I- 二十碳烯中的C4 c2(l链烯烃。在特别优选的实施方式中，共聚单体为I- 丁烯和/或I-己烯。本专利技术的聚乙烯基体树脂也可以包含三元共聚物，其意味着组分(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由包含聚乙烯基体树脂的聚乙烯组合物制成的管材，所述聚乙烯基体树脂包含：a.作为组分(A)的乙烯共聚物，和b.作为组分(B)的乙烯均聚物或共聚物，同时组分(A)的分子量比组分(B)的分子量低，其中所述聚乙烯基体树脂采用在组分(A)和(B)中的至少一个的聚合反应中使用了单活性中心催化剂(SSC)的聚合反应方法制得，所述基体树脂具有(i)低于940kg/m3的密度，和(ii)在190℃/5.00kg的条件下至少0.20g/10min的MFR5，根据ISO？1167，在95℃和4.3MPa下测量，所述聚乙烯组合物的断裂时间为至少250h，以及所述聚乙烯基体树脂的SHI(2.7/210)小于20。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马格纳斯·帕姆洛夫，斯劳维·约翰松，马尔库·瓦赫泰里，
申请(专利权)人：北方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：