CN103012911A - 用于制备管材的聚乙烯树脂组合物 - Google Patents

Abstract

一种用于制备管材的聚乙烯树脂组合物，包括树脂基料、着色基和添加剂，经熔融混合而成。树脂基料为双峰分子量分布聚乙烯，着色剂为永固橙G或酞菁蓝，添加剂包括抗氧剂B225、光稳定剂I 2’-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并***和光稳定剂II N，N′-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)己二胺。聚乙烯树脂组合物中着色剂的含量为0.02～0.10wt％，添加剂的含量为0.3～1.0wt％。在不增加添加剂使用量的前提下，PE材料的耐光老化性能明显提高，以黑色PE管材专用料为对比进行老化试验，本发明提供的PE树脂组合物呈现几乎相同的耐老化性能。

Description

用于制备管材的聚乙烯树脂组合物

技术领域

本发明涉及一种用于制备管材的聚乙烯树脂组合物，特别涉及采用的着色剂为永固橙G或酞菁蓝的用于制备管材的聚乙烯树脂组合物。

背景技术

随着塑料管材开发利用的深化和生产工艺的不断改进，塑料管材的应用领域愈来愈广，其优异的耐化学腐蚀性能和日益完善的机械性能被人们普遍认知，塑料管材已不再简单地依据价格优势而作为金属管材的替代品。其中聚乙烯(PE)管材的发展非常迅速，早期的PE管材主要用于低承压工况的液体介质或固体介质输送，如排污、排水、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送等，以后则逐步推广至高承压气体或液体的输送，如给水或燃气的输送等。显然，用于给水或燃气一类高承压介质输送的专用管材要求具有更好和更耐久的机械性能。在额定的温度、压力工况下，在大气环境中通常须保证安全使用50年以上，这就对管材专用PE的耐老化性提出了更高的要求。聚烯烃类高聚物的共同弱点是在紫外线、热和氧的共同催化作用下易按照游离基反应历程发生老化，最终导致大分子链断裂而丧失强度。现有技术中，传统采用黑色PE管材作为燃气输送管道，用于制造黑色PE管材的专用料是在PE中掺入2～2.5wt％的粉末状炭黑，由于碳黑除了着色外同时具有屏蔽紫外线光的作用，能使PE分子减少因光照而引发产生游离基的概率，再配合添加常规的抗氧剂，黑色PE管材能够满足输送燃气一类介质的要求。但工业上燃气管道按***，进一步提高制造橙色管材专用PE材料的耐老化性能在本领域至今仍备受关注。

发明内容

本发明提供了一种用于制备管材的聚乙烯树脂组合物，可采用永固橙G或酞菁蓝等着色剂制造非黑色的管材，它通过在树脂基料中添加一种改进的组合光稳定剂，解决了非黑色PE管材耐光老化性能较难以达到与黑色PE管材相同水平这一技术问题。

以下是本发明具体的技术方案：

一种用于制备管材的聚乙烯树脂组合物，它包括树脂基料、着色基和添加剂，经熔融混合而成。树脂基料为双峰分子量分布聚乙烯，其密度为0.920～0.965g/mL，负载5kg测试条件下的熔体流动速率为0.2～0.5g/10min。其中低分子量部分的重均分子量Mw_L为20000～22000，高分子量部分的重均分子量Mw_H为250000～280000，低分子量部分与高分子量部分的重量比W_L∶W_H为1∶(1.2～1.4)。着色剂为永固橙G或酞菁蓝。

添加剂包括抗氧剂、光稳定剂I和光稳定剂II，其中：

抗氧剂为B225抗氧剂，

光稳定剂I为2’-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并***，

光稳定剂II为N，N′-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)己二胺

添加剂各组分的配比以重量份计，当抗氧剂为1.0，光稳定剂I为0.5～2.0，光稳定剂II为1.0～3.0；

聚乙烯树脂组合物中着色剂的含量为0.02～0.10wt％，添加剂的含量为0.3～1.0wt％。

上述双峰分子量分布聚乙烯的密度最好为0.94～0.96g/mL。

上述添加剂各组分的配比以重量份计，当抗氧剂为1.0，光稳定剂I最好为1.0～1.5，光稳定剂II最好为1.5～2.5。

上述聚乙烯树脂组合物中添加剂的含量最好为0.5～0.7wt％。

发明通过大量的实验对多种化合物进行筛选，选用了两种化合物组成复配的光稳定剂。发明人由实验发现，这两种光稳定剂的组合使用能产生协同作用，在使用量相同的情况下，组合使用比单独使用其吸收紫外线的能力明显增强。

与现有技术相比本发明的积极效果明显，在不增加添加剂使用量的前提下，PE材料的耐光老化性能明显提高，以黑色PE管材专用料为对比进行老化试验，本发明提供的PE树脂组合物呈现几乎相同的耐老化性能，基本解决了现有技术存在的非黑色PE管材耐光老化性能较难以达到与黑色PE管材相同水平这一技术问题。

下面通过具体的实施方案对本发明作进一步的描述，由于相对于现有技术，本发明的重点在于光稳定剂的改进，其余与现有技术基本相同，故实施例将注重对包括抗氧剂和光稳定剂等添加剂及其加入量试验数据的列举。

在实施例中，各物性指标的测试标准分别为：

拉伸屈服应力：            GB/T1040.2-2006

断裂标称应变：            GB/T1040.2-2006

简支梁缺口冲击强度(23℃)：GB/T1043.1-2008

具体实施方式

【实施例1～8】

取PE树脂基料500kg，按所需比例加入着色剂永固橙G以及添加剂的各组分，拌匀。物料投入螺杆挤出机进行熔融混合造粒。物料在螺杆内的停留时间为2～4分钟，螺杆温度控制为160～200℃。得到的PE树脂组合物粒子经冷却干燥后即为成品。

每一实施例制得500kg样品。

各实施例采用的PE树脂基料为双峰分子量分布聚乙烯，其密度为0.94～0.96g/mL，其在负载为5kg的测试条件下的熔体流动速率为0.2～0.5g/10min。其中低分子量部分的重均分子量Mw_L为20000～22000，高分子量部分的重均分子量Mw_H为250000～280000，低分子量部分与高分子量部分的重量比W_L∶W_H为1∶(1.2～1.4)。

上述添加剂包括抗氧剂、光稳定剂I和光稳定剂II，其中：

抗氧剂为B225抗氧剂，

光稳定剂I为2’-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并***，

光稳定剂II为N，N′-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)己二胺。

各实施例中添加剂各组分的配比以及添加剂和着色剂的加入量见表1。

【比较例1～2】

添加剂中光稳定剂单独采用光稳定剂I或光稳定剂II，其余同实施例1～8。

【比较例3】

着色剂采用炭黑，并按常规黑色PE管材的制备方法加入的添加剂仅含抗氧剂，其余同实施例1～8。

测试各实施例和比较例得到的PE树脂组合物主要的力学性能指标，结果见表2。再对各实施例和比较例得到的PE树脂组合物进行3000小时的氙灯老化试验，测试各试样主要的力学性能指标，并考察各指标的下降情况，结果见表3。

表1.

注：添加剂和着色剂的加入量均以PE树脂基料、添加剂和着色剂的总量为基准。

表2

表3

注：

表中D为各指标的测试数据，A为各指标老化试验后数据占初始数据的百分比，其计算式为：

$A=\frac{D}{D_0}\×100\%$

其中，D₀为表2各指标的测试数据，D为表3各指标的测试数据。

Claims (4)

1.一种用于制备管材的聚乙烯树脂组合物，它包括树脂基料、着色基和添加剂，经熔融混合而成，树脂基料为双峰分子量分布聚乙烯，其密度为0.920～0.965g/mL，负载5kg测试条件下的熔体流动速率为0.2～0.5g/10min，其中低分子量部分的重均分子量Mw_L为20000～22000，高分子量部分的重均分子量Mw_H为250000～280000，低分子量部分与高分子量部分的重量比W_L∶W_H为1∶(1.2～1.4)，着色剂为永固橙G或酞菁蓝，其特征在于添加剂包括抗氧剂、光稳定剂I和光稳定剂II，其中：

抗氧剂为B225抗氧剂，

光稳定剂I为2’-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并***，

光稳定剂II为N，N′-双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)己二胺，

添加剂各组分的配比以重量份计，当抗氧剂为1.0，光稳定剂I为0.5～2.0，光稳定剂H为1.0～3.0；

聚乙烯树脂组合物中着色剂的含量为0.02～0.10wt％，添加剂的含量为0.3～1.0wt％。

2.根据权利要求1所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于所述的树脂基料的密度为0.94～0.96g/mL。

3.根据权利要求1所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于所述的添加剂各组分的配比以重量份计，当抗氧剂为1.0，光稳定剂I为1.0～1.5，光稳定剂II为1.5～2.5。

4.根据权利要求1所述的聚乙烯树脂组合物，其特征在于所述的聚乙烯树脂组合物中添加剂的含量为0.5～0.7wt％。