聚合物树脂组合物和用所述组合物形成的制品制造技术

聚乙烯纳米复合材料组合物包括：(i)中密度聚乙烯或高密度聚乙烯树脂的基础聚乙烯树脂，其具有在190℃和5kg下根据ISO 1133测量的0.10至1.4g/10分钟的范围内的熔体流动指数、在190℃和21.6kg下根据ISO 1133测量的4至20g/10分钟的高负荷熔体流动指数和在23℃下根据ASTM D792测量的约0.930至约0.970g/cm3的范围内的密度；和(ii)0.1重量％至20重量％的量具有至少50m2/g的BET(来自Brunauer‑Emmett‑Teller(BET)理论)表面积的平面碳纳米颗粒，基于聚乙烯纳米复合材料组合物的重量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及聚合物树脂组合物。特别地，本专利技术涉及用于制造具有高的抗内压性的管的聚乙烯纳米复合材料，所述聚乙烯纳米复合材料包括平面碳纳米颗粒(平的碳纳米颗粒)和基础聚乙烯树脂。本专利技术还涉及用所述纳米复合材料形成的制品、优选管。
技术介绍
自从20世纪70年代以来，聚乙烯(PE)树脂已被用于制造用于输送流体诸如气体和液体的管。聚乙烯在管应用中的广泛使用是由于聚乙烯材料的轻质性能、强度、柔性和化学稳定性。已经开发了高性能聚乙烯树脂例如PE80和PE100树脂用于制造具有改善的对缓慢裂纹增长和快速裂纹扩展的抗性的管。因此，这样的聚乙烯树脂可用于形成其中需要高强度的管，例如在正常使用期间被加压的管。然而，虽然PE80和PE100树脂具有许多有利的机械和物理性质，但仍需要开发能够形成具有一种或多种改善的性质的管的新型聚合物材料。目前，可使用PE100材料制造具有最小要求强度10.0MPa的压力管。适于具有最小要求强度11.2MPa(PE112)或12.5MPa(PE125)的压力管的更强的PE材料将是非常合乎需要的。通常，已经发现，制备用于较高的抗内压性的压力管的PE材料的尝试已经导致其它性能特别地韧性、可加工性和缓慢裂纹增长显著地降低。例如，已经制备了可商购的用于管的PE组合物以将最小要求强度(MRS)优化至11.2MPa和12.5MPa，但是在抗内压性方面的提高导致脆性失效(破坏)，特别地在60℃和80℃的温度下。在其它情况下，向聚乙烯中添加颗粒物质例如矿物填料以改善强度和负荷承载性能已典型地导致复合材料的韧性和延展性的恶化。本文对作为现有技术给出的专利文献或其它内容的引用不被视作承认所述文献或内容是已知的或其包含的信息是截止任意权利要求的优先权日时的公知常识的一部分。
技术实现思路
我们已发现，将平面碳纳米颗粒引入适于制造管的聚乙烯树脂中使得能够实现抗内压性的显著提高，而未不适当地损害对性质例如韧性、可加工性和缓慢裂纹增长的最低要求。根据本专利技术的聚乙烯树脂组合物包含基础聚乙烯树脂和分散于基础聚乙烯树脂中的平面碳纳米颗粒。在本文中，本专利技术的聚乙烯树脂组合物还称作纳米复合材料。根据一个方面，本专利技术提供包括如下的聚乙烯纳米复合材料组合物：(i)中密度聚乙烯或高密度聚乙烯树脂的基础聚乙烯树脂，其具有根据ISO1133测量的在190℃和5kg下的0.10至1.4g/10分钟的范围内的熔体流动指数、根据ISO1133测量的在190℃和21.6kg下的4至20g/10分钟的高负荷熔体流动指数和根据ASTMD792测量的在23℃下的约0.930至约0.970g/cm3的范围内的密度；和(ii)0.1重量％至20重量％的量的具有至少50m2/g的BET(来自Brunauer-Emmett-Teller(BET)理论)表面积的平面碳纳米颗粒，基于聚乙烯纳米复合材料组合物的重量。在一组优选的实施方案中，提供包括如下的聚乙烯纳米复合材料组合物：(i)中密度聚乙烯或高密度聚乙烯树脂的基础聚乙烯树脂，其具有多峰分子量分布、根据ISO1133测量的在190℃和5kg下的0.10至1.4g/10分钟(优选地0.10至0.90g/10分钟)的范围内的熔体流动指数、根据ISO1133测量的在190℃和21.6kg下的4至20g/10分钟的高负荷熔体流动指数和根据ASTMD792测量的在23℃下的约0.930至约0.970g/cm3的范围内的密度；和(ii)0.1重量％至20重量％的量具有至少50m2/g的BET(来自Brunauer-Emmett-Teller(BET)理论)表面积(优选地大于100m2/g、更优选地在100m2/g至1000m2/g、还更优选地200m2/g至800m2/g的范围内的BET表面积)的平面碳纳米颗粒、优选剥离(剥落，exfoliated)石墨，基于聚乙烯纳米复合材料组合物的重量。基础聚乙烯树脂通常包括α烯属共聚单体，其规整地(有规则地)引入高分子量级分(部分)中以实现高分子量级分的重量的2重量％至6重量％、优选地2重量％至4重量％的浓度。根据本专利技术的一个方面，提供用于制造具有至少10.0MPa的最小要求强度(MRS)的管的聚乙烯纳米复合材料组合物，其包括基础聚乙烯树脂和分散于所述基础聚乙烯树脂中的平面碳纳米颗粒，优选地以所述复合材料的0.1重量％至20重量％的量。基础聚乙烯树脂典型地具有用于制造当根据ISO9080统计过程评价时具有至少8.0MPa的最小要求强度(MRS)的管的组成。在另外一组实施方案中，提供改善用于管制造的聚乙烯组合物的最小要求强度的方法，其包括：提供中或高密度聚乙烯的基础聚乙烯树脂，其具有多峰分子量分布、根据ISO1133测量的在190℃和5kg下的0.10至1.4g/10分钟的熔体流动指数、根据ISO1133测量的在190℃和21.6kg下的4至20g/10分钟的高负荷熔体流动指数和约0.930至0.970g/cm3的密度；并且将组合物与具有200m2/g至800m2/g的BET表面积的平面碳纳米颗粒共混，以形成可挤出的组合物。在本专利技术的纳米复合材料中所使用的基础聚乙烯树脂可选自能够制造具有至少8.0MPa的最小要求强度(MRS)的管的任何聚乙烯树脂。在一些实施方案中，基础聚乙烯树脂可能够制造具有至少8.0MPa、至少10.0MPa或至少11.2MPa的最小要求强度(MRS)的管。在本专利技术的纳米复合材料中所使用的基础聚乙烯树脂可选自如下聚乙烯树脂类别，所述聚乙烯树脂类别选自PE80、PE100和PE112树脂。通常，在制备具有一系列纳米颗粒类型的聚乙烯纳米复合材料中所做的大量工作已使用高熔体流动指数的基础聚乙烯树脂。已经发现，在许多情况下需要高熔体流动指数以提供纳米颗粒在聚乙烯中的有效分散。我们已经发现，低熔体流动指数在制备本专利技术的高MRS树脂复合材料组合物中是特别有利的。因此，在一组实施方案中，本专利技术的纳米复合材料包括具有根据ISO1133测量的在190℃和5kg下的0.10至1.4g/10分钟(优选地0.10至0.90g/10分钟)范围内的熔体流动指数的基础聚乙烯树脂。在一组实施方案中，本专利技术的纳米复合材料包括在具有根据ISO1133测量的在190℃和21.6kg下的4至20g/10分钟范围内的高负载熔体流动指数的基础聚乙烯树脂。在一组实施方案中，本专利技术的纳米复合材料包括具有根据ASTMD792测量的在23℃下的约0.930至约0.970g/cm3范围内的密度的基础聚乙烯聚合物。在纳米复合材料中所使用的基础聚乙烯树脂可合适地为中密度聚乙烯(MDPE)或高密度聚乙烯(HDPE)树脂。基础聚乙烯树脂可具有单峰或多峰分子量分布，例如双峰或三峰分子量分布。在一个示例性实施方案中，基础聚乙烯树脂具有双峰分子量分布。特别适于管制造的基础聚乙烯树脂通常包括乙烯和至少一种α-烯属共聚单体的共聚物。α-烯属共聚单体可选自：1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯及其混合物。本专利技术的纳米复合材料还包括平面碳纳米颗粒。平面碳纳米颗粒分散于基础聚乙烯树脂中。在一组实施方案中，本专利技术的纳米复合材料包括约0.1至20重量％、优选地约1至15重量％、更本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚乙烯纳米复合材料组合物，其包括：(i)中密度聚乙烯或高密度聚乙烯树脂的基础聚乙烯树脂，所述聚乙烯树脂具有根据ISO 1133测量的在190℃和5kg下的0.10至1.4g/10分钟的范围内的熔体流动指数、根据ISO 1133测量的在190℃和21.6kg下的4至20g/10分钟的高负荷熔体流动指数和根据ASTM D792测量的在23℃下的约0.930至约0.970g/cm3的范围内的密度；和(ii)0.1重量％至20重量％的量的具有至少50m2/g的BET(来自Brunauer‑Emmett‑Teller(BET)理论)表面积的平面碳纳米颗粒，基于聚乙烯纳米复合材料组合物的重量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.17 AU 20149027771.聚乙烯纳米复合材料组合物，其包括：(i)中密度聚乙烯或高密度聚乙烯树脂的基础聚乙烯树脂，所述聚乙烯树脂具有根据ISO1133测量的在190℃和5kg下的0.10至1.4g/10分钟的范围内的熔体流动指数、根据ISO1133测量的在190℃和21.6kg下的4至20g/10分钟的高负荷熔体流动指数和根据ASTMD792测量的在23℃下的约0.930至约0.970g/cm3的范围内的密度；和(ii)0.1重量％至20重量％的量的具有至少50m2/g的BET(来自Brunauer-Emmett-Teller(BET)理论)表面积的平面碳纳米颗粒，基于聚乙烯纳米复合材料组合物的重量。2.根据权利要求1的聚乙烯纳米复合材料组合物，其中中密度聚乙烯或高密度聚乙烯的基础聚乙烯树脂具有多峰分子量分布。3.用于制造具有至少10.0MPa的最小要求强度的管的聚乙烯纳米复合材料，其包括基础聚乙烯树脂和分散于基础聚乙烯树脂中的平面碳纳米颗粒，其中基础树脂用于制造当根据ISO9080统计过程评价时具有8.0MPa或更高的最小要求强度(MRS)的管。4.根据前述权利要求任一项的纳米复合材料，其中基础聚乙烯树脂是中密度聚乙烯或高密度聚乙烯树脂并且具有多峰分子量分布，包括至少一种α-烯属共聚单体，其规整地引入聚合物的高分子量级分中以实现在高分子量级分中的0.5重量％至8重量％的浓度。5.根据权利要求4的纳米复合材料，其中共聚单体以高分子量级分的2重量％至4重量％存在。6.根据权利要求4或权利要求5的纳米复合材料，其中α-烯属共聚单体选自：1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、及其混合物。7.根据前述权利要求任一项的聚乙烯纳米复合材料，其进一步以聚乙烯纳米复合材料组合物的0％至10％w/w的总量包括一种或多种另外的组分。8.根据前述权利要求任一项的纳米复合材料，其中平面碳纳米颗粒选自石墨烯、石墨、剥离石墨、及其混合物。9.根据前述权利要求任一项的纳米复合材料，其中平面碳纳米颗粒为剥离石墨纳米颗粒。10.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：P阿德通吉，M内布，B伊根，P米西克，BL福克斯，
申请(专利权)人：凯诺斯私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU