无压聚合物管制造技术

本发明专利技术公开了一种无压管、用于制造该管的聚合物组合物、以及该聚合物组合物用于制造无压管和附加部件的用途。该聚合物组合物的特征在于：该聚合物包括一种多峰态乙烯聚合物，该多峰态乙烯聚合物包括乙烯和Ｃ↓［４］～Ｃ↓［１０］α－烯烃共聚单体的共聚物；该乙烯聚合物的总密度为９５３～９５８ｋｇ／ｍ↑［３］，ＭＦＲ↓［５］为０．２～２．０克／１０分钟；该乙烯聚合物根据ＩＳＯ１７８测定的弹性模量为１３００～１７００ＭＰａ；该乙烯聚合物根据ＡＳＴＭ　　Ｆ１４７３测定的抗慢速裂纹扩展性能大于１．５小时。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无压聚合物管，和用于该管的聚合物组合物。
技术介绍
聚合物材料的管通常用于众多目的，例如流体输送，也就是气体或液体的输送。该流体可以是加压的流体，例如当输送天然气或自来水时；也可以是未加压的流体，例如用于暴雨用途或室内污物和废料，输送污水(废水)和排水(地面和道路排水)时。此外，被输送的流体可能具有不同的温度，通常在约0℃～约50℃的温度范围内。无压(未加压)管还可用于电缆和管道的保护。因此，这里也将这类无压管可互换地称作污水管和无压污水管。这里采用的术语“管”意味着包括了广义上的管和附加部件，如配件、阀门、腔室、以及通常为例如污水管道系统所必须的所有部件。本专利技术的管包括单层或多层管，这里的例如一层或多层是金属层，而且可以包括粘合层。本专利技术还包括具有构造壁的管(例如，波纹管)，以及包括或不包括中空部分的双壁管。对于用来输送加压流体(所谓的压力管)和用于输送未加压流体如污水(所谓的无压管)的管，有着不同的要求。压力管必须能够承受内部正压，即，高于管外压力的管内压力，然而无压管无需承受任何内部正压，相反地，要求无压管承受外部正压，即，高于管内压力的管外压力。产生较高外压的原因可能是在管埋入土壤时加载于管上的土壤负荷、地下水压力、交通负载、或室内应用时承受的夹持力。因此，压力管和无压管二者之间就存在明显的区别。如上所述，本专利技术涉及无压管。诸如污水管的无压管可由各种材料如陶瓷(主要是陶化(vitrified)粘土)、混凝土、聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)制成并可制为约0.1～约3m直径范围内的各种尺寸。虽然陶瓷和混凝土是低价材料，但是不幸地，它们重而且脆。因此，近年来一直都有一种趋势，即用聚合物材料如PVC或PE的管取代陶瓷或混凝土的污水管。虽然每单位重量的PVC比PE便宜，但是PE的其它方面优于PVC，因为PE具有较低的密度和因此较低的每米管重，优异的低温性能，而且PE可焊接。迄今为止，已经采用单峰态聚乙烯来制造PE污水管。PE污水管必须满足至少两个基本标准。首先，它们必须具有足够的刚度，足以在没有任何内压帮助的情况下承受土壤负荷。管的刚度主要源自管材，可以用管材的弹性模量(或简称模量)作为刚度的量度。管材的模量越高，管就越刚性。还可以通过设计管壁，例如使管波纹化，从而进一步改善管的刚度。其次，管必须不是脆性的，因为如果它过脆，将由于脆性开裂而导致管失效。管脆性的量度是它抗慢速裂纹扩展的性能(resistance to slow crack growth)。抗慢速裂纹扩展的性能越强越好。当采用具有较高模量的材料时，可以采用较薄的管壁，仍将得到与较厚管壁的较低模量管相等或者更高的(环)刚度。越薄的管壁对裂纹越敏感，因为管表面上的任何损害或切口都将更容易地传播通过管壁。具有构造壁的管(波纹管、加肋管、双壁管等)对裂纹以及材料的慢速裂纹扩展性能最敏感，因为构造管的设计通常包括薄的部分。具有构造壁的管包括例如单层波纹管、加肋管、含中空部分的双壁管、含或不含中空部分或者泡沫层的多层管、以及具有光滑或波纹管设计的含或不含中空部分的螺旋卷绕管。基本上，无论是具有较小直径的光滑实心壁(solid-wall)的管，还是具有薄部分的构造壁的管，具有薄部分的管都对裂纹更敏感。与具有光滑实心壁的管相比，由于具有构造壁的管的高的三维结构，具有构造壁的管在承受外部负荷状况时，应力也会局部更高，也就是说对裂纹更加敏感。刚性和脆性是对立的两个性能。因此，越刚性的管通常越脆。所以高模量通常伴随着低的抗慢速裂纹扩展性能。作为示例，至今用于无压管的单峰态PE材料的模量一直局限于约1100MPa，因为这种程度下，根据ASTM F 1473(2.8MPa/80℃)测得的慢速裂纹扩展只有1.5小时。鉴于此，就需要能够兼具高刚性和低脆性，也就是说兼具高的模量和高的抗慢速裂纹扩展性能的改进的聚合物材料无压管。此外，无压管经常暴露在高温和低温下。因此它们必须能耐受宽的温度范围，这意味着它们应当显示高的冲击强度，尤其是在低温下。就此而言，应当提到的是基于EP1192216(对应于WO 01/02480)可知一种用于气管和水管的聚乙烯模塑材料。该聚乙烯模塑材料具有双峰态的质量分布，总密度为至多0.948g/cm3，熔体流动指数MFI190/5为至多0.2dg/min。该聚乙烯模塑材料包括35-65重量％的低分子量乙烯均聚物，其粘数VZA为40～90cm3/g，熔体流动指数MFI190/2.16为40～2000dg/min，密度为至多0.965g/cm3；和35-65重量％的高分子量乙烯共聚物，其粘数VZB为500～2000cm3/g，熔体流动指数MFI190/5为0.02～0.2，密度为0.922～0.944g/cm3。该高分子量乙烯共聚物优选含有2.5～4重量％的具有4～10个碳原子的共聚单体。此外，在78℃±3K时的TREF分析中回收的聚乙烯模塑材料级分的平均摩尔质量为至多200,000g/mol。应当指出，与本专利技术涉及无压管不同，这一参考文献涉及压力管。其它可能值得注意的描述技术背景的文献是EP1146079、WO00/01765、WO00/22040和WO03/102075。但是，与本专利技术涉及无压管不同，所有的这些参考文献都涉及压力管。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种兼具高刚性和低脆性，即，兼具高的模量和高的抗慢速裂纹扩展性能的无压管。本专利技术的另一个目的是提供一种在低温下具有高冲击强度的无压管。本专利技术的另一个目的是提供一种用于这类无压管的聚合物组合物。根据本专利技术，已经发现上述和其它目的可以通过特定的多峰态乙烯聚合物实现。本专利技术因此提供了一种无压聚合物管，其特征在于该聚合物包括多峰态乙烯聚合物，该多峰态乙烯聚合物包括乙烯和C4～C10α-烯烃共聚单体的共聚物；该乙烯聚合物的总密度为953～958kg/m3，MFR5为0.2～2.0克/10分钟；该乙烯聚合物根据ISO 178测定的弹性模量为1300～1700MPa；该乙烯聚合物根据ASTM F 1473测定的抗慢速裂纹扩展性能大于1.5小时。本专利技术进一步提供了一种用于无压管的聚合物组合物，其特征在于该聚合物包括多峰态乙烯聚合物，该多峰态乙烯聚合物包括乙烯和C4～C10α-烯烃共聚单体的共聚物；该乙烯聚合物的总密度为953～958kg/m3，MFR5为0.2～2.0克/10分钟；该乙烯聚合物根据ISO 178测定的弹性模量为1300～1700MPa；该乙烯聚合物根据ASTM F 1473测定的抗慢速裂纹扩展性能大于1.5小时。本专利技术进一步提供了上述聚合物组合物在用于排水和管道保护的无压管和附加的管部件如配件、阀门和腔室中的用途。由下面的说明书和所附的权利要求书，可以显而易见本专利技术进一步的区别特征和优势。专利技术详述如上所述，本专利技术无压管的聚合物包括多峰态乙烯聚合物。聚合物的“峰态”是指其分子量分布曲线的形态，即，聚合物重量分数随其分子量变化的图形的外观。如果聚合物是在连续步骤的工艺中，用串联连接的反应器并在每个反应器中采用不同条件制备的，那么不同反应器中制备的不同级分将各自具有它们自己的分子量分布。当这些级分的分子量分布曲线叠加成所得全部聚合物产品的分子量分布曲线时，该曲线将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无压聚合物管，其特征在于：该聚合物包括多峰态乙烯聚合物，该多峰态乙烯聚合物包括乙烯和Ｃ↓［４］～Ｃ↓［１０］α－烯烃共聚单体的共聚物；该乙烯聚合物的总密度为９５３～９５８，ＭＦＲ↓［５］为０．２～２．０克／１０分钟； 该乙烯聚合物根据ＩＳＯ１７８测定的弹性模量为１３００～１７００ＭＰａ；该乙烯聚合物根据ＡＳＴＭＦ１４７３测定的抗慢速裂纹扩展性能大于１．５小时。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M贝克曼，ML安德松，CG埃克，K伦德，M瓦赫泰里，
申请(专利权)人：博里利斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]