耐热聚乙烯、其制备方法及耐热管材技术

本发明专利技术提供了一种耐热聚乙烯、其制备方法及耐热管材。该制备方法包括：以第一部分乙烯为原料进行第一聚合反应，得到含有乙烯低聚物的第一产物体系，第一聚合反应的产物体系的熔体流动速率为50～65g/10min；以第二部分乙烯和第一共聚单体为原料进行第二聚合反应，第二聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0～0.1g/10min后，得到含有乙烯共聚物的第二产物体系；将第一产物体系、第二产物体系、第三部分乙烯和第二共聚单体进行第三聚合反应，第三聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0.5～0.95g/10min后，得到耐热聚乙烯。采用上述方法制备耐热聚乙烯具有良好的耐热性能和加工性能，同时还易于控制。

【技术实现步骤摘要】
耐热聚乙烯、其制备方法及耐热管材
本专利技术涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种耐热聚乙烯、其制备方法及耐热管材。
技术介绍
耐热聚乙烯(PE-RT)是一种可以用于冷热水管的非交联聚乙烯，通过聚合反应对聚乙烯分子链上支链的数目和分布进行适度控制，使其在高温条件下具有良好的耐静液压性能，主要用于家庭用冷热水输送管，包括地板采暖、暖气连接、热交换器板及热循环系统等。国际标准ISO22391-2:2009将PE-RT管材分为2种类型，即Ⅰ型和Ⅱ型。按照标准要求，Ⅰ型PE-RT管材在110℃以下各温度条件下允许发生脆性破坏，即静液压曲线可以出现拐点。Ⅱ型PE-RT管材在110℃以下各温度条件下不允许发生脆性破坏，即静液压曲线不能出现拐点。PE-RT聚合工艺技术从溶液聚合工艺技术发展到气相聚合工艺技术和淤浆聚合工艺技术，聚合反应从单反应器发展到双反应器和三反应器，共聚单体由原来的辛烯发展到己烯和丁烯，PE-RT管材的种类和牌号不断增加。现有文献提供了采用茂金属催化乙烯和1-己烯进行共聚制备了耐热聚乙烯共聚物的方法。另一篇现有文献提供了一种耐热聚乙烯共聚物的制备方法及耐热聚乙烯共聚物和管材。聚合过程采用两个反应釜串联，通过改变聚合反应的工艺条件，可以得到耐热性能优良的聚乙烯共聚物，有利于挤出成型作为耐热管材料。又一篇现有文献采用三反应器串联淤浆聚合工艺，改善双反应器串联淤浆聚合工艺所生产的PE-RT管材长期高温蠕变性能不足的缺点，更好地满足耐热聚乙烯管材的使用要求。目前制备PE-RT共聚物及其组合物的方法中，通常存在以下缺陷和不足：(1)采用茂金属催化剂制备的聚乙烯，其分子量分布窄，加工性能相对较差，茂金属催化剂成本较高；(2)采用三釜串联工艺，采用二次蒸氢过程，不易控制。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种耐热聚乙烯、其制备方法及耐热管材，以解决现有制备耐热聚乙烯的方法存在聚乙烯分子量分布窄、加工性能差以及工艺控制难度大的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种耐热聚乙烯的制备方法，该制备方法包括：将乙烯分为三部分，且第一部分乙烯、第二部分乙烯和第三部分乙烯的重量比为(45～60):(10～25):(15～30)；在第一催化剂、第一有机溶剂及第一分子量调节剂的作用下，以第一部分乙烯为原料进行第一聚合反应，得到含有乙烯低聚物的第一产物体系，第一聚合反应的产物体系的熔体流动速率为50～65g/10min；在第二催化剂和第二有机溶剂的作用下，以第二部分乙烯和第一共聚单体为原料进行第二聚合反应，第二聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0～0.1g/10min后，得到含有乙烯共聚物的第二产物体系；在第二分子量调节剂作用下，将第一产物体系、第二产物体系、第三部分乙烯和第二共聚单体进行第三聚合反应，第三聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0.5～0.95g/10min后，得到耐热聚乙烯，其中第一分子量调节剂和第二分子量调节剂均为氢气，耐热聚乙烯包括乙烯低聚物、乙烯共聚物以及经第三聚合反应得到的第三聚合物。进一步地，该制备方法包括：进行第一聚合反应时，第一产物体系的熔体流动速率使其达到55～60g/10min后，得到第一产物体系。进一步地，耐热聚乙烯中，乙烯低聚物、乙烯共聚物及第三聚合物的重量比为(48～55):(15～20):(20～30)。进一步地，第一聚合反应的反应温度为80～85℃，反应压力为0.7～0.9MPa，第一分子量调节剂与第一部分乙烯的分压比为(3～4):1，反应时间为2～3h。进一步地，第二聚合反应的反应温度为80～85℃，反应压力为0.2～0.3MPa，第一共聚单体的用量占第二部分乙烯的重量百分含量为8～15wt％，反应时间为1～2h。进一步地，第三聚合反应的反应温度为80～85℃，反应压力为0.2～0.3MPa，第二共聚单体的用量占第三部分乙烯的重量百分含量为8～15wt％，反应时间为1～2h。进一步地，第一有机溶剂和第二有机溶剂分别独立地选自己烷、庚烷和辛烷组成的组中的一种或多种。进一步地，第一共聚单体和第二共聚单体分别独立地选自1-丁烯、1-己烯和1-辛烯组成的组中的一种或多种。进一步地，第一催化剂和第二催化剂均包括齐格勒-纳塔催化剂和烷基铝；优选地，烷基铝选自三乙基铝、三正丁基铝和三异丁基铝组成的组中的一种或多种。本申请的另一方面还提供了一种耐热聚乙烯，耐热聚乙烯采用上述制备方法制得。本申请的又一方面提供了一种耐热管材，耐热管材采用上述耐热聚乙烯制得。应用本专利技术的技术方案，在第一催化剂和第一分子量调节剂的作用下，以乙烯为原料合成分子量较低的低聚物；在第二催化剂的作用下，以乙烯和共聚单体为原料进行第二聚合工艺能够形成超高分子量的聚乙烯共聚物。将超高分子量的聚乙烯共聚物、乙烯低聚物、乙烯及1-丁烯进行第三聚合反应，一方面能够有效提高产品的链长和分子量，进而提高其在高温条件下的静液压强度，另一方面采用上述制备方法制得聚乙烯中含有三种分子量的聚合物(乙烯低聚物、乙烯共聚物以及第三聚合物)，因而能够有效提高聚乙烯的加工性能。此外，相比于现有工艺，上述制备方法的步骤更加简便、且易于控制。在此基础上，采用上述方法制备耐热聚乙烯具有良好的耐热性能和加工性能，同时还易于控制。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的实施例中采用的耐热聚乙烯的制备装置的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、A反应釜；20、B反应釜；30、C反应釜。具体实施方式如
技术介绍
所描述地，现有制备耐热聚乙烯的方法存在聚乙烯分子量分布窄、加工性能差以及工艺控制难度大的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种耐热聚乙烯的制备方法，该制备方法包括：将乙烯分为三部分，且第一部分乙烯、第二部分乙烯和第三部分乙烯的重量比依次为(45～60):(10～25):(15～30)；在第一催化剂、第一有机溶剂及第一分子量调节剂的作用下，以第一部分乙烯为原料进行第一聚合反应，得到含有乙烯低聚物的第一产物体系，第一聚合反应的产物体系的熔体流动速率为50～65g/10min；在第二催化剂和第二有机溶剂的作用下，以第二部分乙烯和第一共聚单体为原料进行第二聚合反应，第二聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0～0.1g/10min；在第二分子量调节剂作用下下，将第一产物体系、第二产物体系、第三部分乙烯和第二共聚单体进行第三聚合反应，第三聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0.5～0.95g/10min后，得到耐热聚乙烯，其中第一分子量调节剂和第二分子量调节剂均为氢气，耐热聚乙烯包括乙烯低聚物、乙烯共聚物以及经第三聚合反应得到的第三聚合物。在第一催化剂和第一分子量调节剂的作用下，以乙烯为原料合成分子量较低的低聚物；在第二催化剂的作用下，以乙烯和共聚单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n将乙烯分为三部分，且第一部分乙烯、第二部分乙烯和第三部分乙烯的重量比为(45～60):(10～25):(15～30)；/n在第一催化剂、第一有机溶剂及第一分子量调节剂的作用下，以第一部分所述乙烯为原料进行第一聚合反应，得到含有乙烯低聚物的第一产物体系，所述第一聚合反应的产物体系的熔体流动速率为50～65g/10min；/n在第二催化剂和第二有机溶剂的作用下，以第二部分所述乙烯和第一共聚单体为原料进行第二聚合反应，所述第二聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0～0.1g/10min后，得到含有乙烯共聚物的第二产物体系；/n在第二分子量调节剂作用下，将所述第一产物体系、第二产物体系、第三部分所述乙烯和第二共聚单体进行第三聚合反应，所述第三聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0.5～0.95g/10min后，得到所述耐热聚乙烯，其中所述第一分子量调节剂和所述第二分子量调节剂均为氢气，所述耐热聚乙烯包括所述乙烯低聚物、所述乙烯共聚物以及经所述第三聚合反应得到的第三聚合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐热聚乙烯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将乙烯分为三部分，且第一部分乙烯、第二部分乙烯和第三部分乙烯的重量比为(45～60):(10～25):(15～30)；
在第一催化剂、第一有机溶剂及第一分子量调节剂的作用下，以第一部分所述乙烯为原料进行第一聚合反应，得到含有乙烯低聚物的第一产物体系，所述第一聚合反应的产物体系的熔体流动速率为50～65g/10min；
在第二催化剂和第二有机溶剂的作用下，以第二部分所述乙烯和第一共聚单体为原料进行第二聚合反应，所述第二聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0～0.1g/10min后，得到含有乙烯共聚物的第二产物体系；
在第二分子量调节剂作用下，将所述第一产物体系、第二产物体系、第三部分所述乙烯和第二共聚单体进行第三聚合反应，所述第三聚合反应的产物体系的熔体流动速率为0.5～0.95g/10min后，得到所述耐热聚乙烯，其中所述第一分子量调节剂和所述第二分子量调节剂均为氢气，所述耐热聚乙烯包括所述乙烯低聚物、所述乙烯共聚物以及经所述第三聚合反应得到的第三聚合物。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：进行所述第一聚合反应时，所述第一产物体系的熔体流动速率使其达到55～60g/10min后，得到所述第一产物体系。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述耐热聚乙烯中，所述乙烯低聚物、所述乙烯共聚物及所述第三聚合物的重量比为(48～55):(15～20):(20～30)。


4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李连鹏，王硕，陈光岩，杨俊峰，李晓东，肖翠，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11