本发明专利技术提供了一种管材用聚乙烯树脂组合物，以高密度聚乙烯的重量为百分之百计，包括：高密度聚乙烯100％，茂金属聚乙烯10％～30％，复配交联助剂0.05％～0.15％，润滑剂0.1％～0.15％，抗氧剂0.1％～0.2％，该管材树脂组合物具有良好耐环境应力开裂性能(＞1000小时)，本发明专利技术解决了普通HDPE树脂耐环境应力开裂性不足的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚乙烯树脂组合物，具体涉及以高密度聚乙烯和茂金属聚乙烯为基料的管材用树脂组合物。
技术介绍
近年来，随着塑料工业的发展，聚乙烯管材以其重量轻、耐腐蚀、导热系数低、绝缘性能好、施工安装和维修方便等特点越来越受到人们的重视，并已经成为继PVC之后，世界消费量最大的塑料管道品种，应用领域遍及给水、农业灌溉、燃气输送、排污、矿山沙浆输送等工程及油田、化工及邮电通讯等领域。在聚乙烯管材中，高密度聚乙烯(HDPE)管具有质轻、力学性能优异、卷曲性和柔性优良等特点，是最有竞争能力的管材品种。但由于HDPE树脂本身的结构、形态，易导致管材在一定时间、一定负荷作用下会出现破裂现象，即耐环境应力开裂性能(ESCR)较差，从而影响了 HDPE管材在室外给水管、燃气管、灌溉用管等领域的应用。因此，ESCR是评价和影响HDPE管材寿命的一项重要指标。《供水用聚乙烯管材规范》(IS04427:1996)根据管材长期强度把PE分为PE 32、 PE 40、PE 63、PE 80、PE 100等不同等级。在我国，市场上最常见的管材专用树脂是PE63 级，如6100M、HD4810EX等牌号。PE63级树脂的ESCR均小于1000小时，因此限制了使用范围，价格和档次都无法与PE80、PE100级别的管材专用树脂相抗衡。而PE80、PE100或更高级别的聚乙烯管材专用树脂，ESCR均超过1000小时，但树脂是从聚合反应直接获得，技术复杂且成本较高。茂金属聚乙烯(mPE)是目前产量最大的茂金属烯烃品种，因其独特的结构特点而在物理机械性能方面具有明显的优势。尽管mPE的ESCR性能很好，一般均超过1000小时， 但由于其生产采用的是单活性中心催化技术，乙烯及其共聚单体只能在催化剂的单一活性中心上反应，其分子量分布(MWD)很窄，缺少低分子量的“润滑剂”，也缺少高分子量的“增韧剂”，导致挤出扭矩升高，存在压力震荡现象，从而使挤出物粗细不均，甚至出现不流动的现象；同时由于其通常不含支链，链的缠结少，以致熔体强度降低，加工困难。因此使的mPE 单独生产出质量合格的聚乙烯管材变得异常困难，极大限制了其应用领域。由于mPE所存在的这些优缺点，国内塑料管材制品厂一般很少将其单独使用，均采用掺混的方法与普通聚乙烯配合使用，一方面可以避免mPE的加工性不好的问题，一方面可以使得mPE优良的 ESCR性能在制品中可以得到体现。但这种方法缺点也是明显的。其一，如果mPE含量过高， ESCR性能达到了，但导致在加工工程中，挤出扭矩过高，影响正常生产；其二，如果mPE含量过低，加工性有所改善，但ESCR性能提高不明显。总得来说，这种方法最大的问题是掺混比例很难掌握，而且，就算掺混比例调整到位，ESCR改善情况依然不能满足要求。有研究表明，HDPE树脂的ESCR受温度、外力等外界因素的影响，但与树脂本身的分子量、分子量分布、支化度及支链长度、结晶情况等内因关系更大，因此，现有技术中， 有从聚合的角度，通过反应器串联、加入长支链单体、控制反应条件、改变催化体系等方式可生产高ESCR的聚乙烯树脂，如CN1903896、CN1513002等报道。但更多的是从树脂后加工改性的角度，通过调变树脂分子结构提高材料的ESCR，主要途径有两种一是树脂中混入聚烯烃、弹性体等第二组分进行改性，第二组分在聚乙烯中起到细化球晶、降低结晶度和阻止裂纹伸展的作用。该方法是目前最常用的方法，相关报道较多，如CN1556835、 CN1247204、CN1262972、US2007282071 (Al)、US2006276593 (Al)、US2003088021 (Al)、 US7153909、W00105852 (Al)、JP57031945 (A)等。二是通过化学交联改性，形成交联的结构， 增加分子链间的联结，提高聚乙烯材料的耐环境应力开裂性能。如采用硅烷交联聚乙烯层；US4390666将两种不同分子量的聚乙烯树脂进行混合，再利用有机过氧化物进行交联制备的聚乙烯组合物具有良好的物性，如具有高硬度、高ESCR、高抗冲击性能等， CN200410066408. 5通过用红外线辐照，在制备管材的过程中促进过氧化物交联聚乙烯树脂，从而提高聚乙烯管材的机械性能和耐热性能。但是上述传统的化学交联方法普遍存在过程复杂的问题，而且交联剂加入量较大，使聚乙烯原本的线性分子结构变成互穿网络的体型结构，加工过程不易控制，回收困难。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种聚乙烯管材树脂组合物，该管材树脂组合物具有良好耐环境应力开裂性能(> 1000小时)。本专利技术进一步提出该组合物的制备方法。一种管材用聚乙烯树脂组合物，以高密度聚乙烯的重量为百分之百计，包括高密度聚乙烯 100%茂金属聚乙烯 10% 30% 复配交联助剂 0. 05 % 0. 15 %润滑剂0.1% 0.15%抗氧剂0.1% 0.2%其中所述的复配交联助剂为叔丁基过氧化氢(TBHP)与2，5_ 二甲基-2，5_ 二叔丁基过氧化己烷(BPDH)。组合物中所述的高密度聚乙烯为采用高效齐格勒-纳塔催化剂体系制备的丁烯-1 共聚高密度聚乙烯，MFR 0. 1 0. 5g/10min ；密度0. 945 0. 957g/cm3 ；Mw 10 20X IO4 ；Mw/Mn :10 20，分子量可以是单峰分布，也可以是双峰分布。本专利技术中高密度聚乙烯可以是粉状或粒状树脂，以粉状树脂最佳。所述的抗氧剂可以是酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或数种复配物， 其用量为0.丨^ 化？^，优选。」1^ 。.^1^。而润滑剂可以为硬脂酸盐，如硬脂酸锌、硬脂酸钙等，用量一般为0. 0. 15%。在树脂组合物制备过程中可以加入一定量的稳定剂，同时也可以加入一定如紫外线吸收剂以及有机或无机的填料，不会对所制备的树脂性能产生大的影响。组合物中所述的茂金属聚乙烯(mPE)为采用单活性中心催化剂——茂金属催化体系制备的聚乙烯，可以和丁烯-1、己烯-1共聚而得，也可以由乙烯均聚而得。重均分子量 Mw :6 15 X IO4,分子量分布MWD < 2. 2，密度0. 865 0. 941g/cm3,熔体流动速率0. 5 10g/10min。本专利技术的交联助剂为TBHP与BPDH进行不同比例复配组成，TBHP与BPDH的混合质量比为0.2 0.7。本专利技术的复配交联助剂的总加入量的最佳范围为0.05% 0. 15%，当加入的交联助剂的质量份超过0. 15%时会出现降解反应的程度大于交联反应的程度，使树脂的Mw 变小，造成熔融指数变大，而力学机械性能变差，同时耐环境应力开裂性能没有得到改善。 而复配交联助剂的加入量低于0. 05%，交联的效果不明显，基础树脂的性能提高的幅度不大。叔丁基过氧化氢(TBHP)、2，5-二甲基-2，5-二叔丁基过氧化己烷(BPDH)均为市售产品，过氧化物的半衰期温度因生产商的不同而略有差别，一般TBHP的半衰期T = 260 278°C /lhr ；BPDH 的半衰期 T = 175 189°C /Imin0本专利技术所述的组合物中，一方面，选择两种交联效果以及半衰期相差较大的过氧化物交联体系，通过控制反应温度可以调节交本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种管材用聚乙烯树脂组合物，以高密度聚乙烯的重量为百分之百计，包括：高密度聚乙烯 １００％茂金属聚乙烯 １０％～３０％复配交联助剂 ０．０５％～０．１５％润滑剂 ０．１％～０．１５％抗氧剂０．１％～０．２％其中所述的复配交联助剂为叔丁基过氧化氢与２，５－二甲基－２，５－二叔丁基过氧化己烷。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐典宏，张宇，牛承祥，白竞冰，朱博，耿占杰，陈红，薛旭辉，梁滔，赵燕，谈敦礼，何连成，
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：11
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