一种刚韧平衡的聚乙烯组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] -种刚韧平衡的聚乙烯组合物，属于聚乙烯材料领域。
【背景技术】
[0002] 国内用于市政排水、排污系统大口径管材目前主要采用双壁波纹管和拉伸缠绕 管，直径不小于500mm。这种管材要求具有较高的环刚度，但也要有一定的环柔性。聚乙烯 管材具有质量轻、抗腐蚀性能好、阻力小、耐候性强等特点，目前成功应用于大口径排水、排 污系统，占有市场主导地位。
[0003] 大口径排水、排污管材属于外承压管材，要求材料具有良好的刚性以满足承受外 作用力的要求，同时为了满足运输、施工等需要，要求材料具有良好的柔韧性。目前国内主 要通过添加改性母料如滑石粉或碳酸钙母料等方式提高材料的刚性，降低生产成本，但该 方式制备的管材米重高、柔韧性、耐压性能较差，易在受外力冲击下发生脆裂，导致管材破 损率高、使用不稳定、漏水等问题。
[0004] 中国专利CN101942132A《具有增强增刚增韧的HDPE波纹管制作材料及其生产 工艺》，公开了一种具有增强增刚增韧的HDPE波纹管制作材料，按质量百分比计量，其特 征为在塑料中添加10%~30%的母粒；所述母粒的组分按其质量百分比，所含有的各原料质 量百分比分别为：聚乙烯为10%~30%、亚纳米硫酸钡为65%~85%、偶联剂为2%~6%、润滑剂为 1. 5%~5%和相容剂为0. 5%~5%。该发明成分及制备方法复杂，树脂含量低，预期制备管材米 重高、断裂伸长率、柔韧性及刚性等较差。
[0005] 中国专利CN102786730A《一种高环刚度的HDPE双壁波纹管》，公开了一种高 环刚度的HDPE双壁波纹管，它包含以下重量比例的原料：高密度聚乙烯47~49、高模量 PP17~19、凹凸棒土:Γ5、增刚、增韧母粒等。该发明的组合物米重高、冲击韧性、耐压强度、断 裂伸长率等较差。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种柔韧性、耐压性能 强、满足生产大口径排水、排污管材的刚韧平衡的聚乙烯组合物。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该刚韧平衡的聚乙烯组合物，其特 征在于，重量份的组成为：聚乙烯树脂a88~93份，聚乙烯树脂b7~12份，抗氧剂0. 1~0.4 份，炭黑母粒0. 5~3. 5份，吸酸剂0. 05~0. 15份； 其中，所述的聚乙烯树脂a为乙烯与1-丁烯和/或1-己烯的共聚物，密度 为0. 951~0. 955g/cm3 ;熔体质量流动速率（MFR)为4. 5~5. 5g/10min;相对支化度为 0· 04~0· 08 ;结晶度为 67~70% ;片晶厚度（Lc)为 21~24nm; 所述的聚乙烯树脂b为乙烯与1-己烯的共聚物，密度为0. 916~0. 920g/cm3 ;熔体质量 流动速率（MFR)为 41~47g/10min。
[0008] 所述的聚乙烯树脂a采用气相法工艺、铬系催化剂生产；所述的聚乙烯树脂b为 茂金属催化剂生产。利用传统铬系催化剂在气相法工艺生产的聚乙烯树脂a含有长支 链组分及少量超高分子量组分的特点，保证了聚乙烯树脂a烙体质量流动速率（MFR)为 4. 5~5. 5g/10min，相对支化度为0. 04~0. 08 ;结晶度为67~70% ;片晶厚度（L。）为21~24nm。 聚乙烯树脂b利用茂金属催化剂进行聚合而得，利用茂金属催化剂具有单活性位、能够精 确控制聚合物结构的特点，保证了聚乙烯树脂b密度为0. 916~0. 920g/cm3 ;熔体质量流动 速率（MFR)为41~47g/10min，有利于提高材料的柔韧性、加工性能等。本发明通过两种聚乙 烯分子链结构(支化度、支链长度直接影响熔体质量流动速率、结晶度）的调整搭配来调整 组合物的刚性和柔韧性能，达到刚韧平衡性优异的效果。
[0009] 优选的，所述的聚乙烯树脂a密度为0. 952~0. 954g/cm3 ;熔体质量流动速率 (MFR)为4. 8~5. 2g/10min;相对支化度为0. 05~0. 07 ;结晶度为68飞9% ;片晶厚度（L。）为 22~23nm。
[0010] 优选的，所述的聚乙烯树脂b的密度为0.917~0.919g/cm3 ;熔体质量流动速率 (MFR)为43~45g/10min。熔体质量流动速率、结晶度是聚乙烯分子链结构支化度、支链长度 的直接体现，此处优选聚乙烯树脂a和聚乙烯树脂b性能使两种聚乙烯产生的协同效应更 加明显，刚韧平衡性更加优异。
[0011] 当管材与空气接触时，会与空气中的氧进行化学反应而被氧化，是一种典型的自 由基反应。抗氧剂添加到管材料中，可与塑料材料中因氧化产生的氧化自由基R'ROO·反 应，中断活性链的增长，从而有效地抑制或降低管材料的降解、老化过程，延长塑料制品的 使用寿命。
[0012] 优选的，所述的抗氧剂的重量份为0. 2~0. 3份。
[0013] 所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂的复配物，受阻酚类抗氧剂 与亚磷酸脂类抗氧剂的质量比为1 :(〇. 7~1)。
[0014] 优选的，所述的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸脂类抗氧剂的质量比为1 :(〇.9~1)。该 添加量的抗氧剂能够在保证组合物挤出性能的前提下具有更长的抗氧化时间。
[0015] 所述受阻酚类抗氧剂为四[甲基-β- (3,5_二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季 戊四醇酯、β_(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、1，3, 5-三甲基-2, 4, 6-三 (3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、1，3, 5-三（3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基）-1，3, 5-三 嗪-2, 4, 6 (1Η，3Η，5Η)-三酮中的一种、两种或两种以上的任意比例的混合物；所述亚磷酸 酯类抗氧剂为三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双（2, 4-二叔丁基苯酚）季戊四醇二亚磷 酸酯或二亚磷酸季戊四醇二硬脂醇酯中的一种、两种或三种的任意比例的混合物。
[0016] 所述的吸酸剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或氧化锌。吸酸剂可以是金属皂类，金属氧化 物或硬脂酸，优选硬脂酸锌。吸酸剂吸收组合物中的酸性物质，消除酸性物质的负面影响， 保证组合物的性能。
[0017] 管材由于需在露天进行存放，要求具有一定的抗紫外老化能力，添加炭黑母粒具 有吸收紫外线的能力，提高管材料的抗紫外老化能力。
[0018] 优选的，所述的炭黑母粒的重量份为1~2份。
[0019] 与现有技术相比，本发明的刚韧平衡的聚乙烯组合物所具有的有益效果是：本发 明的聚乙烯组合物，主要通过两种聚乙烯树脂分子链支化度和支链长度的相互影响，产生 刚性聚乙烯(聚乙烯树脂a)与柔韧性聚乙烯(聚乙烯树脂b)的协同效应，聚乙烯组合物达 到刚韧平衡性优异的效果，去除大量的辅助添加剂，只配合适量的抗氧剂、炭黑母粒、吸酸 剂，使本发明组合物具有良好的刚性、柔韧性、热稳定性及耐压性能同时成本低、米重低。 组合物的弯曲模量彡1240MPa;悬臂梁冲击强度彡35kJ/m2 ;热稳定性（210°C)彡46min; 80°C，4.IMPa静液压强度彡200h;80°C，2. 9MPa静液压强度彡lOOOh。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1~8 该刚韧平衡的聚乙烯组合物的配比组份如表1所示。
[0021] 密度按照GB/T1033. 2-2010进行，采用D法，煮沸30分钟后测试；熔体质量流 动速率（MFR)按GB/T3682-2000进行测试，负载为21. 6kg;采用红外光谱法测试树脂 的相对支化度，以1378CHT1和2019cnT1处的吸收峰面积比进行计算；结晶度按GB/ T19466. 3-2004进行，升降温速率为10°C/min;片晶厚度（L。)按Hoffman-Weeks方程计