用于管材用途的具有改善的耐冲击性的聚丙烯组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有针对包括冲击性能的机械性能和适于管材用途的加工性能的改 善的性能平衡的丙烯无规共聚物组合物。
【背景技术】
[0002] 聚丙烯材料经常用作各种各样的管材和管材配件的用途，如流体被加压和/或加 热期间的流体运输（例如水或天然气）。特别是，聚丙烯材料用于管道安装和加热的用途， 如室内热和冷水的压力管和配件、地板和墙壁供暖系统以及散热器连接管。
[0003] 因此，由于丙烯无规共聚物除其它性能外具有良好的耐冲击性、硬挺度、耐蠕变 性、减缓的开裂性能和长期的耐压性，所述无规共聚物组合物特别适于用于热水的压力管 用途，以及工业管材。
[0004] 此处所用表述"压力管"指的是在使用时经受正压力的管材，即所述管材的内部压 力高于所述管材的外部压力。
[0005] 众所周知，提高冲击性和硬挺度性能中的一个则会牺牲另一个。
[0006] 必然地，加工性能，如管材生产期间的挤出速率和配件注塑成型期间的周期的缩 短，以及最终管材和/或配件的表面质量应当是工业上可行的。
[0007] W00068315(EP1183307)公开了丙烯的BNT核化均聚物和多相共聚物，以及其在主 要与模塑用途相关的各种用途中的应用。其组合物高的熔体流动速率不能实现管材用途。
[0008] 北欧化工（Borealis)的WO 99/24479公开了核化丙烯聚合物，然而实施例公开的 是丙烯的均聚物和丙烯的多相共聚物。规定了所述丙烯的多相共聚物为"硬挺的"（实施例 9和10,例如，大约1500和1600MPa的弯曲模量），藉此使其适于污水管用途。
[0009] 这里仍然存在对于具有冲击和机械性能以及良好的加工性能（其适于管材和管 材配件，尤其适于压力管用途）的改善的平衡的聚丙烯共聚物组合物的需求。
【发明内容】
[0010] 本发明涉及一种适于管材用途的聚丙烯组合物，包含：
[0011] 具有选自含2个或4至8个碳原子的α-烯烃中的至少一种共聚单体的丙烯无规 共聚物
[0012] 其中，所述聚丙烯组合物具有根据ISO 1133确定的0.05至1.0g/10min的熔体流 动速率MFR2 (2. 16kg，230°C )，2. 0至7. 0的多分散性指数（PI)，以及采用有缺口的注塑成型 的样品根据ISO 179/leA:2000确定的至少4. OkJ/m2的(TC下的却贝缺口冲击强度（Charpy Notched Impact Strength)〇
[0013] 本发明的进一步的特征为：本发明的聚丙烯组合物的多峰丙烯无规共聚物不包含 分散于其中的弹性体相。
[0014] 意想不到地发现：从弯曲模量和冲击性能方面来看，根据本发明的聚丙烯组合物 具有机械性能之间的优良的性能平衡的优点，这也可从〇 °c的低温下，优选室温下的却贝缺 口冲击强度看出。低温下所述弯曲模量和却贝缺口冲击强度之间的平衡提供了对于本发明 的聚丙烯组合物来说足够的挠性和良好的冲击性能，使得其非常适于管材用途，更优选适 于热和冷水压力管用途。更优选地，从拉伸应力可以看出，本发明的聚丙烯组合物显示出了 优良可行的耐蠕变性。进一步优选地，本发明的多峰聚丙烯组合物具有压力管用途所需的 优良的耐压性。本发明的多峰聚丙烯组合物在管材挤出和/或模塑配件的周期方面还优选 具有优良的加工性能。所获得的最终的管材或配件具有一致的收缩性能和良好的表面质 量。
[0015] 用于热和冷水用途的压力管在聚丙烯管材用途领域具有公知的含义，且向技术人 员暗示了对于可用于这些用途的管材来说普遍接受的性能需求。
[0016] 丙烯无规共聚物指的是丙烯单体单元与共聚单体单元的共聚物，其中所述共聚 单体单元在聚合物链中无规则分布。因此，基于所述丙烯无规共聚物的总量，丙烯无规共 聚物包含至少70wt %，更优选为至少80wt %，更更优选为至少85wt %，以及最优选为至少 90wt%的量的不溶于二甲苯的部分一一二甲苯冷不溶（XCU)部分。
[0017] 无规共聚物不包含分散于其中的弹性体聚合物相。
[0018] 如技术人员所知，无规共聚物不同于多相聚丙烯，所述多相聚丙烯为包含丙烯与 乙烯和含4至8个碳原子的α-烯烃中的一种以上的共聚物的丙烯均聚或无规共聚物基体 组分（1)和弹性体共聚物组分（2)的丙烯共聚物，其中所述弹性体（无定形）共聚物组分 (2)分散于所述丙烯均聚或无规共聚物基体组分（1)中。
[0019] 通常，包含至少两种丙烯聚合物部分（组分）的丙烯聚合物，其在导致所述部分的 不同的（重均）分子量和/或不同的共聚单体含量的不同的聚合条件下制备，并优选通过 不同的聚合条件下于多个聚合阶段中通过聚合制备，被称为"多峰"。其前缀"多"涉及组成 所述丙烯聚合物的不同的聚合物部分的数目。作为多峰聚丙烯的实例，仅由两种部分组成 的丙烯聚合物称为"双峰"，而仅由三种部分组成的丙烯聚合物称为"三峰"。
[0020] 因此，所述术语"不同的"的意思是在至少一个性能上，优选在重均分子量或共聚 单体含量或这二者上，更优选至少在重均分子量上彼此不同的丙烯聚合物部分。
[0021] 与单独部分的曲线相比，此多峰丙烯聚合物的分子量分布曲线的形状，即作为其 分子量的函数的聚合物重量分数的曲线图的外形至少明显变宽。
[0022] 本发明所采用的丙烯无规共聚物优选为多峰丙烯无规共聚物，更优选为双峰丙烯 无规共聚物。优选地，在两种部分中的至少一种，优选两种部分均为丙烯无规共聚物部分的 前提下，所述丙烯无规共聚物由两种丙烯共聚物部分组成。
[0023] 因此，丙烯均聚物指的是主要由丙烯单体单元组成的聚合物。由于大规模聚合的 需求，所述丙烯均聚物可能会包含较少量的共聚单体单元，其通常为低于〇. Imol %，优选为 低于〇· 05mol %，最优选为低于0· Olmol %的所述丙稀均聚物。
[0024] 本发明的聚丙烯组合物所采用的丙烯无规共聚物包含选自含2个或4至8个碳原 子的α-烯烃中的至少一种共聚单体。
[0025] 所述丙烯无规共聚物可包含仅仅一种类型的共聚单体或两种以上类型的共聚单 体。
[0026] 所述丙烯无规共聚物的共聚单体优选选自含2个碳原子和含4至6个碳原子的 α_烯烃。特别优选的共聚单体为乙烯。
[0027] 特别适于本发明的聚丙烯组合物的是含乙烯共聚单体的丙烯无规共聚物的丙烯 无规共聚物。
[0028] 优选地，所述丙烯无规共聚物，优选含乙烯共聚单体的丙烯共聚物，至少包含一种 具有低分子量的丙烯无规共聚物（低分子量（LMff)部分）和一种具有高分子量的丙烯无规 共聚物（高分子量（HMW)部分）。因此，所述LMff部分与所述HMW部分相比具有较低的重均 分子量。
[0029] 众所周知，聚合物的熔体流动速率（MFR)为所述聚合物的重均分子量（Mw)的指 标，分别地，MFR越高聚合物的Mw越低，MFR越低聚合物的Mw越高。因此，低分子量部分的 MFR高于高分子量部分的MFR。所述低分子量部分优选具有0. 2至3. 0g/10min的MFR2，更优 选为0· 25至2. 0g/10min的MFR2，更优选为(λ 3至2. 0g/10min的MFR2，以及最优选为(λ 35 至 2. 0g/10min 的 MFR2。
[0030] 优选所述低分子量部分和所述高分子量部分均为可具有大体上相同或不同的共 聚单体含量的丙烯无规共聚物部分。优选地，所述高分子量部分的共聚单体含量等于或高 于，优选高于所述低分子量部分的共聚单体含量。
[0031] 基于所述低分子量部分中单体单元的总含量，所述低分子量部分的共聚单体含量 通常在1. 0至6. Omol %，优选为2. 0至5. 5mol %，更优选为3. 0至5. Omol %，最优选为3. 5 至4. 5mol %的范围内。
[0032] 基于所述高分子量部分中单体单元的总含量，所述高分子量部分的共聚单体含量 通常在5. 5至12mol %，优选为6. 0至11. Omol %，更优选为6. 5至10.0 mol %，更更优选为 7. 0至9. Omol %，最优选为7. 5至8. 5mol %的范围内。
[0033] 在本发明的一个优选实施方式中，所述丙烯无规共聚物为含有乙烯共聚单体的丙 烯无规共聚物，其至少包含具有低分子量的丙烯无规共聚物（低分子量（LMff)部分）和具 有高分子量且共聚单体（优选乙烯共聚单体）含量比所述低分子量部分（LMff部分）更高 的丙烯无规共聚物（高分子量（HMW)部分）。在此优选实施方式中，所述LMff部分中的共聚 单体（优选乙烯共聚单体）的含量在上述规定的优选范围内。
[0034] 基于所述丙烯无规共聚物中单体单元的总含量，所述丙烯无规共聚物的共聚单体 含量通常在4. 5至9. 5mol %，优选为5. 0至9. Omol %，更优选为5. 5至8. 5mol %，更更优选 为5. 5至7. 5mol %，最优选为5. 7至7. Omol %的范围内。
[0035] 所述低分子量部分和所述高分子量部分可包含相同类型的共聚单体或不同类型 的共聚单体。优选地，所述两种部分包含相同类型的共聚单体。
[0036] 基于所述丙烯无规共聚物的总量（lOOwt% )，所述低分子量部分优选以30至 50wt%的量，更优选以35至47wt%的量，以及最优选以37至47wt%的量存在于所述丙稀 无规共聚物中，优选地，基于所述丙烯无规共聚物的总量（l〇〇wt% )，所述高分子量部分优 选以70至50wt %的量，更优选以65至53wt %的量，以及最优选以63至53wt %的量存在于 所述丙烯无规共聚物中。
[0037] 所述丙稀无规共聚物优选具有890至910kg/m3,优选为895至905kg/m 3的密度。
[0038] 优选地，如上述或下述所规定的，所述丙烯无规共聚物由具有低分子量的丙烯无 规共聚物（低分子量（LMff)部分）、具有高分子量的丙烯无规共聚物（高分子量（HMff)部 分）以及任选的另外的添加剂所组成。
[0039] 所述多峰丙烯无规共聚物可进一步包含预聚物部分。在预聚物部分存在的情况 下，所述部分以所述低分子量部分或所述高分子量部分的量（wt% )，优选所述低分子量部 分的量来计算。所述预聚物部分可以是丙烯均聚物或共聚物。
[0040] 特别优选地，如上述或下述所规定的，根据本发明的聚丙烯组合物由所述丙烯无 规共聚物和任选的另外的添加剂所组成。
[0041] 基于所述聚丙烯组合物的总重量（l〇〇wt% )，所述丙烯无规共聚物的量优选为 90. 0至99. 75wt %，更优选为95. 0至99. 75wt %，以及更更优选为96. 5至99. 75wt %。
[0042] 除了如上所述的丙烯无规共聚物之外，所述聚丙烯组合物可进一步包含另外的聚 合组分。这些聚合组分优选为聚烯烃，更优选为丙烯均聚或共聚物。这些额外的聚合物可 以最高达所述聚丙稀组合物的总重量（l〇〇wt% )的15wt%的量存在于所述组合物中。
[0043] 不过，优选所述聚丙烯组合物的聚合组分由上述规定的丙烯无规共聚物组成。
[0044] 再者，本发明的聚丙烯组合物可包含：包括且不限于澄清剂、光亮剂、除酸剂和抗 氧化剂，以及增滑剂、无机填料和紫外线稳定剂的添加剂。各个添加剂可以，例如，常规量 使用，所述聚丙烯组合物中存在的添加剂的总量优选为下述所定义的。这些添加剂为通 常市售可得的，并记述于，例如，Hans Zweifel的《塑料添加剂手册（Plastic Additives Handbook)》第 5 版，2001 中。
[0045] 优选地，所述聚丙烯组合物不包含用作