一种出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合物的制作方法
【技术领域】
[0001] -种出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合物，属于聚乙烯树脂组合材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 耐热聚乙烯（PE-RT)管材料是最新一代耐热管和地热管专用塑料，是近年来在管 材行业逐渐被采用的一种耐热压性能卓越的无需交联的聚乙烯类塑料。PE-RT管材料的耐 高温静液压强度需通过多个温度(最高ll〇°C)条件下、8760小时以上的管材长期静液压实 验确定。PE-RT管材料目前主要应用于具有耐热要求的冷热水输送管道生产，比如地板采 暖、热交换器、太阳能管及输油管材等。
[0003] 耐热聚乙烯管材料的生产速度较高，要求管材具有良好的外观和尺寸稳定性，其 中材料的挤出胀大效应对管材尺寸稳定性具有重要影响。挤出胀大是指聚合物熔体经口模 挤出时，在未受到足够的牵引拉伸作用下，挤出物的截面积比口模出口截面积大的现象。挤 出胀大是黏弹流体共有的特性，聚合物熔体在很低的剪切速率下（如〇.Is1)就有非常明 显的胀大行为。目前，耐热聚乙烯管材料的挤出成型加工占很大比重，同时挤出胀大在很大 程度上还决定了挤出制品的尺寸和质量。挤出胀大跟聚合物的结构如分子量大小、支链含 量、熔体的剪切弹性模量等有关，一般用出口膨胀比大小表征熔体挤出胀大程度。但是目 前挤出产品的耐热聚乙烯组合物还没有针对出口膨胀比的设定，而只是简单的考虑耐热性 能。对耐热聚乙烯组合物挤出胀大效果往往只通过生产工艺、口模构型和挤出设备的改进 来控制。这就导致挤出成型受到环境条件的影响较大，工艺条件较为苛刻、生产速率受到严 重限制，影响产量质量，产品的尺寸稳定性差，壁厚偏差较大。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种尺寸稳定性好、壁厚 偏差小的出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合物。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合 物，其重量份组分为：聚乙烯树脂100份，抗氧剂0. 3~0. 4份，吸酸剂0. 12~0. 15份，加工助 剂 0· 03~0· 05 份； 所述的聚乙烯树脂为乙烯与1-丁烯共聚物和/或1-己烯的共聚物，聚乙烯树脂密 度为0. 935~0. 940g/cm3 ;熔体质量流动速率（MFR)为0. 35~0. 40g/10min;熔体的剪切弹 性模量G'，在G"为500Pa时为16~36Pa;聚乙烯树脂中重均分子量大于1.2X106含量为 2. 7~4. 3%，聚乙烯树脂中重均分子量中小于1. 01X104含量为2. 5~4. 1%。
[0006] 对于聚乙烯树脂来说，密度决定树脂的强度如静液压强度、拉伸强度、弯曲模量 等，但密度过高会降低材料的耐慢速裂纹增长和柔韧性等性能。优选的，所述的聚乙烯树脂 密度为〇. 935~0. 938g/cm3。MFR决定树脂的加工性能和分子量大小，本专利树脂的MFR为 0. 35~0. 40g/10min，本发明中的聚乙烯树脂采用气相法工艺聚合，催化剂为独特的茂金属 催化剂，1-己烯和/或1- 丁烯作为共聚单体。
[0007] 假塑性熔体在受到外力作用，其非牛顿性是粘性和弹性行为的综合，即流动过程 包含有不可逆形变(粘性流动，损耗模量G"）和可逆形变(弹性回复，储能模量G'）两种成 分。G'反映材料形变过程由于弹性形变而储存的能量，G"反映材料形变过程以热损耗的能 量。G'小有利于材料在短时间内恢复形变，即较少材料的熔体膨胀效应。优选的，所述的熔 体的剪切弹性模量G'，在G"为500Pa时为20~33Pa。
[0008] 重均分子量的大小影响着树脂的耐压性能、加工性能特别是出口膨胀比大小。优 选的，所述的聚乙烯树脂中重均分子量大于1. 2X106含量为3. (Γ4. 0% ;重均分子量中小于 1. 01X104 含量为 2. 8~3. 8%。
[0009] 当管材料与空气接触时，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·、 R00 ·反应，中断活性链的增长，从而有效地抑制或降低塑料材料的降解、老化过程，延长 塑料制品的使用寿命。组合物中抗氧剂含量为〇.3~0. 4份。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)。优选的，受阻酚类抗氧剂与亚磷酸脂类抗氧剂的质量比为1 :(0.9~1)。
[0010] 所述的受阻酚类抗氧剂为四[甲基(3,5_二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯] 季戊四醇酯或者β- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯或者1，3, 5-三甲 基-2, 4, 6-三（3, 5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或者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；所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[2. 4-二叔丁基苯 基]亚磷酸酯或者双（2, 4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯或者二亚磷酸季戊四醇二硬 脂醇酯。
[0011] 可以是金属皂类、金属氧化物或硬脂酸，如硬脂酸锌、硬脂酸钙或氧化锌等；优选 的，所述的吸酸剂为硬脂酸锌。
[0012] 所述的加工助剂为ΡΡΑ或聚乙烯蜡。为优化组合物的加工性能和提高组合物用于 生产管道的加工速度，可加入含氟高分子聚合物加工助剂ΡΡΑ或聚乙烯蜡。
[0013] 与现有技术相比，本发明的一种出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合物所具有的有益 效果是： 本发明旨在从现有的耐热聚乙烯组合物材料中精选得到一种不但耐热性能优异，而且 通过组合物组份配比实现对组合物出口膨胀比的控制设定。使组合物自身的出口膨胀比大 大减小，对生产工艺的要求更低，生产效率更高。
[0014] 本发明的聚乙烯组合物，具有良好的耐压性能、制品尺寸稳定性及较高的物理机 械强度。200°c，10rpm时出口膨胀比彡1. 15 ;制备成Φ20*2. 0mm管材样品，20°C，9. 9MPa条 件下，静液压强度彡2800h，95°C，3. 7MPa条件下，静液压强度彡9100h;管材壁厚变化率小 于4%。本发明的聚乙烯组合物用于耐热聚乙烯管材生产的组合物，可提高管材料在高速牵 引条件下的尺寸稳定性、降低壁厚偏差等，从而保证管材具有良好的尺寸稳定性，有利于保 证管材的性能，提高产品生产效率、降低生产成本。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体实施例对本发明的一种出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合物做进一 步说明，其中实施例1为最佳实施例。
[0016] 实施例1~5 该出口膨胀比低的耐热聚乙烯组合物的配比组分如表1所示。
[0017]PE-RT树脂密度按照