專利名稱：用于提高管材耐應力開裂性的高密度聚乙烯熔融共混物的制作方法
技術領域：
發明背景用于排水，灌溉，雨水管和污水管的型材和波紋塑料管是由高密度聚乙烯(HDPE)制造的。一種典型的管材組合物包含熔體流動指數約是0.15到0.4的HDPE樹脂，還混合有少量用于防紫外光的碳黑。這里所用的熔體流動指數是190℃時以克/10分鐘為單位的熔體流動速率的相同表達。
美國許多州的運輸部(DOT)都要求用于DOT項目的塑料管符合美國國家公路運輸官員聯合會(AASHTO)標準，該標準包括美國試驗材料協會(ASTM)標準。以前，波紋管制造商使用單峰中分子量(MMW)-HDPE來符合ASTMD-3350中對于熔體指數，密度，彎曲模量，拉伸強度，彎條耐環境應力開裂性(ESCR)和缺口懸臂梁式沖擊的分檔要求。聚合物的峰形態(比如單峰，雙峰，三峰等)與分子量分布曲線中的峰數目相關。在一些情況下，使用新的，回收的，再加工的料和/或邊角料聚乙烯的共混物達到特定分檔所要求的性能。雖然這些方法對制成管材令人滿意的短期物理性能是有效的，但是在田野長時間使用該管材時，其緩慢裂口增生特性很差。
為了解決這個問題，最近改進了AASHTO標準，要求波紋和型材(profile)管的最小耐應力開裂性是24小時，這個性能是由新提出的缺口恒定拉伸載荷(NCTL)測試確定的，取消了以前的ESCR測試標準。用NCTL要求替代ESCR要求，能保證提高埋管時與長期應力開裂相關的管材性能。但是，據發現，基本上，以前的HDPE組合物不符合NCTL標準。
針對這個問題，樹脂制造商開發了專用級HDPE樹脂。這些樹脂具有窄分子量分布(MWD)，而且是通過多步聚合反應制成的雙峰或多峰HDPE，能夠滿足波紋和型材管NCTL標準和其他AASHTO的要求。但是，這些專用樹脂比管材制造業中的常用標準品級要昂貴很多。
為了設法降低成本，同時符合對HDPE管材組合物的所需標準，以兩種和三種材料共混組合制備低價格的通用級HDPE熔體共混物，然后對分檔性能進行測試。例如，將單峰高分子量(HMW)-HDPE共聚物，如用于吹塑55加侖桶的材料，與單峰MMW-HDPE共聚物，如用于吹塑洗滌劑瓶的材料熔融共混。但是，制成HDPE共混物的NCTL值小于24小時，盡管熔體指數，密度，缺口懸臂梁式沖擊，彎曲模量和拉伸強度都在AASHTO技術要求內。因此，這種嘗試不能成功地提供用于型材和波紋管材的高成本專用樹脂的可行替代品。
在另一嘗試中制備了三種材料的熔融共混物，其中使用通用線型低密度聚乙烯(LLDPE)樹脂，如用于干洗袋的材料，與之混合的是上述通用HMW-HDPE樹脂和/或均聚物高密度聚乙烯(H-HDPE)樹脂。制成的組合物符合全部AASHTO標準，包括NCTL標準。這些熔融共混的組合物是同一申請人的同時待審的美國專利申請10/022706的主題。
為了降低成本和適應限于制造兩種材料共混物的制造體系，一直需要提供能形成符合型材和波紋管AASHTO標準的熔融共混物的通用樹脂組合。
發明概述本發明提供了HDPE兩種材料的熔融共混組合物，這種組合物用于制造符合全部AASHTO標準，包括NCTL性能的型材和波紋管，能減少或省去必需使用的昂貴的專用級HDPE樹脂。
該共混物的一種重要組分是通用膜品級的雙峰HMW-HDPE樹脂，這種樹脂在商業上被用于制造T恤袋，垃圾筒內襯和其他承重袋。發明人通過對這些樹脂的獨立測試，出乎意料地發現一些雙峰HMW-HDPE樹脂的固有NCTL性能約是200小時到1500小時或更大。進一步出乎意料地發現，將高NCTL膜品級的雙峰HMW-HDPE樹脂與通用均聚物MMW-HDPE樹脂，如用于牛奶瓶，水瓶或果汁瓶的材料混合，或者將其與通用共聚物MMW-HDPE樹脂，如用于漂白劑瓶或洗滌劑瓶的材料混合，能形成熔融共混的兩種材料的HDPE組合物，該組合物符合或優于對型材和波紋管以及管接頭的全部AASHTO要求。而且，該兩種材料的共混組合物相比三種材料的共混物和專用的多步聚合HDPE管材樹脂，能明顯節約成本。共混物中的每種樹脂都可以分別是純的，回收的，再加工的樹脂或邊角料樹脂。
因此，在一個實例中，本發明提供一種聚乙烯組合物，其中包括下列樹脂的熔融共混物(i)一種雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，其中該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。
在另一個實例中，本發明提供一種含有該組合物的擠塑，模塑或成型的塑料制件，在另一個實例中，提供了一種含有該組合物的管材和/或管材接頭，在該聚乙烯組合物中，該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和第二種高密度聚乙烯樹脂的相對含量使該組合物的密度約為0.940到0.960克/立方厘米，優選是0.945到0.955克/立方厘米，其熔體流動指數約為0.05到1.0，優選約為0.1到0.4。該管材和/或管材接頭的最小彎曲模量優選是110,000磅/平方英寸，其最小拉伸強度是3000磅/平方英寸。
在另一個實施例中，本發明提供一種聚乙烯組合物，其包括下列樹脂的熔融共混物(i)雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)線型低密度聚乙烯樹脂(LLDPE)，其中，該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。在該熔融共混的組合物中，優選雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和線型低密度聚乙烯樹脂的相對含量使該組合物的密度約為0.940到0.960克/立方厘米，其熔體流動指數約為0.1到0.4。該LLDPE樹脂可以是純的，回收的，再加工的樹脂和邊角料樹脂，或其混合物。
本發明還提供一種含有該HMW-HDPE和LLDPE組合物的擠塑，模塑或成型的塑料制件。
本發明還提供了制造上述實例的高密度聚乙烯組合物的方法。
附圖簡要說明

圖1所示是本發明一個實例的熔融共混組合物的分子量分布曲線，該組合物含有雙峰HMW-HDPE樹脂和共聚物MMW-HDPE樹脂。(Percent百分比，Molecular Weight分子量，Bimodal HMW-HDPE and HDPE blendcomponents雙峰HMW-HDPE和HDPE共混組分)發明詳細說明本發明的聚乙烯組合物是一種高密度聚乙烯樹脂的熔融共混物，特別適用于制造管材和管材接頭，如包括但并不限于用于排水，灌溉，雨水和污水管材應用的管材和管接頭。該組合物特別適用于擠塑，真空模塑和吹塑的型材和波紋管和管接頭。該組合物還適用于制造其他擠塑，注塑，模塑或成型的塑料制件，如包括但并不限于用于電氣，光纖和電信應用的光滑或波紋管材，導線和電纜絕緣材料，注塑部件，擠塑膜和薄片(比如，土工用膜和環境膜，比如用于池塘內襯，垃圾填埋內襯，和類似應用的材料)，環境艙等，特別用于要求具有良好耐應力開裂性的應用。
目前的波紋和型材HDPE管材用AASHTO標準要求管材組合物具有以下性能最小碳黑含量是2重量％；密度是0.945到0.955克/立方厘米(g/cm3)；最大熔體流動指數(MFI)是0.4；最小彎曲模量是110,000磅/平方英寸(psi)；最小拉伸強度是3000磅/平方英寸；由NCTL測試確定的最小耐應力開裂性是24小時。而且建議由缺口恒定Ligament-應力(NCLS)測試確定的管材最小耐緩慢裂口增生性是24小時。
這里所稱密度，MFI，NCTL耐應力開裂性和NCLS緩慢裂口增生測定值都是分別根據ASTM D1505，ASTM D1238，ASTM D5397，和ASTM F 2136-01而測得的。彎曲模量和拉伸強度是分別根據ASTM D790和ASTM D638而得的。
在本發明的一個實例中，聚乙烯組合物包括下列樹脂的熔融共混物(i)雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，其中該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。
在另一個實例中，本發明聚乙烯組合物包括下列樹脂的熔融共混物(i)雙峰HMW-HDPE樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)LLDPE樹脂，其中該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。優選該雙峰HMW-HDPE樹脂的NCTL耐應力開裂性是約300小時到大于約1500小時，更優選是約500小時到大于約1500小時，特別優選是約800小時到大于約1500小時。該組合物特別適用于化學廢物工業，特別是要求具有非常高的耐應力開裂性的應用。例如，包含NCTL耐應力開裂性例如是1300小時的雙峰HMW-HDPE樹脂，和LLDPE樹脂的組合物，其NCTL耐應力開裂性可大于1000小時。
制得組合物的耐應力開裂性可以是該組合物各個組分NCTL值限值內的任意所要求的值，與組分的彼此相對量有關。為了獲得具有要求耐應力開裂性的組合物，必須在將每種組分用于組合物之前，測量其NCTL值。了解NCTL值之后，就能確定提供要求的耐應力開裂性的組分相對比例。
適用于本發明組合物的雙峰HMW-HDPE樹脂密度是約0.941到約0.958克/立方厘米，優選是約0.945到約0.955克/立方厘米，其熔體流動指數是約0.01到約0.2，優選是約0.05到約0.15。適用HMW-HDPE樹脂的NCTL耐應力開裂性是200小時或更大。優選該樹脂的NCTL耐應力開裂性是約300小時到大于約1500小時，更優選是約500小時到大于約1500小時，最優選是約800小時到大于約1500小時。適用雙峰HMW-HDPE樹脂的實例包括但并不限于，Equistar“L5005”(Equistar Chemicals，Houston，TX)，Formosa“E905”(FormosaPlastics Corp.，Livingston，NJ)和Exxon“7760”(Exxon Mobil Chemical，Houston TX)。比如，發明人測試了上述三種樹脂，出乎意料地發現每種樹脂的NCTL值都大于1000小時。
適用于本發明組合物的雙峰HMW-HDPE樹脂是膜品級的樹脂，用于如T恤袋，垃圾筒內襯和承重袋等應用中。這些樹脂可以是純樹脂，或者是符合用于本發明組合物的200小時或更大的NCTL測試要求的回收的，再加工的樹脂或邊角料樹脂。
雙峰HMW-HDPE樹脂通常是采用Nissan/Maruzen淤漿技術，Nippon淤漿技術或者Mitsui淤漿聚合技術聚合而成的，這些技術都是聚合技術領域的技術人員已知的，其中的反應器以串聯布置(級聯的)操作，能生成具有雙峰分子量分布的產品。本發明組合物中包括一種雙峰HMW-HDPE樹脂1和共聚MMW-HDPE樹脂2，其分子量分布如附圖1所示。因為常規通用MMW-HDPE的分子量分布寬，所以本身無法令人滿意地用于管材應用，其分子量分布包括一個低分子量拖尾3，該拖尾會導致該樹脂無法通過耐應力開裂性大于24小時的NCTL測試。雙峰HMW-HDPE沒有這種低分子量拖尾，該組分在本發明組合物中的存在使分子量分布曲線遷移至較高分子量，從而克服了低分子量拖尾的影響，使該組合物具有24小時或更大的NCTL值。
如ASTM D1238規定的流動速率比(FRR)是一種重均分子量的很好指標和一種用于測定聚乙烯樹脂品級多分散性的愛用測試方法。多分散性是重均分子量與數均分子量的比值，多分散性(和FRR)越低，則MWD越窄。FRR是高負荷熔體指數(HLMI，21.6千克190℃下的條件F)與熔體指數(MI，2.16千克和190℃下的條件E)的比值。優選用于本發明組合物的雙峰HMW-DHPE樹脂的FRR小于200。
適用于本發明組合物的均聚物MMW-HDPE樹脂密度是約0.957到約0.970克/立方厘米，優選是約0.958到約0.965克/立方厘米，其熔體流動指數是約0.1到約1.5，優選是約0.3到約1.0。適用于本發明組合物的典型均聚物MMW-HDPE樹脂是用于水瓶，奶制品瓶或果汁瓶的樹脂。這些樹脂可以是純樹脂，或者是回收的，再加工的樹脂或邊角料樹脂。在將這些樹脂作為本發明組合物的組分之前，要測量其NCTL值。通用均聚物MMW-HDPE樹脂的NCTL值通常是約2小時或更小。這些樹脂通常被標為類別牌號是“6007”的“牛奶瓶”品級，這是本領域技術人員已知的。適用于本發明組合物的均聚物MMW-HDPE純樹脂通常可以從Equistar Chemical，Exxon Mobil Chemical，Chevron PhillipsChemical，Dow Chemical Company(Midland，MI)，Ipiranga Quimica(PortoAlegre，Brazil)，Samsung General Chemicals Co.，Ltd.(Seosan，Korea)，Sabic Plastic Products(Riyadh，Saudi Arabia)等處獲得。
適用于本發明組合物的共聚物MMW-HDPE樹脂密度是約0.941到約0.958克/立方厘米，其熔體流動指數是約0.01到約1.5。該共聚物HDPE包含乙烯單體和另一種選自丙烯，丁烯，己烯，辛烯，茂金屬，或類似物的單體，這是本領域技術人員已知的。典型的共聚物MMW-HDPE樹脂是市售用于洗滌劑瓶和漂白劑瓶的樹脂。這些樹脂可以是純樹脂，或者是回收的，再加工的樹脂或邊角料樹脂。在將這些樹脂作為本發明組合物的組分之前，要測定其NCTL值。通用共聚物的NCTL值小于24小時，通常是約5到10小時。這些樹脂通常被標為類別牌號是“5502”的洗滌劑瓶品級。適用于本發明組合物的共聚物MMW-HDPE純樹脂通常可以從上述均聚物MMW-HDPE樹脂的相同公司獲得。
適用于本發明組合物的LLDPE樹脂的熔體流動指數是約0.03到約5.0，優選是約0.1到約1.5，更優選是約0.4到約1.0，其密度是0.920到約0.940克/立方厘米，優選是約0.925到約0.935克/立方厘米。適用LLDPE樹脂是市售用于干洗(服裝)袋的膜。這些樹脂可以是純樹脂，或者是回收的，再加工的樹脂或邊角料樹脂。這些LLDPE樹脂通常是聚乙烯和己烯或丁烯的共聚物，但是可以包含少量其他樹脂，比如辛烯，茂金屬，或類似物，這是本領域技術人員已知的。在將這些樹脂作為本發明組合物的組分之前，要測定其NCTL值。通用LLDPE共聚物的NCTL值大于500小時，通常是約800到約1500小時。適用于本發明組合物的LLDPE共聚物純樹脂通常可以從上述HDPE樹脂的相同公司獲得。
可以根據每種樹脂的NCTL值，以及熔融共混的組合物所要求的密度和熔體流動指數性能，改變組合物中與均聚物MMW-HDPE樹脂和/或共聚物MMW-HDPE樹脂混合的雙峰HMW-HDPE樹脂量，或者與LLDPE樹脂混合的雙峰HMW-HDPE樹脂量。純樹脂的密度和熔體流動指數值通常是由制造商提供的。對于回收膜，再加工的，回用料和邊角料，可以通過上述已知方法，對密度，熔體指數，拉伸強度，缺口懸臂梁式沖擊和NCTL值進行測試，以適當比例共混，無須過多實驗就能獲得該組合物所要求的性能，這是本領域技術人員已知的。除了改變組分比例以獲得該組合物的特定物理性能之外，還可以確定組分的比例來獲得要求的加工性，如用于指定的擠塑方法或管材型材設計。比如，表示組分粘度大小的熔體流動指數會影響熔融共混物的加工性。熔體流動指數越低，則該組分的粘度越高。熔體流動指數是該樹脂重均分子量的常用指標。
上述FRR也是對最終熔融共混的化合物在較高剪切速率下加工性能的一種很好指標。因此，本發明方法的優點是，可以通過選擇具有FRR值的樹脂，來預先確定最終組合物的FRR，從而獲得要求的加工和最終的產品要求，比如加工性能，熔體強度，離模膨脹比，成型，壁厚等。優選該最終熔融共混的組合物的FRR約為80到約125，更優選是約90到約110。已發現，FRR大于150的熔融共混的組合物可能無法通過24小時的應力破裂耐受測試(NCTL)，可能很難加工成模塑體。
總的來說，該組合物中雙峰HMW-HDPE樹脂的含量是約20％到約90％，而且均聚物或共聚物HDPE的含量是約10％到約80％。為了更好加工和產品性能，雙峰HMW-HDPE樹脂的含量最好是約40％到約70％，而且相應的均聚物或共聚物HDPE樹脂的含量是約30％到約60％。在另一種組合物中，雙峰HMW-HDPE樹脂的含量是約20％到約90％，優選是約50％到約90％，而且LLDPE的含量是約10％到約80％，優選是約10％到約50％。只要掌握本文說明內容，包括可使用以下實例的組分來獲得熔融共混的組合物所要求的物理性能，對適用組分的選擇，但不限于清楚說明的那些，將是在本領域技術人員的能力之內的。本發明的實施者無須過多實驗就能根據規格和工藝變量調節該組合物的組分。
優選將雙峰HMW-HDPE和均聚物或共聚物MMW-HDPE熔融共混在一起，例如在擠塑機或其他混合機中(比如，Banbury，Henschel，和類似設備)，彼此的相對含量能使制得的熔融共混，可模塑或可成型聚乙烯組合物的密度是約0.940到約0.960克/立方厘米，其熔體流動指數是約0.1到約0.4。但是，密度和熔體流動指數值可以不同于這些值，根據該組合物的指定應用而確定。對于管材和/或管材接頭而言，特別是對于型材和波紋管或其組合而言，該組合物的優選密度是0.945到0.955，熔體流動指數是約0.1到0.4，更優選具有110000磅/平方英寸的最小彎曲模量和3000磅/平方英寸的最小拉伸強度。
對于包括污水管材的化學廢物儲存應用而言，其組合物最好具有很高的耐應力開裂性，包含雙峰HMW-HDPE樹脂和LLDPE樹脂的熔融共混的組合物密度可以是約0.950或更小。
總的來說，小直徑的擠塑管(如，約2英寸到約12英寸)更容易擠塑和成型。因此，小直徑管可以從熔體流動指數約是0.3到小于0.4的本發明熔融共混的組合物形成；而大直徑擠塑管(如，約36英寸到約72英寸)對于擠塑和成型而言比較困難。因此大直徑管可以由熔體流動指數是約0.15到約0.2的熔融共混的組合物形成。中直徑管(如，約15英寸到約30英寸)可以由具有約0.2到約0.3的中等熔體流動指數的熔融共混的組合物形成。
類似地，通常理解的是，通過增加熔融共混物的則度或分子量，使其大于用于制造異形管的熔融共混物剛度或分子量，能夠提高波紋管的加工性。因此，本領域中的一種常用技術能通過改變熔融共混物中的組分熔融共混物，直的比例到獲得要求的組合物熔體流動指數和密度，而無需過多實驗，就能制成本發明的管材。
普通乙烯聚合物具有一個不利性能，因為它們會在氧(空氣)的存在下發生緩慢降解，而且已知這種降解會因為熱量和/或紫外輻射的存在而加速。優選在含有熔融共混的組合物的管材或管材接頭中混合有少量碳黑，或其他光和熱氧化抑制劑，使熱量和紫外光的影響最小。例如，該組合物中可以含有碳黑(約1重量％到約5重量％，優選是約2重量％到約3重量％)。這種碳黑包括任何常見的工業生產碳黑，包括但并不限于爐法碳黑，乙炔黑，槽法碳黑和燈黑。
本發明組合物根據其應用領域還可以包含其他常用于樹脂基組合物的添加劑。這些添加劑包括但并不限于抗氧化劑，抗臭氧劑，潤滑劑，穩定劑，加工助劑，防水填料，無機填料，著色劑，固化劑等。這些添加劑的用量需能在制成的組合物中提供其預期效果。這些添加劑的總量占該組合物總重量的0到約10重量％范圍內。
制造本發明HDPE組合物的方法包括將以下組分熔融共混在一起的步驟，(i)足量的雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)足量的高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，形成的聚乙烯組合物的NCTL耐應力開裂性至少為24小時。
在另一個實例中，制造本發明聚乙烯組合物的方法包括將以下組分熔融共混在一起的步驟，(i)足量的雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)足量的線型低密度聚乙烯樹脂，形成的聚乙烯組合物的NCTL耐應力開裂性至少為24小時。
這種雙峰HMW-HDPE，均聚物和共聚物MMW-HDPE樹脂和LLDPE樹脂可以是粒料，粉末，薄片或經過再次研磨的形式，或類似形式。這些方法并不限于任何一種熔融共混這些組分的方法。例如，在對組分，包括所用任何添加劑進行混合或熔融共混時，可以是批量混合，比如在Banbury或Henschel型混合機中進行，或者可以在擠塑機中進行連續混合。例如，在該方法的一個實施例中，可以在用單螺桿或雙螺桿擠塑機進行熔融共混之前，對該組合物的組分進行干混。在另一個實例中，可以將干組分通過分開的加料口分別加入擠塑機中進行熔融共混。在另一個實例中，可以在混合機比Banbury或Henschel混合機中先對兩種或多種組分進行預共混，優選進行高強度共混，形成熱熔體，然后在擠塑機中將其與第三組分(比如，稀釋樹脂)混合。例如，可以在Banbury混合機中對足量的雙峰HMW-HDPE和小于要求量的共聚物MMW-HDPE進行預共混，然后在擠塑機中將形成的組合物與余量的共聚物MMW-HDPE共混，獲得最終組合物中每種組分所要求的百分比。而且，任何組分都能與如碳黑或其他著色劑和/或其他添加劑混合，作為母料，然后將其加入包含一種或多種剩余組分的稀釋樹脂中，獲得最終組合物中每種組分所要求的百分比。在一個非限制性實例中，可以將包含90％雙峰HMW-HDPE和10％碳黑的25％的母料組合物與75％的共聚物MMW-HDPE稀釋樹脂混合，達到最終組合物中樹脂和碳黑所要求的含量，提供所要求的密度和熔體指數。干混，熱熔，和熔融共混中要求的溫度和其他變量對本領域技術人員而言都是眾所周知的。
對組分進行熔融共混之后，可以用已知方法對該組合物進行注塑，吹塑，卷制，輥煉，片材擠塑，薄膜擠塑，管材擠塑，或成型或其他任何方法制成要求的產品。只要掌握本文說明內容，本領域技術人員在實施本發明時能夠采用常規方法制造材料，比如注塑和上述其他技術，使用本發明的聚乙烯組合物制造要求的產品。無需過多的實驗就能根據經驗對其進行改進。
實施例以下實施例說明制備本發明熔融共混聚乙烯組合物的方法。在每個實施例中，這些組合物是在工業標準條件下使用本領域已知的熔融共混技術制備的。但是，這些實施例并非是限制性的，本領域技術人員能夠確定制備這些配混料和不同配混配方料的其他方法。而且，共混組分并不限于已示出的特定聚乙烯。因此，認為可以在不偏離本文已公開和已說明的本發明范圍的情況下，容易地確定和控制本文公開的任何變量。
實施例1將NCTL大于1360小時的通用雙峰HMW-HDPE樹脂(Equistar“L5005”)以50∶50的比例與NCTL 2.1小時的通用均聚物MMW-HDPE(Chevron PhillipsChemical“6007”)熔融共混。該雙峰HMW-HDPE具有以下性能MI＝0.08，密度＝0.949克/立方厘米，缺口懸臂梁式沖擊＝4.0。均聚物MMW-HDPE具有以下性能MI＝0.70，密度＝0.964，缺口懸臂梁式沖擊＝3.0。將造粒的HDPE組分的干混合物直接入型材擠塑機中，制成HDPE管。制得高密度聚乙烯組合物的性能如表1所示。
該組合物具有符合型材和波紋管所有AASHTO規格的性能。特別是，其NCTL值是合乎需要的40小時。
實施例2采用實施例1中所述的方法，將實施例1中的雙峰HMW-HDPE以35∶65的比例與NCTL＝8.0小時的共聚物MMW-HDPE(Equistar“5502”，Lot LR734)熔融共混。該共聚物MMW-HDPE具有以下性能MI＝0.35，密度＝0.954，缺口懸臂梁式沖擊＝3.0。制得高密度聚乙烯組合物的性能如表1所示。
該組合物還具有符合型材和波紋管所有AASHTO規格的性能。在本實施例中，該組合物的NCTL值是合乎需要的30小時。
實施例3采用實施例1中所述的方法，將實施例1和2中的雙峰HMW-HDPE以80∶20的比例與NCTL1500小時的LLDPE熔融共混。該LLPDE具有以下性能MI＝0.50，密度＝0.925，缺口懸臂梁式沖擊＝15。制得聚乙烯組合物的性能如表1所示。
該組合物具有非常高的NCTL值，特別適用于化學廢物應用，和污水與灌溉管材系統。
表1熔融共混聚乙烯組合物的物理性能
本說明書通過實施例對發明進行公開，包括最佳方式，使本領域技術人員能實施和使用本發明。本發明的專利范圍由權利要求書所定義，包括由本領域技術人員所想到的其他實施例。如果這些其他實施例的組成部分并沒有不同于本權利要求書的語言表達，或者如果它們包括與本權利要求書的語言表達無明顯差別的等效組成部分，則它們也是在本權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種聚乙烯組合物，其包括以下樹脂的熔融共混物(i)雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，其特征在于該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是膜品級的樹脂。
3.如權利要求2所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是T恤膜品級的樹脂。
4.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是純樹脂。
5.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂的NCTL耐應力開裂性大約300小時到大于約1500小時。
6.如權利要求5所述的組合物，其特征在于該NCTL耐應力開裂性是約500小時到大于約1500小時。
7.如權利要求6所述的組合物，其特征在于該NCTL耐應力開裂性是約800小時到大于約1500小時。
8.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該均聚物高密度聚乙烯樹脂是中分子量的樹脂。
9.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該均聚物高密度聚乙烯樹脂是牛奶瓶品級的樹脂。
10.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該共聚物高密度聚乙烯樹脂是中分子量的樹脂。
11.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該共聚物高密度聚乙烯樹脂是洗滌劑瓶品級的樹脂。
12.如權利要求1所述的組合物，其特征在于每種樹脂都分別選自純的，回收的，再加工的樹脂和邊角料樹脂，及其混合物。
13.如權利要求1所述的組合物，其特征在于該熔融共混的組合物中，該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和第二種高密度聚乙烯樹脂的相對含量使該組合物的密度約為0.945到0.955克/立方厘米，熔體流動指數約為0.1到0.4。
14.一種塑料制件，其由擠塑，模塑或成型如權利要求1所述的高密度聚乙烯組合物的方法制得。
15.如權利要求14所述的塑料制件，其特征在于該塑料制件是管材或管接頭。
16.如權利要求15所述的塑料制件，其特征在于該管材選自型材管，波紋管，及其組合。
17.一種擠塑，模塑或成型的管材和/或管接頭，其包含聚乙烯組合物，該組合物包括以下樹脂的熔融共混物(i)雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，其特征在于該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。
18.如權利要求17所述的管材和/或管接頭，其特征在于該聚乙烯組合物中，該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和第二種高密度聚乙烯樹脂的相對含量使該組合物的密度約為0.945到0.955克/立方厘，熔體流動指數約為0.1到0.4。
19.如權利要求17所述的管材和/或管接頭，其特征在于在該聚乙烯組合物中，該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和第二種高密度聚乙烯樹脂的相對含量使該組合物的密度約為0.945到0.955克/立方厘米，熔體流動指數約為0.1到0.4，最小彎曲模量為110000磅/平方英寸，和最小拉伸強度為3000磅/平方英寸。
20.如權利要求17所述的管材和/或管接頭，其特征在于該管材選自型材管，波紋管，及其組合。
21.如權利要求17所述的管材和/或管接頭，其特征在于每種樹脂都分別選自純的，回收的，再加工的樹脂和邊角料樹脂，及其混合物。
22.一種制造高密度聚乙烯組合物的方法，該方法包括將以下組分熔融共混在一起的步驟，(i)足量的雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)足量的高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，制得的聚乙烯組合物的NCTL耐應力開裂性至少為24小時。
23.如權利要求22所述的方法，其特征在于該高密度聚乙烯組合物的密度約為0.945到0.955，熔體流動指數約為0.1到0.4。
24.如權利要求22所述的方法，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是膜品級的樹脂。
25.如權利要求22所述的方法，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是T恤膜品級的樹脂。
26.如權利要求22所述的方法，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是純樹脂。
27.如權利要求22所述的方法，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂的NCTL耐應力開裂性是約300小時到大于約1500小時。
28.如權利要求27所述的方法，其特征在于該NCTL耐應力開裂性是約500小時到大于約1500小時。
29.如權利要求28所述的方法，其特征在于該NCTL耐應力開裂性是約800小時到大于約1500小時。
30.如權利要求22所述的方法，其特征在于該均聚物高密度聚乙烯樹脂是中分子量的樹脂。
31.如權利要求22所述的方法，其特征在于該均聚物高密度聚乙烯樹脂是牛奶瓶品級的樹脂。
32.如權利要求22所述的方法，其特征在于該共聚高密度聚乙烯樹脂是中分子量的樹脂。
33.如權利要求22所述的方法，其特征在于該共聚高密度聚乙烯樹脂是洗滌劑瓶品級的樹脂。
34.如權利要求22所述的方法，其特征在于每種樹脂都分別選自純的，回收的，再加工的樹脂和邊角料樹脂，及其混合物。
35.一種聚乙烯組合物，其包含以下樹脂的熔融共混物(i)雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)線型低密度聚乙烯樹脂，其特征在于該組合物的最小NCTL耐應力開裂性為24小時。
36.如權利要求35所述的組合物，其特征在于在該熔融共混的組合物中，該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和該線型低密度聚乙烯樹脂的相對含量使該組合物的密度約為0.940到0.960克/立方厘米，熔體流動指數約為0.1到0.4。
37.如權利要求35所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂的NCTL耐應力開裂性是約300小時到大于約1500小時。
38.如權利要求37所述的組合物，其特征在于該NCTL耐應力開裂性是約500小時到大于約1500小時。
39.如權利要求38所述的組合物，其特征在于NCTL耐應力開裂性是約800小時到大于約1500小時。
40.如權利要求35所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是膜品級的樹脂。
41.如權利要求40所述的組合物，其特征在于該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂是T恤膜品級的樹脂。
42.如權利要求35所述的組合物，其特征在于每種樹脂都分別選自純的，回收的，再加工樹脂和邊角料樹脂，及其混合物。
43.一種塑料制件，其通過擠塑，模塑或成型如權利要求35所述的高密度聚乙烯組合物的方法制得。
44.一種制造高密度聚乙烯組合物的方法，該方法包括將以下組分熔融共混在一起的步驟，(i)足量的雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)足量的線型低密度聚乙烯樹脂，制成的聚乙烯組合物的NCTL耐應力開裂性至少為24小時。
全文摘要
本發明提供了一種聚乙烯組合物，其包括以下樹脂的熔融共混物(i)雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂，其NCTL耐應力開裂性是約200小時或更大，和(ii)高密度聚乙烯樹脂，其選自均聚物高密度聚乙烯樹脂，共聚物高密度聚乙烯樹脂，及其混合物，其中該組合物的最小NCTL耐應力開裂性是24小時。在另一個實例中，聚乙烯組合物包括該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂和線型低密度聚乙烯樹脂的熔融共混物。該雙峰高分子量高密度聚乙烯樹脂可以是通用膜品級的樹脂，該均聚物和共聚物樹脂可以分別是牛奶瓶品級和洗滌劑瓶品級的，而且該線型低密度聚乙烯樹脂可以是膜品級的。該組合物特別適用于制造型材與波紋管和/或管接頭應用，以及包括污水管或灌溉管材系統的化學廢物應用。
文檔編號C08L23/08GK1622972SQ02828633
公開日2005年6月1日 申請日期2002年10月3日 優先權日2002年3月29日
發明者M·G·哈里斯 申請人:媒體普拉斯股份有限公司