用于管材用途的具有改善的耐沖擊性的聚丙烯組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及具有針對包括沖擊性能的機械性能和適于管材用途的加工性能的改 善的性能平衡的丙烯無規共聚物組合物。
【背景技術】
[0002] 聚丙烯材料經常用作各種各樣的管材和管材配件的用途，如流體被加壓和/或加 熱期間的流體運輸（例如水或天然氣）。特別是，聚丙烯材料用于管道安裝和加熱的用途， 如室內熱和冷水的壓力管和配件、地板和墻壁供暖系統以及散熱器連接管。
[0003] 因此，由于丙烯無規共聚物除其它性能外具有良好的耐沖擊性、硬挺度、耐蠕變 性、減緩的開裂性能和長期的耐壓性，所述無規共聚物組合物特別適于用于熱水的壓力管 用途，以及工業管材。
[0004] 此處所用表述"壓力管"指的是在使用時經受正壓力的管材，即所述管材的內部壓 力高于所述管材的外部壓力。
[0005] 眾所周知，提高沖擊性和硬挺度性能中的一個則會犧牲另一個。
[0006] 必然地，加工性能，如管材生產期間的擠出速率和配件注塑成型期間的周期的縮 短，以及最終管材和/或配件的表面質量應當是工業上可行的。
[0007] W00068315(EP1183307)公開了丙烯的BNT核化均聚物和多相共聚物，以及其在主 要與模塑用途相關的各種用途中的應用。其組合物高的熔體流動速率不能實現管材用途。
[0008] 北歐化工（Borealis)的WO 99/24479公開了核化丙烯聚合物，然而實施例公開的 是丙烯的均聚物和丙烯的多相共聚物。規定了所述丙烯的多相共聚物為"硬挺的"（實施例 9和10,例如，大約1500和1600MPa的彎曲模量），藉此使其適于污水管用途。
[0009] 這里仍然存在對于具有沖擊和機械性能以及良好的加工性能（其適于管材和管 材配件，尤其適于壓力管用途）的改善的平衡的聚丙烯共聚物組合物的需求。
【發明內容】
[0010] 本發明涉及一種適于管材用途的聚丙烯組合物，包含：
[0011] 具有選自含2個或4至8個碳原子的α-烯烴中的至少一種共聚單體的丙烯無規 共聚物
[0012] 其中，所述聚丙烯組合物具有根據ISO 1133確定的0.05至1.0g/10min的熔體流 動速率MFR2 (2. 16kg，230°C )，2. 0至7. 0的多分散性指數（PI)，以及采用有缺口的注塑成型 的樣品根據ISO 179/leA:2000確定的至少4. OkJ/m2的(TC下的卻貝缺口沖擊強度（Charpy Notched Impact Strength)〇
[0013] 本發明的進一步的特征為：本發明的聚丙烯組合物的多峰丙烯無規共聚物不包含 分散于其中的彈性體相。
[0014] 意想不到地發現：從彎曲模量和沖擊性能方面來看，根據本發明的聚丙烯組合物 具有機械性能之間的優良的性能平衡的優點，這也可從〇 °c的低溫下，優選室溫下的卻貝缺 口沖擊強度看出。低溫下所述彎曲模量和卻貝缺口沖擊強度之間的平衡提供了對于本發明 的聚丙烯組合物來說足夠的撓性和良好的沖擊性能，使得其非常適于管材用途，更優選適 于熱和冷水壓力管用途。更優選地，從拉伸應力可以看出，本發明的聚丙烯組合物顯示出了 優良可行的耐蠕變性。進一步優選地，本發明的多峰聚丙烯組合物具有壓力管用途所需的 優良的耐壓性。本發明的多峰聚丙烯組合物在管材擠出和/或模塑配件的周期方面還優選 具有優良的加工性能。所獲得的最終的管材或配件具有一致的收縮性能和良好的表面質 量。
[0015] 用于熱和冷水用途的壓力管在聚丙烯管材用途領域具有公知的含義，且向技術人 員暗示了對于可用于這些用途的管材來說普遍接受的性能需求。
[0016] 丙烯無規共聚物指的是丙烯單體單元與共聚單體單元的共聚物，其中所述共聚 單體單元在聚合物鏈中無規則分布。因此，基于所述丙烯無規共聚物的總量，丙烯無規共 聚物包含至少70wt %，更優選為至少80wt %，更更優選為至少85wt %，以及最優選為至少 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] 無規共聚物不包含分散于其中的彈性體聚合物相。
[0018] 如技術人員所知，無規共聚物不同于多相聚丙烯，所述多相聚丙烯為包含丙烯與 乙烯和含4至8個碳原子的α-烯烴中的一種以上的共聚物的丙烯均聚或無規共聚物基體 組分（1)和彈性體共聚物組分（2)的丙烯共聚物，其中所述彈性體（無定形）共聚物組分 (2)分散于所述丙烯均聚或無規共聚物基體組分（1)中。
[0019] 通常，包含至少兩種丙烯聚合物部分（組分）的丙烯聚合物，其在導致所述部分的 不同的（重均）分子量和/或不同的共聚單體含量的不同的聚合條件下制備，并優選通過 不同的聚合條件下于多個聚合階段中通過聚合制備，被稱為"多峰"。其前綴"多"涉及組成 所述丙烯聚合物的不同的聚合物部分的數目。作為多峰聚丙烯的實例，僅由兩種部分組成 的丙烯聚合物稱為"雙峰"，而僅由三種部分組成的丙烯聚合物稱為"三峰"。
[0020] 因此，所述術語"不同的"的意思是在至少一個性能上，優選在重均分子量或共聚 單體含量或這二者上，更優選至少在重均分子量上彼此不同的丙烯聚合物部分。
[0021] 與單獨部分的曲線相比，此多峰丙烯聚合物的分子量分布曲線的形狀，即作為其 分子量的函數的聚合物重量分數的曲線圖的外形至少明顯變寬。
[0022] 本發明所采用的丙烯無規共聚物優選為多峰丙烯無規共聚物，更優選為雙峰丙烯 無規共聚物。優選地，在兩種部分中的至少一種，優選兩種部分均為丙烯無規共聚物部分的 前提下，所述丙烯無規共聚物由兩種丙烯共聚物部分組成。
[0023] 因此，丙烯均聚物指的是主要由丙烯單體單元組成的聚合物。由于大規模聚合的 需求，所述丙烯均聚物可能會包含較少量的共聚單體單元，其通常為低于〇. Imol %，優選為 低于〇· 05mol %，最優選為低于0· Olmol %的所述丙稀均聚物。
[0024] 本發明的聚丙烯組合物所采用的丙烯無規共聚物包含選自含2個或4至8個碳原 子的α-烯烴中的至少一種共聚單體。
[0025] 所述丙烯無規共聚物可包含僅僅一種類型的共聚單體或兩種以上類型的共聚單 體。
[0026] 所述丙烯無規共聚物的共聚單體優選選自含2個碳原子和含4至6個碳原子的 α_烯烴。特別優選的共聚單體為乙烯。
[0027] 特別適于本發明的聚丙烯組合物的是含乙烯共聚單體的丙烯無規共聚物的丙烯 無規共聚物。
[0028] 優選地，所述丙烯無規共聚物，優選含乙烯共聚單體的丙烯共聚物，至少包含一種 具有低分子量的丙烯無規共聚物（低分子量（LMff)部分）和一種具有高分子量的丙烯無規 共聚物（高分子量（HMW)部分）。因此，所述LMff部分與所述HMW部分相比具有較低的重均 分子量。
[0029] 眾所周知，聚合物的熔體流動速率（MFR)為所述聚合物的重均分子量（Mw)的指 標，分別地，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。所述低分子量部分優選具有0. 2至3. 0g/10min的MFR2，更優 選為0· 25至2. 0g/10min的MFR2，更優選為(λ 3至2. 0g/10min的MFR2，以及最優選為(λ 35 至 2. 0g/10min 的 MFR2。
[0030] 優選所述低分子量部分和所述高分子量部分均為可具有大體上相同或不同的共 聚單體含量的丙烯無規共聚物部分。優選地，所述高分子量部分的共聚單體含量等于或高 于，優選高于所述低分子量部分的共聚單體含量。
[0031] 基于所述低分子量部分中單體單元的總含量，所述低分子量部分的共聚單體含量 通常在1. 0至6. Omol %，優選為2. 0至5. 5mol %，更優選為3. 0至5. Omol %，最優選為3. 5 至4. 5mol %的范圍內。
[0032] 基于所述高分子量部分中單體單元的總含量，所述高分子量部分的共聚單體含量 通常在5. 5至12mol %，優選為6. 0至11. Omol %，更優選為6. 5至10.0 mol %，更更優選為 7. 0至9. Omol %，最優選為7. 5至8. 5mol %的范圍內。
[0033] 在本發明的一個優選實施方式中，所述丙烯無規共聚物為含有乙烯共聚單體的丙 烯無規共聚物，其至少包含具有低分子量的丙烯無規共聚物（低分子量（LMff)部分）和具 有高分子量且共聚單體（優選乙烯共聚單體）含量比所述低分子量部分（LMff部分）更高 的丙烯無規共聚物（高分子量（HMW)部分）。在此優選實施方式中，所述LMff部分中的共聚 單體（優選乙烯共聚單體）的含量在上述規定的優選范圍內。
[0034] 基于所述丙烯無規共聚物中單體單元的總含量，所述丙烯無規共聚物的共聚單體 含量通常在4. 5至9. 5mol %，優選為5. 0至9. Omol %，更優選為5. 5至8. 5mol %，更更優選 為5. 5至7. 5mol %，最優選為5. 7至7. Omol %的范圍內。
[0035] 所述低分子量部分和所述高分子量部分可包含相同類型的共聚單體或不同類型 的共聚單體。優選地，所述兩種部分包含相同類型的共聚單體。
[0036] 基于所述丙烯無規共聚物的總量（lOOwt% )，所述低分子量部分優選以30至 50wt%的量，更優選以35至47wt%的量，以及最優選以37至47wt%的量存在于所述丙稀 無規共聚物中，優選地，基于所述丙烯無規共聚物的總量（l〇〇wt% )，所述高分子量部分優 選以70至50wt %的量，更優選以65至53wt %的量，以及最優選以63至53wt %的量存在于 所述丙烯無規共聚物中。
[0037] 所述丙稀無規共聚物優選具有890至910kg/m3,優選為895至905kg/m 3的密度。
[0038] 優選地，如上述或下述所規定的，所述丙烯無規共聚物由具有低分子量的丙烯無 規共聚物（低分子量（LMff)部分）、具有高分子量的丙烯無規共聚物（高分子量（HMff)部 分）以及任選的另外的添加劑所組成。
[0039] 所述多峰丙烯無規共聚物可進一步包含預聚物部分。在預聚物部分存在的情況 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% )，優選所述低分子量部 分的量來計算。所述預聚物部分可以是丙烯均聚物或共聚物。
[0040] 特別優選地，如上述或下述所規定的，根據本發明的聚丙烯組合物由所述丙烯無 規共聚物和任選的另外的添加劑所組成。
[0041] 基于所述聚丙烯組合物的總重量（l〇〇wt% )，所述丙烯無規共聚物的量優選為 90. 0至99. 75wt %，更優選為95. 0至99. 75wt %，以及更更優選為96. 5至99. 75wt %。
[0042] 除了如上所述的丙烯無規共聚物之外，所述聚丙烯組合物可進一步包含另外的聚 合組分。這些聚合組分優選為聚烯烴，更優選為丙烯均聚或共聚物。這些額外的聚合物可 以最高達所述聚丙稀組合物的總重量（l〇〇wt% )的15wt%的量存在于所述組合物中。
[0043] 不過，優選所述聚丙烯組合物的聚合組分由上述規定的丙烯無規共聚物組成。
[0044] 再者，本發明的聚丙烯組合物可包含：包括且不限于澄清劑、光亮劑、除酸劑和抗 氧化劑，以及增滑劑、無機填料和紫外線穩定劑的添加劑。各個添加劑可以，例如，常規量 使用，所述聚丙烯組合物中存在的添加劑的總量優選為下述所定義的。這些添加劑為通 常市售可得的，并記述于，例如，Hans Zweifel的《塑料添加劑手冊（Plastic Additives Handbook)》第 5 版，2001 中。
[0045] 優選地，所述聚丙烯組合物不包含用作