PE100級(jí)管材專用樹脂的結(jié)構(gòu)和性能

【摘要】本文研究了管材專用樹脂的常規(guī)性能，通過實(shí)驗(yàn)表明典型雙峰PE100級(jí)管材專用樹脂和DGDB2480H二者力學(xué)性能相當(dāng)；非常有益于管材的加工。

【關(guān)鍵詞】高密度聚乙烯；管材專用樹脂；靜液壓壓強(qiáng)

近幾年來(lái)，塑料管已經(jīng)逐漸普及到建筑和燃?xì)?、工業(yè)用管等領(lǐng)域。高密度聚乙烯管材由于其常規(guī)性能（耐腐蝕、韌性好、摩擦系數(shù)小、絕緣性能好）突出，被廣泛應(yīng)用于房產(chǎn)業(yè)中的燃?xì)夤芎凸┧堋E100又稱為第三代聚乙烯管材專用樹脂，其相對(duì)分子質(zhì)量為其提供了優(yōu)良的加工性能和力學(xué)性能[1]。本文對(duì)PE100級(jí)管材專用樹脂的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。

1、實(shí)驗(yàn)

1.1 原料

需要準(zhǔn)備樹脂A、B原料，樹脂A需要選擇雙峰PE100級(jí)專用樹脂，并為BP-Solvey雙環(huán)管漿液法工藝制作；而樹脂B則需要選擇UCC低壓氣相工藝技術(shù)生產(chǎn)的專用樹脂。

1.2 性能測(cè)試

依據(jù)GB/T3682-2000相關(guān)規(guī)定，對(duì)熔體流動(dòng)速率進(jìn)行測(cè)定；同時(shí)依據(jù)GB/T1040.2-2006規(guī)定對(duì)其拉伸性能進(jìn)行測(cè)定；按照GB/T-2008測(cè)試彎曲性能；按照GB/T1043.1-2008測(cè)試簡(jiǎn)支梁缺口沖擊強(qiáng)度；按照GB/T19466.6-2009規(guī)定內(nèi)容對(duì)氧化誘導(dǎo)時(shí)間進(jìn)行測(cè)定；按照GB/T15560-1995測(cè)試管材爆破；按照GB/T 6111-2003測(cè)試管材靜液壓強(qiáng)度。差示掃描量熱法：在180℃條件下對(duì)5～6mg試樣進(jìn)行消除熱歷史，按照每分鐘10℃的速度進(jìn)行降溫處理，直至達(dá)到30℃為止，保持2分鐘恒溫，然后進(jìn)行升溫處理，按照每分鐘10℃的速度，直至上升到180℃為止。凝膠滲透色譜：使用三氯本溶劑，通過三柱串聯(lián)，在160℃溶解10h，測(cè)試前進(jìn)行相同條件下的標(biāo)定和方向標(biāo)定。

2、結(jié)果討論

2.1 共聚單體及含量

將定量的共聚單體加入到產(chǎn)品中，從而保證其耐壓性能得以提升，結(jié)晶度達(dá)到要求，保證材料的剛性以及負(fù)荷變形性更佳。由表1可知，共聚單體含量對(duì)比，樹脂B<樹脂A，支化點(diǎn)含量對(duì)比，樹脂B=樹脂A，由此證明共聚單體有效接枝量類似。核磁共振的測(cè)試屬于宏觀支化度概念，在對(duì)共聚單體單體支化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，需要對(duì)其小分子鏈條數(shù)量、長(zhǎng)分子鏈上接枝數(shù)量進(jìn)行測(cè)定。

2.2差示掃描量熱法分析

從表2結(jié)果中我們可知，樹脂A、B的氧化誘導(dǎo)時(shí)間都符合PE100級(jí)管材專用樹脂的標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明兩種試樣的抗氧化性能大致相同。另外，樹脂A的結(jié)晶度低于樹脂B，產(chǎn)生這種情況的主要原因是樹脂A、B使用的催化劑不同，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)晶行為差異現(xiàn)象。樹脂B中的高相對(duì)分子質(zhì)量部分要高于樹脂A。相對(duì)分子質(zhì)量大，大分子鏈之間的纏結(jié)度就越高，此時(shí)分子鏈中的內(nèi)旋轉(zhuǎn)就會(huì)受到限制，對(duì)鏈段的運(yùn)動(dòng)會(huì)有影響，會(huì)影響分子鏈的堆砌，不利于聚合物的結(jié)晶行為。樹脂B的熔融溫度比較，熔程也比較寬，說(shuō)明結(jié)構(gòu)中有大量的分子鏈或者是有較厚的晶片[2]。

2.3基本物性分析

從表3的結(jié)果中我們看出，樹脂A的熔體流動(dòng)速率要高于樹脂B，而樹脂A、B的沖擊強(qiáng)度、斷裂拉伸相比，差異不大，由此說(shuō)明其韌性相似；因?yàn)闃渲珹、B密度大致相同，但是相比于樹脂A，樹脂B的彎曲模量和彎曲應(yīng)力比較低，說(shuō)明樹脂B的剛性<樹脂A，這與原材料的結(jié)晶程度有一定關(guān)聯(lián)[3]。

2.4熔體強(qiáng)度

熔體強(qiáng)度的變化與原料的相對(duì)分子質(zhì)量和分布有關(guān)系，當(dāng)溫度為205℃時(shí)，樹脂B的熔體強(qiáng)度為0.2551N明顯高于樹脂A的0.1291N。產(chǎn)生這種情況的主要原因是樹脂B的高相對(duì)分子質(zhì)量部分比較多，分子纏結(jié)程度較高，在實(shí)際加工大口徑的厚壁管材，熔體強(qiáng)度與材料抗熔垂性能成正比關(guān)系。因此，可以認(rèn)為樹脂A的抗熔垂性要低于樹脂B[4]。

結(jié)語(yǔ)：

與傳統(tǒng)的水泥管、金屬管比較，PE棺材的密度更低、韌性和耐化學(xué)品腐蝕性更好，加上施工安裝比較簡(jiǎn)單，在供暖、工產(chǎn)品運(yùn)輸以及建筑給排水等領(lǐng)域應(yīng)用較多。PE100級(jí)及以上的高耐壓棺材專用樹脂以其耐慢速裂紋增長(zhǎng)和耐快速裂紋擴(kuò)張性能的與優(yōu)越性受到了人們的關(guān)注。本次研究認(rèn)為，樹脂A的流動(dòng)性更好，適用于加工直徑低于600mm以下的管材。而樹脂B的加工溫度較高，適用于加工厚度均勻、內(nèi)外壁光滑且口徑超過800mmd的厚壁管材。

參考文獻(xiàn)：

[1]王浩水，王文清.PE100級(jí)管材專用樹脂性能研究[J].合成樹脂及塑料，2017，23（4）：24-26.

作者簡(jiǎn)介：

趙善達(dá)，廣東省茂名市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東茂名。