耐温PE⁃HD管材专用料的结构与性能

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.004

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (12): 24-30.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.004

耐温PE⁃HD管材专用料的结构与性能

祝景云¹(), 谷凤来², 鄢薇¹, 衣惠君¹

^1.北京燕山石化高科技术有限责任公司，北京 102500
^2.北京燕山石化合成树脂厂，北京 102500

收稿日期:2022-08-26 出版日期:2022-12-26 发布日期:2022-12-20
作者简介:祝景云（1970-），本科，高级工程师，1993年毕业于南京工业大学高分子化工专业，现主要从事合成树脂科研开发工作，zhujy.yssh@sinopec.com

Structure and properties of temperature⁃resistant PE⁃HD pipe material

ZHU Jingyun¹(), GU Fenglai², YAN Wei¹, YI Huijun¹

^1.Beijing Yanshan Petrochemical High?Tech Company Limited，Beijing 102500，China
^2.Beijing Yanshan Petrochemical Synthetic Resin Plant，Beijing 102500，China

Received:2022-08-26 Online:2022-12-26 Published:2022-12-20

摘要/Abstract

摘要：

采用红外光谱、差示扫描量热仪、凝胶渗透色谱、核磁共振仪等分析了高密度聚乙烯（PE⁃HD）8100M与进口同类样品的微观结构；对交联后的性能进行研究。结果表明，降低熔体流动速率、窄的分子量分布、加入共聚单体有助于交联度的提高。8100M熔体流动速率设计合理，具有较高的重均分子量、较窄的分子量分布；8100M粉料粒径分布集中，平均粒径较粗，有利于助剂的均匀分散；PE⁃HD的交联首先在大分子之间进行，交联后拉伸性能有所降低；8100M挤制的管材通过分级认证，为PE80级管材。

关键词: 过氧化物交联, 高密度聚乙烯, 管材, 平均粒径

Abstract:

The microstructures of the domestic PE⁃HD product （8100M） and some imported PE⁃HD products were comparatively analyzed using infrared spectrum， differential scanning calorimeter， gel permeation chromatography， and nuclear magnetic resonance. The performance of cross⁃linked PE⁃HD samples was further investigated. The results indicated the cross⁃linking degree of PE⁃HD could be improved by reducing MFR， enlarging molecular weight distribution， and adding co⁃monomer. The design for the MFR of PE⁃HD 8100M was considered to be reasonable， together with a high average molecular weight and narrow molecular weight distribution. The PE⁃HD 8100M powders exhibited a concentrated particle size distribution and a larger average particle size. This facilitates the uniform dispersion of additives in the matrix. The cross⁃linking reaction of PE⁃HD first occurs between macromolecules， resulting in a decrease in the tensile properties of PE⁃HD decreased after cross⁃linking. The extruded pipe based on PE⁃HD 8100M passed the classification certification and was assessed to be the PE80 grade pipe material.

Key words: peroxide, high density polyethylene, pipe, average particle size

中图分类号:

TQ 325.1⁺2

祝景云, 谷凤来, 鄢薇, 衣惠君. 耐温PE⁃HD管材专用料的结构与性能[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 24-30.

ZHU Jingyun, GU Fenglai, YAN Wei, YI Huijun. Structure and properties of temperature⁃resistant PE⁃HD pipe material[J]. China Plastics, 2022, 36(12): 24-30.

图/表 14

参考文献 11

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样品	5000S	6380M	7600M
MFR（5 kg，190 ℃）/g·（10 min）^-1	3.0	0.50	0.24
交联度/%	7.9	60.7	65.6

样品	5000S	6380M	7600M
MFR（5 kg，190 ℃）/g·（10 min）^-1	3.0	0.50	0.24
交联度/%	7.9	60.7	65.6

样品	6800CP	6380M
MFR（5 kg，190 ℃）/g·（10 min）^-1	0.50	0.51
分子量分布	6.1	12.4
交联度/%	60.7	50.6

样品	6800CP	6380M
MFR（5 kg，190 ℃）/g·（10 min）^-1	0.50	0.51
分子量分布	6.1	12.4
交联度/%	60.7	50.6

测试项目	1^＃	2^＃	8100M
M_w/×10⁴	26.2	29.3	30.8
M_n/×10⁴	5.4	5.6	4.5
分子量分布（D）	4.9	5.3	6.8

耐温PE⁃HD管材专用料的结构与性能

Structure and properties of temperature⁃resistant PE⁃HD pipe material

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项目	1^#	8100M
甲基支化度/个·（100C）^-1	无	无
双键含量/个C=C·（2000C）^-1	0.50	0.26

测试项目	1^＃	2^＃	8100M
熔融温度/℃	134.0	134.2	135.5
熔融热焓/J·g^-1	229.8	219.8	232.8
结晶温度/℃	118.4	117.9	119.0
结晶度/%	79.8	76.3	80.8

测试项目		1^＃	2^＃	8100M
拉伸屈服应力/MPa		25.3	24.4	25.9
拉伸断裂应力/MPa		37.5	37.7	37.7
断裂伸长率/%		730	600	700
弯曲模量/MPa		1 190	1 090	1 230
弯曲应力MPa		21.6	20.2	22.6
密度（D法）/g·cm^-3		0.949 0	0.946 5	0.949 1
MFR/g·（10 min）^-1	5.0 kg	0.20	0.08	0.13
MFR/g·（10 min）^-1	21.6 kg	2.38	1.42	1.87

项目	1^＃	2^＃	8100M
>850 μm/%	0.5	0.3	0
>355 μm/%	0.3	2.52	4.0
>180 μm/%	69.55	62.23	62.2
>106 μm/%	25.9	25.95	28.2
>75 μm/%	2.45	7.7	4.0
>45 μm/%	1.15	1.03	1.0
接料盘（底）/%	0.3	0.28	0.5
平均粒径/μm	228	226	235
表观密度/g·cm^-3	0.43	0.46	0.38

DCP加入量/%	0	0.3	0.5	0.7	0.9
拉伸屈服强度/MPa	24.5	22.1	20.6	20.0	18.9
拉伸断裂强度/MPa	48.5	46.3	44.4	39.6	39.1
断裂拉伸应变/%	1 100	790	750	730	690
交联度/%	0	66.2	77.7	85.4	89.1

项目	要求	试验参数
项目	要求	静液压应力/ MPa	试验温度/ ℃	试验时间/ h
耐静液压	无渗漏无破坏	12	20	1
		4.8	95	1
		4.7	95	22
		4.6	95	165
		4.4	95	1 000
静液压状态下的热稳定性	无破坏无渗漏	2.5	110	8 760
纵向回缩率	<3 %	-	120	1
交联度	≥70 %

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DCP加入量/%	0	0.3	0.5	0.7	0.9
交联度/%	0	66.2	77.7	85.4	89.1
M_w/×10^－4	29.5	8.2	6.8	5.9	3.6
M_n/×10^－4	4.45	2.1	1.9	1.8	1.7
D	6.6	3.5	3.6	3.1	2.1

DCP加入量/%	0	0.3	0.5	0.7	0.9
交联度/%	0	66.2	77.7	85.4	89.1
M_w/×10^－4	29.5	8.2	6.8	5.9	3.6
M_n/×10^－4	4.45	2.1	1.9	1.8	1.7
D	6.6	3.5	3.6	3.1	2.1