高耐压等级PP⁃RCT管材料的结构与性能

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.009

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (12): 57-64.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.12.009

高耐压等级PP⁃RCT管材料的结构与性能

甄建(), 高志武

北京燕山石化高科技术有限责任公司，北京 102500

收稿日期:2022-08-16 出版日期:2022-12-26 发布日期:2022-12-20
作者简介:甄建（1973-），男，高级工程师，1995年毕业于成都科技大学塑料工程系，现从事聚烯烃材料的研究开发及加工应用等工作，zhenjian.yssh@sinopec.com

Structures and properties of PP⁃RCT tube materials with high⁃pressure level

ZHEN Jian(), GAO Zhiwu

Beijing Yanshan Petrochemical High?Tech Company Limited，Beijing 102500，China

Received:2022-08-16 Online:2022-12-26 Published:2022-12-20

摘要/Abstract

摘要：

简述了无规共聚聚丙烯管材料的性能特点、存在的问题及国内外新技术、新产品开发的进展。以两种代表性的PP⁃RCT管材料为研究对象，利用核磁共振碳谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热仪、广角X衍射仪、流变仪等方法对专用料的结构与性能进行了分析表征。结果表明，两种专用料在分子结构、聚集态特征、流变行为、物理性能等方面存在一定差异；本研究工作对高耐压等级PP⁃RCT管材料的国产化开发具有积极的参考意义。

关键词: 无规共聚聚丙烯, 分子结构, 聚集态结构, 耐压性能, 耐蠕变性能

Abstract:

The properties and existing problems of random copolymerization polypropylene pipe materials were briefly introduced， and the development of new technologies and products at home and abroad were discussed. Taking two representative PP⁃RCT tube materials as a research object， the structures and properties of the specific tube materials were analyzed and characterized by means of nuclear magnetic resonance carbon spectroscopy， gel permeation chromatography， differential scanning calorimetry， wide angle X⁃ray diffractometer， and rheometer. The results indicated that the two special materials presented different molecular structures， aggregation characteristics， rheological behaviors， and physical properties. This study offers a significant reference for the domestic development of PP⁃RCT tube materials with a high pressure⁃resistance grade.

Key words: random copolymer polypropylene, molecular structure, aggregate state structure, pressure resistance, resistance to creep

中图分类号:

TQ 325.1⁺4

甄建, 高志武. 高耐压等级PP⁃RCT管材料的结构与性能[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 57-64.

ZHEN Jian, GAO Zhiwu. Structures and properties of PP⁃RCT tube materials with high⁃pressure level[J]. China Plastics, 2022, 36(12): 57-64.

图/表 16

图1 两个样品的核磁谱图

Fig.1 Nuclear magnetic spectrum for the two samples

碳类型	P	E	PP	PE	EE	PPP	PPE	EPE	PEP	EEP	EEE
GW1	95.2	4.8	91.2	8.0	0.8	86.8	8.0	0.5	3.6	0.8	0.4

表1 GW1的核磁序列结构

Tab.1 Nuclear magnetic sequence structure of GW1

碳类型	P	E	H	PP	PE	PH	EE	EH	HH
GW2	92.0	6.3	1.7	88.3	5.1	2.3	3.2	1.0	0

表2 GW2的核磁序列结构

Tab.2 Nuclear magnetic sequence structure of GW2

试样	M_w ×10^-4	M_n×10^-4	M_w/M_n	>100万/%	50~100万/%	10~50万/%	5~10万/%	1~5万/%	0~1万/%
GW1	81.2	14.4	5.6	20.97	19.58	43.55	8.89	6.4	0.61
GW2	87.3	13.1	6.7	22.04	18.24	42.32	9.46	7.13	0.81

表3 相对分子质量及分级数据对比

Tab.3 Comparison of relative molecular mass and classification

图2 相对分子质量与系带分子之间的关系

Fig.2 Relationship between relative molecular mass and frenulum molecules

图3 两个样品的DSC曲线

Fig.3 DSC curves for the two samples

样品	ΔH_c/J·g^-1	T_c/℃	ΔH_m /J·g^-1	T_m/℃
GW1	71.3	108.3	83.7	133.2/145.0
GW2	78.2	103.3	87.8	137.6

表4 样品的DSC性能比较

Tab.4 Thermal performance comparison of samples based on DSC data

图4 两个样品在不同温度下等温结晶的DSC曲线

Fig.4 DSC curves of isothermal crystallization for the two samples at different temperature

图5 两个样品的log［1-ln（Xt）］/logt关系曲线

Fig.5 Curves of log［1-ln（Xt）］/logt for the two samples

样品	T_c/℃	n	K	t_1/2/min	半结晶速率（G_1/2）/min^-1
GW1	114	1.34	0.49	1.19	0.84
	115	1.44	0.38	1.35	0.74
	116	1.52	0.26	1.63	0.61
	117	1.61	0.14	2.23	0.45
	118	1.76	0.08	2.94	0.34
GW2	106	1.54	1.80	0.62	1.61
	107	1.59	1.31	0.73	1.37
	108	1.65	0.95	0.85	1.18
	109	1.74	0.68	1.01	0.99
	110	1.82	0.43	1.27	0.79

表5 两个样品的等温结晶动力学参数

Tab.5 Kinetic parameters of the two samples during isothermal crystallization

图6 球晶的生长示意图

Fig.6 Schematic diagram of spherulite growth

图7 两个样品的XRD谱图

Fig.7 XRD of the two samples

图8 两个试样的旋转流变曲线

Fig.8 Rotational rheological curve for the two samples

图9 剪切黏度与剪切速率的关系

Fig.9 Relationship between shear viscosity and shear rate

项目	GW1	GW2
平均熔体张力/N（210 ℃）	0.105	0.135
断裂时的牵引速率/m·min^-1	130	>200

表6 熔体拉伸张力及断裂速度

Tab.6 Melt tensile tension and fracture velocity

测试项目		GW1	GW2
MFR（230 ℃/2.16 kg）/g·（10 min）^-1		0.28	0.26
密度/g·cm^-3		0.905	0.899
拉伸屈服应力/MPa		25.8	23.4
断裂拉伸应变/%		450	460
拉伸弹性模量/MPa		780	690
缺口简支梁冲击强度/kJ·m^-2	23 ℃	86	67
缺口简支梁冲击强度/kJ·m^-2	0 ℃	28	8.5
负荷变形温度/℃		78	65
OIT（210 ℃、Al杯）/min		38.5	36.8

表7 物理力学性能对比

Tab.7 Comparison of physical performance

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高耐压等级PP⁃RCT管材料的结构与性能

Structures and properties of PP⁃RCT tube materials with high⁃pressure level

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