郭 奇，何維華，馮振學(xué)，崔芙蓉，高宇嵩，陳 月

（中國石油撫順石化公司研究院, 遼寧 撫順 113004）

目前，建筑行業(yè)中用于建筑物內(nèi)熱水管道的聚烯烴管材主要有交聯(lián)聚乙烯( PE-X) 管材、無規(guī)共聚聚丙烯( PPR) 管材、耐熱聚乙烯( PE-RT) 管材、聚丁烯( PB) 管材［1］。PE-RT樹脂由于具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，通過分子設(shè)計和聚合工藝技術(shù)能夠控制共聚單體在主鏈上的分布及數(shù)量，形成較多系帶分子，使其既具有聚乙烯良好的柔韌性，又具有良好的耐熱性能，在地板采暖和散熱器采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用在逐步擴大。在應(yīng)用于熱水管道的塑料管材中，PB 管材性能最好，可熱熔連接，但價格高，是普通管材的2倍以上，且缺口敏感性差，管道彎曲后易回彈，施工不便。PPR 管材通常應(yīng)用于生活冷熱水供水系統(tǒng)，可以熱熔連接，但耐低溫性能較差，管道柔韌性差。PE- X 與PE - RT 管材都具有良好的耐高溫性能，PE- RT 與PE- X 塑料管道相比，無需經(jīng)過交聯(lián)工藝，生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)少，可熱熔連接、導(dǎo)熱系數(shù)比PE-X管材高，因此采暖效果好。

本工作中，研究了國內(nèi)外PE-RT樹脂結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，并對撫順石化試產(chǎn)的辛烯共聚產(chǎn)品DP800進行了性能測試及評價。

1 實驗部分

1.1 主要原料

PE-RT樹脂DX800，SK公司；SP980，LG公司； QHM22F，齊魯；DP800，撫順；4731B，巴賽爾；XP9000，韓國大林公司。

1.2 實驗工藝流程

實驗工藝流程：

PE-RT樹脂, 助劑→混合攪拌→擠出機→冷卻→切?！茦印鷾y試。

2 結(jié)果與討論

2.1 國內(nèi)外PE-RT料基本性能

研究了國內(nèi)外PE-RT樹脂的熔融指數(shù)、熔流比和應(yīng)力指數(shù)，如表1。

由表1可看出，巴賽爾4731B屬Ⅱ型料，熔流比和應(yīng)力指數(shù)較大，分子量分布較寬，DP800和SK DX800及LG SP980接近。

2.2 相對分子量及其分布

通過GPC測試分子量分布，同熔流比、應(yīng)力指數(shù)相比，趨勢相符，Basell 4731B分布最寬， 屬雙峰分布，QHM22F較窄，由茂金屬催化劑生產(chǎn)(表2)。

表1 國內(nèi)外PE-RT料基本性能Table 1 The PE-RT basic properties

表2 相對分子量及其分布Table 2 The relative molecula rmass and distribution

2.3 紅外光譜分析

對國內(nèi)外各種PE-RT樹脂測試，見譜圖1。

圖1 PE-RT 紅外光譜Fig.1 FTIR spectra of the different PE-RT resin

用2911FS為差譜，以得到試樣譜圖中1 378 cm-1峰的準(zhǔn)確峰位。因該峰位值與支鏈的長短有關(guān)，根據(jù)1 378 cm-1差普峰位實測值，確定共聚PE支鏈類型。Basell 4731B共聚單體為丁烯-1，SK DX800為辛烯-1，LG-SP980為己烯，QHM22F為己烯。

2.4 熱分析

用差示掃描量熱儀測定樣品的熱學(xué)行為，測試結(jié)果如表3。

從表3可看出4731B、QHM22F熔融、結(jié)晶溫度較高，撫順DP800、韓國DX800、SP980料略低，4731B、QHM22F結(jié)晶度較大,剛性較好。屬PE-RTⅡ型樹脂。

2.5 13C-NMR

采用核磁共振測試，13C-NMR譜圖如圖2。

表3 國內(nèi)外PE-RT產(chǎn)品DSC分析Table 3 DSC date of the PE-RT resin

圖2 DX800 13C-NMR譜圖Fig.2 13C-Nuclear magnetic resonance spectroscopy of DX800

圖213C-NMR測試分析表明，DX800共聚單體是辛烯-1，單體的摩爾分?jǐn)?shù)為0.65%。

2.5 分子結(jié)構(gòu)表征

采用TREF分析儀器，對樣品DX800以及對比樣2911進行升溫淋洗測試，見圖3。

圖3 DX800、2911樣品升溫淋洗圖Fig.3 TREF elution profiles of DX800、2911

圖3 通過顯示對比樣品升溫淋洗情況,可見DX800 高結(jié)晶部分少，具有多重組分，表現(xiàn)出齊格勒納塔催化劑多活性中心特征。

2.6 旋轉(zhuǎn)流變儀分析測試

PE-RT儲能模量G′隨角頻率變化如圖4。

圖4 PE-RT儲能模量G′隨角頻率變化Fig.4 Storage modulus vs angle frequency for the PE-RT resin

聚合物儲能模量G ′和損能模量G ′1隨角頻率變化中可評價加工性能，儲能模量G ′反映聚合物熔體彈性，損能模量G ′1反映聚合物粘稠性，在低角頻率時，齊魯QHM22F儲能模量G ′最低，表明有較大高彈形變，過高的彈性是聚合物產(chǎn)生不穩(wěn)定流動的原因，易發(fā)生熔體破裂。

2.7 力學(xué)性能

對樣品進行力學(xué)性能測試，其結(jié)果如表4。

表4 力學(xué)性能對比測試Table 4 The mechanical properties of PE-RT resin

由表4可見，DP800屈服強度低于4731B，同SK、LG公司相當(dāng)，斷裂伸長率好于其他PE-RT產(chǎn)品。

2.8 加工性能

采用哈克轉(zhuǎn)矩流變儀對國內(nèi)外PE-RT產(chǎn)品加工性能測試，結(jié)果如表5。

表5 PE-RT樹脂加工性能Table 5 PE-RT resin processing properties

用哈克轉(zhuǎn)矩流變儀測試，材料平衡扭矩越大，加工過程中主機電流越大，越難加工，從表5可看出：QHM22F平衡扭矩最大，加工性差， LG-SP980加工性略好于DX800，DP800好于DX800。

3 結(jié) 論

（1） PE-RT 結(jié)構(gòu)特點，決定具有優(yōu)異的長期耐高溫蠕變性能、優(yōu)良的耐低溫性能和高的柔韌性、可熔融焊接的性能, 而成為國內(nèi)地暖和建筑內(nèi)冷熱水系統(tǒng)的首選管材。

（2）撫順石化開發(fā)的辛烯 PE-RT管材樹脂DP800，同國內(nèi)外PE-RT相比，具有較好的加工和力學(xué)性能。

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