iData_PPR管材专用料分子结构与加工性能的研究_张明强

内 , 具 有 较 高 的 熔 体 强 度 , 有 利 于 挤 出管 坯 1 .] " P P R 抗 冲击性 能 高于均 聚 聚丙烯 , 选 取 的 PP R 专
用 料缺 口冲 击 强 度 (2 3 这 种产 品在 6 0 e !1 .2 5 e )均在 2 5 / m / 以上 , J k MP a 工 作 条 件下 可 连 续
时 间 6 5 , 累加 次 数 2以 x 2一 4 仪旧, 采 用 0e 一N M R
测得 的结构 按 C ar m a n 方 法计 算 "
管材爆破试验 :根据 C B /T l阶42.3一 加m 进行 " 管材静 液 压试 验 :根 据 G B/ T 1 8 74 2 .3一 20 0 2 进行 "
mi n 升 温至 20 0 e , 得到 试样 的熔点 和熔融 焙 " 凝胶 渗 透 色 谱 ( GPC ) :美 国 沃 特 斯 公 司
e 咒 15o e v 凝胶 色谱 仪 "
,, e 一N M R 分 析采 用 B r u ke: 一A M 一30 0 核磁
共振质 谱仪 , 磁 场 30 0
6 94 及 56 1 104 "
管材爆破试验
最 小 壁 厚/ m m 2 .68 2 .73 2 .65
爆 破压力/ M Pa 韧性 断裂点 管材耐静水压性 能 ( 静液压应力 3.8 M P a ,
链 可 以提 高熔 体 强 度 , 低 相 对 分 子 质量 部 分 则 起 到熔 融润 滑 作 用 , 更 有 利 于 挤 出成 型 "所 以 P P R
通过 通过
通过
通过 通过
通过
通过 通过
通过
纵 向伸缩率 , % ( 鉴 2 .0 % ) 熔体流动速卿g # ( 1 0 赫 )一 , (鉴 . 5了1 0 肠 -n ,管材与原料之差不超
熔点/ e
144 .5 14 3 .6 14 2 .5
C4220
0 .7 5 8 0 1 .2 5 3 0 0 .4 2 9 4 0 .5 5 3 0 3 .5 3 2 0 9 5 .4 15 0
P A 14 D
结晶度 , %
j 凡 内 ! , q 玉
结 晶温度/ e
10 1 .2
0 . 84 5 9 1. 2 3 5 0 0.331 2 0 89 6 2 3 .8 7 5 0 9 3 .8 5 2 0
项 目 材月百 g # (10 而n ) 一 .
C4220
0 . 26 39.5 .7 4 2 8 0 6 97
材料名称
R Zo P 4 220 C
P A 14 D
拉伸强度/ M P a 断裂伸长率 , % 弯曲模量/ M P a
拉伸屈服强度/ M P a 缺 口冲击强度/ k J #m 一 2
23 e 一2 0 e
列 结构 中 p E p 的含 量 (3 .7 % 左右 ) 比 E E E (0 .3%
索 出管材 挤 出的 最佳 工 艺条 件 , 并 进 行 了爆 破试 验 和耐静水 压性 能测 试 "结 果 见表 6 "
表6
项 目
左 右 ) 多 , 说 明 乙烯 比较 均 匀 地 插 人 到 丙 烯 序 列
2011 年 11 月
张明强等 .PPR 管材专用料分子 结构 与加工性 能的研究
P P R 管材 专用 料 分 子 结构 与 加 工 性 能 的研 究
张 明强, , 王世华 , , 邱 丽萍, , 乔 晓明2 , 宋 磊,
(1.中国石油天然气股份有限公 司石油化工研究 院大庆化工研究 中心 , 大庆 1 6 33 1 8 ;
RZo 0 .2 7 39.1 17 . 3 2 9 6 8 4 P
表4
P A I4 D 0 27
3 9 .9
,一 n 卜 k j
P R 管材 相对 分子 质t 及 其分布
M 杯刀 15 5 6 87 13 4 5 2 1 14 3 5 1 1 5 9 3 5 97
54 7 69 4 4 .6 0 4 .0 7 4 .2 1
e !负荷 2 . 1 6 kg " 拉伸 屈 服 强 度
按 G B/ T 1 0 4 0一 199 2
测 试;缺 口冲 击 强 度 按
差 示 扫 描 量Y RI P S I 差 示 扫 描量 热 仪 , 在 N : 保 护下 , 将 5 m g
降温至 3 0
e , 得到试样 的结晶温度 , 再 以 1 0
e/
下 , 强度衰减慢 , 使用寿命更长 " PPR 管道在输送 7 e 热水 ! 0 长期 内压 IM Pa 条件 下 , 寿命 可达 5 0 年 , 是 较理 想 的塑料 热水 管 " 国 内市 场 PP R 管道
专用 料牌 号为 韩 国晓星公 司 B Z o P !燕 山 石 化
物序 列结 构摩 尔 分数 见表 3
结 晶温 度下 降程 度 正 比于共 聚物 中 乙烯 含 量 及 在丙 烯 主链 上 的分 布 " 当从 熔 融 状 态 冷却 时 ,
表2
项 目
P P R 管 材 中乙烯摩 尔分 数
RZ ( ) P X C4220
%
所获得的聚丙烯为 a 晶型和 口晶型 的混合物 "月 晶型 的含量 随 着 乙烯 含 量 的 增 加 而 增 加 [ 1 "由 5
表 5 数据 可 以看 出 , R Z o P ,C 4 22 0 及P A 1 4 D 结晶 温 度分 别 为 10 1.2 , 99 .2 及 l( ) .5 e " X
表5
材料名称
C 4220 RZ ( ) P X
P A 14 D
丙烯 乙烯
96 .4 2 19 3 .578 1
6 .657 3 9 3.34 2 7
由表 5 数据 可 以看 出 , R Z o P ,C 4 22 0 及 PA 1 4 D 结 晶度分别 为 33 .0 % , 3 2 .0 % 及 32 .0 % "
2 .2
结 构单 元分 析 采用 碳 核 磁 共 振 对 R Z o P,C 4 22 0 及 P A 1 4 D
进行 了结 构单 元 表征 , 乙烯 摩 尔分 数 见 表 2 , 共 聚
管 材力 学性 能测 试结 果相 一致 " 2 .3 相 对分 子 质量 及 其分布
管材加 工工艺条件 熔体 温度/ e 熔体压力/M P a 主机转速/m i n一 . 牵 引速度/ m #而n 一 . 产 品规 格/ m 管材物理性能 外观(管材内外壁光滑度 ! 平整度, 裂 纹! 气 泡! 分 解颜 色 或沟 槽! 凹 陷! 杂质! 划痕,切口 )
2 .中国石油 天然气股份有 限公 司大庆石化公司实业公司 , 大庆 1 6 33 18 )
[摘 要 ] 对管材专用料 R Z o P, C 4 220 及 PA 1 4D 在力 学性能 !微观结 构 !结 晶性能 及加工
性能等 方面进 行 了 分析 和 表 征 " 结果 表 明, PPR 管 材专 用 树 脂 熔 体 流 动速 率 在 0.2 一 0.3 扩
过3 洲 ,)
专 用料 适 宜 的 相 对 分 子 质 量 分 布 为 4 一 5 "采用
G P C 测 试 了管材 的相 对 分子 质 量 及 其 分 布 , 见 表 4 " 由 表 4 数 据 可 以 看 出, R Z o P , C4 2 0 及 以1 4 D 重 均 相 对 分 子 质 量 分 别 为 59 3
增 大 了分 子 间的缠 绕 性 , 具 有 极佳 的耐 环 境 应力 开裂性 及抗 蠕 变性 " 管材 在一 定温度 和 内压作用
样品先 以 r o 20 0
e /m i n 的 升 温 速率 从 室 温 加 热 至 e /m i n 的降温速 率
e , 并恒 温 5 m i n , 再以 r o
熔 体 流动 速 率 (材尸 况)按 G B /竹 6 8 2 测试 , 条
件 为 :温度 23 0
G B 184 3 测 试 "
使用 5 0 年 以上 , 这 也 是 PP R 管 材 广 泛 应 用 于 冷 热水 供 给和高低 温取 暖装备 的原 因之一 "不 同牌 号 的 P R 力学 性 能分 析 比较见 表 1 "
结 构 中 " 同时 , 在 聚丙烯 链 上 引人 乙烯 , 改 变 了聚 丙 烯分 子链 中甲基 有 序 排 列 状 态 , 分 子 链 的 柔 性
P R 管材 挤 出性 能
R20 ) P ( C4 22 0 P人1 4 D
增 加 , 使 无规 共 聚物 抗 冲击性 能增 加 1 2一 42 , 与 PP R
内 2 ,
q n U b
9
10 0
.2
.5
P A 14 D
2 .5
管材 挤 出试验
为考 察 P R 专用 料 的挤 出加 工 性 能 , 在 杯 5
管材 挤 出机组 上 进行 了 管 壁 的 管 材 成 型试 验 , 摸
由表 2 可 以看 出 , P R 管材 中 乙烯 含 量很 低 ,
摩 尔 分数 仅为 3 % 一 4 % " 由表 3 可知 , 在三 元 序
2 结 果与 讨论
的开发 , 专用料市场存在 良秀不齐的现状 " 为改 善这 一状 况 , 笔者 采集 了市 售 的几 种 P P R 管材 专
用料 , 对其 进 行 了物性 分析 和结构表 征 , 并 建 立 了 P R 管 材 的结 构 与加工 性 能 的关 系 , 为 P P R 管 材 生产 和加 工企 业提 供参 考 " 1
M H z , 二 氯 氖代 苯作 溶 剂 ,