合成树脂新产品开发与应用专栏 合成树脂及塑料，２ＣＨＩＮＡ ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＲＥＳＩＮ ０ＡＮ１３，３Ｄ Ｐ０Ｌ（ＡＳ６）Ｔ：ＩＣ３Ｓ１ ＰＥ１ Ｏ０级管材专用树脂的性能 张娜，李玉松，马国玉，张威 （中国石油化工股份有限公司天津分公司研究院，天津市３００２７１） 摘 要： 采用凝胶渗透色谱仪、毛细管流变仪、电子万能试验机等研究了压力管材专用高密度聚乙烯树 脂ＰＮ０４９—０３０—１２２的相对分子质量及其分布、流变性能及力学性能，并与国产同类树脂进行对比。结果表明： ＰＮ０４９—０３０—１２２具有较宽的相对分子质量分布，良好的加工性能、韧性、抗氧化性、拉伸性能；其管材制品在８０ ℃，０．９２ ＭＰａ下破坏时间大于５００ ｈ，达到ＰＥ１００级。 关键词： 高密度聚乙烯管材专用树脂静液压强度 文章编号： １００２—１３９６（２０１３）０６—００３１—０４ 中图分类号：ＴＱ ３２５．１ ４ 文献标识码：Ｂ 近年来，塑料管已普及到建筑和市政给排 水、燃气、电线电缆套管、工业用管、农田排灌管 司生产；ＸＪＵ一２２型简支梁冲击强度测试仪，承德 金建检测仪器有限公司生产；Ｒｏｓａｎｄ ＲＨ７型毛细 等领域。高密度聚乙烯（ＨＤＰＥ）管材因摩擦系数 小、耐低温、韧性好、绝缘性能好、耐腐蚀、良好 管流变仪，英国马尔文仪器公司生产。 ２结果与讨论 ２．１基本性能 从表１看出：ＰＮ０４９—０３０—１２２的韧性、抗氧 的耐慢速裂纹增长性能（ｓｃａ）等优点，被作为燃 气管和供水管的首选材料。ＰＥ１００管材树脂出现 于２０世纪８０年代中期，被称为第三代聚乙烯 （ＰＥ）管材专用树脂。目前，ＰＥ１００级管材专用树 脂主要为双峰ＨＤＰＥ，其相对分子质量呈双峰分 布，低相对分子质量部分提供较好的加工性能，高 相对分子质量部分提供较好的力学性能［１］。 ＰＮ０４９—０３０—１２２是中沙（天津）石化有限公 化性、刚性及拉伸性能均优于对比试样。ＰＮ０４９— ０３０—１２２的拉伸屈服应力较高，这是因为它的密度 较高，为０．９５１ ８ ｅＣｅｍ ，因而结晶度也较高，而结晶 高聚物的屈服过程实质上是结晶的破坏过程。在 外力作用下，分子间发生滑移，分子的聚集程度变 疏，结晶遭破坏。结晶越完善，分子间排列越规整、 紧密，抵抗外力的能力就越强，屈服强度越大。 经国家化学建筑材料测试中心检测，ＰＮ０４９— ０３０—１２２性能符合给水用ＰＥ管材国家标准（ＧＢ／Ｔ １３６６３－－２０００）的要求（见表２）。 ２．２相对分子质量及其分布 ＰＥ１００级管材专用树脂多为双峰分布ＨＤＰＥ 产品，高相对分子质量部分提供较好的耐环境应 力开裂性能、ＳＣＧ、抗蠕变性能、拉伸强度和冲击 司采用Ｉｎｎｏｖｅｎｅ Ｓ双环管淤浆工艺生产的压力管 材专用ＨＤＰＥ树脂，其优势在于良好的加工性能 和优良的耐裂纹扩展性能。该产品自２０１０年排产 以来，经过多个厂家试用和反馈，通过调整工艺条 件及配方，解决了初期存在的问题，现已实现稳定 生产，并通过了国内长期静液压试验，得到下游用 户的普遍认可。 １实验部分 １．１原料 ＨＤＰＥ，ＰＮ０４９—０３０—１２２，中沙（天津）石化有 收稿日期：２０１３—０６—２８。 修回日期：２０１３—０９—１５。 限公司生产；树脂１，树脂２，市场上收集的ＰＥ１００ 级管材专用ＨＤＰＥ树脂，国产。 １．２主要仪器与设备 作者简介：张娜，１９８５年生，硕士，助 理工程师，２０１ １年毕业于天津科技 大学材料加工工程专业，现从事聚烯 烃树脂合成、应用研究及新产品的开 发工作。联系电话：（０２２）６３８０４０４６； Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｈｙ２２６＠１２６．ｔｏｍ。 ＰＬ—ＧＰＣ ２２０型高温凝胶渗透色谱仪，美国 Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ公司生产；ＣＭＴ４５０３型微机控 制电子万能试验机，深圳新三思材料检测有限公 ＿ 合成树脂及塑料 表１ ＰＥ１００级管材专用树脂的物理及力学性能 Ｔａｂ．１ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎｓ ｆｏｒ ＰＥ１００ ｇｒａｄｅ ｔｕｂｉｎｇ ２０１３年第３Ｏ卷 蛊 注：Ｐ表示试样部分断裂。 表２ ＰＥ管材国家标准及ＰＮ０４９—０３０—１２２测试结果 Ｔａｂ．２ Ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ＰＥＩＯ０ ｇｒａｄｅ ｔｕｂｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＰＮＯ４９一Ｏ３Ｏ一１２２ 表３ ＰＥ１００级管材专用树脂的相对分子质量及其分布 Ｔａｂ．３ Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅ ｔｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎｓ ｆｏｒ ＰＥ１００ ｇｒａｄｅ ｔｕｂｉｎｇ 项 目 重均分子量数均分子量相对分子质量分布 合物分子间缠结态被破坏，分子重新取向排列。 流变行为随聚合物的链结构、相对分子质量及其 强度；低相对分子质量部分可有效降低其在高剪 切速率（），）下的熔融黏度（叩），改善加工流动性， 并保证较高结晶度，使产品具有良好的刚性。 从图１看出：ＰＮ０４９—０３０—１２２为双峰相对 分子质量分布，低相对分子质量与高相对分子质 分布等因素的变化而变化。从图２看出：两种树 脂的 均随），的增大而减小；在同一ｙ下，随实验 温度的升高， 也会降低，均属于切力变稀的假塑 性流体，符合幂率流体方程。当温度为１９０℃时， ＰＮ０４９—０３０—１２２的毛细管流变曲线在高ｙ下出现 拐点（见图２ａ），说明该物料在高），下不稳定，因 此在生产过程中，如果挤出速度过快，易出现物料 输送不稳、熔体破裂等现象，从而影响管材质量。 这种现象可以通过升高温度的方式得到缓解，当 量的分布较均匀，较好地调整了高相对分子质量 和低相对分子质量对产品性能的贡献，且相对分 子质量分布较宽（见表３）。因此，该树脂既具有 良好的使用性能，同时具备很好的加工性能。 温度升高至２１０，２３０℃时，流变曲线光滑，熔体 性能较为稳定。 ２．４管材特殊性能 ＨＤＰＥ是一种黏弹性材料，蠕变和松弛是其 固有特性，力学性能和温度、时间密切相关。作为 压力管道，简单的力学性能不能反映出ＨＤＰＥ作 为压力管道专用树脂的本质要求，须以管材形式 考察其ＳＣＧ、耐快速裂纹扩展性能（ＲＣＰ），进行 重均分子量的对数值 图１ ＰＮ０４９—０３０—１２２的相对分子质量分布曲线 Ｆｉｇ．１ Ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ 短期静液压试验以及长期静液压强度分级，试验 条件及标准见表４。 ＳＣＧ是指在长时间、低负荷作用下，因管材 表面裂纹的尖端处应力集中，达到和超过某一临 界条件时，裂纹失去稳定性而发生扩展，当表面 微裂纹缓慢扩展至一定长度或壁厚时，致使管材 ＰＮ０４９－０３０－１２２ ２．３毛细管流变行为 聚合物的流变特性是其内在结构的反映，流 变行为是在一定的ｙ和剪切应力（ｒ）作用下，聚 第６期 张娜等．ＰＥＩＯ０级管材专用树脂的性能 ３３ ａ ＰＮ０４９—０３０—１２２ ｂ树脂１ 图２管材专用树脂的流变曲线 Ｆｉｇ．２ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｎｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎｓ ｆｏｒ ｔｕｂｉｎｇ 表４管材特殊性能试验条件及要求 ＰＮ０４９—０３０—１２２通过了权威机构的ＰＥ１Ｏ０等 Ｔａｂ．４ Ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉａｌ 级认证，ＲＣＰ的测试结果Ｐｃ ｏ℃＞１．０ ＭＰａ，ＳＣＧ＞ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｕｂｉｎｇ ５００ ｈ，并分别通过了２Ｏ，８０℃不同压力下的静液 项目 条件 要求 压试验。 静液压 １）２０℃，环应力１２．４ ≥１００ｈ 强度 ＭＰａ，不破裂，不渗漏 ２）８Ｏ℃，环应力５．５ ３结论 ≥１６５ ｈ ＭＰａ，不破裂，不渗漏 ａ）ＰＮ０４９—０３０—１２２具有较好的韧性、抗氧化 ３）８０℃，环应力５．０ 性和拉伸性能。 ＭＰａ，１ ０００ｈ，不破裂，不 ≥１ ０ｏｏｈ ｂ）ＰＮ０４９—０３０—１２２的毛细管流变曲线在１９０ 渗漏 ℃，高），下出现不稳定流动，提高温度后现象得到 ８Ｏ℃，管材切口试验 ＳＣＧ 压力０．９２ＭＰａ ≥５００ ｈ 缓解，流变曲线光滑。 ＲＣＰ ０℃，小尺寸稳态试验 ｐ ＞一＿．ＭＯＰｃ）ＰＮ０４９—０３０—１２２具有较宽的相对分子质量 ２－４Ｏ．０７２）ＭＰａ 分布，加工性能良好。 注：Ｐ 。 为试验临界压力，ＭＯＰ表示最大操作压力。 失效。对于管材而言这是一种长期的脆性破坏。 ４参考文献 ［１］王浩水，王文清．ＰＥＩＯ０级管材专用树脂性能研究Ⅲ．合成 ＰＥ１００管材体系需具有良好的ＳＣＧ性能，以确保 树脂及塑料，２００６。２３（４）：２４—２６． 管材的使用寿 。 【２］张丽洋，邹恩广，王立娟，等．双峰ＰＥｔ００级管材料的表征与 ＲＣＰ是在有压力的塑料管道中与纵向裂纹快 测试技术忉．塑料科技，２００９，３７（１ １）：７９—８２． 速不稳定扩展有关的破坏。若发生快速裂纹扩展。 ［３］王群涛，唐岩，毕丽景，等．齐鲁ＰＥ１００级燃气管专用料的研 管道的裂纹扩展可瞬间大几百米，造成严重的安 制［Ｊ］．齐鲁石油化工，２００６，３４（４）：３７９—３８２． 全事故。因此，ＲＣＰ是管材料的一项重要性能ｐ］。 （编辑：刘枫阁） Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ＰＥ１００ ｆｏｒ ｔｕｂｉｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｎａ，Ｌｉ Ｙｕｓｏｎｇ，Ｍａ Ｇｕｏｙｕ，Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉ （Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｉａｎｊｉｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆＳＩＮＯＰＥＣ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００２７１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ｆｏｒ ｔｕｂｉｎｇ，ｇｒａｄｅ ＰＮ０４９－０３０－１ ２２，ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏ— ｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＧＰＣ），ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ。ｅｔｃ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ＰＮ０４９— ０３０—１ ２２ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔｓ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ＰＮ０４９—０３０—１ ２２ ｈａｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｗｉｄｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ，ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｎ— 合成树脂及塑料 ２０１３年第３Ｏ卷 ｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｕｂｉｎｇ ｍａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎ ｅｘｃｅｅｄｓ ５００ ｈｏｕｒｓ ａｔ ８０℃ａｎｄ ０．９２ ＭＰａ。ｗｈｉｃｈ ｓａｔ— ｉｓｆｉｅｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆＰＥＩＯ０ ｇｒａｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ；ｓｐｅｃｉａｌ ｒｅｓｉｎ ｆｏｒ ｔｕｂｉｎｇ；ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ’’＇’＇＇＇，＇＇，＇，＇＇＇，，ｌｍ，ｍ，’’’’，，＇＇＇，＇１）＇＇＇＇＇，，，，，ｍｍｍ，’’，＇＇’＇，，＇＇，ｌ，，ｍｌ， 扬子石化与英力士合建苯酚丙酮项目 ２０１３年９月２３日，扬子石化一英力士６５０ ｋｔ／ａ苯 子石化一英力士合资项目包括５５０ ｋｔ／ａ异丙苯和６５０ ｋｔ／ ａ苯酚丙酮装置，年产苯酚４００ ｋｔ，丙酮２５０ ｋｔ。该项目充 分利用中国石油化工股份有限公司扬子石化公司的丙烯 酚丙酮合资项目在南京化工园区奠基。该项目总投资约 ３１亿元人民币，预期具有良好的经济效益和社会效益。 英力士苯酚公司是瑞士英力士集团的一个重要子公 和苯产品，发挥英力士公司的苯酚丙酮技术优势，强强联 合，共同满足国内市场需求。该项目建成后，可为南京化 工园区直接提供高品质的苯酚和丙酮原料，形成苯酚丙 酮、双酚Ａ、聚碳酸酯的产业链，对南京市化工产品结构 的调整、实行产业结构升级起到极大的促进作用。 （姚耀富） 司，其销售额占集团公司的１１％左右。英力士苯酚公司 是世界上最大的苯酚和丙酮生产商，拥有苯酚生产能力 １．８７０ Ｍｔ／ａ，丙酮１．１５５ Ｍｔ／ａ。苯酚和丙酮主要应用于双酚 Ａ、酚醛树脂、己内酰胺、甲基丙烯酸甲酯等产品的生产 及溶剂领域，目前国内生产能力尚不能满足市场需求。扬 ｍｍｌＩ１．，ｌ’，Ｉ’’，－，＇，，，，＇＇，＇＇，ｍｌｌｌｍｍｍｍｌ，Ｉ＇，●Ｉ●●’，，＇ｌｌｌｍｍｍｍ●ｌ’ ＾ｆ～～～～～～～～～～一～Ｈ～Ｈ～Ｈ～～～一～Ｈ～Ｈ～一～～～～～～一一一～ｍｍｍｍ、 ● ２ ： ｌ ２ 欢迎订阅２０１４年《中国粉体工业》 《中国粉体工业》由中国粉体网主办，ｌ ： ｉ ： 中国新材料产业发展促进委员会、中国非金属矿工业协ｉ 会矿物加工利用技术专委会以及北京粉体技术协会联合协办，于２００４年８月在北京创刊，是国内 ：粉体工业领域首份专业信息类刊物。本刊为全国性粉体行业期刊、中国学术期刊（光盘版）收录期： ；刊、中国期刊全文数据库全文收录期刊、维普数据库全文收录期刊、中国期刊网收录期刊。一刊在； ２手，尽知天下粉体事。 ２ 主要内容：重点宣传与粉体工业相关的国家产业；评述粉体行业现状及前景；敏锐追踪： ： ： ｉ粉体行业的热点及难点；实时报道粉体行业科技、经济、市场动态；推广新产品、新技术、新成果； ：发布供求信息；展示企业风采。 发行范围：覆盖化工、矿业、冶金、电子、食品、环保、医药、涂料、塑料、橡胶、新材料、纳米； ２技术等领域。 ： ２ 本刊为国际标准大１６Ｋ，双月刊，每逢双月２５日出版，年发行近５万余册，全年６期，订费１２０： 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