耐热聚乙烯PERT的发展

庞古清

摘 要：耐热聚乙烯（PE-RT）是采用乙烯与α烯烃共聚合的方法，通过控制支链数量和分布得到的特殊分子结构聚乙烯。PE-RT具有独特的分子结构，通过分子设计和聚合工艺能控制共聚单体在主链上的分布及数量，形成较多系带分子，使其兼具良好的柔韧性和耐热性能，适用于民用建筑冷热水管路系统、工业热介质输送系统、地板辐射采暖系统等。故在本文中我们主要对耐热聚乙烯PERT的发展进行了简单的分析与探讨。

关键词：耐热 聚乙烯PERT 发展

1.PE-RT管材市场现状及发展趋势

PE-RT地板辐射采暖管材，主要用于长江以北的传统冬季集中供暖地区和长江沿线区域非传统供暖地区。在传统供暖地区，节能环保的理念使得新建民用建筑中地板辐射采暖应用比例显著提高。在东北三省，地板辐射采暖普及率80%左右，西北地区30%左右，是PE-RT管材需求主要增长地区之一；在非传统供暖地区，随着人们生活水平的提高，为应对冬季湿冷（-5～5℃）的气候，采用地板辐射采暖逐渐替代空调、电暖炉取暖已逐渐呈明显的增长趋势，这是另一个重要的PE-RT管材需求增长地区。PE-RT管材以其特有优点，增长速度很快。

2.PE-RT的结构特点

2.1密度

聚乙烯的密度是反映其结晶度和支链的重要参数。受催化剂和共聚单体共同影响，PE一T管材料可分为中密度聚乙烯和高密度聚乙烯两种。中密度PE一T的密度为0.993-0.9419/cm3；高密度PE--RT的密度约为0.9479/cm3。

2.2熔体流动速率

熔体流动速率是反映聚合物相对分子质量相对大小的重要参数，同时受相对分子质量分布和支链等因素影响。中密度PE一RT的熔体流动速率（ 190℃，2.16 kg）为0.60-0.859/lomin；高密度PE一RT熔体流动速率（190℃，5 kg）为0 .45-0.709/lomin。

2.3相对分子质量分布

相对分子质量分布是影响聚乙烯的加工性能的重要参数，它的控制需平衡材料的加工性能和力学性能。茂金属催化剂生产的PE一T管材料相对分子质量分布较窄（分布系数3--4），通过接入较长的支链并使其合理分布来提高力学性能，再通过提升熔体流动性保证其加工性能。采用Ziegle。Natta催化剂、淤浆法工艺生产PE--RT管材料相对分子质量分布较宽（分布系数16--18），大致可分为超高相对分子质量部分、高相对分子质量部分和低相对分子质量部分，其中超高及高相对分子质量部分可以提高材料的力学性能，低相对分子质量部分能改善材料的加工性能。超高相对分子质量部分还有助于形成更多的系带链，进一步增强材料的耐高温蠕变性能。

2.4系带链

聚乙烯链结构中的系带链对材料的长期高温蠕变性能起关键作用川。系带链穿过无定形区，将多个片晶联系在一起，可以有效提高材料的长期高温蠕变性能。同时，系带链通过部分伸展和滑移，吸收并释放能量，阻止微小的裂纹继续发展，可进一步提升材料的长期高温蠕变性能。

2.5共聚单体类型及分布

共聚单体的类型对生成系带链的概率有较大影响。辛烯--1比己烯--1和丁烯一1形成的侧链长，很难接入成长中的片晶，具有最佳的系带链生成概率，因而更容易形成系带链。但较长的辛烯一1链段也較难接入聚合物主链，需要有共聚性能更好的催化剂技术川。共聚单体在分子链上的分布也是影响分子结构的重要因素。通过有效控制共聚单体在聚合物分子链间的分布，可实现材料长期高温蠕变性能的提升。

3.国内PE-RT发展概况

3.1齐鲁石化

2011年4月中国石化齐鲁石油化工公司利用Unipol气相法聚乙烯装置，采用茂金属催化剂，己烯--1为共聚单体，成功开发了PE--T管材料QHM--22F。该树脂具有较窄的相对分子质量分布，属于中密度聚乙烯树脂。2012年7月，QHM--22F通过了中国国家化学建筑材料测试中心PE--RTll型等级认证。QHM--22F具有优异的物理力学性能、长期热稳定性和加工稳定性，同时具有良好的加工性能，满足高速生产和牵引的要求。采用QHM--22F生产的管材内外表面光滑、壁厚均匀，满足用户要求。

3.2扬子石化

2011年6月，中国石化扬子石油化工有限公司研发的新型耐热聚乙烯管材专用料YEM-4705T实现了工业化生产。YEM--4705T是一种可用于热水管领域的非交联聚乙烯，采用三井淤浆法聚乙烯工艺、多釜串联技术生产，为HDPE树脂，具有较高的相对分子质量及较宽的相对分子质量分布，加工性能良好，熔体强度高，适合高速挤出管材的成型加工。YEM--4705T具有独特的分子结构，使其在高温条件下仍具有优异的长期静液压强度；产品的低温冲击性能优良，并具备很好的耐慢速裂纹增长性能和热氧稳定性能。YEM--4705T各项性能指标达到了国外同类产品技术水平。

3.3抚顺石化

2012年11月，中国石油抚顺石油化工公司利用加拿大NOVA公司的Sclaritech溶液法聚乙烯生产工艺技术开发出DP800。该树脂为乙烯和辛烯一1共聚产品，具有较好的加工性能和力学性能。DP800的开车成功，填补了我国以辛烯一1为共聚单体的聚乙烯产品生产空白。

3.4大庆石化

中国石油大庆石油化工公司研究院利用10L乙烯聚合装置、单釜分段聚合模拟串联聚合方法，采用新型钦系Ziegler一atta催化剂体系和高效助剂体系，优化聚合工艺条件，制备了公斤级的耐热聚乙烯管材专用树脂，并进行了性能测试，为后续的中试及工业化开发提供技术支持叫。

总之，E-RT在高温下具有优异的长期静液压强度，且具有非交联、易加工、可回收、可焊接、柔韧性好、热传导性优良等特点，已逐渐成为理想的可用于冷热水管道系统的管材料，发展势头强劲，市场的需求量日趋增多。国内石化企业应抓住市场机遇，充分利用现有的聚合反应装置和催化剂技术，加大PE-RT管材料的研发投入和技术攻关，研发并生产更多性能卓越的PE-RT管材料，逐渐替代进口产品，满足国内该行业发展需求。

参考文献

[1]张成武.耐热聚乙烯（PE-RT）管材[J].塑料，2003，03：78-83.

[2]佘胜佳.耐热聚乙烯结构与性能的研究[D].湖北工业大学，2013.

[3]王立娟，邹恩广，王焱鹏，马丽，曹婷婷.耐热聚乙烯管材专用树脂的研究进展[J].塑料工业，2012，10：1-4+13.