PE100级管材专用树脂的结构和性能

文/赵善达 广东省茂名市质量计量监督检测所 广东茂名 525000

近几年来，塑料管已经逐渐普及到建筑和燃气、工业用管等领域。高密度聚乙烯管材由于其常规性能（耐腐蚀、韧性好、摩擦系数小、绝缘性能好）突出，被广泛应用于房产业中的燃气管和供水管。PE100又称为第三代聚乙烯管材专用树脂，其相对分子质量为其提供了优良的加工性能和力学性能[1]。本文对PE100级管材专用树脂的结构和性能进行了研究。

1、实验

1.1 原料

需要准备树脂A、B原料，树脂A需要选择双峰PE100级专用树脂，并为BP-Solvey双环管浆液法工艺制作；而树脂B则需要选择UCC低压气相工艺技术生产的专用树脂。

1.2 性能测试

依据GB/T3682-2000相关规定，对熔体流动速率进行测定；同时依据GB/T1040.2-2006规定对其拉伸性能进行测定；按照GB/T-2008测试弯曲性能；按照GB/T1043.1-2008测试简支梁缺口冲击强度；按照GB/T19466.6-2009规定内容对氧化诱导时间进行测定；按照GB/T15560-1995测试管材爆破；按照GB/T 6111-2003测试管材静液压强度。差示扫描量热法：在180℃条件下对5～6mg试样进行消除热历史，按照每分钟10℃的速度进行降温处理，直至达到30℃为止，保持2分钟恒温，然后进行升温处理，按照每分钟10℃的速度，直至上升到180℃为止。凝胶渗透色谱：使用三氯本溶剂，通过三柱串联，在160℃溶解10h，测试前进行相同条件下的标定和方向标定。

2、结果讨论

2.1 共聚单体及含量

将定量的共聚单体加入到产品中，从而保证其耐压性能得以提升，结晶度达到要求，保证材料的刚性以及负荷变形性更佳。由表1可知，共聚单体含量对比，树脂B＜树脂A，支化点含量对比，树脂B＝树脂A，由此证明共聚单体有效接枝量类似。核磁共振的测试属于宏观支化度概念，在对共聚单体单体支化点进行测定时，需要对其小分子链条数量、长分子链上接枝数量进行测定。

表1 共聚单体含量及支化度

2.2 差示扫描量热法分析

从表2结果中我们可知，树脂A、B的氧化诱导时间都符合PE100级管材专用树脂的标准，说明两种试样的抗氧化性能大致相同。另外，树脂A的结晶度低于树脂B，产生这种情况的主要原因是树脂A、B使用的催化剂不同，进而导致结晶行为差异现象。树脂B中的高相对分子质量部分要高于树脂A。相对分子质量大，大分子链之间的缠结度就越高，此时分子链中的内旋转就会受到限制，对链段的运动会有影响，会影响分子链的堆砌，不利于聚合物的结晶行为。树脂B的熔融温度比较，熔程也比较宽，说明结构中有大量的分子链或者是有较厚的晶片[2]。

表2 表示扫描量热法数据分析

2.3 基本物性分析

从表3的结果中我们看出，树脂A的熔体流动速率要高于树脂B，而树脂A、B的冲击强度、断裂拉伸相比，差异不大，由此说明其韧性相似；因为树脂A、B密度大致相同，但是相比于树脂A，树脂B的弯曲模量和弯曲应力比较低，说明树脂B的刚性＜树脂A，这与原材料的结晶程度有一定关联[3]。

表3 基本物性测试结果

2.4 熔体强度

熔体强度的变化与原料的相对分子质量和分布有关系，当温度为205℃时，树脂B的熔体强度为0.2551N明显高于树脂A的0.1291N。产生这种情况的主要原因是树脂B的高相对分子质量部分比较多，分子缠结程度较高，在实际加工大口径的厚壁管材，熔体强度与材料抗熔垂性能成正比关系。因此，可以认为树脂A的抗熔垂性要低于树脂B[4]。

结语：

与传统的水泥管、金属管比较，PE棺材的密度更低、韧性和耐化学品腐蚀性更好，加上施工安装比较简单，在供暖、工产品运输以及建筑给排水等领域应用较多。PE100级及以上的高耐压棺材专用树脂以其耐慢速裂纹增长和耐快速裂纹扩张性能的与优越性受到了人们的关注。本次研究认为，树脂A的流动性更好，适用于加工直径低于600mm以下的管材。而树脂B的加工温度较高，适用于加工厚度均匀、内外壁光滑且口径超过800mmd的厚壁管材。