单釜单峰与双釜双峰高等级聚乙烯管材料结晶行为的研究

论文摘要

高等级塑料管材料,如PE80、PE100等正发挥着越来越重要的作用。然而相比于传统的金属和水泥管材,聚乙烯管材在长期的使用过程中容易以慢速裂纹增长的形式发生蠕变脆性破坏。实际应用表明,双釜双峰聚乙烯PE100管材料的抗慢速裂纹增长性能优于单釜单峰PE100聚乙烯管材料,但是其内在原因至今没有一致的结论。从文献可知,管材的长期使用性能（抗慢速裂纹增长性能）主要是由其分子链结构和结晶固化过程（Solidification）共同决定的,本文专门针对单釜单峰管材料和双釜双峰管材料的结晶行为进行了系统的比较研究,研究目标是为生产和投资成本均较低的单釜单峰管材料性能的进一步优化提供技术指导。本文利用差示扫描量热仪（DSC）对数种单釜单峰与双釜双峰高等级聚乙烯管材料的结晶行为进行了对比研究。结果表明,双釜双峰聚乙烯的结晶速率比单釜单峰聚乙烯快,且发现管材料的结晶速率越快其长期使用性能就越好。本文还利用高温凝胶色谱仪（HT-GPC）、差示扫描量热仪（DSC）；程序升温淋洗分级（TREF）和连续自成核-退火（SSA）对相同牌号不同批次具有不同长期使用性能的单釜单峰聚乙烯分子结构和结晶行为进行了研究。结果表明,该系列单釜单峰聚乙烯管材料的分子量和分子量分布近乎一致；长期性能越好的管材料其结晶速率越快；长期性能更好、结晶速率更快的管材料中的短支链更多地分布在其高分子量部分。本文最后还对单釜单峰和双釜双峰管材料溶液共混物的结晶行为进行了研究。结果发现,随着双釜双峰聚乙烯含量的增加,其结晶速率也有所提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚乙烯管材料
• 1.2.1 聚乙烯管材料市场概述
• 1.2.2 PE100级聚乙烯管材料
• 1.3 聚乙烯管的力学破坏
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 聚乙烯管的载荷及其力学破坏
• 1.4 慢速裂纹增长
• 1.4.1 慢速裂纹增长的机理
• 1.4.2 抗慢速裂纹增长性能的影响因素
• 1.5 课题的提出与主要研究内容
• 第2章 单釜单峰与双釜双峰管材料结晶行为的比较
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料及设备
• 2.2.2 测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 管材料的基本热性能
• 2.3.2 等温结晶动力学
• m⁰）'>2.3.3 平衡熔融温度（T_m⁰）
• 2.3.4 非等温结晶动力学
• 2.4 本章小结
• 第3章 同一牌号不同批次单釜单峰管材料结晶行为的比较
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 分子结构表征
• 3.3.2 基本热性能
• 3.3.3 等温结晶动力学
• 3.3.4 非等温结晶动力学
• 3.3.5 分子量分段比较
• 3.3.6 不同批次管材料的SSA分析
• 3.3.7 不同批次管材料的TREF分析
• 3.3.8 不同批次管材料系带分子含量的计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 单釜单峰与双釜双峰溶液共混物结晶行为的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 样品的制备
• 4.2.3 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 等温结晶动力学
• 4.4 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间论文成果