论文题目: PPR管材料结构与性能及其高温耐蠕变机理的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 丁健
导师: 余鼎声
关键词: 乙烯丙烯无规共聚物,管材,结构,性能,链缠结,联接链
文献来源: 北京化工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 聚丙烯(PP)管道在国外使用始于20世纪80年代,先后开发出PP等规均聚物(PPH),嵌段共聚物(PPB)和无规共聚聚丙烯(PPR)管材专用树脂,即管材专用料。90年代以来,欧洲PPR管材料用量以年均15%的速度递增。我国建设部已推荐使用PPR管道等新型管道代替镀锌钢管,用作室内给排水管道。 PPR管材料有大的分子量和宽的分子量分布,无规共聚单体通常为乙烯,熔点在(140-150)℃。它具有好的耐高温蠕变性能,长期热水静压强度比PPH和PPB管道高许多,广泛应用在热水管中。目前,国内的PPR管材料主要从国外进口,国产料的生产和开发远落后于国外。因此,有必要对PPR管材料进行结构与性能的研究,建立结构与性能之间的关系,指导工业开发,生产出优质PPR管材料。 本论文对工业化PP装置生产的PPR、PPB以及超高分子量UHPPR和UHPPH的链结构、结晶和熔融行为、流变性能等进行了研究,与进口PPR管材料对比,并提出了PPR管道高温高长期强度的分子机理。本论文主要做了以下几方面的工作: 1.综述了PPR结构、结晶和熔融性能以及性能的影响因素,提出了本论文的研究思路、研究目标和研究内容。 2.在年产20万吨的PP装置上,可用Ziegler-Natta催化剂,采用无氢操作法,制备了极低熔体流动速率(MFR)的PPH、PPB和PPR
论文目录:
第一章 文献综述
1.1 前言
1.2 PPR管材概述
1.2.1 PPR管材料及管道性能
1.2.2 PPR管材料的生产及开发
1.3 PPR结构表征与性能
1.3.1 分子链结构
1.3.2 结晶及聚集态结构
1.3.3 性能影响因素
1.3.3.1 分子量
1.3.3.2 乙烯含量
1.3.3.3 联接链
1.4 PPR管道高温下耐蠕变的机理
1.4.1 聚烯烃管道的破坏形式
1.4.2 聚乙烯管道的高长期强度的机理
1.5 本论文研究思路、内容及创新点
1.5.1 研究思路
1.5.2 研究内容
1.5.3 创新点
第一章 参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验材料
2.2 实验设备及仪器
2.3 实验方法
2.3.1 试样制备
2.3.2 分子量及其分布的GPC测定
2.3.3 结晶动力学的研究
2.3.4 晶体形态的观察
2.3.5 XRD的晶体结构研究
2.3.6 FTIR和NMR序列结构研究
2.3.7 动态力学性能测试
2.3.8 静态和动态流变性能测试
2.3.9 物理机械性能的测试
第三章 PPR和超高分子量PP的工业制备及结构表征
3.1 工业试验
3.1.1 主要原料及设备
3.1.2 工艺流程
3.2 工业技术方案的论证
3.2.1 聚合反应动力学
3.2.2 无氢生产
3.2.3 乙烯分布
3.2.4 过渡模式
3.2.5 主催化剂选择
3.2.5.1 催化剂的配制
3.2.5.2 聚合工艺条件
3.2.5.3 产品物性
3.3 结果与讨论
3.3.1 PPR-R180的质量指标
3.3.2 产品过渡
3.3.3 聚合工艺控制
3.3.3.1 工艺参数
3.3.3.2 MFR控制
3.3.3.3 乙烯含量
3.3.4 造粒控制
3.3.4.1 挤出量
3.3.4.2 MFR
3.3.5 降解的控制
3.3.5.1 助剂量(q)和MFR
3.3.5.2 熔体温度
3.3.5.3 降解对性能的影响
3.4 产品表征及性能
3.4.1 力学性能
3.4.2 分子量及分子量分布
第三章 参考文献
第四章 超高分子量PP和PP管材料结晶和熔融行为的研究
4.1 前言
4.2 平衡熔点(T_m~0)和玻璃化温度(T_g)
4.3 PPR1、UHPPR1、UHPPH1结晶和熔融行为的比较
4.3.1 等温结晶动力学和熔融行为
4.3.2 非等温结晶动力学和熔融行为
4.3.3 结晶活化能
4.4 PPR2和PPB1的结晶和熔融行为的研究
4.4.1 等温结晶动力学
4.4.2 非等温结晶动力学
4.4.3 等温和非等温结晶后的熔融行为
4.4.4 结晶活化能
第四章 参考文献
第五章 超高分子量PP和PP管材料结构、形态及流变性能
5.1 前言
5.2 PP管材专用料的链结构
5.2.1 ~(13)C-NMR表征
5.2.2 FTIR谱表征
5.3 晶态结构和形态
5.3.1 晶体的晶型
5.3.2 晶体的形态
5.4 动态力学性能
5.5 流变行为
5.5.1 温度对流变性能的影响
5.5.2 熔体破裂
5.6 力学性能
第五章 参考文献
第六章 超高分子量PP熔体粘弹性能的研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 原料表征
6.2.2 测试方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 PPR1、UHPPH2和UHPPR2毛细管流变性能
6.3.2 UHPPR2、PPR1、UHPPH2粘弹性能
6.3.2.1 频率对模量的影响
6.3.2.2 动态流变性能
6.3.2.3 活化能
6.3.2.4 G″最大值峰的确认
6.3.2.5 分子量对平台模量的影响
6.3.2.6 温度对平台模量的影响
第六章 参考文献
第七章 PPR管材高温下耐蠕变机理的研究
7.1 前言
7.2 PPR高温长期静液压强度
7.3 分子链缠结机理
7.4 片晶联接链机理
7.4.1 乙烯含量对联接链分数的影响
7.4.2 分子量对联接链分数的影响
7.4.3 等温结晶TTT图
7.5 慢速裂纹破坏的分子模型
第七章 参考文献
第八章 结论
附录 攻读博士学位期间发表的论文
致谢
发布时间: 2005-09-26
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