耐熱聚乙烯PERT的發展

龐古清

摘 要：耐熱聚乙烯（PE-RT）是采用乙烯與α烯烴共聚合的方法，通過控制支鏈數量和分布得到的特殊分子結構聚乙烯。PE-RT具有獨特的分子結構，通過分子設計和聚合工藝能控制共聚單體在主鏈上的分布及數量，形成較多系帶分子，使其兼具良好的柔韌性和耐熱性能，適用于民用建筑冷熱水管路系統、工業熱介質輸送系統、地板輻射采暖系統等。故在本文中我們主要對耐熱聚乙烯PERT的發展進行了簡單的分析與探討。

關鍵詞：耐熱 聚乙烯PERT 發展

1.PE-RT管材市場現狀及發展趨勢

PE-RT地板輻射采暖管材，主要用于長江以北的傳統冬季集中供暖地區和長江沿線區域非傳統供暖地區。在傳統供暖地區，節能環保的理念使得新建民用建筑中地板輻射采暖應用比例顯著提高。在東北三省，地板輻射采暖普及率80%左右，西北地區30%左右，是PE-RT管材需求主要增長地區之一；在非傳統供暖地區，隨著人們生活水平的提高，為應對冬季濕冷（-5～5℃）的氣候，采用地板輻射采暖逐漸替代空調、電暖爐取暖已逐漸呈明顯的增長趨勢，這是另一個重要的PE-RT管材需求增長地區。PE-RT管材以其特有優點，增長速度很快。

2.PE-RT的結構特點

2.1密度

聚乙烯的密度是反映其結晶度和支鏈的重要參數。受催化劑和共聚單體共同影響，PE一T管材料可分為中密度聚乙烯和高密度聚乙烯兩種。中密度PE一T的密度為0.993-0.9419/cm3；高密度PE--RT的密度約為0.9479/cm3。

2.2熔體流動速率

熔體流動速率是反映聚合物相對分子質量相對大小的重要參數，同時受相對分子質量分布和支鏈等因素影響。中密度PE一RT的熔體流動速率（ 190℃，2.16 kg）為0.60-0.859/lomin；高密度PE一RT熔體流動速率（190℃，5 kg）為0 .45-0.709/lomin。

2.3相對分子質量分布

相對分子質量分布是影響聚乙烯的加工性能的重要參數，它的控制需平衡材料的加工性能和力學性能。茂金屬催化劑生產的PE一T管材料相對分子質量分布較窄（分布系數3--4），通過接入較長的支鏈并使其合理分布來提高力學性能，再通過提升熔體流動性保證其加工性能。采用Ziegle。Natta催化劑、淤漿法工藝生產PE--RT管材料相對分子質量分布較寬（分布系數16--18），大致可分為超高相對分子質量部分、高相對分子質量部分和低相對分子質量部分，其中超高及高相對分子質量部分可以提高材料的力學性能，低相對分子質量部分能改善材料的加工性能。超高相對分子質量部分還有助于形成更多的系帶鏈，進一步增強材料的耐高溫蠕變性能。

2.4系帶鏈

聚乙烯鏈結構中的系帶鏈對材料的長期高溫蠕變性能起關鍵作用川。系帶鏈穿過無定形區，將多個片晶聯系在一起，可以有效提高材料的長期高溫蠕變性能。同時，系帶鏈通過部分伸展和滑移，吸收并釋放能量，阻止微小的裂紋繼續發展，可進一步提升材料的長期高溫蠕變性能。

2.5共聚單體類型及分布

共聚單體的類型對生成系帶鏈的概率有較大影響。辛烯--1比己烯--1和丁烯一1形成的側鏈長，很難接入成長中的片晶，具有最佳的系帶鏈生成概率，因而更容易形成系帶鏈。但較長的辛烯一1鏈段也較難接入聚合物主鏈，需要有共聚性能更好的催化劑技術川。共聚單體在分子鏈上的分布也是影響分子結構的重要因素。通過有效控制共聚單體在聚合物分子鏈間的分布，可實現材料長期高溫蠕變性能的提升。

3.國內PE-RT發展概況

3.1齊魯石化

2011年4月中國石化齊魯石油化工公司利用Unipol氣相法聚乙烯裝置，采用茂金屬催化劑，己烯--1為共聚單體，成功開發了PE--T管材料QHM--22F。該樹脂具有較窄的相對分子質量分布，屬于中密度聚乙烯樹脂。2012年7月，QHM--22F通過了中國國家化學建筑材料測試中心PE--RTll型等級認證。QHM--22F具有優異的物理力學性能、長期熱穩定性和加工穩定性，同時具有良好的加工性能，滿足高速生產和牽引的要求。采用QHM--22F生產的管材內外表面光滑、壁厚均勻，滿足用戶要求。

3.2揚子石化

2011年6月，中國石化揚子石油化工有限公司研發的新型耐熱聚乙烯管材專用料YEM-4705T實現了工業化生產。YEM--4705T是一種可用于熱水管領域的非交聯聚乙烯，采用三井淤漿法聚乙烯工藝、多釜串聯技術生產，為HDPE樹脂，具有較高的相對分子質量及較寬的相對分子質量分布，加工性能良好，熔體強度高，適合高速擠出管材的成型加工。YEM--4705T具有獨特的分子結構，使其在高溫條件下仍具有優異的長期靜液壓強度；產品的低溫沖擊性能優良，并具備很好的耐慢速裂紋增長性能和熱氧穩定性能。YEM--4705T各項性能指標達到了國外同類產品技術水平。

3.3撫順石化

2012年11月，中國石油撫順石油化工公司利用加拿大NOVA公司的Sclaritech溶液法聚乙烯生產工藝技術開發出DP800。該樹脂為乙烯和辛烯一1共聚產品，具有較好的加工性能和力學性能。DP800的開車成功，填補了我國以辛烯一1為共聚單體的聚乙烯產品生產空白。

3.4大慶石化

中國石油大慶石油化工公司研究院利用10L乙烯聚合裝置、單釜分段聚合模擬串聯聚合方法，采用新型欽系Ziegler一atta催化劑體系和高效助劑體系，優化聚合工藝條件，制備了公斤級的耐熱聚乙烯管材專用樹脂，并進行了性能測試，為后續的中試及工業化開發提供技術支持叫。

總之，E-RT在高溫下具有優異的長期靜液壓強度，且具有非交聯、易加工、可回收、可焊接、柔韌性好、熱傳導性優良等特點，已逐漸成為理想的可用于冷熱水管道系統的管材料，發展勢頭強勁，市場的需求量日趨增多。國內石化企業應抓住市場機遇，充分利用現有的聚合反應裝置和催化劑技術，加大PE-RT管材料的研發投入和技術攻關，研發并生產更多性能卓越的PE-RT管材料，逐漸替代進口產品，滿足國內該行業發展需求。

參考文獻

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