耐熱聚乙烯PERT的發(fā)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(shù)量和分布得到的特殊分子結(jié)構(gòu)聚乙烯。PE-RT具有獨特的分子結(jié)構(gòu)，通過分子設(shè)計和聚合工藝能控制共聚單體在主鏈上的分布及數(shù)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(tǒng)、工業(yè)熱介質(zhì)輸送系統(tǒng)、地板輻射采暖系統(tǒng)等。故在本文中我們主要對耐熱聚乙烯PERT的發(fā)展進行了簡單的分析與探討。

關(guān)鍵詞：耐熱 聚乙烯PERT 發(fā)展

1.PE-RT管材市場現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

PE-RT地板輻射采暖管材，主要用于長江以北的傳統(tǒng)冬季集中供暖地區(qū)和長江沿線區(qū)域非傳統(tǒng)供暖地區(qū)。在傳統(tǒng)供暖地區(qū)，節(jié)能環(huán)保的理念使得新建民用建筑中地板輻射采暖應(yīng)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(qū)30%左右，是PE-RT管材需求主要增長地區(qū)之一；在非傳統(tǒng)供暖地區(qū)，隨著人們生活水平的提高，為應(yīng)對冬季濕冷（-5～5℃）的氣候，采用地板輻射采暖逐漸替代空調(diào)、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(qū)。PE-RT管材以其特有優(yōu)點，增長速度很快。

2.PE-RT的結(jié)構(gòu)特點

2.1密度

聚乙烯的密度是反映其結(jié)晶度和支鏈的重要參數(shù)。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(zhì)量相對大小的重要參數(shù)，同時受相對分子質(zhì)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(zhì)量分布

相對分子質(zhì)量分布是影響聚乙烯的加工性能的重要參數(shù)，它的控制需平衡材料的加工性能和力學(xué)性能。茂金屬催化劑生產(chǎn)的PE一T管材料相對分子質(zhì)量分布較窄（分布系數(shù)3--4），通過接入較長的支鏈并使其合理分布來提高力學(xué)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(chǎn)PE--RT管材料相對分子質(zhì)量分布較寬（分布系數(shù)16--18），大致可分為超高相對分子質(zhì)量部分、高相對分子質(zhì)量部分和低相對分子質(zhì)量部分，其中超高及高相對分子質(zhì)量部分可以提高材料的力學(xué)性能，低相對分子質(zhì)量部分能改善材料的加工性能。超高相對分子質(zhì)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(jié)構(gòu)中的系帶鏈對材料的長期高溫蠕變性能起關(guān)鍵作用川。系帶鏈穿過無定形區(qū)，將多個片晶聯(lián)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(xù)發(fā)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(cè)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(shù)川。共聚單體在分子鏈上的分布也是影響分子結(jié)構(gòu)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(xiàn)材料長期高溫蠕變性能的提升。

3.國內(nèi)PE-RT發(fā)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(fā)了PE--T管材料QHM--22F。該樹脂具有較窄的相對分子質(zhì)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(xué)建筑材料測試中心PE--RTll型等級認證。QHM--22F具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能、長期熱穩(wěn)定性和加工穩(wěn)定性，同時具有良好的加工性能，滿足高速生產(chǎn)和牽引的要求。采用QHM--22F生產(chǎn)的管材內(nèi)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(fā)的新型耐熱聚乙烯管材專用料YEM-4705T實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。YEM--4705T是一種可用于熱水管領(lǐng)域的非交聯(lián)聚乙烯，采用三井淤漿法聚乙烯工藝、多釜串聯(lián)技術(shù)生產(chǎn)，為HDPE樹脂，具有較高的相對分子質(zhì)量及較寬的相對分子質(zhì)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(jié)構(gòu)，使其在高溫條件下仍具有優(yōu)異的長期靜液壓強度；產(chǎn)品的低溫沖擊性能優(yōu)良，并具備很好的耐慢速裂紋增長性能和熱氧穩(wěn)定性能。YEM--4705T各項性能指標達到了國外同類產(chǎn)品技術(shù)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(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)出DP800。該樹脂為乙烯和辛烯一1共聚產(chǎn)品，具有較好的加工性能和力學(xué)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(chǎn)品生產(chǎn)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(lián)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(yōu)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(xù)的中試及工業(yè)化開發(fā)提供技術(shù)支持叫。

總之，E-RT在高溫下具有優(yōu)異的長期靜液壓強度，且具有非交聯(lián)、易加工、可回收、可焊接、柔韌性好、熱傳導(dǎo)性優(yōu)良等特點，已逐漸成為理想的可用于冷熱水管道系統(tǒng)的管材料，發(fā)展勢頭強勁，市場的需求量日趨增多。國內(nèi)石化企業(yè)應(yīng)抓住市場機遇，充分利用現(xiàn)有的聚合反應(yīng)裝置和催化劑技術(shù)，加大PE-RT管材料的研發(fā)投入和技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)并生產(chǎn)更多性能卓越的PE-RT管材料，逐漸替代進口產(chǎn)品，滿足國內(nèi)該行業(yè)發(fā)展需求。

參考文獻

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