一種提高聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚乙烯管生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng) 性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乙烯（polyethylene，PE)管由于具有使用壽命長(zhǎng)、耐腐蝕性能強(qiáng)、柔韌性好、重 量輕、連接方便、摩擦阻力小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨斔?、給水排水等領(lǐng)域。聚乙烯管在 長(zhǎng)期使用過(guò)程中，會(huì)發(fā)生脆性破壞。脆性破壞是由于聚乙烯管在較低應(yīng)力條件下引起的慢 速裂紋增長(zhǎng)所致，是聚乙烯管在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)生破壞的主要型式。聚乙烯管的實(shí)地破 壞是引起慢速裂紋增長(zhǎng)的主要誘因，如管材在生產(chǎn)、運(yùn)輸和施工過(guò)程中造成的劃痕、裂紋等 損壞，或機(jī)械連接變型、壓扁等，這些裂紋會(huì)在外部的彎曲或扭轉(zhuǎn)載荷下慢慢擴(kuò)展到整個(gè)管 壁，并最終導(dǎo)致管道系統(tǒng)破壞。對(duì)于承受內(nèi)壓的聚乙烯管來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生慢速裂紋增長(zhǎng)是不可避 免的，因此，提高聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能對(duì)提高其使用壽命具有重要意義。
[0003] 目前，提高聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的方法主要是改進(jìn)用于加工聚乙烯管的 原料樹(shù)脂的性能。例如通過(guò)共聚的方法控制原料樹(shù)脂的分子量分布、支化程度以及結(jié)晶度 等。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問(wèn)題：現(xiàn)有的通 過(guò)改進(jìn)原料樹(shù)脂的性能來(lái)提高聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的方法工藝復(fù)雜、操作困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單、容易操作的提高聚乙烯管 耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的方法。
[0006] 具體而言，包括以下的技術(shù)方案：
[0007] -種提高聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的方法，該方法為：在聚乙烯管加工成 型過(guò)程中，將聚乙烯管原料樹(shù)脂與線型低密度聚乙烯樹(shù)脂混合均勻，再經(jīng)過(guò)熔融、擠出、 冷卻得到聚乙烯管；所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的質(zhì)量比例為 0. 5%。~5%。;其中，所述聚乙烯管原料樹(shù)脂為以乙烯為單體聚合得到的聚乙烯樹(shù)脂；所述線 型低密度聚乙烯樹(shù)脂為乙烯和α -烯烴共聚得到的密度為〇. 910~0. 925g/cm3的聚乙烯 樹(shù)脂。
[0008] 優(yōu)選地，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的質(zhì)量比例為 1 %〇~4%〇 〇
[0009] 優(yōu)選地，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的質(zhì)量比例為 1 %〇 ~3%〇 〇
[0010] 優(yōu)選地，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的質(zhì)量比例為2%〇。
[0011] 優(yōu)選地，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂的密度為〇. 917~0. 923g/cm3。
[0012] 優(yōu)選地，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂中，所述α-烯烴與所述乙烯的質(zhì)量比例為 5~10 %，所述α -稀徑選自1- 丁稀、1-己稀以及1-辛稀中的至少一種。
[0013] 優(yōu)選地，所述聚乙烯原料樹(shù)脂的密度為0. 955~0. 965g/cm3,熔體流動(dòng)速率為 0·20 ~0· 30g/10min。
[0014] 優(yōu)選地，將所述聚乙烯管原料樹(shù)脂和所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂混合均勻后，按 照以下工藝參數(shù)加工聚乙烯管：擠出量670~690kg/h，加工溫度190~200°C，螺桿轉(zhuǎn)速 115~125rpm，熔體壓力130~150bar，熔體溫度190~200°C。
[0015] 優(yōu)選地，所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的密度為0. 940~0. 955g/cm3,熔體流動(dòng)速率為 0·80 ~0· 90g/10min。
[0016] 優(yōu)選地，將所述聚乙烯管原料樹(shù)脂和所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂混合均勻后，按 照以下工藝參數(shù)加工聚乙烯管：擠出量640~660kg/h，加工溫度180~190°C，螺桿轉(zhuǎn)速 120~130rpm，熔體壓力95~115bar ;熔體溫度200~210°C。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方法的有益效果是：
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)在聚乙烯管加工成型過(guò)程中向原料樹(shù)脂中添加線型低密度聚 乙烯樹(shù)脂來(lái)提高聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能，工藝簡(jiǎn)單、容易操作。由于線型低密度聚 乙烯樹(shù)脂添加量很少，因此，采用本發(fā)明實(shí)施例的方法可以在不改變?cè)芯垡蚁┕芗庸こ?型工藝條件以及不影響聚乙烯管其他性能的前提下，有效提高所得聚乙烯管耐慢速裂紋增 長(zhǎng)性能，按照GB/T 18476-2001對(duì)所得聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表 明，采用本發(fā)明實(shí)施例的方法所得的聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能是未添加線型低密度 聚乙烯樹(shù)脂的聚乙烯管的近2倍。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0020] 圖1為線型低密度聚乙烯添加量與聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的關(guān)系曲線；
[0021] 圖2為線型低密度聚乙烯添加量與聚乙烯管斷裂伸長(zhǎng)率的關(guān)系曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種提高聚乙烯管耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的方法，該方法為：在 聚乙烯管加工成型過(guò)程中，將聚乙烯管原料樹(shù)脂與線型低密度聚乙烯樹(shù)脂混合均勻，再經(jīng) 過(guò)熔融、擠出、冷卻得到聚乙烯管；所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂的與所述聚乙烯管原料樹(shù) 脂的質(zhì)量比例為〇. 5%。~5%。；其中，所述聚乙烯管原料樹(shù)脂為以乙烯為單體聚合得到的 聚乙烯樹(shù)脂；所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂為乙烯和α -烯烴共聚得到的密度為〇. 910~ 0. 925g/cm3的聚乙稀樹(shù)脂。
[0024] 聚乙烯管在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，慢速裂紋增長(zhǎng)會(huì)引發(fā)聚乙烯管的破壞，帶來(lái)安全隱 患。在聚乙烯管的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及鋪設(shè)過(guò)程中，在聚乙烯管表面造成劃痕或裂紋是不可避免 的。因此，只有提高聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能才能延長(zhǎng)聚乙烯管的使用壽命，保證聚 乙烯管的使用安全。
[0025] 線型低密度聚乙稀（Linear Low-Density Polyethylene，LLDPE)是由乙稀與 少量α -烯烴采用Ziegler-Natta引發(fā)體系共聚得到的，其分子鏈呈線型結(jié)構(gòu)，帶有少量 側(cè)基。線型低密度聚乙烯具有較低的結(jié)晶度以及良好的抗沖擊強(qiáng)度和抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性 能。因此，在聚乙烯管成型加工過(guò)程中，將線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與聚乙烯管原料樹(shù)脂按照 0. 5%。~5%。的比例混合均勻，可以改善聚乙烯管原料樹(shù)脂的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度，再進(jìn)行熔 融、擠出、冷卻等步驟，所得聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能與未添加線型低密度聚乙烯的 聚乙烯管相比顯著提高。而且，由于線型低密度聚乙烯的添加量很少，不影響現(xiàn)有聚乙烯管 的加工成型工藝以及聚乙烯管的其他性能。
[0026] 在上述的方法中，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的比例優(yōu) 選為 1 %。~4%。，例如可以為 1. 5%。、1. 8%。、2%。、2. 2%。、2. 5%。、3%。、3. 5%。等，更優(yōu)選 1 %。~ 3%。。特別是當(dāng)所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂與所述聚乙烯管原料樹(shù)脂的比例為2%。時(shí)，所得 聚乙烯管的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能是未添加線型低密度聚乙烯的聚乙烯管的近2倍。
[0027] 在上述的方法中，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂的密度優(yōu)選0. 917~0. 923g/cm3。
[0028] 在上述的方法中，所述線型低密度聚乙烯樹(shù)脂中，所述α_烯烴與所述乙烯的質(zhì) 量比例優(yōu)選為5%~10%，即乙烯與5%~10%的α-烯烴進(jìn)行共聚，例如可以為6%、 7%、8%、9%等，在這個(gè)比例范圍內(nèi)，所得線型低密度聚乙烯分子的支鏈數(shù)適中。同時(shí)，所述 α -烯烴優(yōu)選1-丁烯、1-己烯以及1-辛烯中的至少一種，將乙烯與上述α -烯烴共聚可以 得到支鏈長(zhǎng)度適中的線型低密度聚乙烯。聚合物分子中的支鏈數(shù)和支鏈長(zhǎng)度會(huì)影響聚合物 分子的晶體結(jié)構(gòu)以及結(jié)晶度，因此，將5%~10%的1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或者它們的任 意組合與乙烯共聚得到的線型低密度聚乙烯有利于改善聚乙烯原料樹(shù)脂的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié) 晶度。例如，線型低密度聚乙烯可以選擇中