热水管材专用料PA14D产品质量分析

刘维忠

摘 要：本文通过对比介绍了大庆炼化公司管材专用料PA14D质量指标，通过优化生产方案，提升了管材专用料PA14D的质量，实现了装置效益最大化。

关键词：熔体流动速率（MFR）；熔流比；氧化诱导期；悬臂梁冲击强度；弯曲模量

大庆炼化公司聚丙烯生产装置采用Basell公司的Spheripol工艺（液相本体-气相法），生产能力为30万吨/年。 2005年投产，是当今国内单线生产能力最大，技术最先进的双环管工艺技术之一，能生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物聚丙烯，且能生产熔指更高的均聚物和更高橡胶相含量的高抗冲共聚物，具备生产聚丙烯管材专用料PP-R的能力。通过几年的质量提升，管材专用料PP-R的基础物性和后加工性能已有很大的提高且趋于稳定，得到下游客户的一致认可，并且占有很大的市场份额。

2008年我们将公司生产的三个批次的PA14D与市场上先进产品进行质量对比分析。

1 性能测试

1.1 基础性能测试

不同批次的PA14D产品均达到标准指标要求，熔体流动速率、密度、熔流比等性能的稳定性较好。

大庆炼化公司聚丙烯厂PA14D与市场PPR产品比较，熔体流动速率（MFR）相当，熔流比PA14D稍大，对加工性能有利。

从氧化诱导期数值来看，大庆炼化公司聚丙烯厂PA14D的时间较长，表明抗氧化体系比较稳定。保证了在造粒过程中减少由热及剪切而引起的断链，使得管材专用料具有较好的强度和长期抗蠕变性能。

1.2 力学性能测试

不同批次PA14D产品均达到标准指标要求，悬臂梁冲击强度、弯曲模量等性能稳定性较好；目前，通过质量改进的PA14D产品悬臂梁冲击强度高于市场PPR产品，这主要与分子量、乙烯含量及序列结构的差异相关。

2 结构表征

2.1 13C-NMR分析

2009年大庆炼化聚丙烯厂通过在装置上调整乙烯加入量等工艺条件，PA14D的ω（E）明显提高，且较稳定，ω（E）量在3.8%左右，使得产品的抗冲击性能得到显著改善，提高了专用料长期使用性能。

从三单元序列结构看出，PA14D样品的y（EEE）为0.321%， 与市场PPR产品的y（EEE）相当，表明乙烯长链数量减少。EEE序列可能含有四单元、五单元甚至更长的乙烯链段结构，EEE结构对提高冲击强度虽然有一定的贡献，但对产品刚性有一定的负面影响

三单元序列结构中代表乙烯以单分子嵌入聚丙烯链段为PEP含量，乙烯以单分子嵌入聚丙烯长链，说明其聚丙烯长链分子中，嵌入了无数个分子级乙丙橡胶单元，乙烯的嵌入，使PP主链的无规性增强，C-C链节可自由旋转，材料受外力冲击时，这种柔性的链节，可以通过构象上的变化吸收冲击能量，因此PEP含量高，分子级乙丙橡胶EPR的比例越多，是对PP长链冲击性能贡献的最大部分。

市场PPR产品的PEP单分含量（3.78mol%），PA14D产品PEP含量有较大的改善，PEP含量达到3.875mol%，说明乙烯分布较好。

2.2 分子量及分布表征：

PA14D重均分子量高于市场PPR产品，管材专用料具有较好的强度、长期抗蠕变性能；分子量分布系数与市场PPR产品相当。

2.3 结构表征-热性能分析

PA14D熔点在143.7℃附近，市场PPR产品熔点142.5℃，PA14D熔点与市场PPR产品相近。

2.4 扭矩流变试验

扭矩流变试验：熔体温度190℃，流变试验曲线如图1和表1

备注：工艺温度℃：180℃、195℃、200℃、196℃、190℃在各自设定的实验转速范围内熔体表面平稳光滑，无熔体破裂或鲨鱼皮现象出现。

由于挤管时的剪切速率一般在1000s-1以下，在此剪切速率范围内，对材料的高分子量部分及分子量分布较为敏感，因此挤管加工性市场PPR料略好于大庆料。但随着剪切速率的进一步提高，分子量在100万以下级分对材料的加工行为影响较大，此时大庆料加工性略好于市场PPR料。

3 结论

我厂生产的聚丙烯管材PA14D专用料的产品综合指标均达到了质量指标。通过对我厂聚丙烯装置工艺参数的优化，我厂生产的聚丙烯管材专用料同市场管材专用料相比，PA14D的产品质量已经达到了市场PPR产品的指标。