输油管用耐热HDPE材料研究

摘要

HDPE管材可用于油田管道修复内衬，但HDPE由于其聚乙烯链段的线性结构，其耐温性能差，维卡软化点为120℃;另外，由于HDPE为非极性聚合物，对有机溶剂耐受性差，所以必须对HDPE的耐热及耐溶剂性能进行改性。
　　本文通过共混合金制备技术，围绕HDPE材料耐热及耐溶剂性能，通过工艺调节，配方设计，就PA6及不同相容剂对两种PE材料性能的影响做了探讨;其次，对有机蒙脱土对HDPE/PA6性能影响规律做了研究。得到以下结论:
　　(1)POE-g-MAH(202),POE-g-MAH(493)及HDPE-g-MAH(305)三种相容剂及PA6，对同一HDPE材料性能的影响规律基本相同，三种相容剂都能有效的增容HDPE/PA6体系，但对比共混物的机械性能，耐热性能及耐溶剂性能发现，增容效果最好的相容剂为相容剂305，其次为相容剂493，最后为相容剂202。
　　(2)在相同PA6用量及相容剂条件下，以PE100为基体的共混物在机械性能、耐溶剂性能及耐热性能上，比以PE80为基体的共混物均有所提高;PA6及相容剂对PE80晶片厚度影响很小，对结晶度影响较大，对PE100的结晶度及晶片厚度影响较大;共混物耐热及耐溶剂性均随PA6用量增加先降低，后增加，再降低。
　　(3)挤出机螺杆转速对共混物耐热及耐溶剂性研究发现，当转速在180r/min时，而热及耐溶剂性能最好。
　　(4)加料顺序对蒙脱土改性共混物的影响研究表明，一步法制备的共混物显示出更小的分散相尺寸和分布，表现出更优异的抗撕裂性能，两步法制备的共混物在耐热及耐溶剂性方面更佳。
　　(5)选择亲和性倾向的改性蒙脱土，控制加料顺序，可以制备出耐热耐溶剂优良的蒙脱土改性HDPE/PA6共混物。与PA6亲和性更好的有机蒙脱土DK5表现出比与HDPE亲和性好的DK4更理想的改性效果，相容剂种类及极性影响其与DK5协同效应，其中相容剂305与DK5配合改性效果最好，在DK5用量为0.6％时性能表现最佳，维卡软化点温度提升2.3℃，热变形温度提升6.5℃，耐苯溶胀降低1.4％，耐原油溶胀降低0.17％。
　　(6)采用N，N一二甲基-N-18烷基-3-氨丙基三甲氧基甲硅烷基氯化物(DMOAP)，制备一种新型的有机蒙脱土，其d001为1.47nm，相比原土增加0.28nm，改性蒙脱土层间距对蒙脱土在聚合物中的插层影响很大，极性改性蒙脱土具有选择性分布在PA6中，形成插层、剥离状态。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚乙烯的研究进展

1．1．1 HDPE的性能简介

1．1．2 HDPE的应用及限制

1．1．3 HDPE管材的应用

1．1．4 PE管材的发展与分类

1．2 聚合物／蒙脱土(OMMT)纳米复合材料的研究与进展

1．2．1 MMT的结构与性质

1．2．2 MMT的有机化改性

1．2．3 聚合物／OMMT纳米复合材料的研发性能与应用

1．3 聚乙烯相容剂的研究进展

1．3．1 相容剂的种类

1．3．2 相容性的表征手段

1．4 耐热聚乙烯究进展

1．4．1 耐热高密度聚乙烯

1．4．2 交联聚乙烯

1．4．3 HDPE耐热改性

1．5 本论文的研究目的与研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验加工原料、制备设备与测试仪器

2．1．1 实验原料

2．1．2 制备设备与测试仪器

2．2 实验方法

2．2．1 增容共混样条制备

2．2．2 纳米蒙脱土制备

2．3 表征与测试

2．3．1 力学性能测试

2．3．2 低温冲击性能测试

2．3．3 耐热性能测试

2．3．4 耐溶剂性能测试

2．3．5 红外光谱(FTIR)分析

2．3．6 透射电镜(TEM)分析

2．3．7 差示扫描量热(DSC)分析

2．3．8 扫描电镜分析

第三章 相容剂及共混配比对HDPE／PA6性能影响

3．1 相容剂用量的选择

3．2 相容剂及共混配比对PE80／PA6合金性能影响

3．2．1 相容剂及共混配比对PE80／PA6形貌的影响

3．2．2 相容剂及共混配比对PE80／PA6机械性能的影响

3．2．3 相容剂及共混配比对PE80／PA6低温冲击性能的影响

3．2．4 相容剂及共混配比对PE80／PA6结晶性能的影响

3．2．5 相容剂及共混配比对PE80／PA6耐溶剂性能的影响

3．2．6 相容剂及共混配比对PE80／PA6耐热性能的影响

3．3 相容剂及共混配比对PE100／PA6合金性能影响

3．3．1 相容剂及共混配比对PE100／PA6合金形貌的影响

3．3．2 相容剂及共混配比对PE100／PA6合金力学性能的影响

3．3．3 相容剂及共混配比对PE100／PA6低温冲击性能的影响

3．3．4 相容剂及共混配比对PE100／PA6结晶性能的影响

3．3．5 相容剂及共混配比对PE100／PA6耐溶剂性能的影响

3．3．6 相容剂及共混配比对PE100／PA6耐热性能的影响

3．4 本章小结

第四章 有机蒙脱土及其用量对HDPE／PA6性能的影响

4．1 工艺条件对OMMT改性增容HDPE／PA6共混物性能的影响

4．1．1 挤出机螺杆转速对OMMT改性增容HDPE／PA6性能影响

4．1．2 加料顺序对OMMT改性增容HDPE／PA6性能影响

4．2 OMMT用量对增容HDPE／PA6共混物性能的影响

4．2．1 DK5用量对不同相容剂增容PE100／PA6共混物性能影响

4．2．2 DK4用量对不同相容剂增容PE100／PA6共混物性能影响

4．3 新型有机蒙脱土制备

4．3．1 红外分析

4．3．2 XRD测试

4．3．3 TEM照片分析

4．4 本章小结

第五章 主要结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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