PPR管材料结构与性能及其高温耐蠕变机理的研究

摘要

本论文对工业化PP装置生产的PPR、PPB以及超高分子量UHPPR和UHPPH的链结构、结晶和熔融行为、流变性能等进行了研究，与进口PPR管材料对比，并提出了PPR管道高温高长期强度的分子机理。 本论文主要做了以下几方面的工作：综述了PPR结构、结晶和熔融性能以及性能的影响因素，提出了本论文的研究思路、研究目标和研究内容；在年产20万吨的PP装置上，可用Ziegler-Natta催化剂，采用无氢操作法，制备了极低熔体流动速率(MFR)的PPH、PPB和PPR以及PPR管材料，讨论了生产过程中的工艺控制参数；在双螺杆挤出机中，PPR和PPB管材料的熔体降解行为及其对力学性能的影响进行了研究；用DSC研究了PPR1、PPR2、PPB1和UHPPH1的结晶和熔融特性，并与常规分子量等规聚丙烯进行对比；并首次研究了超高分子量UHPPR1的结晶和熔融行为；用XRD、DMA、毛细管流变仪研究了PPR1、UHPPR1、UHPPH1、PPR2和PPB1的晶体形态、流变和动态力学性能；通过对折叠链结晶表面自由能σe和缠结密度ve的分析，对PPR、PPH和PPB管材料高温下耐蠕变的分子机理进行了探讨，首次提出了片晶联接链和链缠结的机理，并建立了缓慢应力开裂(SCG)破坏的模型。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号说明

北京化工大学学位论文原创性声明

第一章文献综述

1.1前言

1.2 PPR管材概述

1.2.1 PPR管材料及管道性能

1.2.2 PPR管材料的生产及开发

1.3 PPR结构表征与性能

1.3.1分子链结构

1.3.2结晶及聚集态结构

1.3.3性能影响因素

1.4 PPR管道高温下耐蠕变的机理

1.4.1聚烯烃管道的破坏形式

1.4.2聚乙烯管道SCG的机理

1.5本论文研究思路、内容及创新点

1.5.1研究思路

1.5.2研究内容

1.5.3创新点

第一章参考文献

第二章实验部分

2.1实验材料

2.2实验设备及仪器

2.3实验方法

2.3.1试样制备

2.3.2分子量及其分布的GPC测定

2.3.3结晶动力学的研究

2.3.4晶体形态的观察

2.3.5 XRD的晶体结构研究

2.3.6 FTIR和NMR序列结构研究

2.3.7动态力学性能测试

2.3.8静态和动态流变性能测试

2.3.9物理机械性能的测试

第三章PPR和超高分子量PP的工业制备及结构表征

3.1工业试验

3.1.1主要原料及设备

3.1.2工艺流程

3.2工业技术方案的论证

3.2.1聚合反应动力学

3.2.2无氢生产

3.2.3乙烯分布

3.2.4过渡模式

3.2.5主催化剂选择

3.3结果与讨论

3.3.1 PPR-R180的质量指标

3.3.2产品过渡

3.3.3聚合工艺控制

3.3.4造粒控制

3.3.5降解的控制

3.4产品表征及性能

3.4.1力学性能

3.4.2分子量及分子量分布

第三章参考文献

第四章超高分子量PP和PP管材料结晶和熔融行为的研究

4.1前言

4.2平衡熔点(T0m)和玻璃化温度(Tg)

4.3 PPR1、UHPPR1、UHPPH1结晶动力学和熔融行为研究

4.3.1PPR1、UHPPR1、UHPPH1等温结晶动力学和熔融行为

4.3.2PPR1、UHPPR1、UHPPH1非等温结晶动力学和熔融行为

4.3.3PPR1、UHPPR1、UHPPH1结晶活化能

4.4 PPR2和PPB1的结晶和熔融行为的研究

4.4.1PPR2和PPB1等温结晶动力学

4.4.2PPR2和PPB1非等温结晶动力学

4.4.3PPR2和PPB1等温和非等温结晶后的熔融行为

4.4.4PPR2和PPB1结晶活化能

第四章参考文献

第五章超高分子量PP和PP管材料结构、形态及流变性能

5.1前言

5.2 PP管材专用料的链序列结构

5.2.1 13C-NMR表征

5.2.2 FTIR谱表征

5.3超高分子量PP和PP管材专用晶体结构和形态

5.3.1晶体的晶型

5.3.2晶体的形态

5.4动态力学性能

5.5超高分子量PP和PP管材专用料的流变行为

5.5.1温度对流变性能的影响

5.5.2熔体破裂

5.6超高分子量PP和PP管材专用料的力学性能

第五章参考文献

第六章超高分子量PP均聚物和无规共聚物熔体粘弹性能

6.1前言

6.2实验部分

6.2.1原料表征

6.2.2测试方法

6.3结果与讨论

6.3.1UHPPH2和UHPPR2毛细管流变性能

6.3.2UHPPR2、PPR1、UHPPH2粘弹性能

第六章参考文献

第七章PPR管材高温下耐蠕变机理的研究

7.1前言

7.2 PPR高温长期静液压强度

7.3分子链缠结机理

7.4片晶联接链机理

7.4.1乙烯含量对联接链分数的影响

7.4.2分子量对联接链分数的影响

7.4.3等温结晶TTT图

7.5慢速裂纹破坏的模型

第七章参考文献

第八章结论

附录 攻读博士学位期间发表的论文

致谢