聚乙烯范文10篇
时间：2023-03-30 12:56:30
聚乙烯范文篇1
1前言
聚乙烯无滴薄膜在农业上最重要的用途就是作为棚膜使用。塑料大棚对蔬菜、瓜果的提前播种和成熟起着至关重要的作用，它为一年四季提供新鲜蔬菜，满足人民生活需要做出了重大贡献。聚乙烯无滴薄膜是由一定比例的线性低密度聚乙烯(LLDPE)，一定比例的低密度聚乙烯(LDPE)(有时加一定比例的EVA)，一定比例的无滴母料混合后挤出吹塑而成。塑料大棚的主要功能是提高棚内温度。除作为高分子材料的塑料薄膜本身具有较低的热传导系数可以起到减少棚内热损失的作用外，无滴母料中具有阻隔红外线作用的含硅类无机矿物填料如滑石粉、高岭土等也能显著提高棚膜的保温性，棚内温度的提高必然导致地面水分的蒸发。而目前大多数农地膜生产厂家所用(或自已生产的)聚乙烯无滴薄膜母料中的无滴剂如540B、622A或W94等，只有防滴效果，这就导致了棚内雾气较大，从而使如黄瓜、西瓜、茄子等开花类蔬菜容易染病，影响产量及收成。聚乙烯防雾无滴薄膜是在原无滴母料生产中加入了一定比例的防雾剂全氟烷，从而使生产出的无滴薄膜具有了一定的防雾性，解决了棚内雾汽较大这一难点，对减少蔬菜特别是开花类蔬菜的病虫害，提高蔬菜产量作出了贡献。
2实验配方
2.1工艺配方
以LLDPE为70份计，如表1：
2.2树脂的选用
LLDPE树脂一般选熔体指数为1.5～2.0g/10min的较好，这是因为熔体指数越小，表明该树脂的分子量越大，而随着其分子量的增大，树脂的断裂强度、硬度、韧性、耐老化的稳定性、熔融粘度、耐环境应力开裂性能均有所提高；而为了挤出吹塑方便,又不能选择熔体指数过低的，因此，目前选用齐鲁石化公司生产的7042较理想。根据上述原理，LDPE选用大庆石化公司生产的18d，EVA选用北京有机化工厂的产品(VA含量为5)，无滴母料(含防雾剂)为本厂生产的QY-104型。
2.3EVA的作用
EVA是一类具有橡胶弹性的热塑性树脂，具有良好的韧性、挠曲性、耐应力开裂性和粘结性等。EVA与聚烯烃类树脂共混作为改性剂，给PE分子链增加了弹性粒子。由于EVA的玻璃化温度很低、粘度小，当它和PE共混后，随着EVA的增多，形成适当的第二相。由于两组都有了乙烯基团，有较好的相容性，所以对PE有很强的增韧作用，增强了PE承受外力、溶剂作用而龟裂的能力，从而增强了薄膜的韧性、耐寒性及无滴效果、防雾效果的持久性。
2.4防雾剂的防雾作用
防雾剂全氟烷在薄膜中由氟无机物形成一个核，它能把棚内空气中的水份吸收，同时还能抑制膜表面上的水份蒸发，并促进无滴剂无滴效果的发挥；所有这些薄膜表面的水份都在无滴剂作用下，通过薄膜表面往下流到土壤中去，从而使棚内空气中水份减少，达到防雾的效果。
3生产工艺
配料计量→混合→加料→挤出→吹塑→→卷取→下卷温差可控制在±2℃。
4总结
以幅宽9m，厚0.08mm的防雾无滴膜为试验棚，试验结果示于表3。
一般厚度0.06～0.07mm的膜，防雾剂在膜内含量0.14%，防雾效果较好；厚度0.08mm的膜，防雾剂在膜内含量0.12%防雾效果就可以了；如果大棚用的时间较短，0.08mm厚的膜，防雾剂在膜内含量为0.10%也可以。
随着人们生活水平的不断提高，对蔬菜的需求量日益增大。为了提高蔬菜产量，减少病虫害，聚乙烯防雾无滴薄膜的推广和使用必将日益扩大。
参考文献：
［1］合成树脂及塑料〔J〕，1993，10
［2］张开.高分子物理学〔M〕．成都科技大学出版社，1981
［3］刘英俊，刘伯元等.塑料填充改性〔M〕，1998，
聚乙烯范文篇2
随着城市建设的发展，防水要求越来越高，防水技术发生了日新月异的变化，防水材料也随之走进了高科技时代。各种新型防水材料如高聚物改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、密封材料等得到了广泛的推广应用。聚乙烯丙纶复合卷材是近年来新开发的品种，是继橡胶卷材、改性沥青卷材之后的一种新型柔性防水卷材，广泛应用于公共建筑和住宅屋面、地下室、车库、水池、地铁站的防水、防渗工程。相对传统防水材料，适用范围广，操作容易、可靠、环保、施工成本低，防水效果佳，深受建设方青睐和社会的认可。
二、材料介绍
1．聚乙烯丙纶复合防水卷材以聚乙烯树脂为主防水层，双表面复合丙纶长丝无纺布作保护增强层，采用热融直压工艺一次复合成型，该产品为多层增强式结构，是一种新型的环保型防水材料。属高分子系列防水卷材。
2．产品特点
2.1结构特点
2.1.1主防水层聚乙烯膜采用抗穿刺性能良好的线性低刻度聚乙烯树脂加工而成，同时加入了辅料以改进卷材主防水层的柔性和粘结性，加入了碳黑、抗氧剂以改进卷材主防水层的抗老化性。
2.1.2表面增强层采用新型丙纶长丝热轧纺粘无纺布，主要作用为：
2.1.2.1增加芯层(主防水层)的整体抗拉伸强度，使芯层厚度相对减少
2.1.2.2增加芯层的表面粗糙程度，使芯层起到防护作用
2.1.2.3提供可粘接的网状空隙结构。
2.2性能特点
由于聚乙烯丙纶复合防水卷材的选材及结构特点，使其具有了：
2.2.1抗渗能力强，抗拉强度高，低温柔性好，线胀系数少，易粘接，摩擦系数大，稳定性好，无毒，变形适应能力强，适应温度范围宽，使用寿命长等良好的综合技术性能。
2.2.2聚乙烯丙纶复合防水卷材综合运用优势材料承担防水系统的分解功能，形成整体性能良好稳定的防水系统，可以进行湿作业。
三、聚乙烯丙纶复合防水卷材在四海宜家(地下室防水和屋面防水)工程中的应用
由我司承建的四海宜家工程地下室及屋面防水，使用了聚乙烯丙纶复合防水卷材，取得了满意的效果，已竣工验收。该项目位于深圳市南山区西南处，总占地面积6390m2，建筑物为商住楼，地面以上21层，两层地下室，在裙楼三层屋面为空中花园，整个地下室和屋面防水总面积达14108m2，均采用聚乙烯丙纶复合卷材防水。现简单介绍施工方法供大家参考。
1．材料准备
2．机具准备
3．施工工艺流程
基层表面清理、修整→节点附加增强处理→定位弹线、试铺→铺贴卷材→收头处理、节点密封清理、检查、修整一保护层施工
4.施工操作要点
在防水施工前，对工人要进行技术培训，重点应对防水节点作法、防水卷材搭接缝粘贴及密封工艺、卷材的收口处理等作具体详细交底。
4.1基层表面清理
4.1.1将基层上的尘土、砖块、砂粒、碎石、杂物、油污、工具及砂浆疙瘩清除干净，在施工过程中还要随时清扫，以至于不损坏卷材。
4.1.2基层局部凹凸不平、起砂起皮、裂缝及预埋固定不稳等等，在防水层铺设前要及时修补：
4.1.2.1凹凸不平：隆起的部位要铲平或刨去重新补作，低凹处用聚合物水泥砂浆修补抹平，较薄时可用掺胶的素浆涂刷。
4.1.2.2起砂、起皮、麻面：清除起皮、起砂、浮尘，用聚合物水泥浆涂刷、养护。
4.1.2.3裂缝：宽度小于0.5mm时，涂刷一层压密胶，或用聚合物水泥浆涂刮修补；裂缝宽度超过0.5mm时，用SQ405聚氨酯密封膏刮封。
4.1.2.4预埋件固定不稳：如发现水落口、伸出板面管道及安装设备的预埋件安装不牢，要凿开预埋件周边，用聚合物水泥砂浆补好。
4.2节点附加增强处理：
4.2.1伸出板面管道：管道周边用水泥砂浆做成圆弧形。在管道周边加铺两层附加层后，上端用沥青麻丝或细铁丝扎紧，最后用密封材料密封，或焊上薄钢板做成泛水。
4.2.2阴阳角：阴阳角处的基层涂胶粘剂后要用密封膏涂封距角每边100mm，再铺一层卷材附加层，剪缝处用密封膏封固。
4.2.3施工缝：施工缝处的剪力墙与顶板交接处的施工部位，先做好防水层，再加铺一层卷材作保护层，但不应与原卷材粘结。
4.3定位弹线、试铺：为了掌握卷材的铺贴方向、距离和尺寸，检查卷材有无弯曲，在正式铺贴前要进行试铺工作。对于顶板、立墙转角、管口等特殊部位，事先按设计要求进行裁剪。试铺时，应在找平层上沿基准线一侧向另一侧弹线，以确定卷材搭接位置，否则卷材铺贴时容易歪斜，甚至还会造成卷材扭曲、皱折等缺陷。
4.4铺贴卷材
基层表面的涂刷先用油漆刷涂刷复杂部位，后用刮板均匀涂刷在基层上。涂刷时，应来回涂滚，确保胶面平整。
滚铺施工法：将涂布完胶粘剂并达到干燥度的卷材用φ50～φ100mm的塑料管或原来用来装运卷材的筒芯重新成卷，成卷时两端要平整，不应出现笋状，以保证铺贴时能对齐粉线。成卷后用钢管穿入筒芯，由两人分别持钢管两端，抬起卷材的端头，对准粉线，固定在已铺好的卷材顶端搭接部位或基层面上，抬卷材两人同时匀速向前，展开卷材，并随时注意将卷材边缘对准粉线，同时应使卷材铺贴平整。
每铺完一幅卷材，应立即用干净而松软的长柄压辊从卷材一端顺卷材横向顺序滚压一遍，彻底排除卷材粘结层间的空气。长边与短边的搭接缝宽度控制在80mm以上。
平、立面交接处，先粘帖好平面，经过转角，由下往上粘贴卷材，最后用手持压辊滚压密实，滚压时要从上往下进行。
卷材铺好与基层压粘后，要将搭接部位的结合面清理干净，然后用油漆刷均匀涂刷接缝胶粘剂，待胶粘剂表面干燥后即可进行粘合。搭接缝全部粘贴后，缝口用密封材料封严，用刮刀沿缝刮涂，不能留有缺口，密封宽度不小于10mm。
4.5收头处理、节点密封
卷材铺贴完成后，将端头裁齐。若采用预留凹槽收头，将端头全部压入凹槽内，用压条钉压平服，再用密封材料封严，最后用聚合物水泥砂浆抹封凹槽。如无法预留凹槽，应先用带垫片钉子或金属压条将卷材端头固定在墙面上，用密封材料封严，再将金属或合成高分子卷材条用压条钉压作盖板，盖板与立墙间用密封材料封固或采用聚合物水泥砂浆将整个端头部位埋压。
4.6清理、检查、修整
卷材铺设完毕后，将工地上残留的垃圾清理干净，并倒放到指定地点，做到人离场地清。施工人员要仔细检查卷材接缝收头是否粘结紧密，管件、管道、地漏、排水口、等薄弱环节是否已做了重点处理，防水层是否保持完好。如有不符合质量要求的部位，要按照技术规范对该部位进行修整，直到符合质量要求为止。施工缝、后浇带、预留孔洞防水做法详见《建筑防水构造图集》、《建筑防水工程技术规范》。
4.7保护层施工
可采用1：2水泥砂浆或C15细石混凝土直接浇捣，并采用6m×6m分格缝，分格缝用沥青罐满。
5．施工注意事项：
5.1卷材铺贴过程中有皱折无法纠正时，应断开皱折处，按接缝处理。
5.2采用高分子胶粘剂(如聚氨酯胶)搭接接缝时，不能将水泥胶涂在卷材搭接处，以免影响高分子胶粘剂的接缝粘接。
5.3伸出基层的管道、设备或预埋件等，应在卷材施工前安装完毕。防水层完工后，不得在其上凿孔打洞或发生被重物冲击的现象。
5.4胶粘剂涂刷后应及时粘贴卷材，防止胶中水分散失；影响粘贴质量；潮湿基面可以施工，但要将基面明水清除干净。
5.5卷材施工须在5级风以下进行，雨、雪天禁止施工。要对已完工的防水层进行保护，防止卷材起鼓。
5.6进入施工现场施工人员必须穿软底鞋，避免损坏卷材。
5.7卷材储放时，防止日晒、浸水、温度过高和遭遇机械损伤；除期限不超过20d的运输可平垛不大于五层外，均应立放；存放一般应单层立放，储存期不大于30d可两层立放；卷材不得与各种有机溶剂等有害物质接触。
聚乙烯范文篇3
UHMWPE是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。世界上最早由美国AlliedChemical公司于1957年实现工业化，此后德国Hoechst公司、美国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化生产。我国上海高桥化工厂于1964年最早研制成功并投入工业生产，70年代后期又有广州塑料厂和北京助剂二厂投入生产。限于当时条件，产物分子量约150万左右，随着工艺技术的进步，目前北京助剂二厂的产品分子量可达100万～300万以上。
UHMWPE的发展十分迅速，80年代以前，世界平均年增长率为8.5%，进入80年代以后，增长率高达15%～20%。而我国的平均年增长率在30%以上。1978年世界消耗量为12，000～12，500吨，而到1990年世界需求量约5万吨，其中美国占70%。
UHMWPE平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，UHMWPE耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。
UHMWPE优异的物理机械性能使它广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于UHMWPE优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。
2UHMWPE的成型加工
由于UHMWPE熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工方法进行加工。近年来，UHMWPE的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使UHMWPE由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。
2.1一般加工技术
(1)压制烧结
压制烧结是UHMWPE最原始的加工方法。此法生产效率颇低，易发生氧化和降解。为了提高生产效率，可采用直接电加热法〔1〕；另外，Werner和Pfleiderer公司开发了一种超高速熔结加工法〔2〕，采用叶片式混合机，叶片旋转的最大速度可达150m/s，使物料仅在几秒内就可升至加工温度。
(2)挤出成型
挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机。
60年代大都采用柱塞式挤出机，70年代中期，日、美、西德等先后开发了单螺杆挤出工艺。日本三井石油化学公司最早于1974年取得了圆棒挤出技术的成功。北京化工大学于1994年底研制出Φ45型UHMWPE专用单螺杆挤出机，并于1997年取得了Φ65型单螺杆挤出管材工业化生产线的成功。
(3)注塑成型
日本三井石油化工公司于1974年开发了注塑成型工艺，并于1976年实现了商业化，之后又开发了往复式螺杆注塑成型技术。1985年美国Hoechst公司也实现了UHMWPE的螺杆注塑成型工艺。北京塑料研究所1983年对国产XS-ZY-125A型注射机进行了改造，成功地注射出啤酒罐装生产线用UHMWPE托轮、水泵用轴套，1985年又成功地注射出医用人工关节等。
(4)吹塑成型
UHMWPE加工时，当物料从口模挤出后，因弹性恢复而产生一定的回缩，并且几乎不发生下垂现象，故为中空容器，特别是大型容器，如油箱、大桶的吹塑创造了有利的条件。UHMWPE吹塑成型还可导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了HDPE薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致，容易造成纵向破坏的问题。
2.2特殊加工技术
2.2.1冻胶纺丝
以冻胶纺丝—超拉伸技术制备高强度、高模量聚乙烯纤维是70年代末出现的一种新颖纺丝方法。荷兰DSM公司最早于1979年申请专利，随后美国Allied公司、日本与荷兰联合建立的Toyobo-DSM公司、日本Mitsui公司都实现了工业化生产。中国纺织大学化纤所从1985年开始该项目的研究，逐步形成了自己的技术，制得了高性能的UHMWPE纤维〔3〕。
UHMWPE冻胶纺丝过程简述如下：溶解UHMWPE于适当的溶剂中，制成半稀溶液，经喷丝孔挤出，然后以空气或水骤冷纺丝溶液，将其凝固成冻胶原丝。在冻胶原丝中，几乎所有的溶剂被包含其中，因此UHMWPE大分子链的解缠状态被很好地保持下来，而且溶液温度的下降，导致冻胶体中UHMWPE折叠链片晶的形成。这样，通过超倍热拉伸冻胶原丝可使大分子链充分取向和高度结晶，进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链，从而制得高强度、高模量纤维。
UHMWPE纤维是当今世界上第三代特种纤维，强度高达30.8cN/dtex,比强度是化纤中最高的，又具有较好的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐光等优良性能。它可直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物：防弹背心和衣服、防切割手套等，其中防弹衣的防弹效果优于芳纶。国际上已将UHMWPE纤维织成不同纤度的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳等。UHMWPE纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等；体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。
2.2.2润滑挤出(注射)
润滑挤出(注射)成型技术是在挤出(注射)物料与模壁之间形成一层润滑层，从而降低物料各点间的剪切速率差异，减小产品的变形，同时能够实现在低温、低能耗条件下提高高粘度聚合物的挤出(注射)速度。产生润滑层的方法主要有两种：自润滑和共润滑。
(1)自润滑挤出(注射)
UHMWPE的自润滑挤出(注射)是在其中添加适量的外部润滑剂，以降低聚合物分子与金属模壁间的摩擦与剪切，提高物料流动的均匀性及脱模效果和挤出质量。外部润滑剂主要有高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石腊及其它低分子量树脂等。挤出(注射)加工前，首先将润滑剂同其它加工助剂一起混入物料中，生产时，物料中的润滑剂渗出，形成润滑层，实现自润滑挤出(注射)。
有专利报道〔4〕：将70份石蜡油、30份UHMWPE和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅胶)混合造粒，在190℃的温度下就可实现顺利挤出(注射)。
(2)共润滑挤出(注射)
UHMWPE的共润滑挤出(注射)有两种情况，一是采用缝隙法〔5、6〕将润滑剂压入到模具中，使其在模腔内表面和熔融物料间形成润滑层；二是与低粘度树脂共混，使其作为产物的一部分(详见3.2.1)。
如：生产UHMWPE薄板时，由定量泵向模腔内输送SH200有机硅油作润滑剂，所得产品外观质量有明显提高，特别是由于挤出变形小，增加了拉伸强度。
2.2.3辊压成型〔1〕
辊压成型是一种固态加工方法，即在UHMWPE的熔点以下对其施加一很大的压力，通过粒子形变，有效地将粒子与粒子融合。主要设备是一带有螺槽的旋转轮和一带有舌槽的弓形滑块，舌槽与螺槽垂直。在加工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力，产生的压力足够使UHMWPE粒子发生形变。在机座末端装有加热支台，经过模口挤出物料。如将此项辊压装置与挤压机联用，可使加工过程连续化。
2.2.4热处理后压制成型〔8〕
把UHMWPE树脂粉末在140℃～275℃之间进行1min～30min的短期加热，发现UHMWPE的某些物理性能出人意料地大大改善。用热处理过的UHMWPE粉料压制出的制品和未热处理过的UHMPWE制品相比较，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低温机械性能大大提高了。
2.2.5射频加工〔9〕
采用射频加工UHMWPE是一种崭新的加工方法，它是将UHMWPE粉末和介电损耗高的炭黑粉末均匀混合在一起，用射频辐照，产生的热可使UHMWPE粉末表面发生软化，从而使其能在一定压力下固结。用这种方法可在数分钟内模压出很厚的大型部件，其加工效率比目前UHMWPE常规模压加工高许多倍。
2.2.6凝胶挤出法制备多孔膜〔10〕
将UHMWPE溶解在挥发溶剂中，连续挤出，然后经一个热可逆凝胶/结晶过程，使其成为一种湿润的凝胶膜，蒸除溶剂使膜干燥。由于已形成的骨架结构限
制了凝胶的收缩，在干燥过程中产生微孔，经双轴拉伸达到最大空隙率而不破坏完整的多孔结构。这种材料可用作防水、通氧织物和耐化学品服装，也可用作超滤/微量过滤膜、复合薄膜和蓄电池隔板等。与其它方法相比，由此法制备的多孔UHMWPE膜具有最佳的孔径、强度和厚度等综合性能。
3UHMWPE的改性
3.1物理机械性能的改进
与其它工程塑料相比，UHMWPE具有表面硬度和热变形温度低、弯曲强度以及蠕变性能较差等缺点。这是由于UHMWPE的分子结构和分子聚集形态造成的，可通过填充和交联的方法加以改善。
3.1.1填充改性
采用玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、炭黑等对UHMWPE进行填充改性，可使表面硬度、刚度、蠕变性、弯曲强度、热变形温度得以较好地改善。用偶联剂处理后，效果更加明显。如填充处理后的玻璃微珠，可使热变形温度提高30℃。
玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉等可提高硬度、刚度和耐温性；二硫化钼、硅油和专用蜡可降低摩擦因数，从而进一步提高自润滑性；炭黑或金属粉可提高抗静电性和导电性以及传热性等。但是，填料改性后冲击强度略有下降，若将含量控制在40%以内，UHMWPE仍有相当高的冲击强度。
3.2.1交联
交联是为了改善形态稳定性、耐蠕变性及环境应力开裂性。通过交联，UHMWPE的结晶度下降，被掩盖的韧性复又表现出来。交联可分为化学交联和辐射交联。化学交联是在UHMWPE中加入适当的交联剂后，在熔融过程中发生交联。辐射交联是采用电子射线或γ射线直接对UHMWPE制品进行照射使分子发生交联。UHMWPE的化学交联又分为过氧化物交联和偶联剂交联。
(1)过氧化物交联
过氧化物交联工艺分为混炼、成型和交联三步。混炼时将UHMWPE与过氧化物熔融共混，UHMWPE在过氧化物作用下产生自由基，自由基偶合而产生交联。这一步要保证温度不要太高，以免树脂完全交联。经过混炼后得到交联度很低的可继续交联型UHMWPE，在比混炼更高的温度下成型为制件，再进行交联处理。
UHMWPE经过氧化物交联后在结构上与热塑性塑料、热固性塑料和硫化橡胶都不同，它有体型结构却不是完全交联，因此在性能上兼有三者的特点，即同时具有热可塑性和优良的硬度、韧性以及耐应力开裂等性能。
国外曾报道用2，5-二甲基-2，5双过氧化叔丁基己炔-3作交联剂〔11〕，但国内很难找到。清华大学用廉价易得的过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂进行了研究〔12〕，结果发现：DCP用量小于1%时，可使冲击强度比纯UHMWPE提高15%～20%，特别是DCP用量为0.25%时，冲击强度可提高48%。随DCP用量的增加，热变形温度提高，可用于水暖系统的耐热管道。
(2)偶联剂交联
UHMWPE主要使用两种硅烷偶联剂：乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷，常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶联剂一般要靠过氧化物引发，常用的是DCP，催化剂一般采用有机锡衍生物。
硅烷交联UHMWPE的成型过程首先是使过氧化物受热分解为化学活性很高的游离基，这些游离基夺取聚合物分子中的氢原子使聚合物主链变为活性游离基，然后与硅烷产生接枝反应，接枝后的UHMWPE在水及硅醇缩合催化剂的作用下发生水解缩合，形成交联键即得硅烷交联UHMWPE。
(3)辐射交联
在一定剂量电子射线或γ射线作用下，UHMWPE分子结构中的一部分主链或侧链可能被射线切断，产生一定数量的游离基，这些游离基彼此结合形成交联链，使UHMWPE的线型分子结构转变为网状大分子结构。经一定剂量辐照后，UHMWPE的蠕变性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。
用γ射线对人造UHMWPE关节进行辐射，在消毒的同时使其发生交联，可增强人造关节的硬度和亲水性，并且使耐蠕变性得以提高〔13〕，从而延长其使用寿命。
有研究〔14〕表明，将辐照与PTFE接枝相结合，也可改善UHMWPE的磨损和蠕变行为。这种材料具有组织容忍性，适于体内移植。
3.2加工性能的改进
UHMWPE树脂的分子链较长，易受剪切力作用发生断裂，或受热发生降解。因此，较低的加工温度，较短的加工时间和降低对它的剪切是非常必要的。
为了解决UHMWPE的加工问题，除对普通成型机械进行特殊设计外，还可对树脂配方进行改进：与其它树脂共混或加入流动改性剂，使之能在普通挤出机和注塑机上成型加工，这就是2.2.2中介绍的润滑挤出(注射)。
3.2.1共混改性
共混法改善UHMWPE的熔体流动性是最有效、最简便和最实用的途径。目前，这方面的技术多见于专利文献。共混所用的第二组份主要是指低熔点、低粘度树脂，有LDPE、HDPE、PP、聚酯等，其中使用较多的是中分子量PE(分子量40万～60万)和低分子量PE(分子量＜40万)。当共混体系被加热到熔点以上时，UHMWPE树脂就会悬浮在第二组份树脂的液相中，形成可挤出、可注射的悬浮体物料。
(1)与低、中分子量PE共混
UHMWPE与分子量低的LDPE(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000为最佳)共混可使其成型加工性获得显著改善，但同时会使拉伸强度、挠曲弹性等力学性能有所下降。HDPE也能显著改善UHMWPE的加工流动性，但也会引起冲击强度、耐摩擦等性能的下降。为使UHMWPE共混体系的力学性能维持在一较高水平，一个有效的补偿办法是加入PE成核剂，如苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐等，可以借PE结晶度的提高，球晶尺寸的微细均化而起到强化作用，从而有效阻止机械性能的下降。有专利〔15〕指出，在UHMWPE/HDPE共混体系中加入很少量的细小的成核剂硅灰石(其粒径尺寸范围5nm～50nm，表面积100m2/g～400m2/g)，可很好地补偿机械性能的降低。
(2)共混形态
UHMWPE的化学结构虽然与其它品种的PE相近，但在一般的熔混设备和条件下，它们的共混物都难以形成均匀的形态，这可能与组份之间粘度相差悬殊有关。采用普通单螺杆混炼得到的UHMWPE/LDPE共混物，两组份各自结晶，不能形成共晶，UHMWPE基本上以填料形式分散于LDPE基体中。熔体长时间处理和使用双辊炼塑机混炼，两组份之间作用有所加强，性能亦有进一步的改善，不过仍不能形成共晶的形态。
Vadhar发现〔16〕，当采用两步共混法，即先在高温下将UHMWPE熔融，再降到较低温度下加入LLDPE进行共混，可获得形成共晶的共混物。Vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的UHMWPE/LLDPE共混物。
(3)共混物的力学强度
对于未加成核剂的UHMWPE/PE体系，其在冷却过程中会形成较大的球晶，球晶之间存在着明显的界面，而在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内应力，由此会导致裂纹的产生，所以与基体聚合物相比，共混物的拉伸强度常常有所下降。当受到外力冲击时裂纹会很快地沿球晶界面发展而导致最后的破碎，因此又引起冲击强度的下降。
3.2.2流动改进剂改性
流动改进剂促进了长链分子的解缠，并在大分子之间起润滑作用，改变了大分子链间的能量传递，从而使得链段位移变得容易，改善了聚合物的流动性。
用于UHMWPE的流动改进剂主要是指脂肪族碳氢化合物及其衍生物。其中脂肪族碳氢化合物有：碳原子数在22以上的n-链烷烃及以其作主成分的低级烷烃混合物；石油分裂精制得到的石蜡等。其衍生物是指末端含有脂肪族烃基、内部含有1个或1个以上(最好为1个或2个)羧基、羟基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巯基等官能团；碳原子数大于8(最好为12～50)并且分子量为130～2000(以200～800为最佳)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。举例来说，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬酯酸、油酸等。
北京化工大学制备了
一种有效的流动剂(MS2)〔17〕，添加少量(0.6%～0.8%)就能显著改善UHMWPE的流动性，使其熔点下降达10℃之多，能在普通注塑机上注塑成型，而且拉伸强度仅有少许降低。
另外，用苯乙烯及其衍生物改性UHMWPE，除可改善加工性能使制品易于挤出外，还可保持UHMWPE优良的耐摩擦性和耐化学腐蚀性〔18〕；1，1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氢化萘〔21〕皆可使UHMWPE获得优良的加工性能，同时使材料具有较高的冲击强度和耐磨损性。
3.2.3液晶高分子原位复合材料
液晶高分子原位复合材料是指热致液晶高分子(TLCP)与热塑性树脂的共混物，这种共混物在熔融加工过程中，由于TLCP分子结构的刚直性，在力场作用下可自发地沿流动方向取向，产生明显的剪切变稀行为，并在基体树脂中原位就地形成具有取向结构的增强相，即就地成纤，从而起到增强热塑性树脂和改善加工流动性的作用。清华大学赵安赤等采用原位复合技术，对UHMWPE加工性能的改进取得了明显的效果〔22〕。
用TLCP对UHMWPE进行改性，不仅提高了加工时的流动性，采用通常的热塑加工工艺及通用设备就能方便地进行加工，而且可保持较高的拉伸强度和冲击强度，耐磨性也有较大提高。
3.3聚合填充型复合材料
高分子合成中的聚合填充工艺是一种新型的聚合方法，它是把填料进行处理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合过程中让乙烯、丙烯等烯烃类单体在填料粒子表面聚合，形成紧密包裹粒子的树脂，最后得到具有独特性能的复合材料。它除具有掺混型复合材料性能外，还有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯树脂，可保持填料的形状，制备粉状或纤维状的复合材料；其次，该复合材料不受填料/树脂组成比的限制，一般可任意设定填料的含量；另外，所得复合材料是均匀的组合物，不受填料比重、形状的限制。
与热熔融共混材料相比，由聚合填充工艺制备的UHMWPE复合材料中，填料粒子分散良好，且粒子与聚合物基体的界面结合也较好。这就使得复合材料的拉伸强度、冲击强度与UHMWPE相差不大，却远远好于共混型材料，尤其是在高填充情况下，对比更加明显，复合材料的硬度、弯曲强度，尤其是弯曲模量比纯UHMWPE提高许多，尤其适用作轴承、轴座等受力零部件。而且复合材料的热力学性能也有较好的改善：维卡软化点提高近30℃，热变形温度提高近20℃，线膨胀系数下降20%以上。因此，此材料可用于温度较高的场合，并适于制造轴承、轴套、齿轮等精密度要求高的机械零件。
采用聚合填充技术还可通过向聚合体系中通入氢或其它链转移剂，控制UHMWPE分子量大小，使得树脂易加工〔23〕。
美国专利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化铝、二氧化硅、水不溶性硅酸盐、碳酸钙、碱式碳酸铝钠、羟基硅灰石和磷酸钙制成了高模量的均相聚合填充UHMWPE复合材料。另有专利〔25〕指出，在60℃，1.3MPa且有催化剂存在的条件下，使UHMWPE在庚烷中干燥的氧化铝表面聚合，可得到高模量的均相复合材料。齐鲁石化公司研究院分别用硅藻土、高岭土作为填料合成了UHMWPE复合材料〔26〕。
3.4UHMWPE的自增强〔27、28〕
在UHMWPE基体中加入UHMWPE纤维，由于基体和纤维具有相同的化学特征，因此化学相容性好，两组份的界面结合力强，从而可获得机械性能优良的复合材料。UHMWPE纤维的加入可使UHMWPE的拉伸强度和模量、冲击强度、耐蠕变性大大提高。与纯UHMWPE相比，在UHMWPE中加入体积含量为60%的UHMWPE纤维，可使最大应力和模量分别提高160%和60%。这种自增强的UHMWPE材料尤其适用于生物医学上承重的场合，而用于人造关节的整体替换是近年来才倍受关注的，UHMWPE自增强材料的低体积磨损率可提高人造关节的使用寿命。
4UHMWPE的合金化
UHMWPE除可与塑料形成合金来改善其加工性能外(见3.2.1和3.2.3)，还可获得其它性能。其中，以PP/UHMWPE合金最为突出。
通常聚合物的增韧是在树脂中引入柔性链段形成复合物(如橡塑共混物)，其增韧机理为“多重银纹化机理”。而在PP/UHMWPE体系，UHMWPE对PP有明显的增韧作用，这是“多重裂纹”理论所无法解释的。国内最早于1993年报道采用UHMWPE增韧PP取得成功，当UHMWPE的含量为15%时，共混物的缺口冲击强度比纯PP提高2倍以上〔29〕。最近又有报道，UHMWPE与含乙烯链段的共聚型PP共混，在UHMWPE的含量为25%时，其冲击强度比PP提高一倍多〔30〕。以上现象的解释是“网络增韧机理”〔31〕。
PP/UHMWPE共混体系的亚微观相态为双连续相，UHMWPE分子与长链的PP分子共同构成一种共混网络，其余PP构成一个PP网络，二者交织成为一种“线性互穿网络”。其中共混网络在材料中起到骨架作用，为材料提供机械强度，受到外力冲击时，它会发生较大形变以吸收外界能量，起到增韧的作用；形成的网络越完整，密度越大，则增韧效果越好。
为了保证“线性互穿网络”结构的形成，必须使UHMWPE以准分子水平分散在PP基体中，这就对共混方式提出了较高的要求。北京化工大学有研究发现：四螺杆挤出机能将UHMWPE均匀地分散在PP基体中，而双螺杆挤出机的共混效果却不佳。
EPDM能对PP/UHMWPE合金起到增容的作用。由于EPDM具备的两种主要链节分别与PP和UHMWPE相同，因而与两种材料都有比较好的亲合力，共混时容易分散在两相界面上。EPDM对复合共晶起到插入、分割和细化的作用，这对提高材料的韧性是有益的，能大幅度地提高缺口冲击强度。
另外，UHMWPE也可与橡胶形成合金，获得比纯橡胶优良的机械性能，如耐摩擦性、拉伸强度和断裂伸长率等。其中，橡胶是在混合过程中于UHMWPE的软化点以上进行硫化的。
5UHMWPE的复合化
UHMWPE可与各种橡胶(或橡塑合金)硫化复合制成改性PE片材，这些片材可进一步与金属板材制成复合材料。除此之外，UHMWPE还可复合在塑料表面以提高耐冲击性能。
在UHMWPE软化点以上的温度条件下，将含有硫化剂的未硫化橡胶片材与UHMWPE片材压制在一起，可制得剥离强度较高的层合制品，与不含硫化剂的情况相比，其剥离强度可提高数十倍。用这种方法同样可使未硫化橡胶与塑料的合金(如EPDM/PA6、EPDM/PP、SBR/PE)和UHMWPE片材牢固地粘接在一起。
参考文献：
［1］钟玉荣，卢鑫华.塑料〔J〕，1991，20(1)：30
［2］孙大文.塑料加工应用〔J〕，1983(5)：1
［3］杨年慈.合成纤维工业〔J〕，1991，14(2)：48
［4］JP63，161，075〔P〕
［5］Plast.Technol.〔J〕，1981,27(1):8
［6］公开特许〔P〕，昭60-101021
［7］徐僖，蔡燎原.现代塑料加工应用〔J〕，1992，4(6)：1
［8］U.S.P.4246390〔P〕
［9］徐僖，王琪.高分子材料科学与工程〔J〕，1987，3(3)：90
［10］PolymerProcessingSociety第8届年会〔C〕，1992年3月24日
［11］J.deBoerandA.J.Pennings.Polymer〔J〕,1982,23(12):1944
［12］胡平，吕荣侠等.塑料〔J〕，1989，18(5)：17
［13］PruittL.andRanganathanR.Mater.Sci.Eng.〔J〕,C1995,C3(2):91
［14］HellerM.，Christel,Petal.Adv.Biomater〔J〕,1986,6：331
［15］US4，281，070〔P〕
［16］P.Vadher,T.Kyu.Polym.Sci.〔J〕,1987,27(3):202
［17］徐定宇，李跃进等.高分子材料科学与工程〔J〕，1992，8(1)：68
［18］JP6081，215〔P〕
［19］JP6296，549〔P〕
［20］JP6296，548〔P〕
［21］JP6296，550〔P〕
［22］赵安赤，陈民等.塑料科技〔J〕，1997(6)：13
［23］管延彬，段明春等.塑料科技〔J〕，1996(5)：14
［24］US5,352,732〔P〕
［25］WO9303,732〔P〕
［26］魏文杰，任照玉等.中国塑料〔J〕，1998，12(5)：20
［27］DengMengandShalabyW.Biomaterials〔J〕,1997,18(9):645
［28］HofsteJ.M.，VanVoornB.andPenningsA.J.Polym.Bull〔J〕,1997,38(4):485
［29］励杭泉，汪晓东等.中国塑料〔J〕，1993，7(2)：8
聚乙烯范文篇4
关键词：高压；聚乙烯；生产工艺；技术措施
高压聚乙烯生产工艺一般采用管式或者釜式工艺技术措施，得到合格的聚乙烯产品，使其满足化工市场的需求。高压聚乙烯的生产工艺，是应用氧或者氧化剂作为引发剂，在高温高压的条件下，生产聚乙烯的工艺技术措施。对比分析管式反应器和釜式反应器的应用，优选最佳的生产工艺技术措施，不断提高聚乙烯产品的质量。
1聚乙烯的性能
聚乙烯属于一种热塑性的树脂，是高分子的材料，一般通过乙烯的聚合反应而得到聚合体，满足聚乙烯的生产条件，得到合格的聚乙烯产品，被应用于各个领域。聚乙烯的应用比较多，聚乙烯主要应用于电绝缘材料，被广泛应用于电工产品的绝缘方面。也可以用做包装材料，适应于各种包装工业，如聚乙烯薄膜包装药品等，达到市场上的应用价值。可以将聚乙烯用于化工结构材料，制成管件的衬里，达到最佳的防腐效果。
2高压聚乙烯生产工艺探讨
对高压聚乙烯生产工艺进行优化，使其达到最佳的生产条件，生产出更多的合格的聚乙烯产品，才能满足化工市场的要求。生产聚乙烯的装置通常由几大部分组成，分别为乙烯的压缩单元、引发剂的制备及注入单元、聚合反应器、分离净化单元及造粒系统。经过高压聚合反应，生产出聚乙烯颗粒，按照用户的需要，制造出规则的颗粒，达到用户对产品质量的要求，完成聚乙烯生产任务。2.1釜式法生产工艺技术措施。利用带有搅拌器的高压釜式反应器，进行聚乙烯的生产，将乙烯原料和催化剂进行充分洗搅拌，加快聚合反应发生的速度，促进聚乙烯生产效率的提高。釜式反应器在现场的应用比较少，可以优化设计釜式反应器，才能得到需要的聚乙烯产品，生产工艺控制的难度系数大，给聚乙烯生产带来了难度。釜式法生产工艺技术属于绝热法，没有热能从反应器中移出，而乙烯的聚合反应是高放热反应，为了防止高温发生爆炸事故，必须从不同的点，向釜式反应器内注入冷的乙烯，降低反应器的问题，防止发生安全事故，从而保证反应的顺利实现。釜式反应器技术也在不断的革新改造中，通过各个生产企业的改进，提高反应釜的作用效果，而降低安全风险，保证聚乙烯生产全过程的安全。由于釜式反应器的生产效率低于管式反应器，操作压力和产品的转化率也比较低，因此，可以将两大类的聚乙烯生产工艺进行对比，依据化工生产企业的具体情况，优选最佳的生产工艺和技术，获得最佳的聚乙烯产量，并不断提高产品的品质，使其满足化工市场的需求。2.2管式法生产工艺技术措施。利用管式的反应器进行聚乙烯的生产加工，管式反应器具有多个进料点，能够均匀进料，通过盘管结构，提高聚乙烯生产的效率。不同公司的管式反应器的作用原理存在差异，应用巴塞尔管式法技术措施，可以分为一个进料点和多个进料点的技术措施，依据聚乙烯生产现场的实际情况进行选择，使其达到设计的生产条件，得到高质量的聚乙烯产品。DSM公司的高压管式聚乙烯生产工艺技术措施，该管式反应器属于清洁的生产设备，由于一级压缩机出口的压力远远超过聚合反应的压力，应用反应热预热原料，能够加快反应速度。将反应管的直径保持一致，设计四个过氧化剂的注入口，应用已经混合的过氧化物引发剂，能够得到更高的转化率，提高乙烯聚合反应的效率。该项生产工艺，生产出来的低聚物比较少，可以简化回收流程，降低了聚乙烯生产的成本。等星公司的高压管反应器生产工艺技术措施的应用，设计了不结焦的反应器，降低聚乙烯生产过程中的各种能量消耗，达到节能降耗的技术要求。模拟搅拌器的设计，能够使反应物料均匀混合，达到最佳的反应效果。同时对催化剂进料装置进行优化设计，使其满足催化剂性能的要求，提高催化效率，促进聚合反应的形成，加速乙烯聚合反应速度，单位时间内生产出更多的高品质的聚乙烯，提高聚乙烯生产的效益。反应过程应用过氧化物作为引发剂，对氧的需求量没有限制，在有氧和无氧的条件下，都能发生反应。不结焦的技术，使反应过程的能量消耗最低。反应器不需要使用溶剂进行洗涤，节约溶剂的使用量。同时减少了溶剂洗涤的工序。埃克森美孚公司的高压管式聚乙烯生产工艺，应用排放阀作为脉冲阀，应用有机过氧化剂作为引发剂，能够加速反应的过程，使乙烯聚合的速度变快，提高聚乙烯生产的效率。应用加热反应管的结焦处理措施，结焦反应器管结焦的问题。并采用实时监测熔体性质的技术措施，生产出更多的优质产品，不断提高产品的质量等级，为聚乙烯生产企业创造最佳的经济效益。
3结语
通过对高压聚乙烯生产工艺的探讨，优化设计高压聚乙烯的生产工艺技术措施，应用最少的投入，得到最佳的聚乙烯的收率，满足石油化工市场对聚乙烯的需求。应用两种不同的聚合反应器，使其达到乙烯聚合的反应条件，生产出高质量的聚乙烯产品，满足化工市场的技术要求。
参考文献：
[1]高克京,义建军,袁苑,等.淤浆法双峰聚乙烯工艺及催化剂的研究进展[J].高分子通报,2012(4):49-55.
[2]张璐,夏洁,张宝林,等.IBC桶专用高密度聚乙烯的生产工艺与性能研究[J].上海塑料,2014(1):38-41.
[3]阮艳灵,朱荣全,秦亚辉,等.聚乙烯燃气管材的生产工艺探讨[J].中国科技纵横,2017(11).
[4]刘兆臣.聚乙烯生产工艺中的催化剂探讨[J].中国科技博览,2015(3):369-369.
聚乙烯范文篇5
关键词：聚乙烯燃气管道；工程设计；施工技术；城市化建设；管网建设
目前，管网建设的主流趋势为聚乙烯燃气管道，这一燃气材料在设计上具有较强的优越性，并且能够满足使用功能的不同，与一般的管网材料相比，所具有的优势更多。除了具有抗震性以及耐腐蚀性的特点外，在施工时也具有一定的优越性，例如具有可焊接性，便于管网工程的施工。更重要的是，在使用寿命上也是一项重要的创新，对于现代化的发展建设来说，既能满足节约的要求，又能确保其使用性能，因此可以说是一项创新性的发展。可见在今后的城市管网建设中，聚乙烯燃气管道必将会成为生活中必不可少的组成部分之一。
1聚乙烯管材的特点
从聚乙烯管材的性质上分析，因为这种管材的材质属于一种高分子的化合物，主要是由两种元素构成的：一种是碳元素；另一种是氢元素，还有一些其他的分子结构。所以从构成上来看，并不含有有害的物质，因此管材属于无毒无害的材质，在使用时也不会影响人们的身体健康，同时也不会因为环境的改变而释放出有害物质，所以对于工程的施工来说具有重要的意义。不仅是在我国，在国外的管网施工中也是一种十分普遍的使用材料。另外，聚乙燃气管道还能够进行有效的连接，过去所使用的钢管并不能进行弯曲，而聚乙烯管材就可以实现这一要求。在施工时，聚乙烯管材能够带气作业，这是一项创新性的特点，正是因为这一特点，为施工带来了更加便捷的特点。在使用寿命上，如果不出现意外，一般可以使用50年以上，所以说其发展空间是十分广泛的。但是聚乙烯管材也并不是完美无缺的，例如在使用的过程中就不如钢管具有较高的强度，同时受到人为破坏的可能性也很高，这种材质的管材只能在地下进行施工建设，一旦受到紫外线的影响，就会失去原有的功能。此外，对于气温等环境的要求也更加敏感，所以应该辩证地看待聚乙烯管材的使用。
2聚乙烯燃气管道设计要点
2.1材料的选择
针对上文中对聚乙烯管材性能的初步了解，在对管道进行设计的过程中，首先应该选用专门的管道材料进行施工。考虑到聚乙烯管材应该避免紫外线的照射，所以在进行配料的过程中，可以适当添加一些能够吸收紫外线的氧化剂等，并且保证所添加的各种添加剂能够均匀有效地分布在管网中。管材的选用还应该注意的要点是从施工的地质条件出发，对地质环境进行详细的勘测，防止土质中含有腐蚀性的元素影响聚乙烯管网的使用。根据燃气在工作时的压力不同，所选用的施工方式也具有一定的差异性，但是我国目前的管网工程中主要应用的两种材质分别是PE80、PEl00。这两个系列在当前的管网工程施工中具有广泛的应用空间。
2.2工作压力的设计
在对管网进行工作压力的设计时，需要充分考虑到管网材料的应用性能，具体内容既包含其最小的强度，又包含材料的厚度以及相关的安全系数等。通过对管网材料的详细比较，笔者主要从以下四个方面对工作压力的设计进行阐述：第一，对管道工作压力的设定不是随意设计的，而是经过精准的公式计算实现的。管道能够允许的最大工作压力一般不超过10MPa，根据管网材质的不同，工作压力的设定值也存在一定的差异。例如10MPa，就是PE100所能承受的最大工作压力，其安全系数通常被设定为2.0以上。第二，在考虑工作压力的设计时，还要将一些添加剂所产生的影响充分考虑在内。如芳香烃类物质就是一种常见的物质，同时受到施工条件的限制，也会对管材的工作压力产生一定的影响，所以应该进行更加全面的考虑。第三，温度是影响工作压力设计的另一项重要因素，如果燃气的温度升高，那么就会对管网的使用能力产生一定的影响，此时需要对燃气温度加以控制，以此实现对工作压力稳定性的设计。第四，在对燃气管道进行设计的过程中，根据焊接管件方位的不同，所承受的压力能力也不同，这时应该将工作压力控制在0.2MPa以内的范围中，确保其安全性的设计。
2.3管道深埋设计
燃气管道所埋设的深度应该按照比例的要求进行施工设计，同时也要考虑到覆土的厚度，例如车行道与非车行道对管道深埋的要求就不同，前者更深一些，可以达到0.9m以上，后者较浅，一般在0.6m左右。而在机动车辆无法通行的地区所敷设的管道深度一般设计为0.5m以上，如果管道处在水田的下方，那么整体的深度应该在0.8m以上，这样才能确保管道的深埋设计符合施工的要求。
2.4管沟基础设计
对于基础工程的施工设计，应该首先考虑地基的实际情况，例如是否存在坚硬的土块会影响到管材等问题。如果存在这样的问题，那么应该采取有效的措施对其进行解决。通常情况下，使用的方法是采用细砂将其敷设开来，对于地基不稳定的地区或是容易产生沉降的位置，主要是运用防沉降的措施来进行预防性的设计与施工，以确保在施工时的安全与稳定，实现高品质的管网工程施工。
3聚乙烯燃气管道施工要点分析
3.1管道接收、装卸
管材的验收工作是施工前首要的施工项目，因为管材的质量对管网工程的整体性具有直接影响，所以在材料验收时要做到说明书、质量保证书以及相关材料证书的齐全，并且保证外包装是没有破损的。在满足材料质量安全性的要求后，对其性能进行全面的测试，尤其是要注重对气密性进行试验，观察是否存在漏气的现象。在满足材质质量的要求后，方可对施工材料进行交接处理，完成管道材料的接收以及验收工作。在进行装卸时，工作人员自身应该具备足够的安全意识，将安全施工放在首要的位置上，对高空作业进行严格的安全管理，并且进行更加平稳的现场操作。施工时同时兼顾质与量的要求，从现场的整体情况出发进行施工，避免对管道造成更加严重的伤害，这是装卸时的重点问题。
3.2布管
在对管道进行布管的过程中，工作时的手法应该注意，要将管道的首尾衔接在一起，而不应该采用滚落的方式下管，这样极容易对管材造成伤害，管壁与管沟之间的距离应该保持在0.5m以上。如果在施工现场还有一些散管有待处理，那么主要采用的方式则为吊车布管，使用吊钩对管材进行吊装。在整个布管的过程中，绝对不能出现管材的变形或被破坏的情况，否则对工程质量就会产生不同程度的影响。
3.3聚乙烯管的焊接
在进行焊接时，通常采用的方式主要包含两种：一种方式是进行热熔焊接；另一种方式是进行电熔焊接。无论采用哪种方式，在实际使用的过程中，都要详细记录下相应的数据，以便为后续的施工环节提供更全面的理论基础。我国相关规定已经对焊接的质量进行了严格的阐述，所以只要根据施工要求进行施工，就能确保燃气管道的施工质量，在一个环节完成后再进行下一个环节的施工建设，使得每一道工序都是经过严格检验的。将焊接温度控制在一定的范围内，并且进行通风处理，使得整个焊接的环境符合施工要求。
3.4管沟开挖
核实开挖前检查白灰线是否正确，管沟开挖采用机械开挖，不适宜机械开挖的地段采用人工开挖，管沟开挖前先做好技术交底工作。开挖的土必须堆放在非组焊作业一侧的临时占地边界内，堆土高度不大于1.5m。管线与其他管道交叉及相邻敷设段，严禁机械开挖。管道与其他建筑物、构筑物的基础或相邻管道之间的水平净距符合GB50028-2006要求。管沟开挖要尽快请监理检验并及时修整清沟，合格后尽快进行管子下沟，沟下管口做好封堵，防止进水。
3.5管线下沟回填
管线下沟前必须对管沟进行认真的检查清理和复测，组织监理、业主和管线安装施工单位、管沟开掘施工单位共同参加验收，管沟标高及垫层符合图纸及规范要求时，方可下沟。对于塌方较大的管沟段，清理后应进行复测，以保证管沟达到设计深度。起吊用具采用尼龙吊带，避免管道碰撞沟壁，以减少沟壁塌方和管线损伤。管道下沟时，应轻轻放至沟底，管子在沟底内标高正确，不得有悬空段。经监理工程师检查并认为下沟的管子符合设计及规范要求时才可进行回填工作。回填应先用砂土或素土将管底空隙填实，然后从管道两侧开始回填至管顶以上0.3m处分层夯实，用原土回填。如原土不符合标准，应另地取土回填。回填时将敷设时所有垫块全部拆除，若沟内有积水应先将积水抽干后再回填。当管道埋设地基为坚硬土石时，应铺垫细纱或细土，在警示带上标出醒目的提示字样。
3.6管道吹扫、试压
在完成聚乙烯管材的安装后，不能贸然进行使用，还要在使用前进行相关的试验，确保外观符合相应的标准后，再对内部的性能进行检验，以确保其符合工程的相关要求。一方面要进行强度试验；另一方面还要进行气密性试验，但是需要注意的是，事先都要进行吹扫，以降低不良因素对试验产生的影响。进行强度试验时，可以使用生活中常见的肥皂液用以检验管道是否存在漏气的状况，此时将压缩机安装在分离器以及过滤器中，避免有害物质进入管道中影响试验结果。在进行气密性试验的过程中，需要进行稳压处理。一般在24h后，管道中的压力方可稳定下来，如果发现有漏点，那么就要及时解决，通过不断测试直到达到完全密闭性的要求后方可认定为检验合格，这样对管道工程的整体质量也是一个重要的保障。
4结语
总之，聚乙烯管材由于其良好的性能、简便的施工技术等，而在燃气管道施工中占有非常重要的地位，并且在其他市政工程中得到了广泛的应用，相信在未来会具有更加广阔的发展空间，从而促进城市燃气工程的不断发展。
作者:王恒达 单位:黑龙江省建设集团有限公司
参考文献：
[1]任晓云．PE燃气管道施工质量探讨[J]．中国科技博览，2010，（14）．
[2]高立新．聚乙烯燃气管道工程设计与施工技术要点[J]．特种结构，2009，（5）．
[3]楚晟曦．聚乙烯燃气管道施工技术的探讨[J]．科技创新导报，2009，（8）．
聚乙烯范文篇6
本世纪在管道领域发生了一场革命性的进步，即“以塑代钢”。随着高分子材料技术的飞跃进步，塑料管材开发利用的深化，生产工艺的不断改进，塑料管道淋漓尽致地展示其卓越性能。在今天，塑料管材已不再被人们误认为是金属管材的“廉价代用品”。在这场革命中，聚乙烯管道倍受青睐，日益发出夺目的光辉，广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送，以及油田、化工和邮电通讯等领域，特别在燃气输送上得到了普遍的。
1.国外聚乙烯燃气管发展简史
1933年英国ICI公司首先发现了聚乙烯(PE)。发展至今，聚乙烯已是由多种工艺生产的、具有多种结构和特性及多种用途的系列品种树脂，已占世界合成树脂产量的三分之一，居第一位。
第二次世界大战时期，由于铜与钢材的短缺，国外开始在燃气输配等领域使用塑料管。燃气输配用塑料管的材料按应用的起始年代分别为：醋酸-丁酸纤维素（1949年美国），硬聚氯乙烯（1950年原西国），耐冲击聚氯乙烯（1952年美国），环氧玻璃钢（1955年美国），聚乙烯（1956年美国），涤纶（1963年意大利）和尼龙（1969年澳大利亚）。随着时间的推移和对燃气工程运行经验的不断，人们逐渐认识到在应用塑料管时应考虑以下几个方面的因素：
a.性
b.接口稳定、严密性
c.耐环境应力开裂
d.耐腐蚀和耐化学性
e.耐老化性
f.韧性
g.柔软、可挠性
h.耐久性
i.强度与温度的关系
j.长期静液压强度的大小
经过顺序淘汰，到60年代后期，只剩下聚氯乙烯管和聚乙烯管。聚氯乙烯管虽然强度大，成本低廉，但与聚乙烯相比有如下缺点：
a.脆性，易产生断裂现象；
b.缺乏可挠性，不能盘卷等；
c.接触溶剂的可靠性差等。
因此，采用聚氯乙烯管的数量大幅减少，而使用聚乙烯管显著上升。自1956年铺设第一条聚乙烯燃气管道以来，到70年代，在欧洲和北美，聚乙烯管道在燃气领域得到迅速的推广应用。聚乙烯管道在各国燃气管道上的广泛应用已成为管道领域最为引人注目的成就。这一方面是由于聚乙烯材料制作管道具有非常独到的技术经济优势，另一方面是由于聚乙烯管道的原料性能，管材、管件制造工艺，连接方法，连接机具以及运行中的维修手段等在多年的实践中，已达到完善的配套系统。时至今日，在燃气领域，无论是对于新铺设或旧管道的修复和更新，聚乙烯管都是主要的选择之一。欧洲的PE燃气管道普及率极高，如英国、丹麦等国均超过90%，法国1998年新敷设燃气管道几乎100%采用聚乙烯管道。早在1988年，在慕尼黑召开的国际煤联(IGU)配气委员会会议，委员们一致认为采用聚乙烯(PE)埋地燃气管道质量可靠，运行安全，维护简便，费用经济。这种共识显然是五十年来聚乙烯管道与其它管道反复比较、竞争后达成的。应该指出，这不仅应归功于PE管的优良的综合性能，而且缘于PE管道的原料性能，管材、管件制造工艺，连接方法，连接机具以及运行中的维修手段等在多年的实践中，不断取得革命性的进步。如对PE管道性能最大的因素之一的原料，随着聚合工艺的改进，八十年代水平PE管材原料与七十年代水平相比较，即取得极大的进步。经过近半个世纪的不断发展，时至今日，聚乙烯管道已成为最成熟的塑料管道品种之一。自六十年代初，探索聚乙烯管道用于燃气输送以来，围绕聚乙烯管道系统的各个方面的研究和开发工作就一直未间断，且异常活跃。世界上很多国家聚乙烯树脂制造商、管材制造商、管件及管路附件制造商、管材挤出设备制造商、管道的施工和使用单位（如燃气公司和自来水公司）、施工机具的制造商、产品认证机构、有关大学和科研机构均以极大的热情投入到这项工作中来。研究开发的广度、深度及速度，是其他类塑料管道所难与比拟的。聚乙烯管道系统的高度成熟突出表现在：
（1）聚乙烯管材级原料不断发展，八十年代末第三代聚乙烯管材树脂（PE100）出现，使大口径管的使用也具有了优势。
（2）严谨而科学的管道设计理念。对聚乙烯管材料长期使用性能的评价形成了系统科学的标准评价方法，从而在设计上保证了长期使用性能及使用的安全性。
（3）高度成熟的制造设备和挤出工艺。
（4）与管材同步发展，多品种配套的管件。
（5）管道连接、施工和维护的成熟技术与设备。
（6）丰富的研究成果、大量成功的工程实践和系统完备的标准体系。从原料到工程施工，从产品要求到质量的控制方法，聚乙烯管道系统均具有完备的ISO标准。标准的高水平和系统化，标志了聚乙烯管道发展的高度成熟。
2.国内聚乙烯燃气管发展简史
我国是从80年代初期开始聚乙烯燃气管的研究工作,最早使用聚乙烯管输送城镇燃气是1982年在上海。为使聚乙烯燃气管研究工作受到重视并顺利进行，国家科委1987年把“聚乙烯燃气管专用料研制和加工应用技术开发”列为国家“七五”攻关项目，从专用原料─管材、管件加工─工程应用─标准规范制定进行系统研究，取得丰硕成果。1995年，国家技术监督局、建设部分别颁发了PE燃气管材、管件的国家标准和工程技术的行业规程。，PE燃气管正在国内迅速推广使用。在PE燃气管推动下，国内已基本掌握PE工程管道的生产与使用技术，引进了相当数量的国际一流生产线，形成了相当规模的生产能力。这对聚乙烯燃气管的发展奠定了坚实有力的基础。99年国内聚乙烯燃气管材产量已近1万吨，并以20%的年增长率向前发展。
二、聚乙烯燃气管原料特性及其发展
聚乙烯管习惯上按照密度分为低密度及线型低密度聚乙烯（LDPE及LLDPE）管（密度为0.900-0.930g/cm3），中密度聚乙烯（MDPE）管（密度为0.930-0.940g/cm3）和高密度聚乙烯（HDPE）管（密度为0.940-0.965g/cm3）。由于材料的不断进步，根据发展阶段和性能的不同，产生了材料的等级分化，密度不能反映聚乙烯作为管材的本质性能，因此目前国际上根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS）对管材及其原料进行分类和命名。长期静液压强度是指连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50年时引起管材破坏时所的在管壁上的环向张应力，该值是管材结构设计的基础。聚乙烯管的工程设计概念与金属管不同，对于金属管的设计，广泛的使用环境温度下的屈服强度系数。而聚乙烯管与金属管不同，它受持续应力及温度变化的影响，因此聚乙烯管的设计应力应根据长期强度来决定，即通过绘制恒温下应力与破坏时间的曲线来确定。根据聚乙烯管的长期静液压强度（MRS），国际上将聚乙烯管材料分为PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五个等级。目前国际上使用量最大的管材树脂的MRS值为8.0MPa(PE80级)，而MRS值为10MPa(PE100级)的管材树脂的已开发成功，这种树脂采用双峰分布、己烯共聚技术，在提高长期静液压强度的同时，也提高了耐慢速裂纹增长和耐快速开裂扩展性能，并具有良好的加工性，为提高管网输送压力、增大管道口径、扩大管道应用范围创造了条件。目前PE100的管材使用量，特别是在大口径管材上的用量，正在迅速上升。表1列出了目前欧洲PE100级聚乙烯燃气管道实际使用压力。
表1.欧洲PE100级聚乙烯燃气管道实际使用压力
国家英国比利时法国荷兰西班牙
尺寸比(SDR)1117.617.61111
使用压力(Mpa)0.70.50.40.80.7
目前,国外正在尝试将SDR11的聚乙烯燃气管的使用压力提高到1.0Mpa。
三、聚乙烯燃气管材的特点
聚乙烯燃气管道具有许多卓越的特性，如耐低温，韧性好，刚柔相济。因而在一些特殊用途中更是大显身手，因为在这些领域中，传统材料管子，不是不适用，就是费用大，而且还不能保证管道的安全使用。如钢管、铸铁管最大的是在使用期内，普遍发生的腐蚀和接头泄漏。聚乙烯管则具有明显的优点，圆满地解决了传统管道的腐蚀和接头泄漏两大难题。如作为室外线路管敷设在腐蚀性的土壤中，地震地区、山地和沼泽地区；作为承插管插入旧管道中修复、更新旧管道。由于与众不同的施工特点，往往为用户带来巨大的经济效益。如美国资料报导，聚乙烯管安装费用低于钢管道安装费用50%，而穿插法又比聚乙烯管直接埋地法节约30-40%。聚乙烯管的主要优点体现在：
1.耐腐蚀。聚乙烯为惰性材料，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀。无电化学腐蚀，不需要防腐层。
2.不泄漏。聚乙烯管道主要采用熔接连接（热熔连接或电熔连接），本质上保证接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。试验证实，其接口的抗拉强度及爆破强度均高于管材本体，可有效地抵抗内压力产生的环向应力及轴向的拉伸应力。因此与橡胶圈类接头或其他机械接头相比，不存在因接头扭曲造成泄漏的危险。
3.高韧性。聚乙烯管是一种高韧性的管材，其断裂伸长率一般超过500%，对管基不均匀沉降的适应能力非常强。也是一种抗震性能优良的管道。在1995年日本的神户地震中，聚乙烯燃气管和供水管是唯一幸免的管道系统。正因为如此，日本震后大力推广PE管在燃气领域的使用。
4.聚乙烯管具有优良的挠性。聚乙烯的挠性是一个重要的性质，它极大地增强了该材料对于管线工程的价值。聚乙烯的挠性使聚乙烯管可以进行盘卷，并以较长的长度供应，不需要各种连接管件。用于不开槽施工，聚乙烯管道的走向容易依照施工方法的要求进行改变；聚乙烯材料的挠性，使其可在施工前改变管材的形状，插入旧管后恢复原来的大小和尺寸。
5.聚乙烯管道具有良好的抵抗刮痕能力。采用不开槽施工技术，无论是铺设新管或旧管道的修复或更新，刮痕是无法避免的。刮痕造成材料的应力集中，引发管道的破坏。管材抵抗刮痕的能力，与管材的慢速裂纹增长(SCG)行为关系密切，研究证明，PE80等级的聚乙烯管具有较好的抵抗SCG的能力和耐刮痕能力。PE100聚乙烯管材料则具有更加出色的抵抗刮痕能力。
6.良好的快速裂纹传递抵抗能力。管道的快速开裂是指在管道偶然发生开裂时，裂纹以几百m/秒的速度迅速增长，瞬间造成几十m甚至上千m管道破坏的大事故。快速开裂是一种偶发事故，但其后果是灾难性的。早在五十年代，美国输气钢管曾发生几起快速开裂事故。聚氯乙烯气管和水管均曾发生过快速开裂事故。实际使用中尚未发现聚乙烯燃气管的快速开裂。因而近10年来，国际上对塑料管道，特别聚乙烯燃气管的快速裂纹传递进行了大量卓有成效的研究工作。结果表明，在常用的塑料管材中，聚乙烯抵抗裂纹快速传递的能力名列前茅。如UPVC的动态断裂韧性KD为1.8MNm-3/2，PP-R的KD为1.6MNm-3/2，而PE80的KD则为2.9MNm-3/2，PE100的KD则高达3.8MNm-3/2。温度越低，管径和壁厚越大，工作压力越高，塑料管道快速开裂的危险性越大。因此，聚乙烯管道，特别是PE100管更适宜做大口径管。目前，国外的聚乙烯燃气管材标准（ISO4437-1997和EN1555）已将耐快速开裂扩展（RCP）列入标准之中。
7.聚乙烯管道使用寿命长，可达50年以上，这是国外根据聚乙烯管材环向抗拉强度的长期静水压设计基础值(HDB)确定的，已被国际标准确认。
此外，聚乙烯管道重量轻也是一重要因素。
四、聚乙烯燃气管道系统的设计
（一）、聚乙烯燃气管道强度计算
做为工程管道，应有两个重要的指标，即长期使用性能及使用的安全性。当代聚乙烯管道的生产者完全可以提供真正称之为工程塑料的管材和管件，是缘于两个极为有力的后盾。一个是原材料供应者的高度先进技术的支持；一个是科学而严谨的设计思想。在当代高分子材料科学技术进步支持下，聚乙烯管材树脂的合成技术和性能不断取得进展，管材长期使用性能日益提高，如1989年分子量分布呈双峰型的PE100级管材树脂的出现，将聚乙烯管材料推到了一个崭新的高度。同时，对聚乙烯管材料长期使用性能的评价形成了系统科学的标准评价方法，即对管材树脂最低要求的静液压强度──MRS的测量。所谓MRS是指连续施加在该聚乙烯树脂制管管壁上50年时引起管材破坏时所计算的在管壁上的环向张应力。该值是管材结构设计的基础。聚乙烯管材结构设计的ISO方程：
(SDR=de/e)公式（1）
P公称压力(MPa)
[δ]设计应力(MPa)
SDR标准尺寸比
de管公称外径
e管公称规定壁厚
管材设计应力的求取：
公式（2）
设计系数(C)：保证管道满负载运行时还有一定的安全度。
（二）、我国聚乙烯燃气管道工程技术规程设计系数
我国聚乙烯燃气管道工程技术规程是根据PE80级管材来考虑，对不同种类燃气的设计系数做出如下规定：
表2.不同种类燃气的设计系数燃气种类SDR11SDR17.6
天然气48
液化石油气（气态）16/
不含冷凝液的气态液化石油气5.33/
人工煤气320/
不含冷凝液的人工煤气8/
根据以上设计系数，在我国聚乙烯管道输送不同种类燃气的最大允许工作压力如下：
表3.不同种类燃气的最大允许工作压力
燃气种类最大允许工作压力（Mpa）
SDR11SDR17.6
天然气0.40.2
液化石油气（气态）0.1/
不含冷凝液的气态液化石油气0.3/
人工煤气0.005/
不含冷凝液的人工煤气0.2/
我国燃气管道的施工技术规程的编制说明中也明确：我国允许使用压力时按工作温度20℃，使用寿命50年，管道环向应力为8.0Mpa（长期静液压强度），安全系数不小于4等4个条件来确定的。在安全性能得到保证的情况下，改变以上条件中的任意一个，最大允许工作压力可以提高，也就是，经过充分论证，设计系数可以调整。
五、聚乙烯管材、管件的生产、型号规格及种类
（一）、聚乙烯管材的生产及型号规格
聚乙烯管材的生产在挤出生产线上进行，国内几个主要生产厂家都选用进口生产线，基本上实现了全自动控制，能够自动上料、自动计量进料、自动切割和卷曲，产品质量更加稳定，生产效率明显提高。聚乙烯燃气管材国标目前分为SDR11和SDR17.6两个系列，管材的颜色有两种，一种为黄色管，一种是黑管加黄条。规格从20mm～250mm；目前国内已的最大规格到ф400mm。最新的ISO标准和欧洲标准已将管材的公称外径扩大到630mm。管材的规格及尺寸偏差见下表：
表4聚乙烯管材的规格尺寸表单位：mm
公称外径De壁厚e备注
基本尺寸允许偏差SDR17.6SDR11
基本尺寸允许偏差基本尺寸允许偏差
20<+0.3
02.3+0.4
03.0+0.4
25+0.3
02.3+0.4
03.0+0.4
32+0.3
02.3+0.4
03.0+0.4
0*
40+0.4
02.3+0.4
03.7+0.5
0*
50+0.4
02.9<+0.4
04.6<+0.6
0*
63+0.4
03.6+0.5
05.8+0.7
0*
75+0.5
04.3+0.6
06.8+0.8
90+0.6
05.2+0.7
08.2+1.0
0*
110+0.6
06.3+0.8
010.0+1.1
0*
125+0.6
07.1+0.9
011.4+1.3
140+0.9
08.0+0.9
012.7+1.4
160<+1.0
09.1+1.1
014.6+1.6
0*
180+1.0
010.3+1.2
016.4+1.8
200+1.2
011.4+1.3
018.2+2.0
0*
225+1.4
012.8+1.4
020.5+2.2
250+1.5
014.2+1.6
022.7+2.4
0*
315+1.8
017.9+1.9
028.7+3.0
0*
355+2.0
020.2+2.2
032.3+3.4
400+2.2
022.8+2.4
036.4+3.8
注：备注栏中带*号的为目前国内常用规格
（二）、聚乙烯管件的品种
聚乙烯管件根据施工、用途的不同，可分为电熔管件和热熔管件。根据生产方式的不同，可分为注塑管件和焊制管件两大类。大部分管件都可以采用注塑模具一次成型，但对于一些壁厚、体积、重量都较大的管件，可采用管材焊制加工的方法制造。采用焊制方法生产的管件一般有三通、四通和弯头，公称尺寸范围随着管材扩大；采用注塑方法生产的热熔管件有法兰、变径、弯头、等径三通、异径三通和端帽；电熔管件也是采用注塑方法生产的，其种类有电熔套筒、电熔变径、电熔弯头、电熔三通、电熔鞍型三通、电熔鞍型分支和端帽等；目前，国内常用的管件规格见下表：
表5.聚乙烯管件规格型号单位：mm
管件名称规格
热熔管件法兰头324050637590110125160200225250315
三通324050637590110125160
900弯头324050637590110125160
端帽324050637590110125160200225250315
变径40/32，50/32，50/40，63/32，63/40，63/50，75/50，75/63，90/63，110/50，110/63，110/90，125/110，160/90，160/110，200/160，225/160，225/200，250/200，250/225，315/225，315/250
电熔管件套筒324050637590110125160200225250315
三通324050637590110
900弯头324050637590110
修补马鞍637590110125160200225250
变径40/32，50/32，50/40，63/32，63/40，63/50，90/63，110/63，110/90
鞍型三通63/32，63/40，90/32，90/40，90/63，110/32，110/40，110/63，160/32，160/40，160/63，200，40，200/63，225/40，225/63，250/40，250/63
鞍型分支125/63，160/63，200/63，200/90，250/63，250/90
六、聚乙烯管材的性能指标及检测
我国对聚乙烯燃气管材按PE80级原料按照GB15558.1《燃气用聚乙烯管材》标准来生产，管材的性能指标见下表：
表6.聚乙烯燃气管材的性能指标序号项目性能要求
1长期静液压试验，MPa（20℃，50年，95%）≥8.0
2短期静液压强度，MPa20℃9.0
韧性破坏时间（h）>100
80℃4.6
脆性破坏时间（h）>165
4.0
破坏时间（h）>10002）
3热稳定性，min（200℃）>20
4耐应力开裂，h
（80℃，4.0MPa）≥1000
≥1703）
5压缩复原，h
（80℃，4.0MPa）>170
6纵向回缩率，%（110℃）≤3
7断裂伸长率，%>350
8耐候性（管材累计接受≥3.5kMJ/m2老化能量后）仍能满足本表第2、3、7项性能要求，并保持良好的焊接性能
燃气管道作为城市的能源输送系统一旦出现质量，会直接到居民的正常生活。再者，由于燃气的可燃性、易爆性，如果发生燃气泄露，极易发生爆炸事故。聚乙烯管材取代钢管、铸铁管，作为城市燃气输配管线，同样要求其安全性。要保证产品质量满足标准要求，就必须具有完善的检测手段。而且产品的质量控制从原料进厂检验开始贯穿于整个生产过程，直至产品最终出厂。质量控制主要从以下几个方面进行：
1．原料的质量控制
原料是生产聚乙烯管材、管件的根本，原料的选择直接影响管道产品的质量。没有好的原料，后续工作再合理，生产技术再先进，也生产不出合格的产品。因此原料的选择及质量控制十分重要。原料在生产前必须按标准要求进行检验，合格以后方可用于生产。聚乙烯原料性能指标见下表：
表7.PE燃气管材专用料基本技术指标要求
序号项目
Items技术要求
TypicalValue单位
Units
1密度
Density≥930kg/m3
2断裂伸长率
ElongationatBreak>500%
3热稳定性（200℃）
OxidationInductionTime（200℃）>20min
4耐环境应力开裂（F50）
EnvironmentalStresscrackResistance≥1000h
5炭黑含量1)
CarbonBlackContent2.25±0.25%
6水分含量
WaterContent<300mg/kg
7挥发份含量
VolatileContent<350mg/kg
8耐气体组分
ResistancetoGasConstituents≥30h
9长期静液压强度（MRS）≥8.0MPa
2．生产过程的工艺控制
生产过程的工艺控制非常重要，在生产时要注意对工艺参数的设置及对物料熔体温度、熔体压力的监控。因为如果生产过程出现剪切过度，会导致熔体温度的升高，过度的剪切会使材料性能劣化，而这种劣化采用常规的检测是很难发现的。目前国内一些引进的生产线已带有微机监测控制系统，出现问题会及时发出警报。对于管材的外观尺寸，一些先进的生产线带有在线测量仪，管材的外形尺寸，可在屏幕上直接显示，如与主机相连，可实现自动调整模具，自动控制壁厚和外径。
3．产品的检验
产品的检验包括外观、尺寸及物理性能，产品的外观主要检查是否有影响管材性能的沟槽、划伤、凹陷和杂质等；尺寸需测量外径、壁厚和长度，测量值应在标准规定的允许偏差范围内。外观尺寸检测合格的管材在按照抽样规则取样，进行物理性能的测试。测试的项目有断裂伸长率、短期静液压强度（20℃，环向应力9.0Mpa，韧性破坏时间>100h；80℃，环向应力4.0Mpa，脆性破坏时间>165h）、热稳定性、耐应力开裂（80℃，环向应力4.0Mpa，破坏时间>170h）、压缩复原（80℃，环向应力4.0MPa，破坏时间>170h）和纵向回缩率（110℃）。以上性能试验与外观、尺寸等一起作为每批产品的出厂检验项目。
七、聚乙烯燃气管道的配套产品
1．警示带
为保护管道在日后运行中，不受到人为的意外破坏，应在管道的上方，距管顶不小于300mm处敷设一条警示带，警示带上应有醒目的提示字样。对警示带的基本要求是宽度100mm或150mm，颜色为金黄色，警示带应能抗击回填土的冲击、压迫及土壤中化学物质的腐蚀。该警示带应与管道一样，具有不低于50年的寿命。
2．示踪线
由于聚乙烯管道是绝缘体，因此常规的电磁法无法探测到管道的位置和深度。为能采用常规进行探测，要求在敷设聚乙烯管的同时，敷设一条金属示踪线。对示踪线的基本要求是：示踪线要与聚乙烯管道在同一位置或有固定的相对位置；用常规仪器能探测到；寿命与聚乙烯管道相同，不低于50年。目前一般采用聚乙烯包覆金属丝（即电线），也有在警示带内夹放金属铝箔，将警示带与示踪线合二为一。
3．聚乙烯（PE）球阀
聚乙烯（PE）球阀的工作压力可与SDR11的聚乙烯管材相匹配，其使用寿命与聚乙烯管材一样按50年进行设计。聚乙烯（PE）球阀与金属球阀相比，其优点见下表：
表8.聚乙烯（PE）球阀与金属球阀的比较
金属球阀聚乙烯（PE）球阀
需要钢塑转换接头，法兰，螺栓螺母垫片等直接热熔或电熔连接
需要防腐处理和定期检查不需要
需要定期维护和备品备件不需要
需要阀门井不需要
阀门的操作对聚乙烯管施加很大的应力，长期作用会减少聚乙烯管的使用寿命因聚乙烯阀门直埋于地下，对阀门所施加的力均匀传递给了土壤，对聚乙烯管寿命无影响。
聚乙烯阀门的开闭用专用扳手在地面上完成，不同规格的阀门只要用同一规格的专用扳手便可完成阀门的开闭。聚乙烯阀门的使用寿命为50年。阀门的工作压力可与SDR11的聚乙烯管相匹配。聚乙烯（PE）球阀从结构形式上分为两种——通径孔球阀和。通径孔球阀的通孔内径与相应管材的内径大小一致，而缩径孔球阀通孔内径比相应管材的内径要小。因此，从输气量上缩径孔球阀较通径孔球阀要小，但体积也较小，重量轻，价格也相对较低。两种球阀内孔直径的比较见下表：
表9.缩径孔球阀较通径孔球阀内孔直径的比较单位：mm
规格（SDR11）Φ63Φ110Φ160Φ225
通径孔4792132169
缩径孔34.36492121
4.钢塑过渡接头
在聚乙烯管道系统中，当聚乙烯管道与金属管道系统连接时，常需使用钢塑过渡接头连接，这在聚乙烯燃气管道系统的中是经常见到的。如聚乙烯管道出地面进户前与流量表、压力表、减压阀等的连接。钢塑过渡接头一端为聚乙烯管材，另一端为钢管，两者靠丝扣锁紧，之间靠密封圈来密封，可保证结合处不泄露。
八、HDPE管材及管件的运输、堆放、装卸
管材一般以卡车运输,运输时不得受到划伤、抛摔、剧烈的撞击、曝晒、雨淋、油污及化学品的污染。存储时,管材的两端应堵封,堆放在远离热源、油品及化学品污染地、温度不超过40℃、地面平整、通风良好的库房内；室外堆放应有遮盖物,避免雨淋及曝晒。管材应整齐堆放,高度一般不超过1.5米。当管材捆扎成1m×1m的方捆,并且两侧加支撑保护时,堆放高度可适当提高,但不宜超过3m。
管件应放入密封塑料袋中,批量或单一包装,并放入厚纸箱内存放。
管材可以使用吊网、叉车或非金属吊索装卸,但不能使用可能刮伤管面的链、钩、钢丝等工具。装卸时应注意以下事项：
（1）重的管子放在下层。
（2）以光滑的材料包在卡车的外缘,保护悬空的管子不受损害。
（3）由于管材内外壁均很光滑,因而必须仔细固定,以免在运输过程中滑落。
九、聚乙烯管材的连接技术及施工应注意的
（一）聚乙烯管材的连接技术
聚乙烯管道系统连接技术的优劣，直接关系到燃气管网系统的运行效果和使用寿命。按焊接方式的不同，聚乙烯管道的连接一般分为两种——热熔连接和电熔连接。聚乙烯管道焊接通用原理是聚乙烯一般可在190～240℃之间的范围内被熔化（不同原料牌号的熔化温度一般也不相同），此时若将管材（或管件）两熔化的部分充分接触，并保持有适当的压力（电熔焊接的压力来源于焊接过程中聚乙烯自身产生的热膨胀），冷却后便可牢固地融为一体。由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材的本身的强度相同，此外与金属管道连接需采用钢塑过渡接头或法兰连接。热熔连接和电熔连接方式的优缺点比较见下表：
表10.热熔连接和电熔连接方式的对比
名称要求
电熔连接1.需要有专用的电熔焊机。
2.适用于所有规格尺寸的管材。
3.可用于不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。
4.不易受环境、人为因素。
5.设备投资低，维修费用低。
6.连接操作简单易掌握。
热熔连接1.需要有专用的热熔焊机。
2.一般适用于公称直径大于63mm的管材。
3.适用于同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接。性能相似，不同牌号、材质的管材与管材、管材与管件连接，需试验验证。
4.易受环境、人为因素影响。
5.设备投资高
6.连接费用低。
7.操作人员需进行专门培训，具有一定的经验。
聚乙烯管道连接时应注意如下事项：
(1)管道连接前应对管材、管件及附属设备、阀门、仪表按设计要求进行校对,并应在施工现场进行外观检查,符合要求方准使用。
(2)每次连接完成后,应进行外观质量检验,不符合要求的必须切开返工。
(3)操作人员应培训上岗。
(4)每次收工时,管口应临时堵封。
(5)在寒冷气候（-5℃以下）和大风环境下进行连接操作时,应采取保护措施或调整施工工艺。
1．热熔对接
热熔对接是采用热熔对焊机来加热管端，使其熔化，迅速将其贴合，保持有一定的压力，经冷却达到熔接的目的。各尺寸的PE管均可采取热熔对接方式连接（公称直径小于63mm的管材推荐采用电熔连接）,该可靠,其接口在承拉和承压时都比管材本身具有更高强度,胜邦管材热熔连接温度：210±10℃。
使用该方法时,设备仅需热熔对接焊机,具体步骤如下：
（1）待连接管材置于焊机夹具上并夹紧。
（2）清洁管材待连接端并铣削连接面。
（3）校直两对接件,使其错位量不大于壁厚的10%。
（4）放入加热板加热，加热完毕,取出加热板。
（5）迅速接合两加热面,升压至熔接压力并保压冷却。
2．电熔承插连接
电熔承插连接使通过对预埋于电熔管件内表面的电热丝通电而使其加热，从而使管件的内表面及管材（或管件）的外表面分别被熔化，冷却到要求的时间后而达到焊接的目的。电熔承插连接的特点是连接方便、迅速，接头质量好，外界因素干扰小，在口径较小的管道上比较经济，步骤如下：
（1）清洁管材连接面上的污物，标出插入深度，刮除其表皮。
（2）管材固定在机架上,将电熔管件套在管材上。
（3）校直待连接件，保证在同一轴线上。
（4）通电，熔接。
（5）冷却。
连接时,通电加热时的电压和加热时间选择应符合电熔连接机具生产厂家及管件生产厂家的规定。电熔连接冷却期间，不得移动连接件或在连接件上施加任何外力。3．钢塑连接
PE管道在和钢管及阀门连接时采用钢塑过渡接头连接和钢塑法兰连接。对于小口径的聚乙烯管（DN≤63），一般采用一体式钢塑过渡接头；对于大口径的聚乙烯管（DN>63），一般采用钢塑法兰连接。
（1）钢塑过渡接头
①钢塑过渡接头的PE管端与PE管道连接按热熔和电熔连接方法处理。
②钢塑过渡接头钢管端与金属管道连接应符合相应的钢管焊接、法兰连接以及机械连接的规定。
③钢塑过渡接头钢管端与钢管焊接时，应采取降温措施。
（2）钢塑法兰连接
①PE管端与相应的塑料法兰连接，按热熔和电熔连接方法处理。②钢管端与金属法兰连接，应符合相应的钢管焊接、法兰连接以及机械连接的规定。
③将金属法兰和塑料法兰活套形式连接。活套法兰片应防腐处理以提高使用寿命。
（二）燃气用聚乙烯管路的施工应注意的问题：
燃气用聚乙烯管道施工需遵守中华人民共和国行业标准《聚乙稀燃气管道工程技术规程》（CJJ63—95）的有关规定。
1．保证设计的埋深
聚乙烯燃气管道严禁用作室内地上管道,只作埋地管道使用。将聚乙烯管道埋设在土壤中，除应遵守一般燃气管道敷设的基本要求外，还应遵循聚乙烯管敷设的特殊要求。由于聚乙烯管较金属管的强度低，所以一定要注意埋深，这涉及到管道承受的外荷载问题。聚乙烯燃气管道的最小管顶覆土厚度应符合如下规定:
埋设在车行道下时,不应小于0.8m；
埋设在非车行道下时，不应小于0.6m;
埋设在水田下时,不应小于0.8m;
当采取有效的防护措施后,上述规定可适当降低。
2．管材敷设允许的弯曲半径
聚乙烯管柔性好，因此很容易使其弯曲，但弯曲后的管道内侧将产生压应力，外侧将产生拉应力。当材料形变超过一定限度时，会因蠕变发生破坏。聚乙烯燃气管道敷设时，应符合下列规定：
表11.聚乙烯管材敷设允许的弯曲半径
管道公称外径D（mm）允许的弯曲半径R（mm）
D≤50
50<D≤160
160<D≤25030D
50D
75D
注：管段上有承插接头时，允许的弯曲半径R不应小于125D
3.蛇行敷设
由于聚乙烯管的线膨胀系数比金属管高十余倍，所以对温度的变化比较敏感。为避免产生拉应力，聚乙烯应采取蛇行敷设。
4．特殊地段的敷设
聚乙烯范文篇7
1．1设计问题
在基础设计阶段，对仪表询价文件分类的考虑不够全面，对高压特殊仪表、热式质量流量计、过氧化物混合站质量流量计、高温型音叉开关、微小流量开关阀、快速排放阀及夹套三通球阀等特殊仪表未进行分包采购，导致仪表技术谈判时有些品牌只能满足部分仪表选型，仪表采购招标不能满足三家，造成仪表采购进度滞后。对总包仪表人员的配备数量和技术水平没有严格把关，造成在详细设计阶段仪表人员力量不足，影响仪表设计进度。如，从LDPE装置基础设计到现场施工期间，总包只有一名仪表设计人员负责整个装置仪表的设计工作。基础设计时因仪表工程统一规定没有完成终版下发，造成长周期设备成套包单元仪表的技术要求、供货范围不够清晰统一，在成套厂家中标结束后再增加技术要求就变得较为被动、困难。有些成套厂家未按技术协议要求与相关规范进行图纸设计，仪表设计人员未对厂家返回的设计图纸及时审核并发现问题，造成现场施工时成套设计文件不够齐全，接口尺寸、界面划分和供货范围出现争议，导致现场再次进行协调并增补仪表设备材料等情况发生。
1．2采购问题
未给仪表长周期设备厂家制定图纸提交滞后的考核规定，造成厂家图纸提供较为滞后，给后续设计、施工造成较大的被动。技术协议中要求的试车备件和两年备件不合理，对待备品备件不够客观严谨，导致在安装调试、机组试车和装置开车过程中出现了无备件可用的情况。在成套包设备技术协议谈判时主要以设备专业为主，加上技术协议签订过于匆忙，导致对仪表专业技术要求、界面划分和供货范围未进行详细规定，仅涵盖了部分仪表型号的技术要求，给后期执行带来困难。仪表采购招标不规范，部分厂商投标文件与技术协议要求不一致，给后期的合同执行带来困难，导致产品质量下降。仪表设备到货验货不及时、不严格，存放保管较为混乱。尤其是一二次压缩机成套包仪表设备材料，没有全部开箱验货，安装时开箱才发现仪表设备材料数量不够，甚至无货，造成施工安装时部分仪表设备无法安装。
1．3施工问题
施工前的准备工作不充分。虽然设计人员进行了技术交底，且多次组织总包、施工单位及监理等进行施工图纸审查和各种材料统计核算，但各方未严格执行会议要求，未统计出施工材料缺口数量，尤其是一些安装材料、仪表电缆等，导致在施工领取材料时才发现数量不够，然后再申请增补材料，造成该项施工缓慢。总包配备的仪表施工技术管理人员只有一人，且技术经验水平欠缺，工作交接不清，造成仪表施工材料管理混乱，仪表设备材料丢失情况严重。监理技术管理人员监管工作不到位，对现场仪表施工质量把控不严，导致现场施工有很多低标准情况，甚至明显未按规范施工，待发现后再进行返工处理，导致严重的材料浪费并影响整体的施工进度。交叉作业严重。当工艺配管还未完全结束、仪表还不具备施工条件时，为了加快项目进度便进行仪表安装施工，待其他专业完成施工后，发现有的仪表被新敷设的管道包围，无法开盖接线，导致需要重新更改仪表安装位置。
1．4调试问题
部分高压阀门等现场仪表的调试还未完全结束，部分单元工艺进行气密等工作不允许仪表动作，造成部分程序专利商无法进行测试，推迟了装置进料时间。成套PLC系统调试不彻底，各家PLC集成标准不同，提供资料也不齐全，给现场调试带来困难。尤其是冰机冷冻单元，前后进行了4次现场服务，都未完成PLC与DCS的通信工作。高压热偶回路调试标准不能满足专利商的要求，现场仅对高压热偶和快速温度变送器进行了校验，导致装置的DCS系统显示误差较大，专利商到达现场之后又对144支热偶回路进行了重新校验。DCS系统和SIS系统调试跟踪配合不到位，相关的仪表维护人员对程序和接线不够熟悉，造成装置开车时仪表维护人员不能迅速查找并排除仪表故障。
2仪表技术管理方案
2．1设计方面
基础设计阶段需要做好仪表设备的分包工作，并针对每个仪表设备分包限定品牌，一方面是便于后期的技术谈判与采购执行，另一方面是在满足装置长周期稳定运行的前提下可以降低项目投资成本。PN4000超高压阀门(36台)、PN3600超高压阀门(12台)、PN500高压阀门(46台)、高压热偶及热偶变送器(144套)、高压压力变送器(45台)和化学密封高压压力变送器(14台)需要严格按照专利商要求进行分包采购。由于过氧化物混合站仪表是集成到保冷箱内的，受空间限制，最好将这18台质量流量计分成一个包;热式质量流量计FT-12300较为特殊，需要单独分包采购;LS-06002、LS-06023、LS-06024和LS-10065这4台音叉的最高设计温度达到了295℃，只有VEGA能满足，可考虑将这4台音叉分成一个包进行独家谈判。在详细设计阶段，仅配置一名设计人员势必导致人员力量不足，可在EPC合同签订时对设计院提出要求，对设计人员技术水平和配置人员的数量进行审核，从而保证设计技术人员的稳定和后续项目的可持续开展。对成套包仪表提出详细技术要求时，首先要了解成套包内的仪表种类，将成套包内的仪表尽可能与装置区统一，便于以后仪表维护与备件采购，然后再提出详细的技术要求、供货范围、施工范围、文件清单及提交时间等要求，为后期的采购顺利进行和保证产品质量奠定基础。LDPE装置成套包单元较多，各成套厂家的设计标准各不相同，提交的设计文件也各有差异，因此应专门配置一名设计人员负责各成套包仪表设计文件审核工作，及时发现问题并要求厂家更改，以免设备到达现场后才发现问题。
2．2采购方面
技术协议作为商务合同的一部分，应该要求设计文件的返回时间，并在商务合同中制定考核内容。当设计人员索要设计文件而没有结果时，可以通过发商务函的形式来要求尽快返回设计文件。设计人员应及时对返回的设计文件进行审核，尽早发现存在的设计问题，并要求厂家修改，避免出现厂家设计文件返回不及时，出现错误无人发现的情况。要求厂家提供推荐备件清单，向同类装置了解仪表使用与备件情况，并结合自身经验，针对不同的仪表采购包制定科学的备品备件采购清单，对于易损易耗材料的试车和两年备品备件做到合理储备。同时，要考虑到仪表安装调试时的意外损坏情况。在成套包设备技术谈判时，需将仪表专业单独分组讨论，对仪表技术要求、供货范围、施工范围及文件清单等进行详细规定，形成单独的会议纪要，作为技术协议的附件。最后再与设备、工艺专业对接，查找遗漏项或技术要求不到位的地方，并补充到会议纪要中。在签订EPC合同时，应提出仪表采购招标要求，参与招标文件的技术部分审核，并规定业主参加开标的人数，对不符合技术协议要求的投标文件直接做废标处理。现场到货验收时应严格按照技术协议进行，以保证仪表质量，为后续仪表的稳定运行奠定基础。仪表到货后要及时组织开箱验货，并严格按照技术协议核对，对于与技术协议不符或与装箱单不符的项目，及时反馈给厂家并核对补发，同时要求施工单位仔细核对施工图纸与所到仪表设备数量是否一致。
2．3施工方面
首先，要求设计人员对施工单位进行技术交底，并要求施工单位对施工图纸进行审查，严格做好仪表工程施工前的准备工作，这样既可以提前发现总包采购的接线箱、格兰头、仪表电缆、管材及桥架等数量是否满足现场的实际需求，也可以发现设计图纸与现场施工是否存在不合理现象。发现问题之后及时联系设计人员核实确认并修正解决，这样不仅可以节约投资，还可以加快项目工程进度。EPC合同中应要求对总包仪表施工技术管理人员的技术水平、配备数量等进行审核，对于技术水平达不到要求的人员绝不允许到现场进行施工管理。在施工过程中要保护好仪表设备材料，尤其是一些特殊仪表和外商配套的重要材料，要单独存放并严加保管，尽量不要提前交给施工人员，避免出现仪表设备材料丢失或损坏的情况。监理人员负责监理现场施工质量、安全等工作，加大仪表的监管力度。项目执行过程中，为了保质保量地完成工作，在每一项仪表施工开展之前，需针对性地开一个专题会，将统一规定要求和安装注意事项传达给监理、总包与施工单位相关人员。对于批量施工，先建立装置内样板工程，待检查合格后，再进行其余的批量施工，针对关键部位、特殊部位及隐蔽工程等仪表施工设置停检点。施工的同时应加大检查力度，发现问题及时整改，以免大面积出现问题时难以协调。同时，加强与监理、总包、施工单位仪表专工的沟通，及时提出便于仪表稳定运行与维护的安装方式。施工单位招标文件中应要求配置一名电仪副经理来负责管理电气、仪表方面的施工工作，协调处理电仪、仪表、管道及设备等接口方面的相关工作。仪表安装前要仔细审查仪表安装图纸，并与其他专业对接仪表安装位置是否挡道等事项，避免返工情况发生。
2．4调试方面
首先，要求专利商提前提供现场程序测试范围与测试方法，在专利商到达现场之前，完成相应的现场施工并按要求完成相应的仪表回路测试和单元测试，避免专利商到达现场后不具备程序测试条件的情况发生。给成套厂家发现场服务邀请函时，需注明现场服务人员必须有仪表专业人员。开车前的仪表调试工作任务繁重，施工界面多;仪表调试进入关键阶段后，针对人员紧张、工作面广、工作量大的情况，需要提前部署，紧盯现场，厂家在时配合厂家调试，厂家离开后分析现场遗留问题，并落实解决方案。高压管道测温采用专用的高压惰性热电偶，快速温度变送器采用MUTEC的MTP300i。与以前高压项目不同的是，快速温度变送器安装在控制室机柜内，这样仅完成高压热电偶与快速温度变送器的单独调校是不行的，还需要在现场接线箱用信号发生器给出毫伏信号，然后在DCS系统上观察温度显示，如有误差则快速调整温度变送器零点旋钮，去掉现场到机柜间补偿导线所产生的误差。DCS系统的技术要求与一般装置是类似的。SIS系统中，RSD主要实现紧急程序1(EP1)、紧急程序2(EP2)、服务程序3A(SP-3A)和服务程序3B(SP-3B)，PSD主要实现其他与安全相关的停车程序和联锁逻辑。其中，最关键的高压分离器、高压反应器和二次压缩机的紧急停车程序(在RSD实现)对控制系统安全等级和响应时间要求较高，需安排专人全程跟踪配合DCS系统、SIS系统的调试工作，对于调试期间进行的程序修改应做好记录，掌握程序启停步骤与逻辑关系。开车时仪表维护人员要能够快速响应仪表出现的问题，迅速查找、排除仪表故障。
3结束语
聚乙烯范文篇8
UHMWPE是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。世界上最早由美国AlliedChemical公司于1957年实现化，此后德国Hoechst公司、美国Hercules公司、日本三井石油化学公司等也投入工业化生产。我国上海高桥化工厂于1964年最早研制成功并投入工业生产，70年代后期又有广州塑料厂和北京助剂二厂投入生产。限于当时条件，产物分子量约150万左右，随着工艺技术的进步，北京助剂二厂的产品分子量可达100万～300万以上。
UHMWPE的十分迅速，80年代以前，世界平均年增长率为8.5%，进入80年代以后，增长率高达15%～20%。而我国的平均年增长率在30%以上。1978年世界消耗量为12，000～12，500吨，而到1990年世界需求量约5万吨，其中美国占70%。
UHMWPE平均分子量约35万～800万，因分子量高而具有其它塑料无可比拟的优异的耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能。而且，UHMWPE耐低温性能优异，在-40℃时仍具有较高的冲击强度，甚至可在-269℃下使用。
UHMWPE优异的物理机械性能使它广泛于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及运动器械等领域，其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外，由于UHMWPE优异的生理惰性，已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用。
2UHMWPE的成型加工
由于UHMWPE熔融状态的粘度高达108Pa*s，流动性极差，其熔体指数几乎为零，所以很难用一般的机械加工进行加工。近年来，UHMWPE的加工技术得到了迅速发展，通过对普通加工设备的改造，已使UHMWPE由最初的压制-烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其它特殊方法的成型。
2.1一般加工技术
(1)压制烧结
压制烧结是UHMWPE最原始的加工方法。此法生产效率颇低，易发生氧化和降解。为了提高生产效率，可采用直接电加热法〔1〕；另外，Werner和Pfleiderer公司开发了一种超高速熔结加工法〔2〕，采用叶片式混合机，叶片旋转的最大速度可达150m/s，使物料仅在几秒内就可升至加工温度。
(2)挤出成型
挤出成型设备主要有柱塞挤出机、单螺杆挤出机和双螺杆挤出机。双螺杆挤出多采用同向旋转双螺杆挤出机。
60年代大都采用柱塞式挤出机，70年代中期，日、美、西德等先后开发了单螺杆挤出工艺。日本三井石油化学公司最早于1974年取得了圆棒挤出技术的成功。北京化工大学于1994年底研制出Φ45型UHMWPE专用单螺杆挤出机，并于1997年取得了Φ65型单螺杆挤出管材工业化生产线的成功。
(3)注塑成型
日本三井石油化工公司于1974年开发了注塑成型工艺，并于1976年实现了商业化，之后又开发了往复式螺杆注塑成型技术。1985年美国Hoechst公司也实现了UHMWPE的螺杆注塑成型工艺。北京塑料所1983年对国产XS-ZY-125A型注射机进行了改造，成功地注射出啤酒罐装生产线用UHMWPE托轮、水泵用轴套，1985年又成功地注射出医用人工关节等。
(4)吹塑成型
UHMWPE加工时，当物料从口模挤出后，因弹性恢复而产生一定的回缩，并且几乎不发生下垂现象，故为中空容器，特别是大型容器，如油箱、大桶的吹塑创造了有利的条件。UHMWPE吹塑成型还可导致纵横方向强度均衡的高性能薄膜，从而解决了HDPE薄膜长期以来存在的纵横方向强度不一致，容易造成纵向破坏的。
2.2特殊加工技术
2.2.1冻胶纺丝
以冻胶纺丝—超拉伸技术制备高强度、高模量聚乙烯纤维是70年代末出现的一种新颖纺丝方法。荷兰DSM公司最早于1979年申请专利，随后美国Allied公司、日本与荷兰联合建立的Toyobo-DSM公司、日本Mitsui公司都实现了工业化生产。纺织大学化纤所从1985年开始该项目的研究，逐步形成了自己的技术，制得了高性能的UHMWPE纤维〔3〕。
UHMWPE冻胶纺丝过程简述如下：溶解UHMWPE于适当的溶剂中，制成半稀溶液，经喷丝孔挤出，然后以空气或水骤冷纺丝溶液，将其凝固成冻胶原丝。在冻胶原丝中，几乎所有的溶剂被包含其中，因此UHMWPE大分子链的解缠状态被很好地保持下来，而且溶液温度的下降，导致冻胶体中UHMWPE折叠链片晶的形成。这样，通过超倍热拉伸冻胶原丝可使大分子链充分取向和高度结晶，进而使呈折叠链的大分子转变为伸直链，从而制得高强度、高模量纤维。
UHMWPE纤维是当今世界上第三代特种纤维，强度高达30.8cN/dtex,比强度是化纤中最高的，又具有较好的耐磨、耐冲击、耐腐蚀、耐光等优良性能。它可直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物：防弹背心和衣服、防切割手套等，其中防弹衣的防弹效果优于芳纶。国际上已将UHMWPE纤维织成不同纤度的绳索，取代了传统的钢缆绳和合成纤维绳等。UHMWPE纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等；用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。
2.2.2润滑挤出(注射)
润滑挤出(注射)成型技术是在挤出(注射)物料与模壁之间形成一层润滑层，从而降低物料各点间的剪切速率差异，减小产品的变形，同时能够实现在低温、低能耗条件下提高高粘度聚合物的挤出(注射)速度。产生润滑层的主要有两种：自润滑和共润滑。
(1)自润滑挤出(注射)
UHMWPE的自润滑挤出(注射)是在其中添加适量的外部润滑剂，以降低聚合物分子与金属模壁间的摩擦与剪切，提高物料流动的均匀性及脱模效果和挤出质量。外部润滑剂主要有高级脂肪酸、复合脂、有机硅树脂、石腊及其它低分子量树脂等。挤出(注射)加工前，首先将润滑剂同其它加工助剂一起混入物料中，生产时，物料中的润滑剂渗出，形成润滑层，实现自润滑挤出(注射)。
有专利报道〔4〕：将70份石蜡油、30份UHMWPE和1份氧相二氧化硅(高度分散的硅胶)混合造粒，在190℃的温度下就可实现顺利挤出(注射)。
(2)共润滑挤出(注射)
UHMWPE的共润滑挤出(注射)有两种情况，一是采用缝隙法〔5、6〕将润滑剂压入到模具中，使其在模腔内表面和熔融物料间形成润滑层；二是与低粘度树脂共混，使其作为产物的一部分(详见3.2.1)。
如：生产UHMWPE薄板时，由定量泵向模腔内输送SH200有机硅油作润滑剂，所得产品外观质量有明显提高，特别是由于挤出变形小，增加了拉伸强度。
2.2.3辊压成型〔1〕
辊压成型是一种固态加工方法，即在UHMWPE的熔点以下对其施加一很大的压力，通过粒子形变，有效地将粒子与粒子融合。主要设备是一带有螺槽的旋转轮和一带有舌槽的弓形滑块，舌槽与螺槽垂直。在加工过程中有效地利用了物料与器壁之间的摩擦力，产生的压力足够使UHMWPE粒子发生形变。在机座末端装有加热支台，经过模口挤出物料。如将此项辊压装置与挤压机联用，可使加工过程连续化。
2.2.4热处理后压制成型〔8〕
把UHMWPE树脂粉末在140℃～275℃之间进行1min～30min的短期加热，发现UHMWPE的某些物理性能出人意料地大大改善。用热处理过的UHMWPE粉料压制出的制品和未热处理过的UHMPWE制品相比较，前者具有更好的物理性能和透明性，制品表面的光滑程度和低温机械性能大大提高了。
2.2.5射频加工〔9〕
采用射频加工UHMWPE是一种崭新的加工方法，它是将UHMWPE粉末和介电损耗高的炭黑粉末均匀混合在一起，用射频辐照，产生的热可使UHMWPE粉末表面发生软化，从而使其能在一定压力下固结。用这种方法可在数分钟内模压出很厚的大型部件，其加工效率比UHMWPE常规模压加工高许多倍。
2.2.6凝胶挤出法制备多孔膜〔10〕
将UHMWPE溶解在挥发溶剂中，连续挤出，然后经一个热可逆凝胶/结晶过程，使其成为一种湿润的凝胶膜，蒸除溶剂使膜干燥。由于已形成的骨架结构限制了凝胶的收缩，在干燥过程中产生微孔，经双轴拉伸达到最大空隙率而不破坏完整的多孔结构。这种材料可用作防水、通氧织物和耐化学品服装，也可用作超滤/微量过滤膜、复合薄膜和蓄电池隔板等。与其它方法相比，由此法制备的多孔UHMWPE膜具有最佳的孔径、强度和厚度等综合性能。
3UHMWPE的改性
3.1物理机械性能的改进
与其它工程塑料相比，UHMWPE具有表面硬度和热变形温度低、弯曲强度以及蠕变性能较差等缺点。这是由于UHMWPE的分子结构和分子聚集形态造成的，可通过填充和交联的加以改善。
3.1.1填充改性
采用玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉、二氧化硅、三氧化二铝、二硫化钼、炭黑等对UHMWPE进行填充改性，可使表面硬度、刚度、蠕变性、弯曲强度、热变形温度得以较好地改善。用偶联剂处理后，效果更加明显。如填充处理后的玻璃微珠，可使热变形温度提高30℃。
玻璃微珠、玻璃纤维、云母、滑石粉等可提高硬度、刚度和耐温性；二硫化钼、硅油和专用蜡可降低摩擦因数，从而进一步提高自润滑性；炭黑或金属粉可提高抗静电性和导电性以及传热性等。但是，填料改性后冲击强度略有下降，若将含量控制在40%以内，UHMWPE仍有相当高的冲击强度。
3.2.1交联
交联是为了改善形态稳定性、耐蠕变性及环境应力开裂性。通过交联，UHMWPE的结晶度下降，被掩盖的韧性复又表现出来。交联可分为化学交联和辐射交联。化学交联是在UHMWPE中加入适当的交联剂后，在熔融过程中发生交联。辐射交联是采用射线或γ射线直接对UHMWPE制品进行照射使分子发生交联。UHMWPE的化学交联又分为过氧化物交联和偶联剂交联。
(1)过氧化物交联
过氧化物交联工艺分为混炼、成型和交联三步。混炼时将UHMWPE与过氧化物熔融共混，UHMWPE在过氧化物作用下产生自由基，自由基偶合而产生交联。这一步要保证温度不要太高，以免树脂完全交联。经过混炼后得到交联度很低的可继续交联型UHMWPE，在比混炼更高的温度下成型为制件，再进行交联处理。
UHMWPE经过氧化物交联后在结构上与热塑性塑料、热固性塑料和硫化橡胶都不同，它有体型结构却不是完全交联，因此在性能上兼有三者的特点，即同时具有热可塑性和优良的硬度、韧性以及耐应力开裂等性能。
国外曾报道用2，5-二甲基-2，5双过氧化叔丁基己炔-3作交联剂〔11〕，但国内很难找到。清华大学用廉价易得的过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂进行了〔12〕，结果发现：DCP用量小于1%时，可使冲击强度比纯UHMWPE提高15%～20%，特别是DCP用量为0.25%时，冲击强度可提高48%。随DCP用量的增加，热变形温度提高，可用于水暖系统的耐热管道。
(2)偶联剂交联
UHMWPE主要使用两种硅烷偶联剂：乙烯基硅氧烷和烯丙基硅氧烷，常用的有乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。偶联剂一般要靠过氧化物引发，常用的是DCP，催化剂一般采用有机锡衍生物。
硅烷交联UHMWPE的成型过程首先是使过氧化物受热分解为化学活性很高的游离基，这些游离基夺取聚合物分子中的氢原子使聚合物主链变为活性游离基，然后与硅烷产生接枝反应，接枝后的UHMWPE在水及硅醇缩合催化剂的作用下发生水解缩合，形成交联键即得硅烷交联UHMWPE。
(3)辐射交联
在一定剂量电子射线或γ射线作用下，UHMWPE分子结构中的一部分主链或侧链可能被射线切断，产生一定数量的游离基，这些游离基彼此结合形成交联链，使UHMWPE的线型分子结构转变为网状大分子结构。经一定剂量辐照后，UHMWPE的蠕变性、浸油性和硬度等物理性能得到一定程度的改善。
用γ射线对人造UHMWPE关节进行辐射，在消毒的同时使其发生交联，可增强人造关节的硬度和亲水性，并且使耐蠕变性得以提高〔13〕，从而延长其使用寿命。
有研究〔14〕表明，将辐照与PTFE接枝相结合，也可改善UHMWPE的磨损和蠕变行为。这种材料具有组织容忍性，适于体内移植。
3.2加工性能的改进
UHMWPE树脂的分子链较长，易受剪切力作用发生断裂，或受热发生降解。因此，较低的加工温度，较短的加工时间和降低对它的剪切是非常必要的。
为了解决UHMWPE的加工，除对普通成型机械进行特殊设计外，还可对树脂配方进行改进：与其它树脂共混或加入流动改性剂，使之能在普通挤出机和注塑机上成型加工，这就是2.2.2中介绍的润滑挤出(注射)。
3.2.1共混改性
共混法改善UHMWPE的熔体流动性是最有效、最简便和最实用的途径。，这方面的技术多见于专利。共混所用的第二组份主要是指低熔点、低粘度树脂，有LDPE、HDPE、PP、聚酯等，其中使用较多的是中分子量PE(分子量40万～60万)和低分子量PE(分子量＜40万)。当共混体系被加热到熔点以上时，UHMWPE树脂就会悬浮在第二组份树脂的液相中，形成可挤出、可注射的悬浮体物料。
(1)与低、中分子量PE共混
UHMWPE与分子量低的LDPE(分子量1，000～20，000，以5，000～12，000为最佳)共混可使其成型加工性获得显著改善，但同时会使拉伸强度、挠曲弹性等力学性能有所下降。HDPE也能显著改善UHMWPE的加工流动性，但也会引起冲击强度、耐摩擦等性能的下降。为使UHMWPE共混体系的力学性能维持在一较高水平，一个有效的补偿办法是加入PE成核剂，如苯甲酸、苯甲酸盐、硬脂酸盐、己二酸盐等，可以借PE结晶度的提高，球晶尺寸的微细均化而起到强化作用，从而有效阻止机械性能的下降。有专利〔15〕指出，在UHMWPE/HDPE共混体系中加入很少量的细小的成核剂硅灰石(其粒径尺寸范围5nm～50nm，表面积100m2/g～400m2/g)，可很好地补偿机械性能的降低。
(2)共混形态
UHMWPE的化学结构虽然与其它品种的PE相近，但在一般的熔混设备和条件下，它们的共混物都难以形成均匀的形态，这可能与组份之间粘度相差悬殊有关。采用普通单螺杆混炼得到的UHMWPE/LDPE共混物，两组份各自结晶，不能形成共晶，UHMWPE基本上以填料形式分散于LDPE基体中。熔体长时间处理和使用双辊炼塑机混炼，两组份之间作用有所加强，性能亦有进一步的改善，不过仍不能形成共晶的形态。
Vadhar发现〔16〕，当采用两步共混法，即先在高温下将UHMWPE熔融，再降到较低温度下加入LLDPE进行共混，可获得形成共晶的共混物。Vadher用溶液共混法也得到了能形成共晶的UHMWPE/LLDPE共混物。
(3)共混物的力学强度
对于未加成核剂的UHMWPE/PE体系，其在冷却过程中会形成较大的球晶，球晶之间存在着明显的界面，而在这些界面上存在着由分子链排布不同引起的内应力，由此会导致裂纹的产生，所以与基体聚合物相比，共混物的拉伸强度常常有所下降。当受到外力冲击时裂纹会很快地沿球晶界面而导致最后的破碎，因此又引起冲击强度的下降。
3.2.2流动改进剂改性
流动改进剂促进了长链分子的解缠，并在大分子之间起润滑作用，改变了大分子链间的能量传递，从而使得链段位移变得容易，改善了聚合物的流动性。
用于UHMWPE的流动改进剂主要是指脂肪族碳氢化合物及其衍生物。其中脂肪族碳氢化合物有：碳原子数在22以上的n-链烷烃及以其作主成分的低级烷烃混合物；石油分裂精制得到的石蜡等。其衍生物是指末端含有脂肪族烃基、内部含有1个或1个以上(最好为1个或2个)羧基、羟基、酯基、羰基、氮基甲酰基、巯基等官能团；碳原子数大于8(最好为12～50)并且分子量为130～2000(以200～800为最佳)的脂肪酸、脂肪醇、脂肪酸酯、脂肪醛、脂肪酮、脂肪族酰胺、脂肪硫醇等。举例来说，脂肪酸有：癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬酯酸、油酸等。
北京化工大学制备了一种有效的流动剂(MS2)〔17〕，添加少量(0.6%～0.8%)就能显著改善UHMWPE的流动性，使其熔点下降达10℃之多，能在普通注塑机上注塑成型，而且拉伸强度仅有少许降低。
另外，用苯乙烯及其衍生物改性UHMWPE，除可改善加工性能使制品易于挤出外，还可保持UHMWPE优良的耐摩擦性和耐化学腐蚀性〔18〕；1，1-二苯基乙炔〔19〕、苯乙烯衍生物〔20〕、四氢化萘〔21〕皆可使UHMWPE获得优良的加工性能，同时使材料具有较高的冲击强度和耐磨损性。
3.2.3液晶高分子原位复合材料
液晶高分子原位复合材料是指热致液晶高分子(TLCP)与热塑性树脂的共混物，这种共混物在熔融加工过程中，由于TLCP分子结构的刚直性，在力场作用下可自发地沿流动方向取向，产生明显的剪切变稀行为，并在基体树脂中原位就地形成具有取向结构的增强相，即就地成纤，从而起到增强热塑性树脂和改善加工流动性的作用。清华大学赵安赤等采用原位复合技术，对UHMWPE加工性能的改进取得了明显的效果〔22〕。
用TLCP对UHMWPE进行改性，不仅提高了加工时的流动性，采用通常的热塑加工工艺及通用设备就能方便地进行加工，而且可保持较高的拉伸强度和冲击强度，耐磨性也有较大提高。
3.3聚合填充型复合材料
高分子合成中的聚合填充工艺是一种新型的聚合，它是把填料进行处理，使其粒子表面形成活性中心，在聚合过程中让乙烯、丙烯等烯烃类单体在填料粒子表面聚合，形成紧密包裹粒子的树脂，最后得到具有独特性能的复合材料。它除具有掺混型复合材料性能外，还有自己本身的特性：首先是不必熔融聚乙烯树脂，可保持填料的形状，制备粉状或纤维状的复合材料；其次，该复合材料不受填料/树脂组成比的限制，一般可任意设定填料的含量；另外，所得复合材料是均匀的组合物，不受填料比重、形状的限制。
与热熔融共混材料相比，由聚合填充工艺制备的UHMWPE复合材料中，填料粒子分散良好，且粒子与聚合物基体的界面结合也较好。这就使得复合材料的拉伸强度、冲击强度与UHMWPE相差不大，却远远好于共混型材料，尤其是在高填充情况下，对比更加明显，复合材料的硬度、弯曲强度，尤其是弯曲模量比纯UHMWPE提高许多，尤其适用作轴承、轴座等受力零部件。而且复合材料的热力学性能也有较好的改善：维卡软化点提高近30℃，热变形温度提高近20℃，线膨胀系数下降20%以上。因此，此材料可用于温度较高的场合，并适于制造轴承、轴套、齿轮等精密度要求高的机械零件。
采用聚合填充技术还可通过向聚合体系中通入氢或其它链转移剂，控制UHMWPE分子量大小，使得树脂易加工〔23〕。
美国专利〔24〕用具有酸中性表面的填料：水化氧化铝、二氧化硅、水不溶性硅酸盐、碳酸钙、碱式碳酸铝钠、羟基硅灰石和磷酸钙制成了高模量的均相聚合填充UHMWPE复合材料。另有专利〔25〕指出，在60℃，1.3MPa且有催化剂存在的条件下，使UHMWPE在庚烷中干燥的氧化铝表面聚合，可得到高模量的均相复合材料。齐鲁石化公司院分别用硅藻土、高岭土作为填料合成了UHMWPE复合材料〔26〕。
3.4UHMWPE的自增强〔27、28〕
在UHMWPE基体中加入UHMWPE纤维，由于基体和纤维具有相同的化学特征，因此化学相容性好，两组份的界面结合力强，从而可获得机械性能优良的复合材料。UHMWPE纤维的加入可使UHMWPE的拉伸强度和模量、冲击强度、耐蠕变性大大提高。与纯UHMWPE相比，在UHMWPE中加入体积含量为60%的UHMWPE纤维，可使最大应力和模量分别提高160%和60%。这种自增强的UHMWPE材料尤其适用于生物医学上承重的场合，而用于人造关节的整体替换是近年来才倍受关注的，UHMWPE自增强材料的低体积磨损率可提高人造关节的使用寿命。
4UHMWPE的合金化
聚乙烯范文篇9
跨国大公司垄断市场的影响
全世界PE的生产力和技术是相对集中的，1997年五个最大的PE生产公司是Dow、Exxon、Equistar、Ucc和Borealis，他们的生产能力占世界总能力的25.6％。世界前20家大跨国公司的能力几乎占世界总能力的一半以上，领导着世界PE发展的潮流和方向，拥有全球绝大部分的PE专利技术，世界PE市场被他们瓜分去半壁江山，对技术和市场具有绝对的垄断地位。1997年底世界20家最大PE生产公司的产能情况见表3。
1997年以来全球石油、石化产业盛行兼并、强强联合等行动，对全球相关产业带来巨大影响。表4中列出近年来全球石化产业兼并与联合的主要案例。由表可见全球前十名石油和化学公司排名发生很大变化，许多知名石油和化学公司的名称因这些调整行动而消失。
这些调整行动已对全球石化产业产生如下效应：（1）厂商减少但经济规模扩大，提高了在全球的经营能力；（2）利用上下游一体化，降低生产成本；（3）厂商扩大核心领域研究开发投资，强化核心领域的竞争优势；（4）新建或小规模厂商须提高新建工厂经济规模才能与领先厂商竞争。（5）这些联合和兼并更加确立了他们在国际市场上的垄断地位。不仅垄断技术，而且可以垄断市场和价格。
这些公司不仅拥有世界上最先进的PE专利工艺技术和一流的产品，而且占领着70%左右的PE市场，今后PE的竞争将更加激烈。亚洲是世界上发展潜力最大的市场，需求增长较快，目前需求量已超过西欧，仅次于北美位居第二。今后5-10年需求增长率（约7%）仍高于世界其它地区（平均5%），而中国又是亚洲需求最大的国家，因此亚洲特别是中国市场将成为国际大石化公司争夺焦点。中国的石化业虽然也作了相应的调整，因为一些众所周知的原因，以目前的水平还无法和这些超级跨国公司相竞争。一旦加入世贸，关税逐步到位（PE的关税从目前的18%届时要降到5.6%），中国PE工业将面临着更严峻的挑战。
扩能和新建装置的影响
石化行业是规模出效益的行业，许多老的石化企业由于规模小、技术水平落后、产品档次低、效益差，不得不断地扩能改造。而新建石化项目由于技术水平高、产品具有竞争力、仍有利可图，而不断增加。
进入90年代，东南亚适应经济高速增长，需求大幅度扩增，相断提出新增乙烯生产中心的计划，马来西亚、泰国、印尼陆续着手建立新装置。但1997年各国遭到金融危机冲击，区域内需求大幅度下降，当地资本业绩急速恶化，多项计划被迫延期或中止。其中ExxonMobil和Ucc公司分别在新加坡、马来西亚还存在按预定计划进行的项目，也有印尼Tppi（环太平洋石油化学）公司工程量1997年已完成一半，因资金筹措形势恶化不得不中断项目。1997年随着经济形势的好转，这些项目已陆续开始建设。
2000年下半年，沙特阿拉伯3套共计2300kt/a、中国台湾900kt/a、新加坡800kt/a的乙烯装置几乎同时投产，2001年-2002年亚洲将迎来供需平衡极为严峻的状况。去年春天以来，亚洲的需求随经济复苏而急速回升，预计今后将继续增加，2003年左右很可能将再次出现供应紧张状况。菲律宾与日本合资的三套乙烯装置（38kt/a、60kt/a、500kt/a），计划2001年开始实施，2005年左右建成投产。
新加坡政府已提出2010年乙烯能力达到3000kt/a。印尼提出的乙烯装置计划有：一是当地的Tertamas集团与泰国的Siam水泥、日商岩井等合资的Tppi公司700kt/a，二是BP阿莫科公司与当地的Salim集团、三井物产、住友商事等合资的85.50kt/a。
聚乙烯范文篇10
关键词：相变储能；建筑材料；石蜡；交联高密度聚乙烯
在建筑中利用相变储能材料，要考虑一下几个方面：（1）材料的相变温度要与建筑设计温度差别不大，否则储能材料无法发挥保温作用；（2）成本问题，制作相变储能保温建筑材料的原材料是否廉价易得直接关系到材料能否被选用；（3）无毒、不易燃、不挥发，建筑是人类长时间活动的处所，因此建筑材料关系人类安全；（4）材料的相变性，关系着建筑的保温性能。本文采用石蜡做储能物质，石蜡是石油副产品，具有价格便宜、易得的特点，其化学稳定性好，自成核，没有相分离和腐蚀性，相变温度为30℃与人类适宜居住温度相类似，适宜做保温建筑材料的原材料。采用熔融共混方法制备石蜡/交联高密度聚乙烯复合相变材料，并对复合材料进行表征与测试，评价复合材料的性能。
1石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料的制备
1.1原料配比及仪器
石蜡：熔点为30℃左右；交联高密度聚乙烯，密度为943～0.497g/cm3，熔点约为130℃，熔体流动速率为1.0～1.5g/1min；石墨：四［β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）：纯度大于98.0%。仪器有：电炉真空干燥箱，热重分析仪，差示扫描量热仪，导热分析仪。
1.2石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料的制备
将交联高密度聚乙烯和石蜡混合物在170℃搅拌，使其全部熔融，且混合均匀。加入微量抗氧剂，以防止石蜡和交联高密度聚乙烯的热氧化降解。在混合物中加入10%的石墨，170℃持续搅35min，使其均匀混合。将混合物置于直径0.5cm的球形模具中，成型后在空气中冷却，脱模后得到石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料。1.3石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料的制备将水泥、粉煤灰、增塑剂和减水剂搅拌3min，搅拌均匀后加入适量的水，继续搅拌，并加入已制备的石蜡/交联高密度聚乙烯复合物。充分搅拌均匀后制得相变储能保温砂浆，将其倒入预先做好的模磨具中，在适宜温湿度下养护2个星期后，制得相变储能保温建筑材料。制备对照组用于测试，用上述方法制备不含石蜡/交联高密度聚乙烯复合物的普通保温建筑材料。利用上述板材制备相变储能保温箱体和普通保温箱体各1个，大小均为30cm×30cm×30cm，壁厚为3cm，以备检测用。
2石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料的测试
2.1测试方法
自制测试装置，将相变储能保温箱体和普通保温箱置于温度人工可控的智能调温箱中，在相变储能保温箱体和普通保温箱中放入热电偶探测箱内温度，并连接计算机实时记录。测试条件：控制温度在5h内从10℃均匀升温到55℃，然后在14h内均匀降到10℃，循环3次，记录两个箱体中的温度变化。
2.2测试结果
测试结果发现加入相变储能保温材料的保温箱当环境温度达到甚至高于相变点时，相变材料由于相变潜热，开始吸收热量，从而箱内温度比普通保温箱体内温度升温慢。而当环境温度由高温开始降温并达到甚至低于相变点时，相变材料发生相变而放出热量，从而保持相变储能保温箱比普通保温箱体降温慢，因此加入相变储能保温材料的保温箱调温效果好。测试结果可以看出，相变储能保温箱体的波动远小于普通保温板箱，对提高人体舒适度起到很好的效果，加入石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温材料的建筑材料具有显著的调温性能。
3讨论
在水泥中加入复合材料制成的保温箱，相比于未曾添加复合材料的水泥制成的保温箱，当环境温度大于石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料的相变温度时，随着定型相变材料掺量的增加，由于相变潜热总量的增加、吸收热量增多而使样板表面温度下降；当环境温度低于石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料的相变温度时，由于相变材料储能多、放热量大而使样板表面温度略有上升。充分证明了相变储能材料有显著的调温控温和均温效果。
4结论
通过实践实验以及本文中对实验结果的分析和讨论可知：石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料具有优良的保温隔热性、相变储能性以及减小内部温度波动的性能，达到了建筑节能的效果，对社会有环保的意义。根据石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料所具有的一系列功能和特性，我们可以得出其材料的主要应用如下：涂抹于建筑物内墙、外墙表面作内墙保温层和外墙保温层；可储存和利用太阳能，有效调节和改善建筑物室内温度，为住宅居民提供舒适的居住条件。
作者:刘兰 杨建华 单位:江苏城乡建设职业学院
参考文献：
［1］刘菁伟.石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨导热增强型复合相变材料热导率的影响因素［M］.高分子材料科学与工程,2015-5（5）；83-86.