输油管用耐热HDPE材料研究

发布时间：2020-10-23 20:34

【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180 r/min时,耐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0.28 nm,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。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE973;TQ325.12
【图文】：

?ｂ?ｃ??图１－１聚合物／蒙脱土复合材料相结构??Ｆｉｇ?１－１?Ｐｈａｓｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｏｌｙｍｅｒ?／?Ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ??１．２．１?ＭＭＴ的结构与性质??ＭＭＴ又名胶岭石、微晶高岭石，一种硅酸盐的天然矿物。硅酸盐片层表面带负??电，依靠层间静电作用堆积在一起，其基本结构单元是由两层硅氧四面体中间夹一层??铝氧八面体构成，结构式为（Ａｌ，Ｍｇ）?２〔ＳｉＯｉｏ〕（ＯＨ）２．ｎＨ２〇。具有独特的一维层状??纳米结构和阳离子交换性特性。ＭＭＴ层间通常吸附大量Ｎａ＋、Ｃａ２＋等阳离子，具有亲??水输油性，导致ＭＭＴ在聚合物中分散不均匀，相容性较差［２力。??４??

北京化工大学顼士学位论文备一种新型阻燃复合材料，有效抑制了复合材料的燃烧与烟气的释放。Ｚｈｅｎｇ?Ｗ９］研宄发现ＯＭＭＴ插层ＰＰ可以促进ｐ晶型的产生，抑制ａ晶型，在提高阻燃性同事，提高ＰＰ的力学性能。Ｆｅｎｇ等【５（）】使用三聚氰胺（ＭＡ）改性ＭＭＴ，与三聚酯（ＭＰＰ）复配，制备膨胀型阻燃体系，可以提高ＰＡ６的氧指数，具有明显的阻果。??．３聚乙烯相容剂的研究进展??

（ａ）?（ｂ）??图１－３增容剂增容不相容共混物示意图??Ｆｉｇ．１－３?Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚｅｒ?Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ?Ｉｎｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ?Ｂｌｅｎｄ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??共混是一种最简单的改性方法，可以改善聚合物的加工性能、机械性能、降低成??本、扩大材料的使用范围。聚合物之间、聚合物与无机填料之间通常由于分子链极性、??结晶性等因素导致相容性较差，相容性较差的共混形态，两相之间界面结合力差，会??导致共混物的性能下降，因此需要添加相容剂来改善多相多组分之间的相容性，提高??共混物的使用价值。但相容剂的加入也会引起后期制品外观、性能上的改变。［５１－５３］??１．３．１相容剂的种类??根据作用机理，相容剂可以分为两种：非反应型和反应型。非反应型相容剂无副??反应，对共混条件要求较低，缺点为加入量较大，一般为共聚物，如ＥＶＡ、ＳＥＢＳ等。??反应型相容剂效率高加入量少，缺点为可能导致性能劣化［５４１。相容剂根据分子量可以??分为高分子相容剂和低分子相容剂，高分子相容剂包括微相分离型和均相型相容剂，??微相分离增溶剂在共聚物中容易形成胶束
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本文编号：2853511