聚丙烯管材专用料的基体树脂鉴别方法研究.doc

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1、聚丙烯管材专用料的基体树脂鉴别方法研究项目完成单位：国家化学建筑材料测试中心（材料测试部）项目完成人：者东梅玉春程红原一、前言聚丙烯管材具有保温节能、绿色环保、优异的耐热氧稳定性及优良的卫生性能等优点，广泛应用于冷、热水给水管及高低温暖气连接管等领域。作为管材专用料的基体树脂－聚丙烯，其按照分子结构形态的不同可分为均聚聚丙烯（PP-H）、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）和无规共聚聚丙烯（PP-R）三种。这三种材料结构的差异使他们具有不同的应用特性，因此也具有不同的用途。PP-R是由丙烯单体和少量的乙烯单体在加热、加压和催化剂作用下共聚得到的，乙烯单体无规、

2、随机地分布到丙烯的长链中。乙烯的无规加入降低了聚合物的结晶度和熔点、改善了材料的冲击、长期耐静水压、长期耐热氧老化及管材加工成型等方面的性能。PP-R分子链结构、乙烯单体含量等指标对材料的长期热稳定性、力学性能及加工性能都有着直接的影响。乙烯单体在丙烯分子链中的分布越无规，聚丙烯性能的改变越显著。PP-H由单一的丙烯单体聚合而成，分子链中不含乙烯单体，因此分子链的规整度很高，因此材料的结晶度高、冲击性能较差。为改善PP-H的较脆的问题，部分原料供应商也采用聚乙烯及乙丙胶共混改性的方法来提高材料的韧性，但却不能从本质上解决PP-H的长期耐热稳定性能。同

3、PP-R相比，PP-B中的乙烯含量较高，一般为7～15％，但由于PP-B中两个乙烯单体及三个单体连接在一起的概率非常高，因此说明由于乙烯单体仅存在嵌段相中，并未将PPH的规整度降低，因而达不到改善PP-H熔点、长期耐静水压、长期耐热氧老化及管材加工成型等方面的性能的目的。随着我国化学建材行业的飞速发展，PP-R管道生产厂家日益增多，行业竞争日趋激烈。由于PP-R原料价格与PP-H和PP-B原料相比偏高，因此国有些不法原料供应商用PP-B、改性或未经改性的PP-H原料冒充PP-R原料，这类产品价格低，但所带来的危害很大，例如将采用PP-H、PP-B原料

4、生产的管材、管件用于40℃以上的热水输送管道系统，系统在很短的时间就会发生破坏或渗漏，给用户造成极大的损失。这严重扰乱了聚丙烯管材专用料的市场秩序，同时也阻碍了塑料管道系统的推广应用。新颁布的国家标准GB/T18742-2002“冷热水用聚丙烯管道系统”中对PP-H、PP-B及PP-R管材的规格、生产及性能均进行了严格的规定。但由于各种聚丙烯管材专用料无法通过外观区分其所用基体树脂，因此原料采购者在选购聚丙烯管材专用料时存在很大困难。为确保产品的质量，选择适宜的鉴别方法对不同基体树脂进行区分是十分重要的。本文将从结构与性能的角度出发，以透射电镜分析、

5、红外分析、差式扫描量热分析（DSC）、核磁共振分析、热性能测试及力学性能测试为手段，详细研究各种聚丙烯管材专用料基体树脂的鉴别方法。一、实验部分2.1实验样品本文收集了6种具有代表性的聚丙烯管材专用料作为实验样品，样品牌号等信息如表1所示。表1聚丙烯管材专用料序号牌号基体树脂制造单位来源1PPR0108PP-R中石化化工研究院中石化化工研究院2RA130EPP-R北欧化工北欧化工37726PP-B中石化燕化公司市售41700PP-H中石化燕化公司市售5/PP-H+PE/市售6/PPH+EPDM/市售2.2实验仪器表2实验仪器序号仪器名称仪器型号制造商

6、1核磁共振分析仪2透射电子显微镜3红外光谱仪表2实验仪器（续）序号仪器名称仪器型号制造商4结晶分析分级仪5DSC仪美国PE公司6万能试验试验机4466美国INSTRON公司7热变形温度试验仪2.1研究容2.1.1分子链结构2.1.2微观相结构2.1.3分子链红外特征2.1.4DSC熔融、结晶特征2.1.5结晶度2.1.6物理机械性能一、结果与讨论3.1聚丙烯分子序列结构在进行各种鉴别方法研究之前，首先应了解不同聚丙烯的链结构。聚丙烯管材专用料基体树脂分为均聚聚丙烯（PP-H）、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）及无规共聚聚丙烯（PP-R），也就是我们通常所说

7、的Ⅰ型聚丙烯、Ⅱ型聚丙烯和Ⅲ型聚丙烯，这三种聚丙烯及各种改性聚丙烯的分子链结构各有不同，见图1。PP-RP-P-P-P-E-E-P-P-E-P-P-P-E-E-E-P-PP-B[P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P]+EPR+PEPP-HP-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-PPP-H＋PE[P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P]+PEPP-H＋EPDM[P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P-P]+EPR图1聚丙烯分子序列结构P－丙烯单体；E－乙烯单体；EPR－乙丙胶；PE－聚乙烯这种分子序列结构的

8、不同，导致材料各种序列结构含量不同，微观相结构和红外谱图不同，也导致材料的熔融结晶行为存在差异，最终导致材料