聚乙烯、聚丙烯管材生产工艺控制及质量问题处理

聚乙烯、聚丙烯管材生产工艺控制及质量问题处理

一、原材料介绍

聚乙烯管材的原材料的性能要求

针对不同用途的管道，由于使用的压力等级和寿命不同，所以对于聚乙烯原料的要求也有不同。一般来说，管材原料都应有较好的耐环境应力开裂性能（测试方法为ASTM D 1693或GB／T 1842）和较好的耐长期静液压强度（测试方法为GB/T6111－85）。管材用原料还需应有良好的焊接性和卫生性。用于不同用途的管材材料由管材的具体规定而确定。下表列出各种标准对聚乙烯材料等级的要求。

标准

燃气管给水管灌溉管波纹管ISO 4437－19

97

GB15558.1

-1995

ISO 4427- 1

996

GB/T 13663

-2000

ISO/DIS

8770-1999

PrEN 13476.1-

1999

材料等级

PE 80PE 80PE 32PE 63PE 32PE 63 PE 100PE 40PE 80PE 40

PE 63PE 100PE 63

PE 80PE 80

PE 100

牌号等级主要用途共聚单体生产厂家

DGDB 2480PE 80水管、燃气管丁烯－1齐鲁石化公司6100M PE 80土建、管道丁烯－1大庆石化公司PEYZ－2300E PE 80管材丁烯－1扬子石化公司6000M PE 80管材丁烯－1燕山石化公司

TR400PE 80管材、燃气管、内衬己烯－1上海金山石化公司TR480FS PE 80燃气管、供水管己烯－1上海金山石化公司DGDA2401PE 80管材丁烯－1茂名石化公司DGDA2483BK PE 80小口径管材己烯－1天津联合化工公司51－35B PE 80燃气管、波纹管丁烯－1抚顺石化公司

P703PE 80大口径管材丁烯－1抚顺石化公司

P803PE 80大口径管材丁烯－1抚顺石化公司YGH051T PE 80压力管，气管，大口径管双峰上海石化

YGH041T PE 100压力管，气管，大口径管双峰上海石化

YGM091T PE 80压力管，气管，大口径管双峰上海石化

牌号密度主要用途共聚单体生产厂家DGDA24800.95水管、燃气管己烯－1联碳公司DOWLEW2344E0.93铝塑管、采暖管道辛烯－1道化学LLDPE GD15880.925管材、波纹管己烯－1三井化学

聚丙烯原材料：

丙烯聚合物分为三种类型：

PP-H(均聚聚丙烯), 分子序列结构为～PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP～

PP-B(嵌段共聚聚丙烯）分子序列结构为～PPPPPPPPPPPEEEEEEPPPPPPPPPP～

PP-R（无规共聚聚丙烯）,分子序列结构为～PPPPEPPPEPPPPPPPPPEPPPPEPPPPPPP～

PP-H刚性较好，耐热性好，但耐冲击性能、抗长期蠕变性能较差；

PP-B耐冲击性能较好，但耐长期抗蠕变性能比PP-H略好。

PP-R刚性较低，热变形温度低，但耐冲击性能较好，抗长期蠕变性能优秀。

PP-R有较大的分子量，重均分子量（Mw）大约为60-100万，其分子量分布

（MWD）大约为5，相应的流动比FRR(=MFR

10/MFR

2

)大约为13-17。MFR

2

值为

0.1-0.4g/10min.，材料这么高的分子量和如此窄的分子量分布直接导致的问题是共混和挤出加工困难。

在聚合工业上，采用高产率的催化剂在不同的反应条件下，用两个或几个反应器促进共聚单体的分散，生产出宽分子量分布、高分子量的无规共聚聚丙烯（PP-R）。共聚单体无规分布聚合在聚丙烯长链中破坏了整个聚丙烯链的规整性，形成乙丙结构，这能很好地提高管材料的抗蠕变性能和韧性。低分子量部分和高分子量无规共聚物部分一起改善了材料的加工性。不含或微含乙烯的部分使材料较硬，赋予管材以刚性。

二、工艺控制

挤出成型工艺的控制参数包括成型温度、压力、螺杆转速、挤出速度、牵引速度、加料速度以及冷却定型等。

1．原材料的预处理

聚烯烃是非吸水性材料，通常水分含量很低，可以满足挤出的需要，但当聚烯烃含吸水性颜料，如炭黑时，对湿度敏感。另外，在使用回料及填充料时，含水量会增大。水分不但导致管材内外表面粗糙，而且可能导致熔体中出现气泡。通常应对原料进行预处理。一般采用干燥处理，也可加相应的具有除湿功能的助剂。如消泡剂等。PE的干温度一般在60-90度。在此温度下，产量可提高10%--25%。

2．温度控制

温度工艺的定义及设定原则。

料筒温度主要提高物料塑化程度，一般料筒温度设定基本保持一致。

料筒温度过低，可能导致物料塑化不足，从而使产品出现内壁凹点、发麻等，严重时可能导致电流过高而停机。

料筒温度过高，可能导致物料塑化过度，从而使各项性能达不到要求，严重时可能导致螺杆结焦而损害螺杆。

模具温度主要作用为提高管材内外壁光洁度，一般口模温度设定高于其它温度。模具温度过低时，可能导致产品外壁发麻、产品没有光泽度等。

模具温度过高时，可能导致产品外表面特别光亮，产品发胖、花纹等异常情况。挤出成型温度是促使成型物料塑化和塑料熔体流动的必要条件。对于聚烯烃来说温度范围较宽。通常在熔点以上，280度以下均可加工。

口模和芯模的温度对管子表面光洁度有影响，在一定的范围内，口模和芯模温度高，管子表面光洁度高。通常来讲，口模出口的温度不应超过220度，机头入口的熔体温度为200度，机头入口和出口熔体温差不应超过20度。

聚乙烯管材挤出的熔体温度上限一般规定为230度，一般控制在200度左右为佳。聚丙烯管材挤出的熔体温度上限一般为240度。

3．压力控制

熔压过低，会导致物料塑化不好，从而造成产品发麻等。

熔压过高会使产品塑化过度，从而导致发胖、生产不稳定等异常情况，并且对模具由一定的损伤。