關于超高分子量聚乙烯管道的實驗及結論

　　超高分子量聚乙烯管道具有*的耐磨性、抗沖擊性、抗低溫、耐環境應力開裂性、自潤滑性等優良特性。超高分子量聚乙烯的優異性能源自于其超高分子量。

　　目前，國內應用較多的超高分子量聚乙烯的黏均分子量為200萬—400萬。而美國通常為400萬—600萬。近年來泰科納公司甚至推出黏均分子量超過1000萬的超高分子量聚乙烯。由于超高分子量聚乙烯的分子量范圍如此之廣，準確測定其分子量就顯得十分必要。對于超高分子量聚乙烯用戶而言，黏度法因簡單、方便、快捷且經濟成為測定方法，ASTM D4020—2011中規定了黏度法測定超高分子量聚乙烯的試驗流程，但我國還沒有出臺黏度法則定超高分子量聚乙烯分子量的具體標準，GB/T 1632.3—2010中也只對聚乙烯和聚丙烯的分子量測定做了相關規定，并沒有給出黏度法測定超高分子量聚乙烯分子量試驗的具體規定。

　　針對這種現狀，研究的主要目的在于：（1）驗證美國標準ASTM D4020—2011的烏氏黏度計是否合適國內常用的超高分子量聚乙烯分子量；（2）探討能否用奧氏黏度計代替國家標準GB/T1632.3—2010中的烏氏黏度計，完成超高分子量聚乙烯分子量地測定。

　　試驗部分：

　　主要原料超高分子量聚乙烯粉料采用北京東方石油化工公司M二，黏度分子量為250±50萬。

　　參照ASTM D4020—2011，以十氫萘作為溶劑，首先在溫度為150℃的硅油浴中準確配置濃度為0.040g/（100mL）的超高分子量聚乙烯溶液，并將該溶液稀釋為濃度分別為0.008,0.016,0.024，0.032,0.040g/100ml的五種超高分子量聚乙烯溶液；然后在溫度為135℃的硅油浴中，分別用三種黏度計策定溶劑十氫萘及超高分子量聚乙烯溶液流出的時間后采用外推法或一點法處理試驗數據，后得出超高分子量聚乙烯的特性黏度，通過[?]=3.53×10-4M ?0.73方程，求算超高分子量聚乙烯的黏均分子量

　　結果與討論

　　黏度計與毛細管內徑的選擇、溶液的濃度與溶劑的選擇、穩定劑的作用、試驗溫度的控制以及數據處理的方法等對試驗結果均能造成一定的影響。

　　1、 溶液濃度對測定結果的影響

　　超高分子量聚乙烯溶液濃度的設定需要遵從兩個原則：（1）保證超高分子量聚乙烯在溶劑中能*溶解，避免形成凝膠。因此溶液濃度不易過高，試驗發現，，濃度為0.500g/ml的超高分子量聚乙烯溶液因出現大量凝膠而不能在十氫萘中*溶解。（2）溶液的流出時間應控制在一個合理的時間范圍內，溶液的流出時間短，實驗者的主觀誤差對試驗結果影響較大；流出時間過長，超高分子量聚乙烯可能發生氧化降解，使測定結果偏小。若溶液濃度偏大，會導致流出時間較長，則相對黏度的計算不能忽略溶液密度的影響，會使測定的分子量較真實值偏小。綜上所述，流出 時間不合理會造成黏均分子量計算數值不準確。

　　2、 溶劑對測定結果的影響

　　二甲苯、液體石蠟及十氫萘均可作為超高分子量聚乙烯的溶劑。其中，ASTM D4020—2011中明確規定，選用十氫萘溶解超高分子量聚乙烯，測定其分子量。試驗表明，用黏度法測定超高分子量聚乙烯的分子量，十氫萘較液體石蠟、二甲苯更適合作為超高分子量聚乙烯的溶劑。

　　3、 抗氧劑對測定結果的影響

　　超高分子量聚乙烯溶液的配制及特性黏度的測定過程均需在高溫條件下完成，而高溫條件下超高分子量聚乙烯易發生氧化降解，帶來很大的誤差，使其黏均分子量降低。經過試驗表明：（1）未加入抗氧劑的超高分子量聚乙烯溶液發生了不同程度的降解，分子量均有不同程度的降低；

　　（2）加入抗氧劑能有效地防止超高分子量聚乙烯的降解。

　　結論

　　（1） 用黏度法測定超高分子量聚乙烯的黏均分子量，溶液的流出時間控制在80.0—140.0s較好，超高分子量聚乙烯溶液的濃度范圍在0.008—0.050g/（100ml）之間比較合適。

　　（2） 十氫萘是配置超高分子量聚乙烯溶液的較佳溶劑。

　　（3） 加抗氧劑能有效地防止超高分子量聚乙烯的氧化分解。

　　（4） 控溫到±1℃對黏度法測定超高分子量聚乙烯分子量地影響較小。

　　（5） 測定超高分子量聚乙烯分子量選擇奧氏黏度計更方便、快捷、經濟。

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