一种聚乙烯管材专用料耐压等级快速预判方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯管材专用料耐压等级快速预判方法，涉及烯烃类聚合物产品检测技术领域。本发明专利技术解决了现有聚乙烯管材专用料耐压等级测试难度大、测试时间长的问题，所述的方法，通过固体核磁共振检测聚乙烯界面相结构进而实现耐压等级的快速关联。相比现有手段，界面相结构的检测可在短时间内完成，加快了聚乙烯管材专用料试制品在耐压等级上的预判和筛选。判和筛选。判和筛选。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯管材专用料耐压等级快速预判方法


[0001]本专利技术涉及到聚合物表征
，具体是一种聚乙烯管材专用料耐压等级快速快速预判方法。

技术介绍

[0002]聚乙烯管材专用料的耐慢速裂纹增长性能是影响管材料耐压等级的关键力学性能之一。决定聚乙烯管材专用料等级的关键指标是耐慢速开裂性能(SCG)，其与聚乙烯产品结构密切相关。根据国家标准GB15558.1
‑
2003和国际标准ISO4437:2007，PE100管材料的SCG性能需大于500h，而PE100RC管材料的SCG长达8760h。工业上抗慢性裂纹增长性能的表征测试通常耗时较长，达到一年左右，即使是在实验室进行的加速表征也需要一周左右的时间。超长的检测周期无疑为高等级管材料的高效开发制造了困难。
[0003]脆性破坏是在较低应力条件下长时间内发生的破坏形式，即晶区间连接分子链的力学性能失效，是聚乙烯管材在实际使用过程中发生的主要破坏形式。室温下部分结晶聚乙烯材料的非晶区呈橡胶态，当对材料施加一个较低的应力时，连接相邻晶区的系带分子和缠结点将承载不同程度的应力。当这部分分子链发生解缠结和相对滑移，并最终从晶区中拔脱出来时，即发生了慢速裂纹增长，形成了脆性破坏。由聚乙烯管材专用料发生脆性破坏的机理可以推断，非晶区中系带分子的含量、相邻晶区中缠结点的多少，对于非晶区的稳定性以及管材料的长期力学性能具有重要的影响。经典的系带分子理论给出了系带分子形成概率与SCG性能整体上呈正相关，但无法解释管材料所需的SCG范围内，系带分子形成概率相同时，决定SCG数量级差异的本质原因，因而无法指导管材料SCG的准确调控。
[0004]专利CN201810018896.4中所述，一种快速评价塑料管材耐慢速裂纹增长性能的方法，包括试样制备和拉伸测试两个步骤，通过注塑、预置缺口裂纹得到圆柱形试样，采用呈正弦函数变化的拉力对圆柱形试样进行循环拉伸测试，获得失效时间和应力范围的关系函数，用以评价所述圆柱形试样的耐慢速裂纹增长性能。专利CN201710675388.9中所述，一种加速评价聚乙烯管材耐慢速裂纹增长性能的测试方法,包括测试样品制备和高温拉伸测试两个步骤,测试样品通过压塑,退火,冲压工序制得,对测试样品进行高温拉伸测试获得应力与应变的关系曲线,在该关系曲线上应力陡然增加的应变硬化区间内计算其斜率以获得应变硬化模量,用于表征聚乙烯材料的耐慢速裂纹增长性能。但是，以上技术方法会因为观察面不够全面，或者测试样条存在制样差异，而出现较大误差，影响最终的判断结果。并且在测试样条制备完成后，需要放置2
‑
3天消除内应力后，才能进行失效时间和应力关系的测试，仍然无法做到快速评价塑料管材料耐慢速裂纹增长性能等级的评价。
[0005]为满足工业生产产品质量监控以及聚乙烯管材专用料产品开发的需要，获得管材料等级快速评判机制，对于保障高等级管材料的开发效率具有重要的意义。这需要准确且快速的方法预判聚乙烯管材专用料抗慢性裂纹增长性能和耐压等级。

技术实现思路

[0006]一种聚乙烯管材专用料耐压等级快速预判方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]1)将聚乙烯聚乙烯管材专用料装入核磁共振管后，转移至工作频率(1H)为20
‑
900MHz的固体核磁共振仪中；
[0008]2)采用90
°
脉冲宽度为3.5μs，保留时间为0.5
‑
3μs，脉冲恢复时间为5s的程序获得该样品的宽线氢谱；
[0009]3)采用步骤2)中方法获得样品一定温度区间内的宽线氢谱，采样频率1
‑
5个/10℃；
[0010]4)将所得宽线氢谱通过多种函数的组合去卷积；其中，选取高斯函数代表NMR晶相、洛仑兹函数代表NMR无定形相、50％高斯函数和50％的洛伦兹函数形成组合函数代表界面相；去卷积后，分别获得界面相含量M
I
和无定形相含量M
A
；
[0011]5)将不同温度下界面相含量与无定形相含量比值M
I
/M
A
在线性坐标系下作图，得到M
I
/M
A
对温度T的衰减曲线，并采用单指数衰减模型M
I
/M
A
＝A*exp(
‑
T/n)拟合该曲线，得到衰减指数n；
[0012]6)根据衰减指数n，判断该聚乙烯管材专用料的耐压等级。
[0013]优选的，所述步骤1)中，聚乙烯聚乙烯管材专用料的取样方法包括在线和离线两种方式。
[0014]优选的，固体核磁共振仪的工作频率(1H)为200.02MHz。
[0015]优选的，步骤1)中，所述的一定温度区间为25℃
‑
120℃内的任一连续温度区间，温度区间的跨度不小于50℃。
[0016]优选的，所述单指数衰减模型中，温度T单位为开尔文。
[0017]优选的，所述的采样温度均需稳定1
‑
30min后再开始宽线氢谱的测试。
[0018]优选的，所述的聚乙烯管材专用料的密度≥0.940g/cm3。
[0019]优选的，所述的在线取样方法包括反应器出料口侧线开口、反应器侧壁开口、脱挥装置侧线开口；开口后聚乙烯管材专用料经管道风送至核磁共振管中。
[0020]优选的，所述的离线取样方法包括产品从反应器出料口取料、成品粉料、成品粒料，聚乙烯管材专用料经人工取样后装入核磁共振管中。
[0021]优选的，所述聚乙烯管材专用料为烯烃均聚物或共聚物，分子量分布呈现单峰或2个及以上分布峰，用于制备聚合物管材。
[0022]优选的，所述的步骤6)中，衰减指数n在5.00
‑
8.00区间为32级别的管材料；衰减指数n在8.01
‑
9.99区间为40级别的管材料；衰减指数n在10.00
‑
16.00区间为63级别的管材料；衰减指数n在16.01
‑
30.00区间为80级别的管材料；衰减指数n在30.01
‑
39.99为100级别的管材料；衰减指数n大于40为100RC级别的管材料。
[0023]本专利技术所述的聚乙烯管材专用耐压等级快速预测方法相比于现阶段常用的ISO4437:2007聚乙烯管材专用料SCG测试方法，效率更高，SCG测试方法通常需要几个小时甚至是几千个小时才能得到测试结果，而本专利技术所述的聚乙烯管材专用料耐压等级预测方法仅需要最少2小时，至多不超过5小时即可得到聚乙烯管材专用料的耐压等级的预测。
[0024]以所述的界面相含量M
I
与所述的无定形相含量M
A
的比例为M
I
/M
A
，即表征非晶区中受限链段比例。当温度升高时，界面区中部分链段向完全无定形组分转化，同时固相区中部
分链段向界面区转化。假设界面区链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯管材专用料耐压等级快速预判方法，所述方法包括以下步骤：1)将聚乙烯聚乙烯管材专用料装入核磁共振管后，转移至工作频率(1H)为20
‑
900MHz的固体核磁共振仪中；2)采用90
°
脉冲宽度为3.5μs，保留时间为0.5
‑
3μs，脉冲恢复时间为5s的程序获得该样品的宽线氢谱；3)采用步骤2)中方法获得样品一定温度区间内的宽线氢谱，采样频率1
‑
5个/10℃；4)将所得宽线氢谱通过多种函数的组合去卷积；其中，选取高斯函数代表NMR晶相、洛仑兹函数代表NMR无定形相、50％高斯函数和50％的洛伦兹函数形成组合函数代表界面相；去卷积后，分别获得界面相含量M
I
和无定形相含量M
A
；5)将不同温度下界面相含量与无定形相含量比值M
I
/M
A
在线性坐标系下作图，得到M
I
/M
A
对温度T的衰减曲线，并采用单指数衰减模型M
I
/M
A
＝A*exp(
‑
T/n)拟合该曲线，得到衰减指数n；6)根据衰减指数n，判断该聚乙烯管材专用料的耐压等级。2.根据权利要求1所述的方法，所述步骤1)中，聚乙烯聚乙烯管材专用料的取样方法包括在线和离线两种方式；步骤1)中，所述的工作频率(1H)为200.02MHz。3.根据权利要求1所述的方法，步骤3)中，所述的一定温度区间为25℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：历伟，狄语韬，严翔，任聪静，王靖岱，阳永荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：