Page 30 - 《橡塑技术与装备》2021年12期（6期下半月 塑料）

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

大口径 HDPE 管道用材料非等温结晶

动力学的研究

孙秀慧，遵倩，郑先伟
( 广东联塑科技实业有限公司，广东 佛山 528318)

摘要 ： 采用差式扫描量热法（DSC）研究了三种不同大口径 HDPE 管道混配料的非等温结晶过程，通过 Jeziorny 法处理得到
的 DSC 数据，研究了上述三种材料的非等温结晶动力学。结果表明 ：三种材料中 1# 材料的结晶温度较高，半结晶时间较短，结
晶速度较快，更适合生产大口径 HDPE 管材。
关键词 ： 大口径管道 ；非等温结晶 ；结晶温度 ；半结晶时间
中图分类号 ： TQ325.12 文章编号 ： 1009-797X(2021)12-0008-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2021.12.002

近年来，塑料管道行业的一个明显发展趋势是给 10，20 ℃ /min 的速率降温至 50 ℃，记录结晶曲线。
排水 HDPE 管道系统及燃气输送 HDPE 管道系统发
展迅速。HDPE 管道已发展成多品种、多应用领域管 2 结果与讨论
材，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水、供热采暖、 2.1 非等温结晶过程
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海洋工程、化工医药、水上休闲平台等领域。随着 图 1 是 1 、2 、3 大口径 HDPE 管道材料分别在
HDPE 管道应用范围不断扩大，大口径 HDPE 管道的 5，10，20 ℃ /min 降温速率下得到的结晶曲线。从图
需求量逐步增加，对大口径 HDPE 管道用材料的研究 1 可以看出，三种大口径 HDPE 管道材料表现出了类
受到了越来越多的关注。 似的结晶行为，随着降温速率增加，结晶峰变宽且逐
由于高密度聚乙烯（HDPE）是结晶聚合物，在 渐向低温方向移动，结晶温度也随之降低。表 1 是从
HDPE 管材挤出成型的过程中，往往伴随着 HDPE 动 3 个材料的结晶曲线上得到的不同降温速率下的结晶
态非等温熔融、结晶过程，而结晶行为将直接影响最 温度，可以看到降温速率由 5 ℃ /min 增加至 20 ℃ /
终制品的性能。因此，研究 HDPE 的非等温结晶动力 min，1# 样 品的 结晶 温度 从 117 ℃ 降低至 111.7 ℃，
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学可以为大口径 HDPE 管道制品的成型加工提供理 2 和 3 样品也是如此，结晶温度分别从 116.1 ℃降低
论依据，具有指导作用。本文研究了三种不同牌号的 至 111.3 ℃，116.4 ℃降低至 111.3 ℃。降温速率增
HDPE 管道混配料的非等温结晶过程，得到了其结晶 加，结晶温度降低，这是因为降温速率大，温度降低
温度、半结晶时间、结晶速率等，为生产提供理论依据。 快，聚合物分子链只能依靠较大的过冷度成核，且没
有足够的时间从熔融区移动到晶核表面结晶，温度已
1 实验部分 经降低，故而只能在较低的温度下结晶，因此结晶温
1.1 原料 度随着降温速率增大向低温方向移动。降温速率增加，
市售三种不同牌号的大口径 HDPE 管道混配料， 结晶峰变宽是因为在较低温度下结晶，聚合物分子链
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编号为 ： 1 、2 、3 。 活动能力较差，形成的晶体不完善，所以结晶峰随着
1.2 仪器 降温速率增大变宽。此外，相同降温速率下，三种大
差式扫描量热仪（DSC）。 口径 HDPE 管道材料的结晶温度也表现出略微的差异，
1.3 非等温结晶测试
作者简介 ：孙秀慧 (1977-)，女，本科，高级工程师，主
采用差示量热扫描仪，称取 5 mg 左右的样品， 要研究塑料制品及材料的检测技术及应用。
在 N 2 气氛中，在 150 ℃下恒温 10 min。然后分别以 5， 收稿日期 ：2021-04-20

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