塑料數(shù)據(jù)液晶塑料管道

1、于東明于東明 陳立楠陳立楠曼瑞德集團(tuán)管道系統(tǒng)事業(yè)部曼瑞德集團(tuán)管道系統(tǒng)事業(yè)部預(yù)祝預(yù)祝20132013（西安）塑料管道國(guó)際交流會(huì)議圓滿成功?。ㄎ靼玻┧芰瞎艿绹?guó)際交流會(huì)議圓滿成功！液晶聚合物在塑料管液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討材制造中應(yīng)用的探討液晶聚合物在塑料管液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討材制造中應(yīng)用的探討液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討前言前言液晶聚合物的分類液晶聚合物的分類 tlcptlcp的結(jié)構(gòu)與性能的結(jié)構(gòu)與性能 tlcptlcp的主要用途的主要用途 tlcptlcp新用途及加工新技術(shù)新用途及加工新技術(shù) 液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討目 錄液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)

2、用的探討前 言液晶聚合物簡(jiǎn)介液晶聚合物簡(jiǎn)介 液晶聚合物高強(qiáng)度高模量，液晶聚合物高強(qiáng)度高模量， 耐熱性優(yōu)良耐熱性優(yōu)良, ,線膨脹系數(shù)小線膨脹系數(shù)小, ,具有高阻隔性、具有高阻隔性、自阻燃性、自增強(qiáng)性、蠕變可以忽略、熔體粘度低、流動(dòng)性好、成型收縮自阻燃性、自增強(qiáng)性、蠕變可以忽略、熔體粘度低、流動(dòng)性好、成型收縮率小、耐化學(xué)腐蝕性好和優(yōu)良的電光性質(zhì)等。液晶聚合物是一種重要工程率小、耐化學(xué)腐蝕性好和優(yōu)良的電光性質(zhì)等。液晶聚合物是一種重要工程塑料，也是一種性能獨(dú)特的塑料加工助劑。塑料，也是一種性能獨(dú)特的塑料加工助劑。液晶聚合物的主要缺點(diǎn)有：各液晶聚合物的主要缺點(diǎn)有：各向異性、熔接縫強(qiáng)度低和價(jià)格高等向異性、

3、熔接縫強(qiáng)度低和價(jià)格高等。充分合理利用液晶聚合物的一些優(yōu)良。充分合理利用液晶聚合物的一些優(yōu)良性能，在液晶聚合物阻氧塑料管、液晶改性煤礦井下用聚乙烯管、液晶原性能，在液晶聚合物阻氧塑料管、液晶改性煤礦井下用聚乙烯管、液晶原油油井抽油管、低壓蒸汽輸送管、原油輸送管道及其制造，和原位復(fù)合技油油井抽油管、低壓蒸汽輸送管、原油輸送管道及其制造，和原位復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用及塑料管材擠出成型大分子鏈取向等，作者做了大量有益探索。術(shù)的應(yīng)用及塑料管材擠出成型大分子鏈取向等，作者做了大量有益探索。液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討分 類液晶的分類液晶的分類 液晶有小分子液晶和高分子液晶之分，高分子液晶也稱液晶聚液晶有小

4、分子液晶和高分子液晶之分，高分子液晶也稱液晶聚合物合物(lcp)(lcp)， 是由較小相對(duì)分子質(zhì)量液晶基元鍵合而成的，液晶基元是是由較小相對(duì)分子質(zhì)量液晶基元鍵合而成的，液晶基元是導(dǎo)致導(dǎo)致lcplcp具有液晶特性的根本具有液晶特性的根本液晶聚合物的分類液晶聚合物的分類 液晶聚合物按液晶相的形成分類，有溶致性液晶聚合物（液晶聚合物按液晶相的形成分類，有溶致性液晶聚合物（llcpllcp）、熱致性液晶聚合物（）、熱致性液晶聚合物（tlcptlcp）和壓致性液晶聚合物三大類。）和壓致性液晶聚合物三大類。按熱變形溫度分類，按熱變形溫度分類，tlcptlcp一般分為一般分為l l型、型、llll型和型和l

5、lllll型，型，液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討結(jié)構(gòu)與性能tlcp的結(jié)構(gòu)與性能的結(jié)構(gòu)與性能 它的分子由剛性棒狀大分子鏈組成，結(jié)構(gòu)上附帶一個(gè)小的柔性它的分子由剛性棒狀大分子鏈組成，結(jié)構(gòu)上附帶一個(gè)小的柔性烷烴鏈，以促使液晶流動(dòng)，分子上的極性基團(tuán)保證了液態(tài)下分子的有序烷烴鏈，以促使液晶流動(dòng)，分子上的極性基團(tuán)保證了液態(tài)下分子的有序排列，分子排列呈一維或二維的遠(yuǎn)程有序。其具有如下特征：高強(qiáng)度、排列，分子排列呈一維或二維的遠(yuǎn)程有序。其具有如下特征：高強(qiáng)度、高模量，其力學(xué)性能比普通工程塑料要高得多高模量，其力學(xué)性能比普通工程塑料要高得多, , 耐熱性優(yōu)良耐熱性優(yōu)良, ,線膨脹系線膨脹系數(shù)小數(shù)小, ,具

6、有高阻隔性、自阻燃性、自增強(qiáng)性、蠕變可以忽略等特性具有高阻隔性、自阻燃性、自增強(qiáng)性、蠕變可以忽略等特性, ,熔體熔體粘度低、流動(dòng)性好、成型收縮率小、耐化學(xué)腐蝕性好和優(yōu)良的電光性質(zhì)粘度低、流動(dòng)性好、成型收縮率小、耐化學(xué)腐蝕性好和優(yōu)良的電光性質(zhì)等。等。液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討用 途tlcp的主要用途的主要用途 lcp lcp已經(jīng)以纖維、復(fù)合材料和模制件等應(yīng)用于航空、航海和汽已經(jīng)以纖維、復(fù)合材料和模制件等應(yīng)用于航空、航海和汽車工業(yè)等。車工業(yè)等。 另外，另外，tlcptlcp具備的許多獨(dú)特的性能使它在塑料加工助劑行業(yè)中具備的許多獨(dú)特的性能使它在塑料加工助劑行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。的應(yīng)用日益廣

7、泛。液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù) 阻氧塑料管、阻氧塑料管、 煤礦井下用聚乙烯管、煤礦井下用聚乙烯管、 油井抽油管、油井抽油管、 蒸汽輸送管、蒸汽輸送管、 原油集輸管、原油集輸管、 原位復(fù)合技術(shù)與改變熱塑性塑料管材擠出成型的熔體流動(dòng)方向相結(jié)合原位復(fù)合技術(shù)與改變熱塑性塑料管材擠出成型的熔體流動(dòng)方向相結(jié)合的擠出涂覆裝置等。的擠出涂覆裝置等。液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù) 傳統(tǒng)阻氧塑料管的阻氧材料主要為乙烯傳統(tǒng)阻氧塑料管的阻氧材料主要為乙烯/ /乙烯醇共聚物（乙烯醇共聚物（

8、evohevoh）,evoh,evoh強(qiáng)度低、耐水性差、透氧率受溫度的影響大及與強(qiáng)度低、耐水性差、透氧率受溫度的影響大及與popo管材相容性管材相容性差等，為此差等，為此evohevoh應(yīng)置于夾層保護(hù)下使用。應(yīng)置于夾層保護(hù)下使用。tlcptlcp沒(méi)有這些缺點(diǎn)，常用聚合沒(méi)有這些缺點(diǎn)，常用聚合物阻隔性如下表所示：物阻隔性如下表所示：tlcptlcp阻氧塑料管及其制造阻氧塑料管及其制造液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討常用聚合物材料的阻隔性比較常用聚合物材料的阻隔性比較聚合物水汽滲透率/g.25m/ m2.24 h.atm at 23氧氣滲透率/cm3.25m/ m2.24 h.atm at 23

9、nylon 650072pan9115.2evoh821.1pet2878hdpe228100pen9.137pp8.43900pvdc3.38.7lcp0.10.5液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)tlcptlcp的高阻隔性的高阻隔性lcplcp的阻氧性約為的阻氧性約為evohevoh的的2 2倍以上。倍以上。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp阻氧塑料管及其制造阻氧塑料管及其制造液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)tlcp/potlcp/po合金阻氧塑料及其他制造合金阻氧塑料及其他制造 tlcp tlcp氧氣阻隔性、耐水性、抗刮擦能力等

10、都優(yōu)于氧氣阻隔性、耐水性、抗刮擦能力等都優(yōu)于evohevoh，抗彎折，抗彎折能力又優(yōu)于鋁箔。以能力又優(yōu)于鋁箔。以tlcp/potlcp/po合金做氧氣阻隔材料，可制成單層或者多合金做氧氣阻隔材料，可制成單層或者多層結(jié)構(gòu)氧氣阻隔新型塑料管，省卻了粘膠劑層和保護(hù)層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性層結(jié)構(gòu)氧氣阻隔新型塑料管，省卻了粘膠劑層和保護(hù)層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)秀，制造容易，成本適中。能優(yōu)秀，制造容易，成本適中。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp阻氧塑料管及其制造阻氧塑料管及其制造液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù) 煤礦井下用聚乙烯管對(duì)其防靜電性、阻燃性要求極高，管材的煤礦井

11、下用聚乙烯管對(duì)其防靜電性、阻燃性要求極高，管材的設(shè)計(jì)使用壽命為設(shè)計(jì)使用壽命為5050年，制造難度極大。年，制造難度極大。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管新用途 新技術(shù)（一）聚乙烯的增強(qiáng)（一）聚乙烯的增強(qiáng) 可利用可利用tlcptlcp的優(yōu)良性能對(duì)聚乙烯進(jìn)行增強(qiáng)改性：的優(yōu)良性能對(duì)聚乙烯進(jìn)行增強(qiáng)改性：tlcptlcp具有異常具有異常規(guī)整的纖維狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有自增強(qiáng)性，因而不增強(qiáng)的液晶塑料即可達(dá)規(guī)整的纖維狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有自增強(qiáng)性，因而不增強(qiáng)的液晶塑料即可達(dá)到甚至超過(guò)普通工程塑料用百分之幾十玻璃纖維增強(qiáng)后的機(jī)械強(qiáng)度及其到甚至

12、超過(guò)普通工程塑料用百分之幾十玻璃纖維增強(qiáng)后的機(jī)械強(qiáng)度及其模量的水平。液晶聚合物與常見塑料管材用樹脂拉伸性能比較如表模量的水平。液晶聚合物與常見塑料管材用樹脂拉伸性能比較如表2 2。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管tlcptlcp的可利用性能的可利用性能液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討材料upvchdpe*pptlcp拉伸強(qiáng)度/mpa25.764.58.237.922.741.487148彈性模量/mpa25094301172.31033.4344.51377.91030023000*：含：含mdpelcplcp

13、與常見塑料管用樹脂拉伸性比較與常見塑料管用樹脂拉伸性比較液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)（二）取代部分阻燃劑（二）取代部分阻燃劑 可利用可利用tlcptlcp的自熄性取代部分阻燃劑：在不添加阻燃劑的情況的自熄性取代部分阻燃劑：在不添加阻燃劑的情況下下tlcptlcp材料對(duì)火焰具有自熄性，可達(dá)材料對(duì)火焰具有自熄性，可達(dá)ul-94 v-0ul-94 v-0級(jí)的阻燃性，在火焰中級(jí)的阻燃性，在火焰中不滴落，不產(chǎn)生有毒煙霧。這在塑料中都是少見的，是防火安全性最好不滴落，不產(chǎn)生有毒煙霧。這在塑料中都是少見的，是防火安全性最好的塑料之一。的塑料之一。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新

14、技術(shù)tlcptlcp增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管tlcptlcp的可利用性能的可利用性能液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù) 采用原位復(fù)合技術(shù)制備采用原位復(fù)合技術(shù)制備hdpe/tlcphdpe/tlcp合金，對(duì)基礎(chǔ)樹脂合金，對(duì)基礎(chǔ)樹脂hdpehdpe進(jìn)行增強(qiáng)進(jìn)行增強(qiáng)改性，可以使改性，可以使pe100pe100級(jí)別得到提升，減少阻燃劑用量免用含鹵阻燃劑成級(jí)別得到提升，減少阻燃劑用量免用含鹵阻燃劑成為可能；為可能；tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管增強(qiáng)阻燃煤礦井下用聚乙烯管tlcptlcp改性煤礦聚乙烯管的制

15、造改性煤礦聚乙烯管的制造液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù) 襯襯uhmwpeuhmwpe鋼管目前國(guó)內(nèi)外使用量比較大，近年又開始采用襯鋼管目前國(guó)內(nèi)外使用量比較大，近年又開始采用襯pexpex鋼鋼管。管。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp油井抽油管油井抽油管液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)1.1.耐磨性好，與其它幾種材料比較如下圖所示。耐磨性好，與其它幾種材料比較如下圖所示。2.2.耐腐蝕性僅次于聚四氟乙烯，與耐腐蝕性僅次于聚四氟乙烯，與hdpehdpe十分相近，除濃的強(qiáng)氧化性酸和十分相近，除濃的強(qiáng)氧化性酸和含氯介質(zhì)外，被公認(rèn)為耐腐蝕性優(yōu)

16、秀聚合物。含氯介質(zhì)外，被公認(rèn)為耐腐蝕性優(yōu)秀聚合物。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp油井抽油管油井抽油管液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)uhmwpeuhmwpe與其他材料耐磨性比較與其他材料耐磨性比較液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù) pex pex和和uhmwpeuhmwpe耐熱溫度比較低，不能采用蒸汽清耐熱溫度比較低，不能采用蒸汽清蠟，因此只能采用熱水清蠟，并且也只能適應(yīng)淺層油井蠟，因此只能采用熱水清蠟，并且也只能適應(yīng)淺層油井的抽油。的抽油。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp油井抽油管油井抽油管液晶聚合物在塑料

17、管材制造中應(yīng)用的探討不足不足新用途 新技術(shù)1 1、tlcptlcp耐腐蝕性十分優(yōu)秀。耐腐蝕性十分優(yōu)秀。2 2、tlcp tlcp 是理想的耐摩擦、是理想的耐摩擦、 自潤(rùn)滑、自潤(rùn)滑、 抗開裂材料?？归_裂材料。3 3、耐熱性超群，按熱變形溫度分類，、耐熱性超群，按熱變形溫度分類，tlcptlcp一般分為一般分為l l型、型、llll型和型和llllll型型，如下表。，如下表。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp油井抽油管油井抽油管液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討tlcptlcp的優(yōu)勢(shì)的優(yōu)勢(shì) 性能類型類型類型熱變形溫度（）250350180250100200拉伸強(qiáng)度高高低

18、拉伸模量高高低抗沖強(qiáng)度低中高加工性可優(yōu)優(yōu)tlcptlcp的類型的類型液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù) 在在tlcp/tlcp/鋼復(fù)合管的制造中，鋼復(fù)合管的制造中，tlcptlcp剛性極強(qiáng)，不能適應(yīng)現(xiàn)有縮剛性極強(qiáng)，不能適應(yīng)現(xiàn)有縮頸技術(shù)，必須對(duì)其進(jìn)行改性，以降低頸技術(shù)，必須對(duì)其進(jìn)行改性，以降低tlcptlcp的剛性，增加其柔韌性，保的剛性，增加其柔韌性，保持體系較好的耐磨性、耐腐蝕性，又不過(guò)多的降低體系的耐熱性。持體系較好的耐磨性、耐腐蝕性，又不過(guò)多的降低體系的耐熱性。tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp油井抽油管油井抽油管液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的

19、探討tlcptlcp油井抽油管的制造油井抽油管的制造 新用途 新技術(shù)tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)tlcptlcp低壓蒸汽輸送管和原油輸送管道低壓蒸汽輸送管和原油輸送管道液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討下圖為使用下圖為使用1010年后鋼管和交聯(lián)聚乙烯塑料管的斷面照片：年后鋼管和交聯(lián)聚乙烯塑料管的斷面照片： 樹脂熱變形溫度/樹脂熱變形溫度/樹脂熱變形溫度/par280pps240ppi360lcp315pa66gf255peek230pbi435peekgf310pbp450部分耐高溫?zé)嵝怨こ趟芰系臒嶙冃螠囟炔糠帜透邷責(zé)嵝怨こ趟芰系臒嶙冃螠囟纫壕Ь酆衔镌谒芰瞎懿闹圃熘袘?yīng)用的探討

20、xydarxydar在在135135下的彎曲等應(yīng)變?nèi)渥兦€下的彎曲等應(yīng)變?nèi)渥兦€蠕變抗性蠕變抗性液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討 新用途 新技術(shù)tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)改變改變tlcptlcp大分子鏈的取向大分子鏈的取向液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討 承壓管道承受內(nèi)壓力時(shí)，管壁中周向應(yīng)力約為軸向應(yīng)力的承壓管道承受內(nèi)壓力時(shí)，管壁中周向應(yīng)力約為軸向應(yīng)力的2 2倍。熱倍。熱塑性塑料管材傳統(tǒng)的擠出成型，管壁中周向（環(huán)向）強(qiáng)度小于軸向強(qiáng)度，塑性塑料管材傳統(tǒng)的擠出成型，管壁中周向（環(huán)向）強(qiáng)度小于軸向強(qiáng)度，本文提出的改變本文提出的改變tlcptlcp大分子鏈取向，有可能使大分子

21、鏈取向，有可能使tlcptlcp高性能得到最大限度的高性能得到最大限度的發(fā)揮，并具有普遍意義。發(fā)揮，并具有普遍意義。（a）傳統(tǒng)方法 （b）新方法熱塑性塑料管材擠出成型管壁中大分子鏈取向示意圖熱塑性塑料管材擠出成型管壁中大分子鏈取向示意圖液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討 聚酯主鏈聚酯主鏈tlcptlcp的彎曲模量與工程塑料比較的彎曲模量與工程塑料比較液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討新用途 新技術(shù)tlcp新新用途及加工新技術(shù)用途及加工新技術(shù)原位復(fù)合技術(shù)原位復(fù)合技術(shù)液晶聚合物在塑料管材制造中應(yīng)用的探討 分子復(fù)合法又被稱為原位復(fù)合法，屬于塑料自增強(qiáng)改性方法中的一種分子復(fù)合法又被稱為原位復(fù)合法，

22、屬于塑料自增強(qiáng)改性方法中的一種。因?yàn)?。因?yàn)閠lcptlcp的分子鏈具有棒狀剛性鏈或半剛性鏈的獨(dú)特結(jié)構(gòu)的分子鏈具有棒狀剛性鏈或半剛性鏈的獨(dú)特結(jié)構(gòu), , 在熔融加工過(guò)在熔融加工過(guò)程中，剛直大分子可沿流動(dòng)方向上充分高度取向排列，在共混基體中呈微纖程中，剛直大分子可沿流動(dòng)方向上充分高度取向排列，在共混基體中呈微纖結(jié)構(gòu)，冷卻固化后這種剛性增強(qiáng)相被保持下來(lái)，故而具有結(jié)構(gòu)，冷卻固化后這種剛性增強(qiáng)相被保持下來(lái)，故而具有“自增強(qiáng)特性。自增強(qiáng)特性。 分子復(fù)合增強(qiáng)是纖維增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展和延續(xù)。因?yàn)閯傂缘陌魻罡叻肿硬姆肿訌?fù)合增強(qiáng)是纖維增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展和延續(xù)。因?yàn)閯傂缘陌魻罡叻肿硬牧?，可以看成是一種高級(jí)纖維，其直徑一般為料，可以看成是一種高級(jí)纖維，其直徑一般為10nm10nm數(shù)量級(jí)（而增強(qiáng)纖維的數(shù)量級(jí)（而增強(qiáng)纖維的的直徑一般為的直徑一般為10m10m左右），并且其分子鏈的長(zhǎng)