CN105108991B - 高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材是先将95～99.9重量份常规聚乙烯与0.1～5重量份数均分子量≥1000000g/mol的超高分子量聚乙烯进行充分混合，然后于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒单独旋转、口模单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以1～24rpm/min的转速，于熔融段温度180‑260℃，口模段温度170‑220℃进行熔融旋转挤出冷却定径。所得管材在80℃静液压测试条件下的环向强度为5.69～7.28MPa，且在120％标准压力下，破坏时间超过1000小时。由于本发明能提高聚乙烯分子在熔融状态下的松弛时间，有效控制串晶的形成及其在聚合物管内的排列方向，形成和定构偏离轴向的取向结构，因而大幅提高了聚乙烯管的环向强度和耐慢速应力开裂性能。

Description

高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材及其制备方法
技术领域
本发明属于聚乙烯管材及其制备技术领域，具体涉及一种高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材及其制备方法。
背景技术
聚合物管尤其是聚乙烯管具有优异的综合性能，如质轻、节能、耐腐蚀、易安装、成本低等，被广泛应用于输气、输水等领域。目前，我国聚合物管加工已形成国家重要支柱产业，近十年的消费量年均增长率高达25％，预计2015年我国产量将突破1300万吨，成为全球聚合物管产量最大的国家。
但塑料管道的传统制备过程存在一些缺陷：如生产过程中产生熔接痕；采用喷淋方式冷却管道外壁，管内外壁冷却速率不均，导致PE管内部产生较大的内应力，使得内壁材料的耐慢速裂纹增长性较差；管环向强度不足，管轴向强度远远高于管环向强度，而使用过程中所受环向应力又是轴向应力2倍以上。
随国民经济的发展和激烈的市场竞争，对聚合物管性能提出更高要求，如希望其具备更高的环向强度、更好的耐应力开裂性能和更长的寿命，而目前制备高性能聚合物管一般通过两条途径来实现：一是发展聚合新技术，调控聚合物分子链结构。但聚合技术的改进工艺复杂，对设备要求高、投资大、周期长；二是发展加工新技术，即在加工过程中调控聚合物管的形态结构。其中现有的聚合物管加工改进方法均主要关注聚合物的取向结构且生产效率较低，实用化有难度的问题。
借鉴天然竹子的结构和性能：竹纤维沿轴向排列，竹子纵向破裂易，横向破裂难的特点，本发明人曾提出在聚合物管中形成和定构偏离轴向的增强相结构是制备高性能聚合物管的关键的观点，同时根据聚合物的结晶结构不仅与聚合物的分子结构有关，还受加工过程中的应力场、温度场的影响，且在应力作用下，聚合物可形成串晶增强相结构，其排列方向与聚合物所受应力方向相同，快速冷却将抑制分子链的松弛，有利于该结构最终固定在制品中。因此，通过施加和精确调控聚合物管加工中的应力场和温度场，可形成和定构独特形态结构，尤其是偏离轴向的增强相结构，提高聚合物管性能。
为此，本发明人自行设计和研制了一种新型的聚合物管旋转挤出装置(ZL200810045785.9)，该装置具有以下特点：
芯棒和口模独立可调的驱动装置，转速及方向独立可调，可实现四种不同的旋转模式，与轴向挤出/牵引运动叠加，调控聚合物熔体流动模式，形成沿管壁厚方向不同的速度分布和应力分布，产生偏离轴向的增强相结构，阻止聚合物管“竹子劈裂式”破坏；
芯棒为空心结构，可向挤出管内通入压力、温度可调的冷却介质，与外壁喷淋冷却结合，实现管内外壁双冷，调节管壁内的温度梯度，定构旋转挤出形成的增强相结构，减小内应力。因此该装置可实现挤出/拉伸/旋转的不同组合和管内外壁双冷，实施和调控旋转挤出中多种运动模式和应力场及温度场，形成并定构可大幅提高管环向强度和耐应力开裂性能的形态结构，实现其高性能化。
但在实施过程中发现，由于聚乙烯热传导系数较低，当中制备聚乙烯管，尤其是制备管径较大、管壁较厚的聚乙烯管时，由于冷却定型过程中冷却速度较慢，而聚乙烯分子的松弛时间较快，因而使得在旋转挤出过程中形成的偏离轴向的增强相结构含量不超过50％，80℃静液压条件下聚乙烯管的环向强度提高幅度仅为20％，且在120％标准压力下，破裂时间不超过500小时。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的加工技术的不足以及聚乙烯分子熔体状态松弛时间较短的缺点，提供一种高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种由上述方法制备的高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材。
本发明提供的一种高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法，该方法是先将95～99.9重量份常规聚乙烯与0.1～5重量份超高分子量聚乙烯进行充分混合，然后将混合料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转、口模相对于芯棒单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以1～24rpm/min的转速，于熔融段温度180～260℃，优选210～260℃，口模段温度170～220℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径即可。
以上方法中所用的超高分子量聚乙烯为数均分子量≥1000000g/mol的聚乙烯，优选数均分子量为3000000～5000000g/mol的聚乙烯。
以上方法中所用的超高分子量聚乙烯优选1～4重量份，更优选1.5～3重量份。
以上方法中所用的常规聚烯烃为PE80或PE100。
以上方法中所述的芯棒与口模的转速优选5～15rpm/min。
以上方法中所述的芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转方式时，芯棒和口模转速可以相同，也可以不相同。
以上方法中所述的常规聚乙烯与超高分子量聚乙烯的充分混合为熔融挤出混合、高速搅拌混合及其他任何可以使超高分子量聚乙烯均匀分散在常规聚乙烯母料中的方法，优选混合方法为熔融挤出混合。
另外，在实际工业化生产中，也可根据需要添加其它公知的抗氧剂、稳定剂、增塑剂等加工助剂，以及其它一些有助于管材性能进一步增强的填料，如玻璃纤维等，但前提是，这些加工助剂对本发明目的实现和以及本发明优良效果的取得不能产生不利影响。
本发明提供的由上述方法制备的高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材，该管材中含有：
常规聚乙烯 95-99.9重量份
超高分子量聚乙烯 0.1-5重量份，
该聚乙烯管材在80℃静液压测试条件下的环向强度为5.68～7.22MPa，且在120％标准压力下，破坏时间为1038～1755小时。
以上管材中含有的超高分子量聚乙烯为数均分子量≥1000000g/mol的聚乙烯，优选数均分子量为3000000-5000000g/mol的聚乙烯。
以上管材中含有的超高分子量聚乙烯优选1～4重量份，更优选1.5～3重量份。
当以上管材中含有的超高分子量聚乙烯优选1～4重量份，数均分子量优选3000000-5000000g/mol，芯棒与口模的转速也优选5-15rpm/min时，该聚乙烯管材在80℃静液压测试条件下的环向强度为5.69～7.01MPa，且在120％标准压力下，破坏时间为1042～1696小时。
当以上管材中含有的超高分子量聚乙烯优选1～4重量份，数均分子量优选3000000-5000000g/mol，芯棒与口模的转速优选5-15rpm/min，且熔融段温度优选210～260℃时，该聚乙烯管材在80℃静液压测试条件下的环向强度为6.47～7.01MPa，且在120％标准压力下，破坏时间为1421～1696小时。
当以上管材中含有的超高分子量聚乙烯优选1.5～3重量份，数均分子量优选3000000-5000000g/mol，芯棒与口模的转速优选5-15rpm/min，且熔融段温度优选210～260℃时，该聚乙烯管材在80℃静液压测试条件下的环向强度为6.68～7.01MPa，且在120％标准压力下，破坏时间为1545～1696小时。
以上管材中含有的常规聚烯烃为PE80或PE100。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、由于本发明方法在制备聚乙烯管材时添加了超高分子量聚乙烯，因而大幅提高了聚乙烯分子在熔融状态下的松弛时间，使其能与冷却定型过程中的冷却速度相匹配，提高旋转挤出过程中偏离轴向的增强相结构含量，大幅提高聚乙烯管的环向强度和耐开裂性能。
2、由于本发明方法在添加了超高分子量聚乙烯的基础上，还可以简单的通过改变超高分子量聚乙烯含量和熔融旋转挤出的模式和速度，因而可有效控制串晶的形成及其在聚合物管内的排列方向，形成和定构偏离轴向的取向结构，进一步提高聚乙烯管的环向强度和耐慢速应力开裂性能。
3、由于本发明方法所采用的超高分子量聚乙烯的增强效率高，添加量又少，因而不仅使所制备的管材既具备高品质的竞争优势，又因成本低而更具价格竞争力。
4、由于本发明是在熔点以上对超高分子量/聚乙烯复合材料进行加工，因而加工速度快，产量高，符合工业化大规模生产的要求。
5、本发明提供的方法工艺简单成熟，易于掌握控制，也便于推广应用。
附图说明
图1为在加工过程中纯常规聚乙烯旋转挤出管内晶体形成的原理示意图。
图2为本发明在加工过程中添加有超高分子量聚乙烯的旋转挤出管内晶体形成的原理示意图。
图3为纯聚乙烯旋转挤出管和本发明添加了1％的超高分子量聚乙烯的旋转挤出管内壁刻蚀后的扫描电子显微镜(SEM)对比图，其中a图为纯PE80的挤出管，b图为添加1％超高分子量聚乙烯的PE80挤出管，图中箭头方向为管道挤出方向。从图中可以看出，本发明将微量超高分子量聚乙烯混入常规聚乙烯管料中，提高了聚乙烯熔体分子的松弛时间，并在旋转挤出装置的环向旋转挤出作用下，提高了形成和定构于聚乙烯管中偏离轴向的串晶、取向等增强相结构的含量，见图中圈内所示部分。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
值得说明的是，1)以下实施例和对比例中物料的份数均为重量份。2)以下实施例和对比例所制备管材的环形强度和静液压测试均按照GB/T13663-2000进行的。
实施例1
先将99.9重量份常规聚乙烯PE80料(牌号：TR480)与0.1重量份数均分子量为3000000g/mol的超高分子量聚乙烯放入双螺杆挤出机中于熔融段温度230℃下熔融挤出、切粒，然后将所得粒料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒与口模同时同向旋转方式，以10rpm/min的转速，于熔融段温度230℃，口模段温度190℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠110管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.89MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1246小时。
实施例2
本实施例除了常规聚乙烯为99.0重量份，超高分子量聚乙烯为1.0重量份，转速为12rpm/min，口模段温度180℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.67MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1534小时。
实施例3
本实施例除了常规聚乙烯为98.7重量份，超高分子量聚乙烯为1.3重量份，转速为13rpm/min，熔融段温度210℃，口模段温度200℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.47MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1421小时。
实施例4
本实施例除了常规聚乙烯为98.5重量份，超高分子量聚乙烯为1.5重量份，转速为13rpm/min外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.79MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1549小时。
实施例5
本实施例除了常规聚乙烯为97.8重量份，超高分子量聚乙烯为2.2重量份，转速为14rpm/min，熔融段温度240℃，口模段温度200℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.84MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1603小时。
实施例6
本实施例除了常规聚乙烯为97.0重量份，超高分子量聚乙烯为3.0重量份，转速为15rpm/min外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.87MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1650小时。
实施例7
本实施例除了常规聚乙烯为96.0重量份，超高分子量聚乙烯为4.0重量份，转速为24rpm/min，口模段温度220℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.38MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1424小时。
实施例8
本实施例除了常规聚乙烯为95.6重量份，超高分子量聚乙烯为4.4重量份，转速为10rpm/min，熔融段温度250℃，口模段温度220℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.09MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1366小时。
实施例9
本实施例除了常规聚乙烯为95.0重量份，超高分子量聚乙烯为5.0重量份，口模段温度215℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.95MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1286小时。
实施例10
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)，超高分子量聚乙烯的数均分子量为5000000g/mol，转速为5rpm/min，熔融段温度233℃，口模段温度192℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.80MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1161小时。
实施例11
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、98.6重量份，超高分子量聚乙烯为1.4重量份、数均分子量为5000000g/mol，转速为7rpm/min，熔融段温度242℃，口模段温度214℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.61MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1522小时。
实施例12
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、97.5重量份，超高分子量聚乙烯为2.5重量份、数均分子量为5000000g/mol，转速为9rpm/min，熔融段温度248℃，口模段温度216℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.88MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1637小时。
实施例13
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、96.6重量份，超高分子量聚乙烯为3.4重量份、数均分子量为5000000g/mol，转速为8rpm/min，熔融段温度252℃，口模段温度220℃外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.54MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1489小时。
实施例14
先将97.6重量份常规聚乙烯PE80料(牌号：TR480)与2.4重量份、数均分子量为3000000的超高分子量聚乙烯放入双螺杆挤出机中于熔融段温度230℃下熔融挤出、切粒，然后将所得粒料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用口模相对于芯棒单独旋转方式，以13rpm/min的转速，于熔融段温度235℃，口模段温度189℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠125管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.85MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1604小时。
实施例15
本实施例除了超高分子量聚乙烯的数均分子量为4000000g/mol，转速为9rpm/min，熔融段温度246℃，口模段温度205℃外，因其余的与实施例14完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.89MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1661小时。
实施例16
本实施例除了超高分子量聚乙烯的数均分子量为5000000g/mol，转速为8rpm/min，熔融段温度221℃，口模段温度210℃外，因其余的与实施例14完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为7.01MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1696小时。
实施例17
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、98.9重量份，超高分子量聚乙烯为1.1重量份、数均分子量为1000000g/mol，转速为9rpm/min，口模段温度208℃外，因其余的与实施例14完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.35MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1395小时。
实施例18
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、97.3重量份，超高分子量聚乙烯为2.7重量份，转速为8rpm/min，熔融段温度255℃，口模段温度220℃外，因其余的与实施例14完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.84MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1588小时。
实施例19
先将96.3重量份常规聚乙烯PE80料(牌号：TR480)与3.7重量份数均分子量为1000000的超高分子量聚乙烯放入双螺杆挤出机中于熔融段温度230℃下熔融挤出、切粒，然后将所得粒料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转方式，以1rpm/min的转速，于熔融段温度255℃，口模段温度180℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠140管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.07MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1326小时。
实施例20
本实施例除了转速为8rpm/min，熔融段温度260℃外，因其余的与实施例19完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.51MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1472小时。
实施例21
本实施例除了转速为14rpm/min，熔融段温度259℃，口模段温度192℃外，因其余的与实施例19完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.53MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1481小时。
实施例22
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、98.2重量份，超高分子量聚乙烯为1.8重量份、数均分子量为4000000g/mol，转速为7rpm/min，熔融段温度260℃，口模段温度206℃外，因其余的与实施例19完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.68MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1545小时。
实施例23
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、98.0重量份，超高分子量聚乙烯为2.0重量份、数均分子量为4000000g/mol，转速为11rpm/min，熔融段温度260℃，口模段温度217℃外，因其余的与实施例19完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.71MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1609小时。
实施例24
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、97.5重量份，超高分子量聚乙烯为2.5重量份、数均分子量为4000000g/mol，转速为16rpm/min，熔融段温度245℃，口模段温度220℃外，因其余的与实施例19完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为7.22MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1755小时。
实施例25
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)、97.5重量份，超高分子量聚乙烯为2.5重量份、数均分子量为4000000g/mol，转速为22rpm/min，熔融段温度260℃，口模段温度170℃外，因其余的与实施例19完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.54MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1471小时。
实施例26
本实施例除了常规聚乙烯为98.4重量份，超高分子量聚乙烯为1.6重量份、数均分子量为4000000g/mol，其中芯棒转速为13rpm/min，口模转速为20rpm/min，熔融段温度247℃，口模段温度191℃，制得的PE80管管径为￠140外，因其余的与实施例1完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.88MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1647小时。
实施例27
先将97.2重量份常规聚乙烯PE80料(牌号：TR480)与2.8重量份数均分子量为4000000g/mol的超高分子量聚乙烯放入双螺杆挤出机中于熔融段温度230℃下熔融挤出、切粒，然后将所得粒料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒与口模同时反向旋转方式，其中芯棒的转速为15rpm/min，口模的转速为13rpm/min，于熔融段温度260℃，口模段温度180℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠140管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.78MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1548小时。
实施例28
本实施例除了口模的转速为18rpm/min，口模段温度170℃外，因其余的与实施例27完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.99MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1692小时。
实施例29
本实施例除了超高分子量聚乙烯的数均分子量为5000000g/mol，口模转速为15rpm/min，熔融段温度180℃，口模段温度220℃，制得的PE80管管径为￠125外，因其余的与实施例27完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.69MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1042小时。
实施例30
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)，超高分子量聚乙烯的数均分子量为5000000g/mol，其中芯棒的转速为23rpm/min，口模转速为17rpm/min，熔融段温度230℃，口模段温度190℃，制得的PE80管管径为￠125外，因其余的与实施例27完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.64MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1478小时。
实施例31
本实施例除了常规聚乙烯为PE100料(牌号：041T)，超高分子量聚乙烯的数均分子量为5000000g/mol，其中芯棒的转速为23rpm/min，口模转速为17rpm/min，熔融段温度250℃，口模段温度220℃，制得的PE80管管径为￠125外，因其余的与实施例27完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.66MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1484小时。
实施例32
本实施例除了常规聚乙烯为99.3重量份，超高分子量聚乙烯为0.7重量份、数均分子量为1000000g/mol，转速为22rpm/min，熔融段温度230℃，口模段温度190℃，制得的PE80管管径为￠110外，因其余的与实施例14完全相同，故略去不述。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.74MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1154小时。
实施例33
先将99.3重量份常规聚乙烯PE80料(牌号：TR480)与0.7重量份数均分子量为1000000的超高分子量聚乙烯放入高速混合机中混合均匀，然后将所得粒料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用口模相对于芯棒旋转方式，以22rpm/min的转速，于熔融段温度230℃，口模段温度190℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠110管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.68MPa；在120％标准压力下，破坏时间为1038小时。
对比例1
将PE80料(牌号：TR480)置于聚合物管旋转挤出装置中，于挤出机熔融段温度为230℃，口模温度为190℃下进行熔融挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠110管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为4.62MPa；在120％标准压力下，破坏时间为201小时。
对比例2
将PE80料(牌号：TR480)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒与口模同时同向旋转方式，以转速10rpm/min，挤出机熔融段温度为230℃，口模温度为190℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠110管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.04MPa；在120％标准压力下，破坏时间为477小时。
对比例3
将PE80料(牌号：TR480)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转方式，以转速15rpm/min，挤出机熔融段温度为260℃，口模温度为170℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠140管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.05MPa；在120％标准压力下，破坏时间为388小时。
对比例4
将PE80料(牌号：TR480)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用口模相对于芯棒单独旋转方式，以转速15rpm/min，挤出机熔融段温度为260℃，口模温度为170℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠140管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为4.82MPa；在120％标准压力下，破坏时间为354小时。
对比例5
将PE80料(牌号：TR480)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒与口模同时反向旋转方式，以转速15rpm/min，挤出机熔融段温度为180℃，口模温度为220℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠125管径的PE80管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为4.85MPa；在120％标准压力下，破坏时间为275小时。
对比例6
将PE100料(牌号：041T)置于聚合物管旋转挤出装置中，于挤出机熔融段温度为230℃，口模温度为190℃下进行熔融挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠110管径的PE100管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.50MPa；在120％标准压力下，破坏时间为212小时。
对比例7
将PE100料(牌号：041T)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒与口模同时同向旋转方式，以转速10rpm/min，挤出机熔融段温度为230℃，口模温度为190℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠110管径的PE100管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.34MPa；在120％标准压力下，破坏时间为365小时。
对比例8
将PE100料(牌号：041T)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转方式，以转速15rpm/min，挤出机熔融段温度为260℃，口模温度为170℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠140管径的PE100管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.70MPa；在120％标准压力下，破坏时间为252小时。
对比例9
将PE100料(牌号：041T)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用口模相对于芯棒单独旋转方式，以转速15rpm/min，挤出机熔融段温度为260℃，口模温度为170℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠140管径的PE100管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为5.65MPa；在120％标准压力下，破坏时间为242小时。
对比例10
将PE100料(牌号：041T)置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒与口模同时反向旋转方式，以转速15rpm/min，挤出机熔融段温度为260℃，口模温度为220℃下进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径制得￠125管径的PE100管。
所得管材在80℃静液压下的环向强度为6.29MPa；在120％标准压力下，破坏时间为345小时。

Claims (8)

1.一种高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法，该方法是先将95～99.9重量份常规聚乙烯与0.1～5重量份超高分子量聚乙烯进行充分混合，然后将混合料置于聚合物管旋转挤出装置中，采用芯棒相对于口模单独旋转、口模相对于芯棒单独旋转、芯棒与口模同时同向旋转或芯棒与口模同时反向旋转中任一种方式，以1～24rpm/min的转速，于熔融段温度210～260℃，口模段温度170～220℃进行熔融旋转挤出，挤出的管坯在牵引机的牵引下进行冷却定径即可，其中所用的超高分子量聚乙烯为数均分子量≥1000000g/mol的聚乙烯。
2.根据权利要求1所述高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法，该方法所用的超高分子量聚乙烯的数均分子量为3000000～5000000g/mol的聚乙烯。
3.根据权利要求1或2所述高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法，该方法中所用的超高分子量聚乙烯为1～4重量份。
4.根据权利要求1或2所述高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法，该方法中所述芯棒与口模的转速为5～15rpm/min。
5.根据权利要求3所述高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材的制备方法，该方法中所述芯棒与口模的转速为5～15rpm/min。
6.一种由权利要求1所述方法制备的高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材，该管材中含有：
常规聚乙烯 95～99.9重量份
超高分子量聚乙烯 0.1～5重量份，
该聚乙烯管材在80℃静液压测试条件下的环向强度为5.68～7.22MPa，且在120％标准压力下，破坏时间为1038～1755小时，其中含有的超高分子量聚乙烯为数均分子量≥1000000g/mol的聚乙烯。
7.根据权利要求6所述的高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材，该管材中含有的超高分子量聚乙烯的数均分子量为3000000～5000000g/mol的聚乙烯。
8.根据权利要求6或7所述的高强度耐慢速应力开裂聚乙烯管材，该管材中含有的超高分子量聚乙烯为1～4重量份。
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