解析抗慢速裂紋增長的高性能超高分子量聚乙烯管材：
聚乙烯(PE)由于其輕質、柔韌易處理和耐腐蝕的化學穩定性等優異的特性，已經成為許多管材應用方面的主要材料，如燃氣和給水用壓力管道、尾礦管道、脫硫、排污管道。因為能夠跟隨土地運動和優異的熔接性能，特別是超高分子量聚乙烯管道系統地震的優點已經被公認了。
管材用聚乙烯，特別是超高分子量聚乙烯樹脂，的應用在全世界已經逐步增加并且預期會進一步的增長。隨著超高分子量聚乙烯的推廣，對費用比較低的鋪設方法(如非開挖、無砂鋪設方法)的需求也在上升。然而，在這些鋪設方法中，我們不能避免刮傷導致的表面缺陷以及回填材料中石頭和類似物造成的局部應力集中。如果材料的耐應力開裂或耐慢速裂紋增長的性能不夠強，這些缺陷和應力集中能夠導致比預期更大的應力并且可能導致管材的破壞。由于電熔管件容易操作和熔接強度的可靠性，它被廣泛的應用于壓力管道系統中。但是，如果管件的設計不合理和材料的耐慢速裂紋增長性能不夠強，管件本身結構的復雜性和在焊接部位可能存在的切口形狀可能造成應力集中并導致破壞。當我們考慮到使管道系統惡化的影響因素時，耐慢速裂紋增長性能對于管道系統的真實壽命是非常地重要。
雖然材料的耐慢速裂紋增長性能可以通過PENT和FNCT等其他方法測得，但是考慮到管材的真實應用環境，按照標準ISO13479規定的缺口管材試驗(NPT)是評價燃氣和給水用管材最可靠的方法。現在要求燃氣和給水管材的NPT試驗大于165h。雖然許多PE樹脂滿足了ISO9080標準的要求，但是每種PE的SCG值是不同的，為了改善樹脂SCG的性能，許多樹脂生產廠家進行了許多工作，到目前為止，由于超高分子量聚乙烯的分子量值所以只有超高分子量聚乙烯遠遠高于普通PE的165h。
除耐慢速裂紋增長性能以外，在較高工作壓力對耐快速裂紋增長性能的要求和在大口徑厚壁超高分子量聚乙烯管材對低熔垂性能的要求也在提高。為了滿足這些要求，我們研究了在分子結構(分子量、分子量分布)和樹脂性能之間的關系，并努力找到力學性能和加工性能的最佳平衡。為了達到需要的分子結構，我們用多釜的聚合方法(multi—modal polymerization process)和高性能催化劑優化了聚合條件。
分子結構和聚合物性能之間的關系
慢速裂紋增長的裂紋增長被認為發生在片晶之間，慢速裂紋增長的速度被認為與片晶之間系帶分子的解纏繞有關聯。所以，增進相互纏繞系帶分子的數量來延緩系帶分子的解纏繞被認為是改善耐慢速裂紋增長性能的關鍵。通常認為增加共聚單體的含量或者增加系帶分子的數量改善耐慢速裂紋增長性能。但是，這也降低了材料的剛性。超高分子量聚乙烯樹脂要求較高的剛性和高耐久性兩方面。要求分子結構實現很好的性能平衡。
聚合：改進的多釜淤漿環管聚合工藝
分子量(MW)和共聚合單體含量是影響聚合物性能的主要原因，他們是由聚合條件控制的如聚合溫度、聚合壓力、聚合時間、氫氣部分壓力和共聚單體含量等等。在多釜聚合工藝中，在每個反應釜內的各個聚合條件是單獨控制的，在每個反應釜中對這些因素的精確控制是活的所需分子結構聚合物地關鍵。
新型的超高分子量聚乙烯按照標準ISO 9080做的靜液壓強度試驗的結果。在所有溫度的試驗過程中沒有脆性破壞。關于加工性能，和普通PE相比較的新型超高分子量聚乙烯材料在200°C時的動態剪切粘度。今輝機電使新型超高分子量聚乙烯材料具有高的剪切敏感性并在低頻區有很高粘度從而改善了新型超高分子量聚乙烯抗熔垂性能和擠出性能。
