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HDPE是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態HDPE的外表呈乳白色,在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優良的耐大多數生活和工業用化學品的特性。某些種類的化學品會產生化學腐蝕,例如腐蝕性氧化劑(濃硝酸),芳香烴(二甲苯)和鹵化烴(四氯化碳)。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性,可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能,特別是絕緣介電強度高,使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級具有好的抗沖擊性,在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級HDPE的獨有特性是四種基本變量的適當結合:密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產定制特殊性能聚合物。這些變量相結合生產出不同用途的HDPE品級;在性能上達到的平衡。
【密度】
這是決定HDPE特性的主要變量,雖然被提到的4種變量確實起到相互影響作用。乙烯是聚乙烯主要原料,少數的其它共聚單體,如1一丁烯、l一己烯或1一辛烯,也經常用于改進聚合物性能,對HDPE,以上少數單體的含量一般不超過1%-2%。共聚單體的加入輕微地減小了聚合物的結晶度。這種改變一般由密度來衡量,密度與結晶率呈線性關系。美國一般分類按ASTM D1248規定, HDPE的密度在 0.940g/ 以上;中密度聚乙烯(MDPE)密度范圍0.926~0.940g/ 。其它分類法有時把MDPE歸類于HDPE或LLDPE。均聚物具有密度、的剛度,良好的防滲透性和的熔點,但一般具有很差抗環境應力開裂(ESCR)。ESCR是PE抗由機械或化學應力所引起的開裂性的能力。更高的密度一般改進了機械強度性,例如拉伸強度、剛度和硬度;熱性能如軟化點溫度和熱變形溫度;防滲透性,如透氣性或水蒸氣透過性。較低的密度改進其沖擊強度和E-SCR。聚合物密度主要是受共聚單體加入的影響,但較少程度也受分子量影響。高分子量百分數使密度略有降低。例如,在一個較寬分子量范圍內均聚物具有不同的密度。
生產
PE通常的生產方法是通過淤漿或氣相加工法,也有少數用溶液相加工生產。所有這些加工過程都是由乙烯單體、a-烯烴單體、催化劑體系(可能是不止一種化合物)和各種類型的烴類稀釋劑參與的放熱反應。氫氣和一些催化劑用來控制分子量。淤漿反應器一般為攪拌釜或是一種更常用的大型環形反應器,在其中料漿可以循環攪拌。當乙烯和共聚單體(根據需要)和催化劑一接觸,就會形成聚乙烯顆粒。除去稀釋劑后,聚乙烯顆粒或粉粒被干燥并按劑量加入添加劑,就生產出粒料。帶有雙螺桿擠出機的大型反應器的現代化生產線,可每小時生產 PE40000磅以上。新的催化劑的開發為改進新等級HDPE的性能作出貢獻。兩種常用的催化劑種類是菲利浦的鉻氧化物為基礎的催化劑和鈦化合物一烷基鋁催化劑。菲利浦型催化劑生產的HDPE有 中寬度分子量分布;鈦一烷基鋁催化劑生產的分子量分布窄。用復式反應器生產窄MDW的聚合物所用催化劑也可用 于生產寬MDW品級。舉例來說,生產顯著不同分子量產品的兩個串聯反應器可以生產出雙峰分子量聚合物,這種聚合物具有全寬域的分子量分布。
【分子量】
較高的分子量導致較高的聚合物粘度,不過粘度也與測試所用的溫度和剪切速率有關。用流變或分子量測量對材料的分子量進行表征。HDPE的品級一般具有的分子量范圍是40 000~300 000,重均分子量大致與熔融指數范圍相對應,即從100~ 0.029/10min。通常地,更高的MW(更低的熔融指數MI)增強了熔體強度、更好韌性和ESCR,但是更高MW使加工過程更難或且需要更高的壓力或溫度。分子量分布(MWD):PE的WD根據使用的催化劑和加工過程而有從窄到寬的不同。
常用的MWD測量指數是不勻度指數(HI),它等于重均分子量(MW)除以數均分子量(Mn)。所有HDPE品級的這個指數范圍是4—30。窄MWD 提供了在模塑過程中的低翹曲性和高沖擊性。中到寬MWD提供了對多數擠塑過程的可加工性。寬MWD也可改進熔體強度和抗蠕變性。
【添加劑】
抗氧劑的加入可防止聚合物在加工過程中降解,并防止制成品在使用中氧化??轨o電添加劑用于許多包裝品級以減少瓶子或包裝物對灰塵和污物的粘附。特定的用途需要特殊的添加劑配方,例如與電線、電纜用途相關的銅抑制劑。優良的耐氣候性和抗紫外線(或日光)可通過添加抗UV添加劑。沒有添加抗紫外線或炭黑的 PE,建議不要持續在戶外使用。高等級的炭黑顏料提供了優良的抗UV性并可經常在戶外應用,如電線、電纜、槽池村層或管子。
水壓試驗編輯
1、PE管道試壓前應進行充水浸泡,時間不少于12h。
2、水壓試驗的靜水壓力不應小于管道工作壓力的1.5倍,且試驗壓力不應低于0.80MPa,不得氣壓試驗代替水壓試驗。 [2]
3、水壓試驗的長度不宜大于1000米,對中間設有附件的管段,水壓試驗分段長度不宜大于500米。系統中有不同材質的管道應分別進行試壓。
4、對試壓管段端頭支撐擋板應進行牢固性和可靠性檢查,試壓時,其支撐設施嚴禁松動崩脫。不得將閥門作為封板。
5、加壓宜采用帶計量裝置的機械設備,當采用彈簧壓力表時,其精度不應低于1.5級,量程范圍宜為試驗壓力1.3-1.5倍,表盤直徑不應小于150mm。
6、試壓管段不得包括水錘器,室外消火栓等管道附件系統包含的各類閥門,應處于全開狀態。
加工方法編輯
PE可用很寬的不同加工法制造。以乙烯為主要原料,丙烯、1-丁烯、己烯為共聚體,在催化劑的作用下,采用淤漿聚合或氣相聚合工藝,所得到的聚合物經閃蒸、分離、干燥、造粒等工序,獲得顆粒均勻的成品。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑,吹塑、注塑和滾塑。
▲擠塑:用于擠塑生產的品級一般具有小于1的熔體指數和中寬到寬的MWD。在加工過程中,低的MI可獲得適宜的熔體強度。更寬MWD品級更適于擠塑,因為它們具有更高的生產速度,較低的??趬毫Χ胰垠w斷裂趨勢減少。
PE有許多擠塑用途,如電線、電纜、軟管、管材和型材。管材應用范圍從用于天然氣小截面黃管到48in直徑用于工業和城市管道的厚壁黑管。大直徑中空壁管用作混凝土制成的雨水排水管和其它下水道管線的替代物增長迅速。
板材和熱成型:許多大型野餐型冷藏箱的熱成型襯里是由PE制成的,具有韌性、重量輕和耐用性。其它片材和熱成型產品包括擋泥板、槽罐襯里、盤盆防護罩、運輸箱和罐。一種大量的增長迅速的片材應用是地膜或池底村里,這是基于MDPE具有韌性、耐化學性和不滲透性。
▲吹塑:在美國銷售的 HDPE1/3以上用于吹塑用途。這些范圍從裝漂白劑、機油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車燃料箱和筒罐。吹塑品級的特性指標,如熔體強度、ES-CR和韌性,與用于片材和熱成型應用級相似,故相似品級可以采用。
注射-吹塑通常用于制造更小的容器(小于16oz),用于包裝藥品、洗發液和。這種加工過程的一個優點是生產瓶子自動去邊角,不需象一般吹塑加工那樣的后期修整步驟。盡管有某些窄MWD品級用于改進表面光潔度,一般使用中寬到寬MWD品級。
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通過大規模的職業技能培訓和鑒定工作,現在全國持有“沼氣利用工” 職業書的農民技術員超過15萬名。有50多家企業生產沼氣配套產品,年生產能力達到500萬套。初步形成縣鄉沼氣推廣機構服務到戶、沼氣生產工承包服務、農民沼氣自我服務等多種服務模式。
三、農村沼氣建設和發展潛力巨大據和專家估計,目前的豬牛養殖年出欄7億多頭,蛋85億只,而其糞便排放量每年則高達32億噸,糞便中的化學需氧量(COD)含量近8000萬噸,約為全國工業和生活污水排放的5倍。一方面,大部分農戶還仍然延續著分散養殖的習慣,其中,生豬分散養殖戶為1.07億戶,奶牛、肉牛0.18億戶,蛋1.17億戶,羊0.28億戶,役畜0.22萬戶,為農村戶用沼氣池的發展提供了重要的保證。
根據農業產業結構和農村勞動力轉移趨勢,全國大約有1.46億農戶適宜發展沼氣,而目前已建成的1807萬農戶只占適宜農戶總數的12.4%,其發展需求很大。另一方面,全國規模化養殖場(豬、牛、雞三大類畜禽)約240萬處,其中,中型(養殖出欄500-3000頭豬單位以上)養殖場約6.5萬處,大中型(養殖出欄3000頭豬單位以上)約9000處。
而這些規模化養殖場都沒有建設糞便處理工程,糞便的集中排放對局部環境污染較嚴重,矛盾較集中,社會影響較大,已經引起了廣泛的。進行糞便資源化、無害化和清潔化的集中治理,化害為利,變廢為寶,建設大中型沼氣工程是經濟、可行、現實的選擇之路。
此外,農作物秸稈資源也十分豐富,每年的秸稈產量6.5億噸左右,卻有4成以上被廢棄或直接燒掉,總體利用效率較低。農村每天產生的生活量亦達到100多萬噸,但由于受到經濟條件和技術水平的限制,大部分生活未經處理,不僅成為蚊蠅的滋生地,也是地表水和地下水的重要污染源。
而上述幾種材料中防滲氧較好的PE-Xb管材的滲氧率為3.2,PPR,PB,PE-RT,PE-Xa管材都超過6.5mg/()(管材外徑22,壁厚2.0)。所以在歐洲,熱水系統中(采暖、空調、地暖等)大量采用的是阻氧型塑料管道。在采暖管道領域內,美國,歐洲,澳大利亞均強制要求在地板采暖工程中應用防滲氧的塑料管材。
在歐洲,上世紀80年代初期,就注意到了全塑料冷熱水管的滲氧危害性。并采取了一定的措施,如:在系統中采用耐腐蝕性材料、在水中加入防銹成分,降低塑料管道的氧滲透性等。目前,生產并應用阻氧型的復合塑料管材為主要的解決方案。
如在CJ/175-2002PE-RT標準中,明確規定了透氧率在40度的溫度下應不超過0.10mg/();在2004年的地板輻射供暖技術規程(JG142-2004)中也提出了對阻氧型管材的要求;更早的2000年頒布的地板輻射采暖工程地方規程中也提及了對管材阻氧的要求。
在德國塑料管材的應用標準DIN4726中,規定了熱水管在40度下,氧氣滲透率不超過0.1mg/()。標準DIN4729規定了阻氧性能的檢測方法。在,也越來越重視這個問題,不少暖通界的專家紛紛撰文呼吁在采暖系統中要采用帶阻氧層的管道。
另外不少散熱器、換熱器廠家也注意到這個問題,在某些散熱器廠家的說明書中,明確提出應使用阻氧型塑料管材。電熔連接電熔連接是用內埋電阻絲的電熔管件與PE管材或管件的連接部位緊密通電,PE管通過內埋的電阻絲加熱連接部位,使其熔融連為一體,直至接頭冷卻。
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