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高等级PE100管材料在塑料管材市场中占据越来越重要的地位,然而国内单釜单峰PE100与国外双釜双峰PE100管材料在长期使用性能方面存在差异,单釜单峰PE100管材料达不到新的PE100认证标准,另外,国外针对性能更加优异的PE100-RC的研究已长达10年,而国内对其研究较少。聚乙烯管材料的长期使用性能取决于其分子链结构和凝聚态结构,因此,本文通过对聚乙烯管材料结构和性能系统的研究,构建二者之间的关联性,为优化国内自主研发的单釜单峰HDPE管材料以及开发高性能PE100-RC的提供有力的技术指导。本文通过对9种双釜双峰和单釜单峰PE管材料的分子量及分布,短支链含量及分布研究发现,短支链更多地分布在高分子量部分对提高长期使用性能更加有利;SSA和调制DSC研究结果表明,随着长期使用性能的提高,HDPE管材料的片晶更厚,晶体结构更加完善。本文通过对不同等级HDPE管材料结晶行为的研究发现,长期使用性能越好的管材料,其结晶速率越快,片晶更厚,双釜双峰PE100和PE100-RC等级管材料在结晶速率上差异不明显,但明显优于其他等级管材料。调制DSC结果表明,BMPE和PE100-RC片晶较厚,晶体较为完善,参与重结晶的部分较少,而PE80参与重结晶的部分较多,由此可见,从PE80至PE100-RC,晶体越来越完善,参与熔融重结晶的部分越来越少,PE管材料长期使用性能逐渐提高。本文最后利用流变仪和万能材料试验机对HDPE管材料流变行为和力学性能进行研究,结果表明,长期使用性能越好的管材料,其屈服强度和应变硬化模量<Gp>更高,二者之间具有较好的关联性。SEM的结果也证实,随着管材料SCG性能的提高,片晶逐渐增厚,结构趋于完善,在拉伸熔融重结晶的过程中,形成的串晶结构,其Shish及Kebab尺寸均较大,结构也更完善,空穴和缺陷均较少。通过流变性能可分析出,国外PE100-RC等级产品的分子量分布更宽,高分子量部分和低分子部分微观相容性更好,系带分子含量和缠结密度更高。