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文档简介
1、概述福炼乙烯40万吨/年聚丙烯装置共有工艺管道约78000米,管道材质主要有不锈钢、碳钢和低温钢等。其管道表面处理和涂漆技术要求见下表,由于该装置对施工质量、安全和文明施工要求较高,为了满足工程施工需求,优质、高效地完成管道防腐工程的施工,特编制本方案,以指导和规范现场施工。另此方案只针对现场碳钢、低温钢管道防腐而编制。涂漆代号系统表面处理底漆中间漆面漆最终干膜厚1不保温碳钢、低合金钢、操作温度90SA25无机富锌6080环氧漆100150聚氨酯漆40652002952不保温碳钢、低合金钢操作温度91200SA25无机富锌6080改性有机硅耐热漆2540改性有机硅耐热漆25401101603不保温碳钢、低合金钢操作温度201350SA25无机富锌6080有机硅耐热漆2540有机硅耐热漆25401001304不保温碳钢、低合金钢操作温度351500有机硅烘干耐热漆2025有机硅烘干耐热漆202540505保温碳钢、低合金钢环境温度到120SA2环氧底漆1001501001506保温碳钢、低合金钢环境温度120SA25无机富锌608060807保冷碳钢、低合金钢SA25冷底子油801008010010保温碳钢、低合金钢、操作温度29到38到循环温度232SA25酚醛环氧树脂100150酚醛环氧树脂10015020030011保温碳钢、低合金钢、操作温度38到232到循环温度520SA25有机硅耐热漆2025有机硅耐热漆202540502、编制依据21福建炼油化工有限公司炼油乙烯项目涂漆规定(0000SPSTPD0205)22石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范(SH30221999)23涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级(GB892388)24工程建设交工技术文件规定SH35032003;聚丙烯装置管道涂漆表表125石油化工施工安全技术规程SH35051999;26中国石化工程建设公司(SEI)提供的施工图纸;27油漆供应商产品使用说明书3、施工前准备工作31施工前技术人员将管道防腐的施工方法和技术要求向施工人员进行技术交底。32施工前检查设备机具的完好性和绝缘性。33配备专职电工检查现场机具照明等用电设施。34到货的防腐材料在自检合格后,及时向主管部门报验。经验收合格的材料才准许使用。35防腐材料应分类存放,并按要求下垫上盖,堆放场地应注意通风和防火。36抛丸场地和喷漆场地之间应做好隔离措施,防止二次污染。37为保证施工质量及施工的有序进行,特建立如下防腐工作流程管道防腐施工工序流程图4、管道表面处理41碳钢和低温管道采用抛丸除锈,除锈等级达SA25级,即非常彻底的喷射或抛射除锈,要求管道表面无可见的油脂、污垢、铁锈、氧化皮等附着物,任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。42现场补口、补伤采用机械除锈,等级达到ST3级。43抛丸用磨料431应根据钢材的钢号、种类、原始锈蚀程度、涂料的类型、除锈方法及涂装所要求的表面粗糙度选择磨料。432为了满足钢材表面形成的粗糙度和磨料本身的重复使用率,磨料的硬度、粒度和原材料管材抛丸除锈喷底漆刷色标管道预制、安装、试压焊口除锈刷中间漆保温刷面漆报检合格报检合格报检合格试压合格焊口刷底漆报检合格报检合格不保温管道报检合格保温管道化学成分应符合规范的规定。433本装置所选用的金属磨料为铸钢丸与钢丝切段的混合磨料。434磨料中不应含有腐蚀产物、油、油脂和其他有害污物,否则将会污染钢材表面,影响除锈质量和涂层的附着力。435到货的磨料应检查验收合格后,及时向主管部门报验。436磨料应存放在干燥的仓库中,防止返锈或结块,进而影响除锈的质量。437对抛射到设备外的磨料重新回收利用时,应将所附着的灰尘等清除干净后方可使用。44抛丸机的调试441抛丸机工作原理抛丸机为辊道送料的结构抛丸清理设备,主要利用高速抛丸器抛出的高速弹丸流束打击钢材表面的氧化皮、锈层及其他杂物,使之获得精细的光亮表面,提高工件表面的抗拉和抗压强度,并具备有一定的表面粗糙度,为其表面涂漆保护增加附着力。442采用铸钢丸与钢丝切段第一次使用以73的比例混合,以后添加磨料按91的混合比进行添加。443抛丸前应检查抛丸机设备的完好性,不合格的及时予以修复、调换。机器应定期检修,注意保养和润滑。444抛丸机所使用的压缩空气应是干净的,干燥和无油的。除了安装在压缩机上的油水分离器,空气管道还应尽量短,并配有去处湿气和油脂的疏水装置。445抛丸除锈之前,调试好各种类型的材料,如钢板、小型钢管、结构件的在辊道上旋转的位置。构件移动的速度、抛丸角度、流量及开启抛丸机的数量做一次全面的测试。并将测试的数值进行统计和分析,以得到最佳的抛丸除锈参数,除锈试验必须保证钢板的变形量小于规范要求。446设备初次调试合格并除锈达到标准,经监理、工程师验收后、形成“抛丸除锈工法”,以后抛丸除锈的要求严格按“抛丸除锈工法”要求进行。45表面处理前,确定待处理表面的锈蚀等级。46表面处理后,按规定要求进行宏观检查和局部抽查,宏观检查主要是检查除锈表面是否有漏除部位,并注意检查转角部位和表面油污浮尘的清除情况。局部抽查可按GB892388标准中相应照片或样板进行目视比照,管道检查按同管径、同一除锈等级总延长米进行。长度小于或等于500M抽查5处;大于500M时,每增100M增加一处,每处检查面积不小于100CM2。47表面处理检查中发现有不符合除锈等级要求时,应重新处理直到合格为止。48表面处理后,应在4小时内涂底漆。涂底漆前,应清除表面的灰尘,当发现有新锈时,应重新进行表面处理。49钢材的表面温度低于露点3时应停止抛丸作业。5、防腐施工51管道涂漆按照聚丙烯装置管道涂漆表表1进行施工。52碳钢和低温管道在预制厂喷涂底漆,现场刷中间漆和面漆。53防腐材料的一般要求531所有防腐涂料的底漆、面漆、稀释剂应根据设计说明或产品说明书配套使用。不同厂家、不同型号的防腐涂料不宜掺和使用。532无机富锌底漆干膜中的锌含量应为85。533涂装在钢材表面上的无机富锌底漆,宜选用GB/T1720或ISO2409中测定附着力为级的底漆。534当改变涂料的品种和型号时,应征得设计部门同意,并按新的涂料技术性能和技术要求制定相应的施工技术方案。535报验合格后的防腐材料才能被使用。536防腐涂料和稀释剂在贮存、施工及干燥过程中,不得与酸、碱及水接触,并应防尘、防爆晒,严禁烟火。54涂装前的准备1)涂料开桶开桶时,首先应将桶外的灰尘、杂物除尽以免混入漆桶内。开桶后若发现有结皮现象,则应将漆皮整块或分成若干块取出,而不能将漆皮捣碎混入漆中,以免影响质量。严禁使用不合格或变质的涂料。2)搅拌由于漆中各成分密度的差异可能会有沉淀现象出现,在油漆使用前须将桶内的油漆及沉淀物全部搅拌均匀后才可使用。3)配比双组分的涂料,在使用前必须将甲、乙两组分各自搅拌均匀后,按指定的比例均匀混合。混合完成后,就必须在规定的时间内用完。4)熟化对于双组分的涂料,严格掌握产品说明中规定的熟化时间,要求将两组分混合均匀后,再放置一定的时间(30MIN)才能使用,使漆内的基料和粉料进行一定程度的化学反应,以保证施工性能和漆膜的性能。5)稀化一般涂料产品在出厂时,已将粘度调节到适宜于施工要求的粘度范围,开桶后经搅拌即使用,但由于贮存条件、施工方法、作业环境、气温的高低等情况不同,在使用时,有时需用稀释剂来调整粘度。各种涂料使用的稀释剂以稀释剂的最大用量都在说明书中有明确的规定。必须使用规定的专用稀释剂,用量不得超过规定的数量,否则会造成涂料的报废或性能下降等后果。6)过滤涂料使用前如有明显杂物时,将涂料中可能产生的或混入的固体颗粒、漆皮或其他杂质滤去,以避免这些杂质者塞喷嘴、影响施工进度和漆膜的性能及外观。一般可使用80120目的金属网或尼龙筛进行过滤。55无气喷涂涂装技术要求1)无气喷涂涂料挥发性成份少,现场漆雾飞扬少,涂料利用率高,漆膜质量好,工作环境得以改善。喷涂一遍就能达到设计要求的漆膜厚度。2)调节高压无气喷涂枪头时,应将上下两支枪头的喷涂范围分布均匀,以免造成漆膜不均。喷枪不能停顿,以防喷出涂料在一处积累太多造成流挂。遇表面粗糙、边缘、弯曲处,应特别注意。在焊缝、切痕、凸出部位等,可用手工喷涂加补一道。对喷涂不能到达的隐蔽部位可用手工喷涂补充。3)喷射角度可控制在3080之间,一般应避免正面喷射,以防漆雾反弹;喷幅可控制在3040厘米左右,喷枪距工件控制3040厘米左右,以减少漆幅搭接,保持一定的漆液冲击力,达到增强漆膜附着力的效果。4)潮湿气候、雾天、上一遍喷涂的涂层表面未完全干透、或涂装环境中扬尘过多时,涂装作业应停止。所有清洁完毕后2小时内且保证在清洁表面次生锈发生前完成第一遍底漆。在温度、湿度偏高时,清洁后应尽量缩短完成第一遍底漆时间间隔。5)涂漆应按规定的漆膜厚度进行。高压无气喷涂是目前最先进的涂装方法,涂装速度快、均匀,又可获得厚膜。使用无气喷涂需要更高的技巧,喷枪与被涂物面应维持在一个水平距离上,操作时要防止喷枪作长距离或弧形的挥动。喷涂边、角、孔、洞及焊缝等部位,应在喷涂前用漆刷预涂一遍,以确保这些部位的膜厚。6)漆膜厚度的控制,为了使涂料能发挥其最佳性能,足够的漆膜厚度极其重要。因此必须严格控制漆膜的厚度。施工时应按用量进行涂装,经常使用湿膜测厚仪测定湿膜厚度,以控制干漆膜的厚度和保证涂层厚度的均匀。按涂布面积大小确定厚度测量点的密度和分布,然后测定干膜厚度,未达到规定膜厚,必须补涂。7)遵照设计要求和涂料厂方推荐的条件进行涂装作业。尤其应注意涂料厂家提供的有关保存、混合、稀释和适用期方面的使用说明。遵照涂料厂家的说明掌握各漆层涂装间隔,避免以后的涂层出现剥离现象。8)漆膜应无缺陷或损坏。若漆层因焊接作业或其它原因而受损,应对该区域进行处理,按设计规定的涂料品种、厚度补漆修复。56刷涂或滚涂技术要求561由于刷涂或滚涂每层获得的漆膜厚度较薄,往往需要多层涂装才能达到设计要求的厚度。562采用刷涂或滚涂施工时,层间应纵横交错,每层往复进行,涂匀为止。563涂刷后道漆前,应对前道漆表面破损的部位按照规定进行修补。564聚氨脂面漆需多道涂装时,每道间隔时间不宜超过48H,应在第一道漆未干透时即涂刷第二道漆。57涂装一般要求571当表面温度比周围空气的露点高出不到3的情况下,不可进行油漆作业。572相对湿度不宜大于80,遇雨、雾、雪、强风天气不得进行室外施工。573相对湿度低于50时,不能进行无机锌漆的固化,固化时间将被延长或是遵循厂家的书面固化步骤。574不宜在强烈日光照射下施工。575防腐施工过程中,不得有流淌、剥落、透底、反锈、漏刷、结皮、流坠、起皱等现象发生。576无机富锌底漆在涂装过程中,必须时时进行机械搅拌。577涂装下道漆之前,必须彻底清除掉表面的锌盐,否则将影响漆膜的层间附着力。578中间漆、面漆的涂覆应在厂家规定的最短时间内完成,而且重新涂覆的次数不能超过制造商的规定。当涂覆间隔超过最大时间时,需将前道漆膜表面打磨粗糙后在进行涂装作业,否则将影响漆膜间的附着力。579修补因施工及吊运过程中发生的油漆涂层破损,应对破损区域进行打磨至ST3级,按照同等的涂漆要求对其进行修补,修补边缘应超出破损边缘50MM。58产品保护及涂层养护控制581成品必须加以保护,在养护阶段,必须保证涂装后8小时内不受雨淋,必要时搭设上盖下垫,在漆膜完全固化前,避免对涂层进行划伤、碰撞。582成品按规定进行叠放,层间加木块,并保证空气流通,使漆膜尽快固化。59检查与验收591厚度检查管道防腐涂层厚度按总延长米检查,每300米抽查3点(不足300米时,按300米考虑),其中2点以上不合格时即为不合格;如其中1点不合格时,再抽测2点,如仍有1点不合格时,则全部为不合格。592外观检查涂层表面应无脱皮、漏刷、泛锈、气泡、透底、流坠等,并且颜色一致,纹通顺。510管道标识移植及色标5101防腐底漆检验合格后,将裸钢表面的管道标识移植到底漆表面。5102管道色标在管道底漆检验合格后涂刷,其涂刷标准参照SEI下发的管道色标相关规定。6、HSE保证61施工人员应按要求佩戴好防护眼镜、防尘口罩等必要的防护用品。62施工前,应检查所用工具,发现有碍安全作业时,应及时排除隐患。63暴露在喷射除锈尘埃环境中的其他工作人员应戴上过滤式空气除尘器。应为从事喷射除锈作业的人员提供足够的保护,以免遭受飞扬尘埃的危害。64现场用电设备及活动板房应有良好的接地;手持电动工具应有漏电保护器,做到“一机一闸一保护”;插座全部采用“三防”插座,接线有专职电工负责。65必须定期检查用电设备,发现问题及时消除隐患;定期检查手持电动工具的电缆线,对已损坏的电缆线采取可靠有效措施方可使用。66油漆应存放在温度较低,通风良好和干燥的室内仓库,远离热源,避免日光直接照射并隔绝火种仓库应设立警示标志并配备灭火器等必要的消防器材。67防腐施工时施工人员应佩戴防毒口罩,严禁同时进行可能产生明火或电火花的作业。68涂料作业场所应保持通风良好,清洁卫生。作业结束后,应将残存的易燃易爆有毒物质及其他杂物清除干净。69施工现场应配备干粉灭火器等必要的消防器材,道路应保持畅通。消防器具应能随时备用,施工作业人员应能熟练使用,并得到训练。610除锈作业时,必须戴好防护面罩,以免钢丝飞出发生身体伤害。611施工班组在每天作业前安全讲话,针对当日施工任务,分析出其安全隐患,并布置相应的安全防护措施。612加强抛丸施工现场的防护措施,防止粉尘扩散保护环境。613在脚手架立杆上吊运防腐材料时,拉绳人应站在吊运材料正下方水平距离3M以外,拉绳时不得用力过猛,接料人应系好安全带等停稳后再接,防止坠落。614高处作业人员须系好安全带、戴好安全帽,禁止穿硬底和带钉易滑的鞋。615安全带必须系挂在施工作业处上方的牢固构件上,不得系挂在有尖锐棱角的部位;安全带系挂点下方应有足够的净空,当净距不足时,安全带可短系使用;安全带的质量和检验应符合个人劳动防护用品管理规定的规定要求。616进行高处作业前,必须检查所使用的脚手架是合格的。617雨天和雪天进行高处作业时,必须采取可靠的防滑、防寒和防冻措施,水、冰、霜、雪均应及时清除;在六级风以上和雷电、暴雨、大雾等恶劣气候条件下禁止进行露天高处作业。618在同一坠落平面上,一般不得进行上下交叉作业,如必须进行交叉作业,中间应有隔离措施。619安全管理保证体系7质量保证措施71严格执行工序交接制度,未办理工序交接手续及经检查上道工序不合格,严禁进行SEI安全工程师防腐施工负责人高波施工班组施工班组HSE检查员薛力九江监理下道工序的施工。72坚持自检、专检、共检相结合,实行质量承诺,提供质量保证。73严格物资采购和管理制度,确保用于工程的材料均符合设计和规范要求。74除锈共检合格后及时涂刷底漆,有新锈发生时应重新进行表面处理。75质量责任逐层落实,从施工人员到班组长、技术员、队长各负其责。施工过程中施行“全员、全过程、全天候”的质量管理,发现质量隐患立即整改。76质量目标工程严格按照施工规范和施工方案的要求进行施工,要求工程施工质量的优良率达到90以上,合格率达到100。77质量控制点见下图78质量组织结构8工程验收81施工技术人员应按SH35032001工程建设交工技术文件规定整理编制交工技术文件。序号质量控制点控制内容等级备注1施工方案技术措施审查施工标准规范、施工工艺、工序,施工质量措施、质量控制点设置,人力、机具安排B2到场材料检验材料质量证明文件,到货状态A3防腐前表面处理除锈质量等级、除锈方法、除锈质量B4防腐层检查防腐层测厚、外观B九江监理公司SEI工程师质量工程师魏东平防腐施工负责人高波施工班组施工班组项目经理赵锡军82交工验收时应备齐下列文件资料1、各种涂料及材料的质量证明文件;2、隐蔽工程记录;3、设计变更、材料代用等施工过程中有关的技术问题的处理记录;4、返修记录。9劳动力使用计划91管道防腐所需劳动力情况见表81。劳动力一览表表9110施工机具一览表101管道防腐所需用机具及手段用料见表101。施工手段、技措用料及施工机具表101序号名称数量备注1架杆20T施工脚手架2卡扣02T施工脚手架3跳板100块施工脚手架48铁丝80KG施工脚手架5彩条布100M2成品保护6砂布60目50张清理构件表面7钢板6MM50M2搭设喷砂场地8防爆灯10套9灯泡150W10个序号工种职务人数1管理人员施工经理12施工队长13技术员14安全员15质量检查员16工人操作工人257起重工18电工1合计3210灯线300M11破布40KG清理构件表面12道木10块固定机具13塑料布100KG防污染142吨汽车2辆二次运输材料15空气压缩机2台喷砂16小平车5辆运输材料17气带200M喷砂18抛丸机1台19叉车1台205吨行吊1台11、管道防腐进度计划2007年2008年序号施工内容11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月1管道除锈、刷底漆2管道刷中间漆、面漆工作危险性分析表(JHA)项目名称福炼乙烯40万吨/年聚丙烯装置单项工程(作业)名称聚丙烯装置工艺管道防腐施工日期200711序号工作步骤可能造成的危害LS风险值R详细的控制措施1除锈1、磨料飞溅,造成人身伤害2、管道吊运及翻转造成伤害3、设备误操作造成人身伤害4、抛丸机操作平台坠落,造成人身伤害2481、戴好个人防护用品,护目镜、绝缘手套等;2、喷砂区域设警示标记,禁止他人入内;3、管道吊运及翻转过程中,应统一指挥相互合作;4、抛丸及喷砂设备应有专人操作;5、悬挂警示牌,安装防护栏;2预制厂喷漆1、油漆易燃、挥发造成人身伤害2、管道翻转造成伤害3、机具误操作造成人身伤害2241、油漆应存放在通风良好的仓库内,并设立警示标记;2、油漆存放及调配涂刷场地应配备灭火器具;3、管道吊运及翻转过程中,应统一指挥相互合作;4、高压无气喷涂机应有专人操作。3焊缝除锈1、浮锈、碎屑造成人员伤害2、钢丝飞出,造成人身伤害3、磨光机带转移动,易造成人身伤害2361、戴好个人防护用品,护目镜、绝缘手套等;2、磨光机在移动前,应先停止转动;4现场刷漆1、高空坠落造成人身伤害2、现场明火多,易造成火灾事故2481、戴好个人防护用品;2、刷漆时,应随时注意周边作业环境。5施工用电1、易发生触电事故2361、要有专职电工持证上岗,避免他人作业;2、每天作业前,应检查所有用电设备处于良好状态。3、实行一机一闸一保护制度。聚乙烯(PE)简介11聚乙烯化学名称聚乙烯英文名称POLYETHYLENE,简称PE结构式聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂,也包括乙烯与少量烯烃的共聚物。聚乙烯是五大合成树脂之一,是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。111聚乙烯的性能1一般性能聚乙烯为白色蜡状半透明材料,柔而韧,比水轻,无嗅、无味、无毒,常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,但由于其为线性分子可缓慢溶于某些有机溶剂,且不发生溶胀。工业上为使用和贮存的方便通常在聚合后加入适量的塑料助剂进行造粒,制成半透明的颗粒状物料。PE易燃,燃烧时有蜡味,并伴有熔融滴落现象。聚乙烯的性质因品种而异,主要取决于分子结构和密度,也与聚合工艺及后期造粒过程中加入的塑料助剂有关。2力学性能PE是典型的软而韧的聚合物。除冲击强度较高外,其他力学性能绝对值在塑料材料中都是较低的。PE密度增大,除韧性以外的力学性能都有所提高。LDPE由于支化度大,结晶度低,密度小,各项力学性能较低,但韧性良好,耐冲击。HDPE支化度小,结晶度高,密度大,拉伸强度、刚度和硬度较高,韧性较差些。相对分子质量增大,分子链间作用力相应增大,所有力学性能,包括韧性也都提高。几种PE的力学性能见表11。表11几种PE力学性能数据性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯邵氏硬度D拉伸强度MPA拉伸弹性模量MPA压缩强度MPA缺口冲击强度KJM2弯曲强度MPA4146720100300125809012174050152525055070152560702137400130022540702540646730501508001003热性能PE受热后,随温度的升高,结晶部分逐渐熔化,无定形部分逐渐增多。其熔点与结晶度和结晶形态有关。HDPE的熔点约为125137,MDPE的熔点约为126134,LDPE的熔点约为105115。相对分子质量对PE的熔融温度基本上无影响。PE的玻璃化温度(TG)随相对分子质量、结晶度和支化程度的不同而异,而且因测试方法不同有较大差别,一般在50以下。PE在一般环境下韧性良好,耐低温性耐寒性优良,PE的脆化温度TB约为8050,随相对分子质量增大脆化温度降低,如超高相对分子质量聚乙烯的脆化温度低于140。PE的热变形温度THD较低,不同PE的热变形温度也有差别,LDPE约为3850045MPA,下同,MDPE约为5075,HDPE约为6080。PE的最高连续使用温度不算太低,LDPE约为82100,MDPE约为105121,HDPE为121,均高于PS和PVC。PE的热稳定性较好,在惰性气氛中,其热分解温度超过300。PE的比热容和热导率较大,不宜作为绝热材料选用。PE的线胀系数约在1530105K1之间,其制品尺寸随温度改变变化较大。几种PE的热性能见表12。表12几种PE热性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯熔点热降解温度氮气热变形温度045MPA脆化温度线性膨胀系数105K1比热容JKGK1热导率/WMK1105115300385080501624221823010351201253005075100751251373006080100701116192523010421902103007585140704电性能PE分子结构中没有极性基团,因此具有优异的电性能,几种PE的电性能见表13。PE的体积电阻率较高,介电常数和介电损耗因数较小,几乎不受频率的影响,因而适宜于制备高频绝缘材料。它的吸湿性很小,小于001(质量分数),电性能不受环境湿度的影响。尽管PE具有优良的介电性能和绝缘性,但由于耐热性不够高,作为绝缘材料使用,只能达到Y级(工作温度90)。表13聚乙烯的电性能性能LDPELLDPEHDPE超高相对分子质量聚乙烯体积电阻率/CM介电常数/FM1(106HZ)101622523500005101622023000005101623023500005101723500005介电损耗因数(106HZ)介电强度/KVMM12045701828355化学稳定性PE是非极性结晶聚合物,具有优良的化学稳定性。室温下它能耐酸、碱和盐类的水溶液,如盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、氢氧化钠、氢氧化钾以及各类盐溶液包括具有氧化性的高锰酸钾溶液和重铬酸盐溶液等,即使在较高的浓度下对PE也无显著作用。但浓硫酸和浓硝酸及其他氧化剂对聚乙烯有缓慢侵蚀作用。PE在室温下不溶于任何溶剂,但溶度参数相近的溶剂可使其溶胀。随着温度的升高,PE结晶逐渐被破坏,大分子与溶剂的作用增强,当达到一定温度后PE可溶于脂肪烃、芳香烃、卤代烃等。如LDPE能溶于60的苯中,HDPE能溶于8090的苯中,超过100后二者均可溶于甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、石油醚、矿物油和石蜡中。但即使在较高温度下PE仍不溶于水、脂肪族醇、丙酮、乙醚、甘油和植物油中。PE在大气、阳光和氧的作用下易发生老化,具体表现为伸长率和耐寒性降低,力学性能和电性能下降,并逐渐变脆、产生裂纹,最终丧失使用性能。为了防止PE的氧化降解,便于贮存、加工和应用,一般使用的PE原料在合成过程中已加入了稳定剂,可满足一般的加工和使用要求。如需进一步提高耐老化性能,可在PE中添加抗氧剂和光稳定剂等。6卫生性PE分子链主要由碳、氢构成,本身毒性极低,但为了改善PE性能,在聚合、成型加工和使用中往往需添加抗氧剂和光稳定剂等塑料助剂,可能影响到它的卫生性。树脂生产厂家在聚合时总是选用无毒助剂,且用量极少,一般树脂不会受到污染。PE长期与脂肪烃、芳香烃、卤代烃类物质接触容易引起溶胀,PE中有些低相对分子质量组分可能会溶于其中,因此,长期使用PE容器盛装食用油脂会产生一种蜡味,影响食用效果。112聚乙烯的分类聚乙烯的生产方法不同,其密度及熔体流动速率也不同。按密度大小主要分为低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)。其中线性低密度聚乙烯属于低密度聚乙烯中的一种,是工业上常用的聚乙烯,其他分类法有时把MDPE归类于HDPE或LLDPE。按相对分子质量可分为低相对分子质量聚乙烯、普通相对分子质量聚乙烯、超高相对分子质量聚乙烯。按生产方法可分为低压法聚乙烯、中压法聚乙烯和高压法聚乙烯。1低密度聚乙烯英文名称LOWDENSITYPOLYETHYLENE,简称LDPE低密度聚乙烯,又称高压聚乙烯。无味、无臭、无毒、表面无光泽、乳白色蜡状颗粒,密度09100925G/CM3,质轻,柔性,具有良好的延伸性、电绝缘性、化学稳定性、加工性能和耐低温性(可耐70),但力学强度、隔湿性、隔气性和耐溶剂性较差。分子结构不够规整,结晶度较低(5565),熔点105115。LDPE可采用热塑性成型加工的各种成型工艺,如注射、挤出、吹塑、旋转成型、涂覆、发泡工艺、热成型、热风焊、热焊接等,成型加工性好。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、吹塑中空成型制品、涂层和人造革等。2高密度聚乙烯英文名称HIGHDENSITYPOLYETHYLENE,简称HDPE高密度聚乙烯,又称低压聚乙烯。无毒、无味、无臭,白色颗粒,分子为线型结构,很少有支化现象,是典型的结晶高聚物。力学性能均优于低密度聚乙烯,熔点比低密度聚乙烯高,约125137,其脆化温度比低密度聚乙烯低,约10070,密度为09410960G/CM3。常温下不溶于一般溶剂,但在脂肪烃、芳香烃和卤代烃中长时间接触时能溶胀,在70以上时稍溶于甲苯、醋酸中。在空气中加热和受日光影响发生氧化作用。能耐大多数酸碱的侵蚀。吸水性小,具有良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性好,还具有较高的刚性和韧性,介电性能、耐环境应力开裂性亦较好。HDPE可采用注射、挤出、吹塑、滚塑等成型方法,生产薄膜制品、日用品及工业用的各种大小中空容器、管材、包装用的压延带和结扎带,绳缆、鱼网和编织用纤维、电线电缆等。3线性低密度聚乙烯英文名称LINEARLOWDENSITYPOLYETHYLENE,简称LLDPE线形低密度聚乙烯被认为是“第三代聚乙烯”的新品种,是乙烯与少量高级烯烃如丁烯1、己烯1、辛烯1、四甲基戊烯1等在催化剂作用下,经高压或低压聚合而成的一种共聚物,为无毒、无味、无臭的乳白色颗粒,密度09180935G/CM3。与LDPE相比,具有强度大、韧性好、刚性大、耐热、耐寒性好等优点,且软化温度和熔融温度较高,还具有良好的耐环境应力开裂性,耐冲击强度、耐撕裂强度等性能。并可耐酸、碱、有机溶剂等。LLDPE可通过注射、挤出、吹塑等成型方法生产农膜、包装薄膜、复合薄膜、管材、中空容器、电线、电缆绝缘层等。由于不存在长支链,LLDPE的6570用于制作薄膜。4中密度聚乙烯英文名称MEDIUMDENSITYPOLYETHYLENE,简称MDPE中密度聚乙烯是在合成过程中用烯烃共聚,控制密度而成。MDPE的密度为09260953G/CM3,结晶度为7080,平均相对分子质量为20万,拉伸强度为824MPA,断裂伸长率为5060,熔融温度126135,熔体流动速率为0135G10MIN,热变形温度046MPA4974。MDPE最突出的特点是耐环境应力开裂性及强度的长期保持性。MDPE可用挤出、注射、吹塑、滚塑、旋转、粉末成型加工方法,生产工艺参数与HDPE和LDPF相似,常用于管材、薄膜、中空容器等。5超高相对分子质量聚乙烯英文名称ULTRAHIGHMOLECULARWEIGHTPOLYETHYLENE,简称UHMWPE超高相对分子质量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨,是一种线型结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。其相对分子质量达到300600万,密度09360964G/CM3,热变形温度046MPA85,熔点130136。UHMWPE因相对分子质量高而具有其他塑料无可比拟的优异性能,如耐冲击、耐磨损、自润滑性、耐化学腐蚀等性能,广泛应用于机械、运输、纺织、造纸、矿业、农业、化工及体育运动器械等领域,其中以大型包装容器和管道的应用最为广泛。另外,由于超高相对分子质量聚乙烯优异的生理惰性,已作为心脏瓣膜、矫形外科零件、人工关节等在临床医学上使用,而且,超高相对分子质量聚乙烯耐低温性能优异,在40时仍具有较高的冲击强度,甚至可在269下使用。超高相对分子质量聚乙烯纤维的复合材料在军事上已用作装甲车辆的壳体、雷达的防护罩壳、头盔等;体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。由于超高相对分子质量聚乙烯熔融状态的粘度高达108PAS,流动性极差,其熔体流动速率几乎为零,所以很难用一般的机械加工方法进行加工。近年来,通过对普通加工设备的改造,已使超高相对分子质量聚乙烯由最初的压制烧结成型发展为挤出、吹塑和注射成型以及其他特殊方法的成型。6茂金属聚乙烯茂金属聚乙烯MPE是近年来迅速发展的一类新型高分子树脂,其相对分子质量分布窄,分子链结构和组成分布均一,具有优异的力学性能和光学性能,已被广泛应用于包装、电气绝缘制品等。113聚乙烯的成型加工PE的熔体粘度比PVC低,流动性能好,不需加入增塑剂已具有很好的成型加工性能。前文已介绍了各类聚乙烯可采用的成型加工方法,下面主要介绍在成型过程中应注意的几个问题。聚乙烯属于结晶性塑料,吸湿小,成型前不需充分干燥,熔体流动性极好,流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分。不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大。注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形。PE的热容量较大,但成型加工温度却较低,成型加工温度的确定主要取决于相对分子质量、密度和结晶度。LDPE在180左右,HDPE在220左右,最高成型加工温度一般不超过280。熔融状态下,PE具有氧化倾向,因而,成型加工中应尽量减少熔体与空气的接触及在高温下的停留时间。PE的熔体粘度对剪切速率敏感,随剪切速率的增大下降得较多。当剪切速率超过临界值后,易出现熔体破裂等流动缺陷。制品的结晶度取决于成型加工中对冷却速率的控制。不论采取快速冷却还是缓慢冷却,应尽量使制品各部分冷却速率均匀一致,以免产生内应力,降低制品的力学性能。收缩范围和收缩值大一般成型收缩率为1550,方向性明显,易变形翘曲,冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统。软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模。114聚乙烯的改性聚乙烯属非极性聚合物,与无机物、极性高分子相容性弱,因此其功能性较差,采用改性可提高PE的耐热老化性、高速加工性、冲击强度、粘接性、生物相容性等性质。常用的改性方法包括物理改性和化学改性。1物理改性物理改性是在PE基体中加入另一组分无机组分、有机组分或聚合物等的一种改性方法。常用的方法有增强改性、共混改性、填充改性。(1)增强改性增强改性是指填充后对聚合物有增强效果的改性。加入的增强剂有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、合成纤维、棉麻纤维、晶须等。自增强改性也属于增强改性的一种。自增强改性。所谓自增强就是使用特殊的加工成型方法,使得材料内部组织形成伸直链晶体,材料内部大分子晶体沿应力方向有序排列,材料的宏观强度得到大幅度提高,同时分子链有序排列将使结晶度提高,从而使材料的强度进一步提高,由于所形成的增强相与基体相的分子结构相同,因而不存在外增强材料中普遍存在的界面问题。如采用超高相对分子质量聚乙烯UHMPE纤维增强LDPE,在加热加压成型的条件下,可以形成良好的界面,最大限度发挥基体和纤维的强度。纤维增强改性。纤维增强聚合物基复合材料由于具有比强度高、比刚度高等优点而得到广泛应用。如采用经KH550偶联剂处理的长玻璃纤维LGF与PE复合制备的PELGF复合材料,当LGF加入量为3O质量分数、长度约为35MM时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为525MPA和52KJM。晶须改性。晶须的加入能够大幅度提高HDPE材料的力学性能,包括短期力学性能及耐长期蠕变性能。晶须对HDPE材料的增强作用主要归因于它们之间的良好界面粘接,同时刚性的晶须则能够承担较大的外界应力使复合材料的模量得到提高。纳米粒子增强改性。少量无机刚性粒子填充PE可同时起到增韧与增强的作用。如将表面处理过的纳米SIO2粒子填充MLLDPELDPE,SIO2纳米粒子均匀分散于基材中,与基材形成牢固的界面结合,当填充质量分数为2时,拉伸强度、断裂伸长率分别提高了137MPA和1749。(2)共混改性共混改性主要目的是改善PE的韧性、冲击强度、粘接性、高速加工性等各种缺陷,使其具有较好的综合性能。共混改性主要是向PE基体中加入另一种聚合物,如塑料类、弹性体类等聚合物,以及不同种类的PE之间进行共混。PE系列的共混改性。单一组分的PE往往很难满足加工要求,而通过不同种类PE之间的共混改性可以获得性能优良的PE材料。如通过LDPE与LLDPE共混,解决了LDPE因大量添加阻燃剂和抗静电剂等助剂造成力学性能急剧降低的问题;LLDPE与HDPE共混后可以提高产品的综合性能。PE与弹性体的共混改性。弹性体具有低的表面张力、较强的极性、突出的增韧作用,因此与PE共混后,既能保持PE的原有性能,同时也可以制备出具有综合优良性能的PE。如LDPE聚烯烃弹性体POE共混物,当POE的质量分数为3O时,共混体系的拉伸强度达到最大值,为215MPA。PE与塑料的共混改性。聚乙烯具有良好的韧性,但制品的强度和模量较低,与工程塑料等共混可提高复合体系的综合力学性能。但PE和这类高聚物的界面问题也是影响其共混物性能的主要原因,因此通常需要加入界面相容剂以提高共混物的力学性能。(3)填充改性填充改性是在PE基质中加入无机填料或有机填料,一方面可以降低成本达到增重的目的,另一方面可提高PE的功能性,如电性能、阻燃性能等,但同时对复合材料的力学性能和加工性能带来一定程度的影响。无论是无机填料还是有机填料,填料与PE基体的相容性和界面粘接强度是PE填充改性必须面临的问题,而PE是非极性化合物,与填料相容性差,因此,必须对填料进行表面处理。填料的表面处理一般采用物理或化学方法进行处理,在填料表面包覆一层类似于表面活性剂的过渡层,起“分子桥”的作用,使填料与基体树脂间形成一个良好的粘接界面。常用的填料表面处理技术有表面活性剂或偶联剂处理技术、低温等离子体技术、聚合填充技术和原位乳液聚合技术等。PE中填充木粉、淀粉、废纸粉、滑石粉、碳酸钙等一类填料,不仅可以改善PE的性能,同时也具有十分重要的健康环保意义。2化学改性化学改性的方法主要有接枝改性、共聚改性、交联改性、氯化及氯磺化改性和等离子体改性处理等方法。其原理是通过化学反应在PE分子链上引入其他链节和功能基团,由此提高材料的力学性能、耐侯性能、抗老化性能和粘接性能等。(1)接枝改性接枝改性是指将具有各种功能的极性单体接枝到PE主链上的一种改性方法。接枝改性后的PE不但保持了其原有特性,同时又增加了其新的功能。常用的接枝单体有丙烯酸AA、马来酸酐MA、马来酸盐、烯基双酚A醚和活性硅油等。接枝改性的方法主要有溶液法、固相法、熔融法、辐射接枝法、光接枝法等。(2)共聚改性共聚改性是指通过共聚反应将其他大分子链或官能团引入到PE分子链中,从而
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