介紹（INTRODUCTION）
    聚乙烯（PE）由于其輕質(zhì)、柔韌易處理和耐腐蝕的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異的特性，已經(jīng)成為許多管材應(yīng)用方面的主要材料，如燃?xì)夂徒o水用壓力管道、尾礦管道、脫硫、排污管道。因?yàn)槟軌蚋�隨土地運(yùn)動(dòng)和優(yōu)異的熔接性能，特別是超高分子量聚乙烯管道系統(tǒng)地震的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被公認(rèn)了。
    管材用聚乙烯，特別是超高分子量聚乙烯樹(shù)脂，的應(yīng)用在全世界已經(jīng)逐步增加并且預(yù)期會(huì)進(jìn)一步的增長(zhǎng)。隨著超高分子量聚乙烯的推廣，對(duì)費(fèi)用比較低的鋪設(shè)方法（如非開(kāi)挖、無(wú)砂鋪設(shè)方法）的需求也在上升。然而，在這些鋪設(shè)方法中，我們不能避免刮傷導(dǎo)致的表面缺陷以及回填材料中石頭和類(lèi)似物造成的局部應(yīng)力集中。如果材料的耐應(yīng)力開(kāi)裂或耐慢速裂紋增長(zhǎng)的性能不夠強(qiáng)，這些缺陷和應(yīng)力集中能夠?qū)е卤阮A(yù)期更大的應(yīng)力并且可能導(dǎo)致管材的破壞。由于電熔管件容易操作和熔接強(qiáng)度的可靠性，它被廣泛的應(yīng)用于壓力管道系統(tǒng)中。但是，如果管件的設(shè)計(jì)不合理和材料的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能不夠強(qiáng)，管件本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和在焊接部位可能存在的切口形狀可能造成應(yīng)力集中并導(dǎo)致破壞。當(dāng)我們考慮到使管道系統(tǒng)惡化的影響因素時(shí)，耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能對(duì)于管道系統(tǒng)的真實(shí)壽命是非常地重要。
    雖然材料的耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能可以通過(guò)PENT和FNCT等其他方法測(cè)得，但是考慮到管材的真實(shí)應(yīng)用環(huán)境，按照標(biāo)準(zhǔn)ISO13479規(guī)定的缺口管材試驗(yàn)（NPT）是評(píng)價(jià)燃?xì)夂徒o水用管材最可靠的方法�，F(xiàn)在要求燃?xì)夂徒o水管材的NPT試驗(yàn)大于165h。雖然許多PE樹(shù)脂滿(mǎn)足了ISO9080標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是每種PE的SCG值是不同的，為了改善樹(shù)脂SCG的性能，許多樹(shù)脂生產(chǎn)廠家進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通PE的165h。
    除耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能以外，在較高工作壓力對(duì)耐快速裂紋增長(zhǎng)性能的要求和在大口徑厚壁超高分子量聚乙烯管材對(duì)低熔垂性能的要求也在提高。為了滿(mǎn)足這些要求，我們研究了在分子結(jié)構(gòu)（分子量、分子量分布）和樹(shù)脂性能之間的關(guān)系，并努力找到力學(xué)性能和加工性能的最佳平衡。為了達(dá)到需要的分子結(jié)構(gòu)，我們用多釜的聚合方法（multi—modal polymerization process）和高性能催化劑優(yōu)化了聚合條件。

分子結(jié)構(gòu)和聚合物性能之間的關(guān)系（RELATIONSHIP BETWEEN MOLECULAR ARCHITECTURE AND POLYMER PROPERTIES）
    慢速裂紋增長(zhǎng)的裂紋增長(zhǎng)被認(rèn)為發(fā)生在片晶之間，慢速裂紋增長(zhǎng)的速度被認(rèn)為與片晶之間系帶分子的解纏繞有關(guān)聯(lián)。所以，增進(jìn)相互纏繞系帶分子的數(shù)量來(lái)延緩系帶分子的解纏繞被認(rèn)為是改善耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的關(guān)鍵。通常認(rèn)為增加共聚單體的含量或者增加系帶分子的數(shù)量改善耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能。但是，這也降低了材料的剛性。超高分子量聚乙烯樹(shù)脂要求較高的剛性和高耐久性?xún)煞矫�。要求分子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)很好的性能平衡。

聚合：改進(jìn)的多釜淤漿環(huán)管聚合工藝（Polymerization:Advanced Multi—modal Slurry Loop Process）
    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(shí)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(gè)反應(yīng)釜內(nèi)的各個(gè)聚合條件是單獨(dú)控制的，在每個(gè)反應(yīng)釜中對(duì)這些因素的精確控制是活的所需分子結(jié)構(gòu)聚合物地關(guān)鍵。
    在多釜或串聯(lián)反應(yīng)器聚合工藝中，高分子量組分（HMWC）和低分子量組分（LMWC）是連續(xù)聚合的，但是，隨生產(chǎn)商或聚合工藝的不同，聚合的順序是不同的，在首先聚合低分子量組分的聚合工藝中，當(dāng)我們?cè)噲D增加兩個(gè)組分之間分子量差異來(lái)的到好的加工性能和好的剛度及耐慢速裂紋增長(zhǎng)性能的平衡時(shí)，產(chǎn)生的高分子量組分。不僅兩組分的分子量地差異而且高分子量組分和低分子量地組分的比例都影響高分子量部分的分散。
    正如上面我們提到的，提高高分子量部分的共聚單體含量和共聚單體在分子內(nèi)均勻的分布是得到優(yōu)異慢速裂紋增長(zhǎng)超高分子量聚乙烯材料的兩個(gè)重要的因素。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于催化劑和聚合條件下的基本要求是增加在高分子量組分的共聚合能力和盡可能的增加低分子量組分的密度，以及增加共聚單體結(jié)合的均勻性。為了實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)，我們研究了催化劑、聚合工藝和聚合條件。在試驗(yàn)中，我們用己烯作為共聚單體。
    新型的超高分子量聚乙烯按照標(biāo)準(zhǔn)ISO 9080做的靜液壓強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果。在所有溫度的試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有脆性破壞。關(guān)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(shí)的動(dòng)態(tài)剪切粘度。我們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(qū)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。