交联聚乙烯的实验研究.pdf

交联聚乙烯的实验研究 摘 要 本文首先综述了交联聚乙烯(PEX)的优良性能和广阔的市场以及 国内外发展概况，介绍了目前世界上生产交联聚乙烯的几种方法及其 反应机理。然后通过硅烷交联和过氧化物交联两种方法研究了交联聚 乙烯的配方、工艺和性能。具体的研究内容和结果如下： 1．硅烷交联 (1)试验中采用了两步法工艺，进行了正交实验设计，通过交 联剂、引发剂、催化剂对交联聚乙烯的拉伸强度的影响来衡量其 对交联反应的重要性，结果其影响大小的顺序为交联剂、引发剂、 催化剂。 (2)讨论了交联剂、引发剂、催化剂、流变剂、交联水温、交 联时间等对交联反应和交联聚乙烯性能的影响。结果表明随着交 联剂用量的增加，PEX的拉伸强度、冲击强度、交联度、维卡软 化点升高，但断裂伸长率和熔融指数降低。催化剂对交联反应的 速率影响很大，在80℃的水中，没有催化剂时需要25个小时才 能基本完成交联反应，含有催化剂的体系只需6个小时即可完成 交联反应。交联水温对交联反应的影响明显，水温越高，反应速 度越快。采用了两种流变剂对接枝料的流动性进行改进，效果明 显。 究，验证了接枝反应和交联反应的机理。 (4)对PE和交联PE的耐油性及应力应变关系进行了比较，结 1 (4)对PE和交联PE的耐油性及应力应变性能进行了比较，结 果发现交联PE的耐油性和耐温稳定性比PE优越的多。 (5)运用扫描电子显微镜对硅烷交联聚乙烯腐蚀表面和低温脆 断面进行研究，合理地说明了交联后的聚乙烯聚集态结构发生了 变化，形成了三维网状结构。 (6)对接枝反应和交联反应的动力学进行了讨论，发现接枝反 应速率和硅烷浓度的关系遵守一级反应动力学方程，同时交联反 应速率与催化剂浓度和湿气浓度的关系也符合～级动力学方程。 (7)对硅烷交联PE进行了工业化研究，找到了适合工业生产的 工艺和配方，生产出的硅烷交联聚乙烯经国家化学建材测试中心 的检测，各项性能指标均达到了美国ASTM标准，可以替代进口 原料用于热水塑料管的生产。而且己在多家管材生产企业使用， 效果良好。 2过氧化物交联 (1)介绍了过氧化物交联聚乙烯的工艺、材料用量对其性能的 影响，探讨了温度对凝胶率的影响、过氧化物用量对材料力学性 能及交联度的影响，以及交联度与材料力学性能的关系。结果表 明：过氧化物交联聚乙烯的力学性能、耐热性能都有显著提高。 (2)对过氧化物交联聚乙烯的电性能和耐老化性能进行了研究， 通过交联和加入碳黑和抗氧剂，过氧化物交联聚乙烯的电性能和 耐老化性能均有一定的提高。 总之，通过交联可以提高PE的物理机械性能和耐温等级， 从而大大拓宽PE的应用领域。用其生产的水管可以用于暖气管、 2 各种热水器配管、地板采暖盘管等。和金属管相比具有价格低、 寿命长(长达50年)、安装方便且安装成本低等优点，同时解决 了水在输送中的二次污染问题，是替代金属管道的最佳选择。而 将其用于生产电缆料，交联聚乙烯最具经济意义的特性是把原来 PVC／PE电缆绝缘材料的耐热温度从65～75℃提高到90～120℃， 这就意味着电缆允许载流量将有大幅度的上升。在相同载流量 下，电缆的选用截面积下降，对国家来讲该性能体现在将节约大 量的有色金属，对用户来讲可以降低单位输电成本。所以说该产 品的研究成功具有良好的经济效益和社会效益。 关键词：硅烷；交联聚乙烯；凝胶含量：过氧化二异丙苯(DOP) NG NKI PE STUDY0FCROSSLl ANEXPERlMENTAL ABSTRACT and marketofcrosslinkable Theexcellentbehaviour