硅烷交联聚乙烯管材生产过程(PDF 4).pdf

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硅烷交联聚乙悕管材生产过程中的化学反应及其主要影响因
2001年第4期(30卷
硅烷交联聚乙烯管材生产过程中的
化学反应及其主要影响因素
刘颢,龙文保,吴大鸣,丁玉梅
北京化工大学,北京10009)
摘要:硅交联法是制造交联聚乙烯管材的主要方法。用该法生产交联聚乙管材包括熔融接技
反应和水解编合交联反应,这两种反应直接影响交联管的性能,本文分析了影响这两种反应的主要因
素
关词;硅烷交联;燹乙媂;管村
中分类号:TQ32512,TQ320.724文献标识码:A文章编号:1001-9456(2001)04-0029-4
Main Factors Affecting the Chemical Reaction for Silane Crosslinked Polyethylene Pipes
LIU Ying, LONG Wen-bao, WU Da-ning, DING Yu-nlei
Beijing University of Chemical Techmology, Beijing 100029, huna
Abstract The technology of silane crosslinking is the main method for producing crosslinked polyethy-
lene pipes. The processing includes reactions ol silane grafting and crosslinking which intensively influence
the properties of crosslinked pipes. The main factors affecting these reactions are discussed
Key words: silane crosslinking; PE; pipe
1硅烷变联聚乙帰的结构与性能
寿命可达到50年,完全能满足連筑输送冷热水的要
聚乙烯具有良好的力学性能电气性能、耐化学腐求。交联聚乙烯的主要性能如表所示
蚀性能、卫生性和成型加工性能,可选择作为建筑给水
表1交联聚乙烯的性能2
管材料。但由于聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性
材料性能
数值
?试标准
候性、耐油性和抗变性等难以满足建筑给热水管「度amP:
09
CB1033-86
的要求,因此必须对聚乙烯进行交联改性。
拉伸强度/MPa
19-26
DIV 5345:
聚乙烯可以通过物理方法或化学方法进行交联
9-13
聚乙烯经交联后,大分子由线型结构转变战三维网状「弹性校量ATF
20800~900「DlN53457
80℃300~350
结构,形成既有结晶结构、无定形结构,又有交联结构
断裂伸长率/%
的多相体系,结晶结构具有较高的强度、厕度、致密性
100
500-700G/r1040
92
和阻隔性;无定形结构具有初性;交联结构则予制品「透氧率
20t0.8·1U
髙温弹性、耐热性、不溶不熔性、耐环境应力开裂性,耐
gm/(mF?sPa))}ssr
CGB1038-70
0<1
油及溶剂性、阻燃性和阻隔性等多种特殊性能。因此
线彭胀系数/
201.4:10
交联聚乙烯管是一种分子结构和聚集态结构十分复
C)
B1036-89
100C
.05410
杂,综合性能十分优异的高技术含量、高附加值的新产卡软化点个
133
GB1633-89
品。HDPE管经过交联、在70℃和1MPa压力下使用
修订日:2u01-(2-0ッ
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2001年第4期(30卷)
硅烷交联聚乙烯管材生产过程中的化学反应及其主要影响因素
2烷交联飛乙烯管材生产方法
作控制它与采用过氧化物交联不同,化学交联与塑
交联聚乙烯管材生产方法主要有編射交联法、过化挤出截然分开基本上克服了因聚乙烯提早交联而
氧化物交联法和硅烷交联法等。射交联法所形成的难于挤出成型的困难,操作自由度明显提高。由于硅
交联键是C一C键、其制品纯净,电气性能优越,但辐烷交联反应主要发生在聚乙烯的无定形区,可以在低
射装置昂费,辐射线穿透能力有限,不逼宜制作厚壁制于熔点的温度和常压下进行,所以交联所用的设备非
品和结构复杂的制品,多用于电缆料热收缩管和特种常筒单水解缩合交联过程的实施非常简易。交联后
薄膜的生产。过氧化物交联法,由于HDPE塑化挤出成型品的收缩率低,易于保持其尺寸和形状,在热交联
温度高于常用的过氧化物分解温度,造成提早交联,因过程中还可消除成型品的内应力。更具特色的是,硅
此生产过程难以控制,不适于制作交联 HIDPE管。硅烷交联聚乙烯形成如图1所示的一种三维立体构象,
烷交联法具有突出的优点。该法是使聚乙烯和某种硅其交联键与辐照交联、过氧化物交联所形成的平面交
烷在螺杆挤出机中发生接枝反应制得可交联的硅烷接联鍵有很大的区别,使硅烷交联楽乙烯制品的很多物
枝撃乙烯管村,在硅醇第合聚合催化剂存在下,将它水理力学性能优于照交联和过氧化物交联聚乙烯制
解并缩合聚合(交联)而制得以i-O交联键的交联楽品。砫烷交联法也有不足之处,比如交联速度慢,厚壁
乙烯管材。硅烷交联法比较简单.设备投资小,容易操制品芯层难以充分水解缩合交联等
1A)交联
B)木交联
图1硅烷交联聚乙悕的构象
砫烷交联法又可分为两步法和一步法。两步法是枝反应的同时挤出成型可交联聚乙烯管,即聚乙烯的
1973年英国DOW- Coming公司首先工业化的生产化学反应与挤出成型管材一步完成、一步法的工艺过
方法.即 Sioplas E法、两步法是先分别制备硅烷接枝程较短,生产设备较少,生产成本较低、适合于小直径
聚乙烯粒料(A料)和缩合交联反应催化剂母粒(B多规格的交联聚乙烯管材的生产
料),再将A料B料按一定比例混合并挤出成型可交
飛乙烯硅烷接技反应机理及主要控制因素
联聚乙烯管材(硅垸接枝聚乙烯管材),最后将可交联
在聚乙烯硅烷接枝反应挤出过程中,先后发生引
聚乙烯管材进行水解、交联而制得交联聚乙烯管。
发剂分解和引发硅烷单体接枝两种反应,引发剂一般
步法是由瑞士 Maillefer公司和英国BC公司都选用过氧化二异丙苹(DCP),接枝单体必须选用不
联合开发的,即 Monosil R法。一步法的工艺过程是饱和硅烷。引发剂DCP在一定温度下分解成活性游
将乙烯树脂与引发剂、硅烷、催化剂和抗氧剂等添加离基,其分解反应式如下
剂混合,通过反应挤出成型机在完成聚乙烯与硅烷接
(Ha
(H3