硅烷交联聚乙烯管材生产过程(1).pdf

普資民htp:/iwwww.cqvip.com
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素
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
刘颖,龙文保,吴大鸣,丁玉梅
北京化工大学,北京10009)
摘要:硅烷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枝
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;聚乙;管材
中?分类号:TQ32512,TQ30.724文獻标识码:A文章编号:1001-9456(2001)04-D0029-?
Main Factors Affecting the Chemical Reaction for Silane Crosslinked Polyethylene Pipes
LIU Ying LONG Wen-bao, WU Da-ning DING Yu-nei
Beijing University of cmical Techology Beijing 10029, Cuna
Abstract The technology of silane crosslinking is the main method for producing crosslinked polyethy
lene pipes. The processing includes reactions of silane rating and rosslinking which intensively inluence
the properties of crosslinked pipes. The main factors affecting these reactions an
Key words: silane crosslinking; PE; pipe
1硅烷交联聚乙烯的结构与性能
寿命可达到50年1,完全能满足建筑输送冷热水的要
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1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
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
耐候性、耐油性和抗变性等难以满足建筑给热水管
密度(g/rm3
≥094
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
DN53455
聚乙烯可以通过物理方法或化学方法进行交联
100C9-13
聚乙烯经交联后,大分子由线型结构转变成三维网状
弹性模量/AMPa
800~90
DIN53457
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
CBT104092
1007500~-700
和阻隔性;无定形结构具有初性;交联结构则予制品「透氧率
0.8?10
髙温弹性、耐热性、不溶不熔性、耐环境应力开裂性,耐
〔g"m/(n2sPa)55~3.010-1」GR1038-70
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/
20C
交联聚乙烯管是一种分子结构和聚集态结构十分复
〔m/〈mC)
100℃
2.05:10-:GB10069
杂,综合性能十分优异的高技术含量、高附加值的新产鞋卡软化点
133
GB1633-89
品。HDPE管经过交联,在70℃和IMPa压力下使用
修日期:201-(02-09
维资民httpiwww.cqvip.com
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
2連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辐射交联法、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。辐射交联法所形成的难于挤出成型的固难,操作自由度明显提高。由于硅
交联键是C-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
射装置昂贵,辐射线穿透能力有限,不适宜制作厚壁制于熔点的温度和常瓜下进行,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,热收缩管和特种常简单,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键有很大的区别,使硅烷交联聚乙烯制品的很多物
枝撃乙烯管材、在硅醇缩合聚合催化剂存在下,将它水理力学性能优于辐照交联和过氧化物交联聚乙烯制
解并缩合楽合(交联)而制得以Si-O交联键的交联楽部: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,
)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稞较短,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多觇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
乙烯硅烷接枝反应机理及主要控削因素
联聚乙烯管材(硅烷接枝聚乙烯管材),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
发剂分解和引发砫垸单体接枝两种反应,引发剂一般
步法是由瑞士Mlfe公司和英国BICC公司都选用过氧化二异丙苯(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
将聚乙烯树脂与引发剂、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
CH
H
)ー→2CH3+
てH