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聚乙烯接枝交联的影响因素研究 社会的发展使人们对生活质量有了更高的要求，尤其是近年来，自来水的水质引起了社会的广泛关注。许多省市建设部门已相继发文, 在新建及改造工程中禁止使用镀锌钢管。可以预见, 镀锌钢管将大量地被各种新型塑料管材取代, 其中铝塑复合管材具有较大的竞争力 目前, 硅烷交联HDPE铝塑复合管材专用料大部分依赖于进口。硅烷交联技术的特点决定了该专用料的保存期较短, 无法大量储存, 加上专用料进口手续、运输时间等因素给铝塑复合管生产企业带来较大的困难和不便。国内虽然有工业化生产的专用料, 但存在着很多问题, 与国外专用料相比加工性能、对设备适应性有很大差距。为了解决上述问题, 实现交联铝塑复合管专用料的国产化, 笔者采用专利技术, 开发出了交联稳定、加工性能优良、对国内设备适应性强的硅烷交联聚乙烯铝塑复合管专用料。通过对基础树脂, 各种助剂深入的研究, 得出了合适的硅烷交联HDPE铝塑复合管专用料配方, 与国外料水平相当。 1 1.1 试验原料见表1 1.2 试验设备见表2 1.3 试验方法见图1.3 1.4 试验方法见表3 2 2.1 hdpe接枝加工和改性 HDPE及其性能区别见表4。从中可以看出不同HDPE之间存在着较大的差异。相对支化度由大到小的顺序为7006A、5000S、2480、6098。一般来说, 相对支化度越大, 大分子支链越多, 分子中所含有的叔碳原子数目相对越多, 在引发剂的作用下产生的自由基就相对越多, 与不饱和硅烷的接枝数目和几率就越大, 聚乙烯越易接枝。另外, 聚乙烯分子的支链越多, 其分子越易伸展, 在温水交联过程中水份越易渗透, 这样越有利于接枝物水解和交联的进行 表5给出了这几种HDPE及其接枝、交联性能。可以看出:1) 所选的3个牌号HDPE的凝胶含量从大到小的顺序是5000S、2480、7006A。5000S的凝胶含量最大, 但仅有63.8%, 达不到65%的要求。2) HDPE接枝后, 其熔体流动速率大幅度降低。这是由于聚乙烯在熔融挤出接枝反应中产生大分子自由基, 一部分自由基与不饱和硅烷分子发生接枝反应, 另一部分自由基因耦合反应导致了大分子的扩链、支化或凝胶, 后者是导致聚乙烯接枝后熔体流动速率下降的主要原因。3) HDPE的接枝加工性能与其流动性有关。4) HDPE交联后的拉伸强度都有不同程度的提高, 断裂伸长率有所降低。交联后的聚乙烯分子成为网状结构, 分子之间的作用力由原来的范德华力变成了C-C键, 在拉伸过程中克服C-C键的能量要远大于克服范德华力所需的能量, 表现出拉伸强度增加。网状结构的大分子在拉伸过程中相对滑移的能力小于非网状结构的滑移能力, 拉伸时网状结构的大分子还没有来得及滑移就被拉断, 所以交联后聚乙烯的断裂伸长率就有降低的趋势。 从上述试验结果和分析说明, 单独的一种HDPE很难同时满足物理性能和加工性能的要求, 必须对HDPE进行改性。 另外, 由经验可知, 把液体原料直接加入到粒状料中去, 液体原料只存在粒料的表面, 在处理和加工过程中难免与设备接触, 这样会造成液体原料有部分损失, 从而降低了原材料的利用率。由于液体原料的损失是随机的, 对批量生产来说, 会造成原料含量不均匀, 最终会导致接枝和交联不均匀, 由此会影响后加工和成品的性能。可以采取载体树脂的方法, 把液体助剂加入到载体中来解决这个问题。试验结果见表6。 表6的结果表明, 粉状载体树脂液体助剂的渗透性好于颗粒状载体树脂液体助剂的渗透性。因为所选的粉状树脂为蓬松状微孔高聚物, 有助于液体助剂的渗透, 从而提高了助剂的利用率。从物理性能上看, 粉状树脂的接枝和交联性能也好于颗粒状树脂。另外, 引发剂和交联剂复配使用的结果好于非复配的结果。根据接枝的反应机理可知, 理想的情况下引发剂和交联剂应分子级共同存在, 也就是说在某一点有一个引发剂分子存在, 必须保证有一个交联剂分子存在, 只有这样才有可能每个大分子自由基都能和一个交联剂分子进行接枝, 从而尽可能避免大分子自由基间的偶合, 减少副反应的发生, 提高接枝率和加工性能。引发剂和交联剂充分混合复配的方式加入, 其效果比两者单独加入的效果好得多。 表7和表8 给出了两元和三元基础树脂共混的试验结果。从中可看出:三元共混的综合结果好于两元共混。把02-8做为基础料的配方。 2.2 关于涂料的研究 2.2.1 引发剂的性能及用量 在硅烷接枝交联聚乙烯的研究中, 常用的引发剂为过氧化物, 因为其分解温度及半衰期都能满足聚乙烯树脂与有机硅单体熔融接枝反应条件的要求。 有机过氧化物热分解的难易程度随有机过氧化物的结构及取代基的种类而异, 所以在选择引发剂时要考虑过氧化物的分解温度。由于PE熔融温度较高, 可供选择的有机过氧化物有限。根据分子量