一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材及其制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材及其制備方法，其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1?5.0份自由基光引發(fā)劑、0.1?5.0份多官能團交聯(lián)劑、0.1?5.0份交聯(lián)促進劑、0.1?5.0份透明劑和0.1份?5.0份復合抗氧劑。本發(fā)明專利技術采用紫外光輻照交聯(lián)法的設備投資低、操作簡單、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低，所得產(chǎn)品的性能優(yōu)良。

Crosslinked polyethylene hot water pipe and preparation method thereof

The invention discloses a cross-linked polyethylene hot water pipe and a preparation method thereof, which is composed of the following parts by weight of raw materials: 100 polyethylene, 5 copies of 0.1 free radical photoinitiator, 0.1 5 polyfunctional crosslinking agent, cross-linking agent, 0.1 5 0.1 5 and 0.1 transparent agent a 5 composite antioxidant. The equipment adopting the ultraviolet radiation cross-linking process has the advantages of low investment, simple operation, energy saving, environmental protection, high production efficiency, low product cost and good performance of the product obtained.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材及其制備方法
本專利技術涉及化工材料領域，確切地說是一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材及其制備方法。
技術介紹
交聯(lián)聚乙烯憑其獨特的分子結(jié)構(三維網(wǎng)狀熱固性結(jié)構)和優(yōu)異的性能(如耐壓強度大、耐熱等級高、耐腐蝕性能好，其管材制品在90℃、2.0MPa的條件下使用壽命可達50年)廣泛應用于地板采暖、冷暖給水和電線電纜等領域。隨著全球能源緊張局勢的不斷加劇，節(jié)能新技術-地板輻射采暖的推廣應用得到了長足的發(fā)展，交聯(lián)聚乙烯管材的市場需求也在逐年遞增。聚乙烯交聯(lián)后改善了聚乙烯本身熱變形溫度低、抗蠕變性和剛性不足等缺點，在耐熱性、耐老化性、耐環(huán)境應力開裂等方面都有了很大的提高，使其成為最佳的熱水管材之一。按照交聯(lián)方式的不同，交聯(lián)聚乙烯管目前可分為過氧化物交聯(lián)聚乙烯(PE-Xa)管、硅烷交聯(lián)聚乙烯(PE-Xb)管和輻射交聯(lián)聚乙烯(PE-Xc)管.PE-Xa管材是將PE、過氧化物交聯(lián)劑混合加入間歇沖擊式擠出機中生產(chǎn)的。高溫高壓下PE的分子鏈在過氧化物交聯(lián)劑的引發(fā)下實現(xiàn)化學交聯(lián)。PE-Xb管材是先將PE和乙烯基硅烷在擠出機中接枝制得可交聯(lián)的硅烷接枝PE管材，然后在催化劑的存在下水解縮合交聯(lián)。PE-Xc管材是先用普通管材擠出機擠出管材，然后再于輻照裝置中在一定劑量的高能射線作用下，PE分子結(jié)構中的一部分主鏈或側(cè)鏈被高能射線打斷，產(chǎn)生自由基，這些自由基彼此再結(jié)合后形成交聯(lián)鍵。但是過氧化物交聯(lián)聚乙烯管材具有生產(chǎn)速度極慢，穩(wěn)定性難以控制，能耗大，交聯(lián)度不高等缺點。硅烷交聯(lián)聚乙烯管材具有容易產(chǎn)生預交聯(lián)、原料儲存時間短、交聯(lián)度不穩(wěn)定、管材擠出成型后需要進行長時間的水煮才能進行交聯(lián)，導致生產(chǎn)周期長等缺點。輻射交聯(lián)聚乙烯管材的擠出與交聯(lián)完全分離，擠出量不受限制，產(chǎn)品的產(chǎn)量完全由輻射過程決定，但這種方法的主要缺點在于對大截面制品(如厚壁管)所需的輻射能量極為巨大，為獲得均勻的交聯(lián)密度，制品需不停的轉(zhuǎn)動，速度極慢。同時設備投資成本相當昂貴、操作維護復雜、防護要求苛刻。近年來，紫外光輻照交聯(lián)技術已經(jīng)成功應用于電線電纜行業(yè)，該項技術具有獨特的優(yōu)勢：所需交聯(lián)設備投資低、工藝簡單、操作維護方便，節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低，耐高溫特性和力學性能優(yōu)良，同時由于采用紫外光作為輻照源，可適用于制造不同尺寸的產(chǎn)品。然而紫外光輻照技術由于紫外光的能量較低導致穿透力較低，因此需在制品熔融透明狀態(tài)下進行輻照交聯(lián)。聚乙烯在冷卻條件下進行紫外光輻照則無法得到滿意的交聯(lián)度，因為聚乙烯冷卻后結(jié)晶，結(jié)晶后的材料不透明導致紫外光無法穿透而得不到滿意的交聯(lián)度。例如紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯電線電纜材料時需在擠出機出口處進行輻照，才能達到合格的交聯(lián)度。然而管材的生產(chǎn)不同于電線電纜，管材在擠出后需首先進行冷卻定徑，只有冷卻定徑后才能進行下一步工藝。如在擠出后立即進行紫外光輻照交聯(lián)后再定徑，則會由于管材已經(jīng)發(fā)生了交聯(lián)導致定徑不準確。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術要解決現(xiàn)有的制備交聯(lián)聚乙烯管材的過氧化物法存在能量消耗大、生產(chǎn)效率低；硅烷交聯(lián)法容易產(chǎn)生預交聯(lián)、原料儲存時間短、需進行長時間水煮、生產(chǎn)周期長；輻射交聯(lián)法存在設備投資高，操作維護復雜、防護要求苛刻的問題，而提供一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材及其制備方法。一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1-5.0份自由基光引發(fā)劑、0.1-5.0份多官能團交聯(lián)劑、0.1-5.0份交聯(lián)促進劑、0.1-5.0份透明劑和0.1份-5.0份復合抗氧劑。所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、中密度聚乙烯MDPE和線性低密度聚乙烯LLDPE中的一種或幾種組合。所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述自由基引發(fā)劑為安息香雙甲醚、二烷基苯乙酮、占噸酮、蒽醌或者二苯甲酮及其衍生物中的一種或幾種的組合。所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述多官能團交聯(lián)劑為三聚氰酸三烯丙酯、三聚異氰酸三烯丙酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三烯丙醚、季戊四醇三烯丙醚、季戊四醇四烯丙醚和三甘醇甲基丙烯酸酯中的一種或者幾種的組合。所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述交聯(lián)促進劑為二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基咪唑、二乙基咪唑及其衍生物中的一種或幾種的組合。所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于,所述透明劑為二芐叉山梨醇、二(對一甲基芐叉)山梨醇、二(對氯取代芐叉)山梨醇及山梨醇芐叉衍生物中的一種或幾種的組合。根據(jù)權利要求1所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述復合抗氧劑由酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、磷酸酯類抗氧劑和含硫酯類抗氧劑中的兩種或兩種以上組成。一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材的制備方法包括以下步驟：(1)按重量份數(shù)取各原料，高速攪拌均勻得到混合料；(2)將擠塑機加熱到120-250℃，投入步驟(1)得到的混合料，然后進行擠出、冷卻定型；(3)在步驟(2)中冷卻定型后的物料通過紫外光輻照交聯(lián)設備，采用紫外光波長為300-400nm、功率密度500-8000mW/cm2的紫外光源進行輻照交聯(lián)，光照時間1-30s，得到紫外光交聯(lián)聚乙烯管材。本專利技術的有益效果為：本專利技術優(yōu)化了聚乙烯材料配方的基礎上采用紫外光輻照交聯(lián)的方法，制備交聯(lián)聚乙烯熱水管材。針對過氧化物法存在能量消耗大、生產(chǎn)效率低；硅烷交聯(lián)法容易產(chǎn)生預交聯(lián)、原料儲存時間短、需進行長時間水煮、生產(chǎn)周期長；輻射交聯(lián)法存在設備投資高，操作維護復雜、防護要求苛刻等缺點，本專利技術提供一種紫外光輻照交聯(lián)的方法來克服上述傳統(tǒng)方法的缺點。紫外光輻照交聯(lián)法的設備投資低、操作簡單、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品成本低，所得產(chǎn)品的性能優(yōu)良。針對由于聚乙烯在冷卻后紫外光交聯(lián)效率低以至于無法得到令人滿意的交聯(lián)度的特點，本專利技術對聚乙烯紫外光交聯(lián)管材配方體系作了大量的試驗篩選，發(fā)現(xiàn)通過交聯(lián)合適量的交聯(lián)促進劑和成核透明劑?？墒估鋮s狀態(tài)下的聚乙烯的紫外光交聯(lián)效率和相關性能得到顯著提高。具體實施方式以下結(jié)合優(yōu)選的實施方式，以及管材的測量參數(shù)對本專利技術進一步進行說明和解釋。實施例一本實施例紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材及其制備方法按以下步驟進行：一、按重量份數(shù)稱取100份高密度聚乙烯(5000S)、2.5份BDK、1.8份TAIC、2.5份交聯(lián)促進劑二乙基苯胺、0.7份透明劑二芐叉山梨醇、0.2份抗氧劑300和0.2份TPP；二、將以上原料在混料機中以250rpm的速度攪拌10min后得到混合料；三、將擠塑機預熱到170℃，投入步驟二得到的混合料，使得混合料充分塑化，擠出并進入定徑裝置；四、定徑結(jié)束后，進入紫外光輻照交聯(lián)設備中進行輻照，采用紫外光波長為385nm、功率密度6000mW/cm2的紫外光源進行輻照交聯(lián)，平均光照時間2s，得到紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯熱水管材。實施例二一、按重量份數(shù)稱取75份高密度聚乙烯(5000S)、25份線性低密度聚乙烯(7042)、2.2份4-氯二苯甲酮、1.2份TMPTA、1.2份交聯(lián)促進劑二甲基咪唑、0.5份透明劑二(對氯取代芐叉)山梨醇、0.3份抗氧劑1010和0.1份DLTP；二、將以上原料在混料機中以250rpm的速度攪拌8min后得到混合料；三、將擠塑機本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1?5.0份自由基光引發(fā)劑、0.1?5.0份多官能團交聯(lián)劑、0.1?5.0份交聯(lián)促進劑、0.1?5.0份透明劑和0.1份?5.0份復合抗氧劑。

【技術特征摘要】
1.一種交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于：其是由下述重量份的原料制得：100份聚乙烯，0.1-5.0份自由基光引發(fā)劑、0.1-5.0份多官能團交聯(lián)劑、0.1-5.0份交聯(lián)促進劑、0.1-5.0份透明劑和0.1份-5.0份復合抗氧劑。2.根據(jù)權利要求1所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述聚乙烯為高密度聚乙烯HDPE、低密度聚乙烯LDPE、中密度聚乙烯MDPE和線性低密度聚乙烯LLDPE中的一種或幾種組合。3.根據(jù)權利要求1所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述自由基引發(fā)劑為安息香雙甲醚、二烷基苯乙酮、占噸酮、蒽醌或者二苯甲酮及其衍生物中的一種或幾種的組合。4.根據(jù)權利要求1所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱水管材，其特征在于，所述多官能團交聯(lián)劑為三聚氰酸三烯丙酯、三聚異氰酸三烯丙酯、三羥甲基丙烷三（甲基）丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三烯丙醚、季戊四醇三烯丙醚、季戊四醇四烯丙醚和三甘醇甲基丙烯酸酯中的一種或者幾種的組合。5.根據(jù)權利要求1所述的一種紫外光交聯(lián)聚乙烯熱...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：葉磊，吳強華，
申請(專利權)人：合肥光冉高分子材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34