交联聚乙烯管材专用料的研究

论文摘要

本文利用平板硫化机制备了不同凝胶含量的过氧化物交联聚乙烯压片和硅烷交联聚乙烯压片,分析比较了两种交联聚乙烯结构和性能的区别,结果发现在同等凝胶含量的情况下,硅烷交联聚乙烯(PEXb)的平衡溶胀比和热延伸率小于过氧化物交联聚乙烯(PEXa),结晶度和熔点较高,但PEXa的拉伸强度和断裂伸长要好于PEXb。这主要是因为两种交联方法的机理不同,结晶和交联的顺序也相反,使PEXa和PEXb在结构和性能上存在差异。分析比较了进口过氧化物交联聚乙烯管材专用树脂和国产树脂的结构性能上的不同,利用GPC法测定了相对分子质量和分布,利用核磁共振测定了分子微观结构,利用DSC法测定了熔点,利用万能试验机测定了力学性能,结果发现进口树脂具有较高的相对分子质量和较窄的分子质量分布,支化度小,尤其是长支链少,熔体流动速率小,双键含量高,较高的熔点和力学性能,合适的粒径及分布。进口树脂在力学强度、可交联性、可结晶性及管材成品的性能上都要优于国产树脂,表明进口树脂适合过氧化物法生产交联聚乙烯。利用柱塞式高压交联挤出机进行了过氧化物交联聚乙烯管材的配方试验,结果发现在主交联剂的添加量为0.3%时,交联聚乙烯的拉伸强度和断裂伸长都出现了峰值,在此基础上加入0.2%的助交联剂,力学性能有所提高,提高了耐热性、抗蠕变和抗应力开裂,助交联剂进一步弥补了过氧化物交联聚乙烯和硅烷交联聚乙烯之间的差异,并筛选出了较好的抗氧剂组合。最后对过氧化物交联聚乙烯管材进行了长期液压试验、凝胶率、纵向回缩率、DSC等测试,符合国家相关标准,并对其中的各影响因素进行了讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 交联聚乙烯的研究方法
• 1. 辐射交联
• 1.1 辐射交联机理
• 1.2 辐射交联聚乙烯的性能特点
• 1.3 辐射交联的应用进展概况
• 2. 过氧化物交联
• 2.1 过氧化物交联机理
• 2.2 过氧化物交联聚乙烯加工工艺
• 2.3 过氧化物交联管材性能特点及应用领域
• 2.4 过氧化物交联聚乙烯国内外研究进展
• 3. 硅烷交联
• 3.1 硅烷交联反应机理
• 3.2 硅烷交联聚乙烯性能特点
• 3.3 硅烷交联生产工艺
• 3.4 硅烷交联聚乙烯国内外研究进展
• 4. 紫外光交联
• 5. 盐交联法（离子交联法）
• 6. 小结
• 第二章 实验部分
• 1. 主要原料
• 2. 主要设备
• 3. 实验方法
• 3.1 交联聚乙烯压片的制备
• 3.2 交联聚乙烯管材的制备
• 4. 性能测试
• 5. 平衡溶胀比的测定
• 6. 热延伸率测定
• 7. DSC示差扫描量热分析
• 8. 交联聚乙烯材料凝胶率的定量测定法
• 第三章 结果与讨论
• 一. 交联聚乙烯结构与性能的对比
• 1.1 交联聚乙烯的平衡溶胀行为
• 1.2 凝胶含量与热延伸率的关系
• 1.3 交联对聚乙烯熔点和结晶度的影响
• 1.4 交联聚乙烯的力学性能
• 1.5 小结
• 二. 交联管材专用料基础树脂结构性能分析
• 2.1 样品外观大小及其分布
• 2.2 样品相对分子质量及其分布
• 2.3 核磁共振分析
• 2.4 熔融温度
• 2.5 熔体流动速率
• 2.6 力学性能
• 2.7 小结
• 三. 配方参数影响趋势
• 3.1 主交联剂对交联聚乙烯凝胶含量的影响
• 3.2 主交联剂对交联聚乙烯拉伸性能的影响
• 3.3 助交联剂对交联聚乙烯的影响
• 3.4 抗氧剂对交联聚乙烯热老化性能的影响
• 四. 管材质量性能检测及讨论
• 4.1 原料要求
• 4.2 凝胶含量指标
• 4.3 静液压强度指标
• 4.4 管材纵向回缩率
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢