硅烷交联聚乙烯配方、工艺

1、1.1 交联聚乙烯发展简史1.2 硅烷交联聚乙烯概述 1.3 应用领域 2RO.ROOR+ROROH.+CH2=CHSi(OR)3(1)(2)+SiORORROCHCH2Si ORROORCH2CHSi ORCH2CH2ROOR.(3)+H2OROHSiORORROCH2CH2SiOHOHHOCH2CH2(4)+H2OSi OHOHHOCH2CH2Si OHOHHOCH2CH2Si OHHOCH2CH2SiHOCH2CH2OOHl2.1 主要原材料l2.2 主要实验设备l2.3 实验工艺l2.4 测试手段PEDCPA151熔融挤出造粒接枝PEA料PEDBTDL1010熔融挤出催化剂母料B料A料

2、B料机械混合 A与B的混料挤出成型含催化剂的接枝PE制品浸泡热水中水解缩合交联交联PE制品 二步法工艺流程 l3.1 硅烷交联聚乙烯配方 l3.2 工艺和设备对凝胶含量和熔体流动速率和拉伸性能的影响l3.3硅烷接枝聚乙烯流动性和预交联研究 l3.4 硅烷交联聚乙烯结构和性能 l3.5 硅烷交联聚乙烯专用料研究 l3.1.1 引发剂种类及其用量对凝胶含量和熔体流动速率的影响l3.1.2 硅烷种类及其用量对凝胶含量和熔体流动速率的影响 l3.1.3 基体树脂对凝胶含量和熔体流动速率的影响 引发剂类型BPODCPLPOCHP凝胶含量，%40.658.756.245.2MFR（g/10min）0.48

3、0.120.150.22图3 -1 DCP用 量对凝胶含量的影响01020304050607000.050.10.150.2DCP含量（% ）凝胶含量（% ）图3 -2： M F R与 DC P 含 量 关 系曲线00.511.522.500.050.10.150.2DCP含量，%MFR，g /10min硅烷种类A151A171A172凝胶含量，% 58.460.362.1MFR，g/10min0.450.380.17图3 -3凝 胶含量随V T E O S 含量 变 化 关 系 曲线01020304050607001234VTEOS含量，%凝胶含量，%图3 -4： 硅烷用量对M F R 的影

4、响00.10.20.30.40.50.60.70.801234硅烷含量，%MFR，g /10min图3-5：PE分子量对凝胶含量的影响01020304050607000.050.10.150.2DCP用量，%凝胶含量，%5000S7006A图3 -6： P E 分 子 量对M F R 的影响0123456700.050.10.150.2DCP含量，%MFR，g /10min5000S7006A图3 -7： P E 结 构 对凝胶含量的影响01020304050607000.050.10.150.2DCP含量，%凝胶含量，%LDPELLDPEHDPE 图3 -8： P E 结 构 对M F R

5、的影 响00.511.522.5300.050.10.150.2DCP含量，%MFR， g/10minLDPELLDPEHDPE挤 出 机 各 段 温 度凝胶含量,%MFRg/10min14015016017016046.71.214016017018017050.10.9314017018019018053.20.7815018019020019054.50.6715018020022020054.80.69图3 -9： 螺杆转速对凝胶含量的影响30354045505560020406080螺杆转速，r / m i n凝胶含量，%图3 -10： 螺杆转速对熔体流动速率的影响00.20.40.

6、60.811.21.4020406080螺杆转速，r / m i nMFR,g/10min项目1#2#3#4#5#挤出设备3025单螺杆挤出机,通用型.8030单螺杆挤出机,BM螺杆5538同向平行双螺杆挤出机57180/1207同向双螺杆挤出机/单螺杆挤出机双阶挤出机1407/1806 BUSS KKG14-18混炼设备温度,160220160220180210180210/160160210/130螺杆转速,r/min4040200250230MFR,g/10min1.01.21.21.41.6凝胶含量,%61.563.167.367.168.3拉伸强度,MPa22.122.723.024

7、.424.8断裂伸长率,%310330320380400l3.3.1 硅烷接枝反应体系的流变行为l3.3.2 水份和温度对硅烷交联聚乙烯熔体流动性的影响 2040608010012014016000200002400028000320003600040000,Pa PE PE+A151+DCP PE+A151 +DCP+DBTDL,s-120406080100120140160180200250300350400450500550600 PE PE+A151+DCP PE+A151 +DCP+DBTDLa,Pa.s,s-1 图3-11：硅烷接枝体系剪切应力和剪切速率之间的关系 图3-12：硅烷

8、接枝体系表观粘度和非牛顿剪切速率关系曲线 18000240003000036000200250300350400450500550600 PE PE+A151+DCP PE+A151 +DCP+DBTDLa,Pa.s ，Pa3.03.23.43.63.84.04.24.44.64.85.09.69.79.89.910.010.110.210.310.410.510.6 PE PE+A151+DCP PE+A151 +DCP+DBTDLlnln 图3-13：硅烷接枝体系表观粘度和剪切应力之间关系曲线图3-14：硅烷接枝体系的非牛顿指数4681012140.540.560.580.600.620.

9、640.660.680.700.72 135ppm 94ppm 58ppmMFR,g/min时间，min50607080901001101201301400.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.032dx/dt水分 含 量,ppm 图3-16：含水量对MFR的影响 图：3-17交联速率与接枝料含水量之间关系曲线 图3-18：不同温度下MFR随时间变化关系曲线 图3-21：温度对反应速率常数的影响 4681012-0.20.00.20.40.60.81.01.21.4-lnMFR时间 ，min2.102.122.142.162.182.202.222.

10、242.262.282.52.62.72.82.93.03.13.23.33.4-lnk10-31/T,K-10.00.51.01.52.02.53.03.54.04.501020304050607080 900C 700C 500C 300C凝胶 含量 ，%时间，h0.00270.00280.00290.00300.00310.00320.00332.83.03.23.43.63.84.04.24.44.64.8-lnK1/T,K-1 图3-20：凝胶含量随时间的变化关系 图3-21：温度对反应速率常数的影响 l3.4.1 硅烷交联高密度聚乙烯的微观形态l3.4.2 硅烷交联聚乙烯的性能 3

11、.4.2.1 交联对密度的影响 3.4.2.2 交联对结晶性能的影响 3.4.2.3 交联对力学性能的影响 3.4.2.4 交联对热性能的影响 图3-24：gel=64% 图3-25：gel=70% 表3-5：密度随硅烷含量的变化硅烷含量，%0.51.01.52.02.5密度，g/cm30.9480.9490.9490.9500.951表3-6：不同凝胶含量聚乙烯的熔点、熔程、结晶度凝胶含量%熔点（Tm）熔程结晶度，%0123.536.363.230123.349.962.343122.952.861.153122.157.360.561121.653.961.570121.755.762.1

12、-100102030405060708023242526272829 DCP含量拉 伸 屈 服 强 度，MPa250300350400450500550断 裂 伸 长 率 ，% 图3-26：拉伸屈服强度、断裂伸长率随凝胶含量变化关系曲线 表3-7:凝胶含量对耐环境应力开裂的影响凝胶含量，%0304661耐环境应力开裂（f20，100%，50）453208161000表3-8：交联聚乙烯不同凝胶含量时的维卡软化点凝胶含量，%030466172维卡软化点，119121123125128l3.5.1 硅烷交联聚乙烯管材专用料 l3.5.2 硅烷交联聚乙烯电缆料的研究 l3.5.3 无卤阻燃硅烷交联聚

13、乙烯电缆料研究表3-9：不同品种HDPE的工艺性能和凝胶含量树脂接枝前MI,g/10min接枝后MI，g/10min挤出表面情况凝胶含量，%HDPE1#0.10.005不光62.7HDPE230.30.03不光58.9HDPE3#0.90.2光滑62.1HDPE4#1.20.06不光64.0HDPE5#6.72.4光滑56.6HDPE6#5.82.6光滑52.5 表3-10不同配比HDPE/LLDPE的性能HDPE/LLDPE配比凝胶含量%MFRg/10min拉伸强度MPa断裂伸长率%100/060.22.325.114090/1061.71.524.721080/2063.51.223.12

14、9060/4064.20.618.9400表3-11：硅烷交联聚乙烯料主要物理、机械性能物理、机械性能A型B型单位测试方法密度0.9520 .948g/cm3DIN 53479熔体流动速率0.320.74g/10minGB 3682拉伸强度25.823.5MPaISO R527断裂伸长率400420%ISO R527弯曲弹性模量1530670GpaISO 178维卡软化点125124ASTM D1525 表3-12: 硅烷交联聚乙烯铝塑复合管的主要性能项目测试结果单位测试方法规格2025 ASTM D1282凝胶含量68%DIN 16892层间结合力良 ASTM D128220爆破压力7.0M

15、PaASTM D128282,环应力2.72MPa10h液压实验无泄露 ASTM D1282表3-13：不同配比LDPE和LLDPE交联料的性能A/C/BMFR，g/10min凝胶含量，%拉伸强度，MPa断裂伸长率，%70/30/01.2557.414.829050/30/200.8760.515.332030/30/600.3961.216.53000/30/700.1163.217.2280项目测试结果单位实验方法抗张强度16.7MPaGB1040断裂伸长率460%GB1040老化试验（135，168h）抗张强度变化率断裂伸长率变化率 +5-7 %GB2951.7热延伸试验（200，15m

16、in,0.2MPa）负荷下延伸率冷却后永久变形 700 %GB2951.18介电常数（50Hz 20）2.3 GB140920体积电阻率1.51015.mGB1410介电强度37KV.mGB1408介电损耗角正切（20）2104 GB1409脆化温度-77GB5470表3-15：EVA对LLDPE复合体系力学性能和阻燃性能的影响测试项目 EVA含量，份 0 10 30 50拉伸强度，MPa 14.9 14.5 14.0 13.6断裂伸长率，% 510 530 550 580氧指数 17.3 18.2 20.7 21.5交联后氧指数 21.2 21.5 22.4 23.5010203040101

17、112131415EVA含量，份拉伸强 度 ，MPa B120140160180200 断 裂 伸 长 率 ，% C 0210111213141516酞 酸酯添 加 量，份拉 伸 强 度 /MPa B050100150200250300断 裂 伸 长 率 ，% C图3-28：钛酸酯含量对复合材料阻燃性能的影响 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62810121416Mg(OH)2用量,份拉伸强 度 ，MPa100150200250300断裂 伸长率 ，%0204060801001201401600246810121416182

18、022242628303234氧 指数氢氧化镁用量，份 图3-29：氢氧化镁用量对材料拉伸性能的影响 图3-30：氢氧化镁含量对材料氧指数的影响 05101520024681012141618202224262830氧 指数，%红 磷用量，份-2024681012141618510152025红 磷用量，份拉伸强 度 ，MPa B100200300400500600700800断裂 伸长率 ，% C图3-31：红磷用量对材料氧指数的影响 图3-32：红磷用量对材料拉伸性能的影响 Mg(OH)2用量，份拉伸强度，MPa断裂伸长率，%氧指数3012.936527.54012.332027.95011.730528.76011.