塑料制品配方与制备手册
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第二节 聚乙烯管材

一、经典配方

1.LDPE或HDPE管材配方(见表2-63)

表2-63 LDPE或HDPE管材配方

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2.HDPE/LLDPE共混管材配方

配方(质量份):HDPE[HHM5202,MFR=0.35(g/10min)]50;LLDPE[2037A,MFR=2.5(g/10min)]50。

相关性能:拉伸强度为23.4MPa,断裂伸长率为196%,爆破强度为5.7MPa,瞬时爆破环向应力为219.7MPa。

3.硅烷交联、聚乙烯管材配方

配方(质量份):HDPE(5200B)/LLDPE(7068)100;乙烯基三乙氧基硅烷(A151)2.5;DCP 1;二月桂酸二丁基锡0.05;抗氧剂10100.1。

相关性能:拉伸强度为33MPa,热老化保持率为85%,维卡软化点为122℃。

4.抗静电HDPE瓦斯抽放管配方

配方(质量份):HDPE 100;十溴联苯醚(DBDPO)4;Sb2O3(<5μm)2;硼酸锌1;抗静电剂(HKD-500)5。

相关性能:阻燃、抗静电。

5.矿用阻燃HDPE管配方

配方(质量份):HDPE 100;十溴联苯醚6.5;Sb2O33;水合硼酸锌3.3。

相关性能:氧指数为42%。

6.煤矿用聚乙烯阻燃管材配方

配方(质量份):LDPE 100;CPE 30;三氧化二锑20;HSt 0.5;十溴联苯醚4。

7.矿用抗静电阻燃PE管配方

配方(质量份):LDPE 90;LDPE阻燃母料10;HZ-1抗静电剂0.5;HKD-500抗静电剂0.5;ASA-150抗静电剂0.5;交联剂DCP 2;抗氧剂10100.2;助抗氧剂DLTP 0.2;白油分散剂1;炭黑2。

其中LDPE阻燃母料配方为:Sb2 O350;Al(OH)350;LDPE 20;钛酸酯偶联剂1.5;CPE15;十溴联苯醚15;五溴甲苯5。

8.硅烷交联HDPE管材配方

配方(质量份):HDPE(5000S)100;硅烷A1512;DCP 0.18;二月桂酸二丁基锡0.05;抗氧剂10100.1。

加工条件:交联温度为85℃,交联时间为4h。

相关性能:拉伸强度为31.5MPa,断裂伸长率为235%,维卡软化温度为109℃,凝胶含量为89%。

9.聚乙烯钙塑管配方

配方(质量份):LDPE 100;重质碳酸钙100;CPE 6;液体石蜡1;硬脂酸1;炭黑 适量。

加工条件:物料在温度为50℃±5℃下进行捏合,时间5~6min,然后密炼。密炼温度控制在65℃左右,时间3~4min,再进入两台辊机混炼。第一台辊筒表面温度为(70±5)℃,辊距(2.0±0.3)mm,第二台辊筒表面温度为(65±5)℃。混炼后经造粒、过筛后进行干燥,干燥温度≤65℃,时间不宜过长。最后进行挤出、定型、冷却、切割成制品。

10.改性高密度乙烯管配方(见表2-64)

表2-64 改性高密度乙烯管配方

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11.LLDPE阻燃护线管配方

配方(质量份):LLDPE 100;十溴二苯醚10;氯化石蜡-705;Sb2O35;Al(OH)340;其他助剂3。

加工条件:在80~100℃下进行充分混合,造粒温度为150~180℃,挤出成型温度送料段为120~140℃、塑化段为140~160℃、均化段为160~180℃,口模温度为150~160℃。

相关性能:氧指数可达26.5%。

12.LDPE纬纱管配方

配方(质量份):LDPE 100;HDPE 40;EVA 10;陶土50;DCP 1;HSt 0.8;色料 适量。

13.耐高温耐油MDPE管材内衬材料配方

配方(质量分数,%):MDPE(P60)75;PA6(1013B)20;PE-g-MAH 5。

相关性能:热油吸收率为8.5%,熔体流动速率为0.65g/(10min),拉伸强度为28MPa,热变形温度为75℃。

14.环保型EVA/LDPE无卤阻燃热收缩管配方

配方(质量份):EVA(VA含量28%)70;LDPE(18D)30;氢氧化镁90;微胶囊红磷15;EVA-gMAH-4;复合润滑剂1;复合抗氧剂1。

相关性能:拉伸强度为12.5MPa,断裂伸长率为315%,氧指数为32.3%。

15.二步法硅烷交联聚乙烯管材专用料配方

配方(质量份):LLDPE(HD6070)100;乙烯基三甲氧基硅烷(A171)4;二月桂酸二正丁基锡3;过氧化二异丙苯(DCP)1。

加工条件:二步法的第一步为A料中LLDPE在DCP的引发下接枝硅烷,第二步为A料与B料混合,B料中的二月桂酸二正丁基锡经催化交联反应形成凝胶结构。其中A料由LDPE、DCP和A171组成,B料由LDPE和二月桂酸二正丁基锡组成。

相关性能:凝胶率为73%,拉伸强度为44MPa,瞬间耐热温度为185℃。

16.普通耐应力开裂改性HDPE煤气管配方(见表2-65)

表2-65 普通耐应力开裂改性HDPE煤气管配方

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17.化学交联LDPE耐热水管配方

配方(质量份):LDPE 100;DCP 0.5。

加工条件:造粒温度不能高于130℃,一般在115~117℃,否则会发生交联。将DCP溶解于液体石蜡中,在均匀段通过计量泵。

18.HDPE/EVOH共混阻隔管材配方

配方(质量份):HDPE(5502)100;EVOH(T102)18;PE-g-MAH 3。

加工条件:用双螺杆挤出机混合造粒。

性能:二甲苯的14天渗透率为0.5%,而相同的EVOH换成PA则14天渗透率为1%。

19.聚乙烯物理发泡管配方

配方(质量份):LDPE[MFR=2g/(10min)]100;ZnSt 1.5;成核剂滑石粉1.0;发泡剂氟里昂和N2混合气体30。

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先使用高压泵把气瓶中来的气体在混合压力容器中混合,然后再高压泵入挤出机中部已全部熔化了的塑料中,随熔融塑料一同挤出口模形成管材。当LDPE的熔体流动速率高时,流动性好,发泡剂用量少。

工艺参数:挤出机机筒温度分别为170℃、180℃、200℃、180℃、105℃、90℃,过渡区段温度为80℃,机头温度为75℃,压力为8MPa,循环水温为30℃。

20.HDPE热收缩管配方

配方(质量份):HDPE 100;抗氧剂0.2~0.5;辅助抗氧剂DLTP 0.3~0.5;紫外光吸收剂0.05~0.1。

21.空调绝热LDPE发泡管配方

配方(质量份):LDPE 100;AC 18;DCP 1.0。

加工条件:为保证助挤剂对树脂的充分渗透,制坯时压缩速度约为50mm/min,成型压力约为3MPa,保压1~2min。推压温度切不可低于20℃,一般要求料腔温度为30~50℃,口模温度为50~60℃。干燥助挤剂选用200号溶剂油时,干燥条件为210℃下2~3h。烧结升温速度为60℃/h,烧结条件为(375±5)℃下4h。冷却时需将烧结处的全透明胶体状管冷却到250℃以下。

22.橡胶/LDPE共混胶管配方

配方(质量份):丁苯橡胶90;LDPE 10;硫黄1;促进剂CZ 2;促进剂DM 1.2;氧化锌5;硬脂酸1;交联剂DCP 1.0;二甘醇2.0;防老剂MB 1.0;高耐磨炉黑50;碳酸钙120;固体古马隆树脂6;DBP 10。

23.改性UHMWPE管材配方1

配方(质量分数,%):UHMWPE 95;低分子蜡(相对分子质量500~1000)5。

性能:拉伸强度≥20MPa,缺口冲击强度≥700J/m,断裂伸长率≥400%,扁平试验(压至半径1/2)不破裂,维卡软化温度≥121℃,管材爆破压力≥3.8MPa。

24.改性UHMWPE管材配方2

配方(质量分数,%):UHMWPE 79.8;HDPE(相对分子质量30万~60万)19.9;热解硅0.3。

性能:拉伸强度为23.1MPa,断裂伸长率为72%,剪切强度为26.2MPa,磨损量为10mg,磨损指数为20%。

25.改性UHMWPE管材配方3

配方(质量分数,%):UHMWPE 92~95;LCP 5~8。

性能:拉伸强度为24~32MPa,磨损率为0.2%,维卡软化温度为132℃。

二、制备实例

实例1.硅烷交联聚乙烯热水管材

(1)配方 A料(质量份):聚乙烯(PE)100;硅烷3;引发剂0.15;催化剂0.1;抗氧剂0.25;其他助剂适量。B料(质量份):聚乙烯接枝料95;含催化剂母料5。

(2)制备方法:二步法硅烷交联PE料的引发、接枝过程在造粒厂完成。这里把95%的接枝料简称为A料,而把5%的含催化剂母料简称为B料,它同样由造粒厂制造,但A、B料制造工艺不完全相同。

1)A料制造工艺。硅烷交联PE料A料由于原料中有硅烷存在,其闪点﹤40℃,沸点﹤150℃,属易燃易爆品,采用高速混合会使硅烷挥发,易引起燃烧甚至爆炸。硅烷是一种强还原剂,引发剂是一种强氧化剂,两者在空气中混合危险性很大。经过反复实验后,采用主料PE、抗氧剂由加料斗进入,硅烷、引发剂由液体泵注入,通过挤出机混炼接枝的方法,从而较好地解决了这一问题。

A料造粒工艺路线如下:

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由于硅烷交联的原理是水解交联,因此无论是原料还是成品,对含水量都有要求,即要求含水量≤200mg/kg。在试验中通过特种干燥处理将原料和成品中的水分都控制在50mg/kg以下,同时将干燥后的成品A料、B料封入不透气的铝塑袋中。在生产现场,挤出机的加料口一般与大气相通,湿度较高的天气会给生产硅烷交联PE料A料带来影响,因此在生产线中采用全密封连接。

2)造粒设备选用。采用同向啮合型平行双螺杆造粒机组成硅烷交联PE料的生产装置。这种设备可根据设计的需要调节塑化、剪切、分散效果。通过对螺杆的多种组合以及多区温度、主机转速、滤网尺寸等各项工艺参数调整、试验,生产出品质均匀、接枝良好、适合管材生产的硅烷交联料A料。

A料、B料造粒完成后,以95∶5(质量比)的比例分别独立包装,然后放入一个外包装袋中封包。

(3)性能(见表2-66和表2-67)

表2-66 批试产品性能测试数据

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表2-67 批试产品卫生指标测试数据

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(4)应用与效果 研制开发的二步法硅烷交联高密度聚乙烯塑料具有稳定的高接枝率,是国内市场的一种新型的具有优异耐高温老化性能的热水管材。它加工性能良好,适合各类挤塑设备生产,所制管材表面光滑、圆整。该产品经检测,技术指标与卫生指标均符合项目设计要求。此外,该产品生产工艺成熟,无三废污染,并由ISO 9001质量体系认证,可以批量生产。

实例2.硅烷交联聚乙烯管材

(1)配方 A料(质量份):聚乙烯100;硅烷偶联剂4;助交联剂1;催化剂3;抗氧剂0.1~0.3;其他助剂适量。B料(质量份):聚乙烯99;热稳定剂1。

(2)制备方法 工艺路线如下:

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(3)性能 本产品与基础树脂及国内其他同类产品的性能对比见表2-68。

表2-68 本产品与基础树脂及国内其他同类产品的性能对比

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注:2.11N、21.1N为负载。

由表2-68可看出,该配方制品的主要性能指标比基础树脂(HDPE和LLDPE)有明显提高,达到并超过了国内同类原料的技术指标。

采用上述配方生产的专用料进行管材挤出生产,其生产状况平稳,并且未改变原来的生产工艺参数。硅烷PE交联管性能测试结果见表2-69。

表2-69 硅烷PE交联管性能测试结果

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(4)应用与效果 以独山子石化生产的聚乙烯为基础树脂,采用二步法改性研制的硅烷交联聚乙烯管材专用料,在实际生产过程中,操作稳定,加工性能良好,所得管材性能可满足使用要求。

实例3.交联聚乙烯冷水管材

(1)配方(质量份) HDPE 100;乙烯基三乙氧基硅烷2.5~3;有机过氧化物0.1;催化剂0.25;抗氧剂0.1。

(2)制备方法 常用的硅烷交联方法有一步法和二步法两种。

一步法是将配方中的各组分如PE树脂、硅烷接枝剂、引发剂及催化剂等一起加入高剪切挤出机中,在挤出机的前半段发生PE接枝反应,在挤出机的后半段接枝PE发生少量交联,待制品成型后,继续交联反应。

二步法是将配方中的大部分PE树脂与硅烷接枝剂发生接枝反应,生成的接枝PE为A料,少部分PE树脂与催化剂、引发剂一起组成B料。在具体生产前,将A、B两料混合在一起,边成型边交联。

(3)性能PE的硅烷交联度可达70%~75%。

由于大口径交联管材交联困难,加之交联成本高,因而一般只生产ϕ63mm以下的XLPE管材。XLPE管的使用温度会从-40~60℃变为-75~110℃,最小耐爆破压力由1.0MPa提高到4.0MPa,衡量其阻燃性的氧指数则由17.5提高到28.0,其他性能如阻隔性、抗蠕变性、抗应力开裂、刚性、耐蚀性、抗撕裂及电绝缘性等也都有不同程度的提高。

(4)应用 可用作冷水管和上下水管道等。

实例4.交联聚乙烯铝塑复合管

(1)配方 A料(质量份):HDPE 100;硅烷1.5;抗氧剂10100.1;助抗氧剂DLPP 0.2;过氧化二异丙苯0.2。B料(质量份):HDPE 100;有机锡0.1。

(2)制备方法

1)工艺流程。

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2)工艺条件。

①双辊机辊温:前辊为150℃,后辊为145℃。

②塑料注塑机:注射压力为70~100MPa。

③机筒温度及工作时间:前段为190℃,注射时间为3~10s;中段为200℃,保压时间为15~60s;后段为210℃,冷却时间为15~50s。

(3)性能 本复合管材具有卓越的耐环境应力开裂性、耐热性、抗蠕变性,较高的抗撕裂性及抗缺口开裂性,并克服了普通聚乙烯对填料的敏感性,即使配混较多的改性填料,如增强剂、导电填料、阻燃剂等,对材料力学性能的影响也不是太大。

(4)应用与效果 铝塑复合管是由纯铝或铝合金与聚乙烯复合而成的,是可用于替代镀锌管、铜管的新型管材,集铝与聚乙烯的优点为一体,它可用于家用热水管,输送石油气、煤气、上下水及工业排水系统等,其优异性能使它与同样强度的普通管相比可省料40%左右。该配方适用性强,具有较高的工业使用价值。

实例5.铝塑复合管

(1)配方

1)交联PE配方(质量份):HDPE 100;硅烷2~4;有机过氧化物交联剂0.1~0.2;其他助剂适量。

2)铝塑复合管用粘合剂配方(质量份):PE 100;引发剂0.5;极性不饱和单体0.5~10;有机溶剂0.5~10;交联抑制剂2;偶联剂3。

(2)制备方法 铝塑复合管的铝复合层可采用两种连接方式。一是超声波搭焊,焊接厚度可达0.2mm。其优点为焊接温度低,成本低,缺点为焊接速度慢(3~4m/min),搭缝处同心度较差,不适于生产大口径管材,一般只可生产ϕ32mm以下的管材。二是氩弧对焊,焊接厚度可达0.5mm。其优点为焊接速度快(12~15m/min),可生产ϕ63mm以下的管材,管材同心度好,便于密封连接。

铝塑复合管的生产工艺流程如下:

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由于焊接及交联等原因,铝塑复合管不适于生产口径大于ϕ63mm的管材。

(3)性能 铝塑复合管的具体结构为塑料/粘合剂/铝箔/粘合剂/塑料五层复合管材。塑料层常用PE,按PE是否交联,可分为普通PE铝塑复合管(称为冷水管)和交联PE(XLPE)铝塑复合管(称为热水管)两种。粘合剂的目的在于提高铝塑之间的复合强度。

由于铝塑复合管含有塑料和金属两种性能截然不同的材料,因而具有塑料与金属两者的综合性能,其突出的性能有:耐压性能大幅提高,常温下最小耐爆破压力为7MPa;气体阻隔性好,O2的透过系数接近于零;可有效导泄电荷,赋予抗静电性;可有效散热,提高其阻燃性;可有效抗大气中的紫外线照射,提高其耐候性,使用寿命可达50年;具有可随意弯曲且不反弹的优点;可用金属控测器找出其所处的位置,方便故障维修。

(4)应用 主要用作给水管。

实例6.高速挤出铝塑复合管材

(1)配方(质量份) HDPE(DCDB 2480)50;LLDPE(DFDA 7042)10;HDPE(DMD7006A)40;抗氧剂(1010,168)0.1~0.7;聚乙烯蜡1~10。

(2)制备方法 铝塑复合管材专用料在型号为SJSH-72双螺杆挤出机上挤出造粒的工艺参数见表2-70所示。

表2-70 挤出造粒工艺参数

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从生产过程中发现,挤出机螺杆组合、挤出温度和主机转速对专用料的熔体流动速率和耐环境应力开裂性能有不同程度的影响,特别是挤出机螺杆组合影响最大。螺杆组合中组合块和反螺纹数量越多,物料在螺杆中所受的剪切刀越大。这种剪切力可破坏树脂的大分子链段,从而能降低专用料的ESCR性能,同时也降低了树脂的熔体强度,不利于管材的高速挤出。

(3)性能2480、7042、7006A三种树脂性能对比见表2-71。

表2-71 2480、7042、7006A三种树脂性能对比

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7006A树脂的加入虽然提高了2480树脂的熔体流动性,但严重影响了其耐环境应力开裂性能;7042树脂的加入既提高了2480/7006A共混物的熔体流动性,又改善了共混物的耐环境应力开裂性能。铝塑复合管材专用料配方中三种树脂的共混比例为2480∶7006A∶7042=50∶10∶40。

通过树脂共混的方法研制的普通铝塑复合管材专用料具有良好的熔体流动性和耐环境应力开裂性能,适合于铝塑复合管材生产线上的高速挤出。

(4)应用与效果 该铝塑复合管材专用料成功应用于从德国进口的铝塑复合管材生产线,最高挤出速度达到25m/min,并且挤出的管材表面光滑、平整。当挤出温度超过240℃时,管材表面出现鱼鳞纹和鲨鱼皮斑现象。适宜的挤出温度为:压缩段220℃,计量段240℃,机头230℃。目前,该专用料已开始推广应用,并取得较好的经济效益。

实例7.多孔塑料管材

(1)配方

1)主料配方(质量份):LDPE 100;改性填充料:30。

其中改性填充料以CaCO3为主,并加入一定量的挤出成型流动改性剂和产品性能改性剂。

2)标志线配方(质量份):LDPE 100;聚乙烯色母料2~3。

(2)制备方法

1)工艺流程。

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在两台共挤出生产线中,其中挤出机Ⅰ用于挤出管材主原料,挤出机Ⅱ用于挤出标志线原料。

2)挤出工艺参数。

①挤出机机身温度。从加料口至机头共分五个区,各区温度见表2-72。

表2-72 挤出机机身各区温度

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②机头温度。机头进料端(A)温度应高于口模(B)端温度,具体温度为:机头A 150~160℃,机头B 130~150℃。

③真空压力为0.5~0.8kPa。

④冷却水温为10~25℃。

⑤生产速度为0.6~0.8m/min。

(3)性能 塑料多孔管材(也称梅花管)是一种新型塑料管材产品,与以往的单孔管材相比,具有绝缘隔离、平行防电磁干扰的功能。

(4)应用 主要用于地下通信电缆的埋覆式穿线管等。

实例8.HDPE瓦斯抽放管

(1)配方(质量份) HDPE 100;DBDPO 4;Sb2O32;硼酸锌1;HKD-5005;无机盐及其他助剂1。

(2)制备方法 HDPE瓦斯抽放管的制备工艺流程如下:

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(3)性能 改性HDPE性能测试结果见表2-73。

表2-73 改性HDPE性能测试结果

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HDPE塑料管在矿井无光照条件下使用寿命可达50年以上,HDPE塑料管可以随地层的移动而形变,因而不会因应力集中而断裂。

(4)应用 HDPE瓦斯抽放管完全满足瓦斯抽放的使用要求。该HDPE管还可应用于城市煤气管道。

实例9.聚乙烯双壁波纹管

(1)配方(质量份) 高密度聚乙烯(MFR=0.3~2)100;抗氧剂(1076)0.06;光稳定剂(944)0.1;白油0.3。

(2)制备方法

1)生产设备。搅拌机、双螺杆挤出机、模具、聚乙烯双壁波纹管挤出辅机、切割机。

2)生产工艺。将原辅料按配比加入搅拌机混合均匀,经双螺杆聚乙烯双壁波纹管挤出机组挤出、冷却定型、牵引、(打孔)、切割即得成品管材。

3)应用与效果。可作为农业、土建、环保、电信等行业用管材,可用于各种液体的输送以及电缆敷设管,管壁打孔后可用于各种道路和场地的排水。

实例10.农用薄壁滴(微)灌管

(1)配方(质量份) EVA(醋酸乙烯5%,MFR=0.3)70;线性低密度聚乙烯(1-辛烯1%,0~20%共聚)30;抗氧剂(B900)0.06;炭黑母料(高浓度)3。

(2)制备方法

1)生产设备。搅拌机、单螺杆挤出机、模具、管材挤出辅机、计米印字机、盘卷机。

2)生产工艺。将原辅料按配比加入搅拌机混合均匀,经聚乙烯管材挤出机组挤出、冷却定型,牵引、盘卷即得成品管材。

(3)应用与效果 可作为农业、园艺等行业用薄壁滴(微)灌管,成本低,耐候性强,节水性好。

实例11.LDPE/LLDPE共混改性矿用管

(1)配方(质量份) LDPE 40;LLDPE 60;阻燃剂适量;抗静电剂适量;稳定剂适量;填料适量。

(2)制备方法 挤出工艺流程如下:

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1)挤出温度。各区挤出温度分别为1区120℃、2区150℃、3区168℃,机头温度为172℃。

2)螺杆转速为800r/min。

(3)性能 LDPE/LLDPE共混改性矿用管的性能见表2-74。

表2-74 LDPE/LLDPE共混改性矿用管的性能

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(4)应用与效果 低密度聚乙烯管材因其耐腐蚀、质量轻、使用方便等优点,在煤矿井下代替钢管用作排水管、瓦斯抽放管、风管等。由于煤矿井下条件特殊,对低密度聚乙烯管不仅要求其具有良好使用性能,而且还要求其具有阻燃和抗静电等安全性能,因此必须在低密度聚乙烯管中添加大量粉状阻燃剂和抗静电剂。但是低密度聚乙烯与粉状助剂相容性较差,使得低密度聚乙烯管材的力学性能很低,达不到使用要求。为了解决低密度聚乙烯与粉状助剂相容性问题,该配方将LDPE与LLDPE共混改性。通过试验研究,筛选出LDPE与LLDPE的最佳配比,研制出了符合煤炭行业标准MT 558.1—2005要求的矿用聚乙烯管。

实例12.辐射交联聚乙烯管材

(1)原材料与配方(见表2-75)

表2-75 原材料与配方

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(2)主要设备

1)GH-10DC高速混合机(北京塑料机械厂)。

2)SHSJ-30双螺杆挤出机(成都有机硅研究中心)。

(3)制备方法 将基体树脂、抗氧剂母料、敏化剂按一定比例在高速混合机中混合均匀后,在双螺杆挤出机中混炼造粒、压片、辐照交联。加料段、熔融段、挤出段、模头温度分别为180℃、200℃、220℃、210℃,螺杆转速为50r/min。

(4)性能与效果 辐射交联管材专用树脂的性能见表2-76。

从表2-76可看出,批量生产的辐射交联管材专用树脂的各项性能都达到了指标要求,可以进行挤管实验。加工技术参数分别为:螺杆转速50r/min,螺杆直径45mm,长径比30,管材规格ϕ20mm×2.0mm,牵引速度20m/min,加工温度180~210℃。

在上述工艺条件下将生产的管材进行辐射交联,检测成品管材的各项性能,并与进口树脂ME2592生产的管材进行对比,结果见表2-77。

表2-76 辐射交联管材专用树脂的性能

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表2-77 成品管材的检测结果

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从表2-77可看出,辐射后成品管材的各项性能与进口树脂生产的管材基本相同。这说明,自行研制开发的辐射交联管材基体树脂6400M的各项性能达到进口料的水平。

1)通过对辐射交联管材基体树脂及助剂体系的配方研究,确定了辐射交联管材专用树脂的最佳配方,即HDPE(6366M)和LLDPE(7042)的配比为80∶20,敏化剂M-1和抗氧剂的加入量均为2.5%。

2)随着辐射剂量的增加,拉伸强度、断裂伸长率下降,材料发生交联的同时也发生了降解,当辐射剂量控制在10~15Mrad时,拉伸强度和断裂伸长率均能满足辐射交联管的性能要求。

3)随着辐射剂量的增加,结晶度基本没有发生变化,这说明在室温下辐射,交联只是发生在非晶区或晶区与非晶区的边缘。经加工应用实验表明,专用树脂的各项性能达到进口树脂ME2592的水平。

实例13.低密度聚乙烯/线性低密度聚乙烯共混改性矿用管

(1)原材料与配方(见表2-78)

表2-78 原材料与配方

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(2)制备工艺 挤出工艺流程如图2-4所示。

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图2-4 挤出工艺流程

挤出工艺参数如下:

1)挤出温度。一区温度为120℃,二区温度为150℃,三区温度为168℃,机头温度为172℃。

2)螺杆转速为800r/min。

(3)管材性能LDPE/LLDPE共混改性矿用管的性能见表2-79。

表2-79 LDPE/LLDPE共混改性矿用管的性能

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(4)效果 低密度聚乙烯管材因其耐腐蚀、质量轻、使用方便等优点,在煤矿井下代替钢管用作排水管、瓦斯抽放管、风管等。由于煤矿井下的条件特殊,对低密度聚乙烯管不仅要求其具有使用性能,而且还要求其具有阻燃和抗静电等安全性能,因此必须在低密度聚乙烯管中添加大量粉状的阻燃剂和抗静电剂。但是低密度聚乙烯与粉状助剂相容性较差,使得低密度聚乙烯管材的力学性能很低,达不到使用要求。为了解决低密度聚乙烯与粉状助剂相容性问题,将LDPE与LLDPE共混改性。通过试验研究,筛选出了LDPE与LLDPE的最佳配比,研制出了符合煤炭行业标准MT 558.1—2005要求的矿用聚乙烯管。

实例14.阻燃抗静电聚乙烯管材

(1)原材料与配方(见表2-80)

表2-80 原材料与配方

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(2)制备方法 工艺流程如图2-5所示。

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图2-5 工艺流程

(3)性能(见表2-81)

表2-81 性能

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(4)效果 管材的质量在一定条件下还取决于所有添加剂的粒度,添加剂颗粒的粒径越小,所制成的管材在各方面的性能(包括阻燃、抗静电和物理力学性能)越高。所以,使添加剂的粒度超细化,也是提高管材质量的措施之一。该管材具有质量轻(仅为钢管质量的1/6)、韧性好、可随巷道走向敷设、可盘绕、耐腐蚀、安装方便等优点,内壁光滑,阻力小,使用中不易结垢,耐磨性也比橡胶管及纯聚乙烯管好。适用于煤矿井下排水、供水、压风、喷浆和瓦斯抽放,对保证煤矿安全生产具有重要意义并具有较好的经济效益。

实例15.线性低密度聚乙烯阻燃护线管材

(1)原材料与配方(见表2-82)

表2-82 原材料与配方

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(2)制备方法 由LLDPE、阻燃剂、助阻燃剂、增效剂、增量剂、消烟剂等组成阻燃体系。按配方比例将各种原材料放入高速捏合机中充分搅拌均匀,经几次挤出造粒,或用双辊开炼机将物料充分混合均匀再造粒,用颗粒料经挤出机生产出管材。制备方法如图2-6所示。

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图2-6 制备方法

(3)性能(见表2-83)

表2-83 性能

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(4)效果 一般聚乙烯燃烧所需氧指数为17.4%,用添加十溴二苯醚等助剂后的LLDPE阻燃体系制成的护线管,燃烧所需氧指数提高到26.5%。按国际标准UL-94做试验,达UL-94 V-0级标准。阻燃LLDPE护线管可以应用于要求高的地铁、船舶、车辆、高层建筑、通信系统等重要设施,有很好的实用价值。

实例16.阻燃聚乙烯收缩套管

(1)原材料与配方(见表2-84)

表2-84 原材料与配方

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(2)制备方法

1)工艺流程。阻燃聚乙烯收缩套管工艺流程如图2-7。

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图2-7 阻燃聚乙烯收缩套管工艺流程

2)工艺条件。塑炼条件:辊温130~150℃,初混辊距2mm,薄通辊距0.6mm,薄通10次以上,塑炼时间15min。模压条件:模板温度160℃,表压10MPa,模压时间8min。挤出造粒条件:一段温度为70~90℃,二段温度为110~120℃,三段温度为120~130℃,四段(转接头)温度为90~110℃,五段(口模)温度为90~100℃。

(3)性能 所研制的阻燃聚乙烯收缩套管的性能达到了相关标准的要求,用这种材料经挤出、辐射、扩张后得到的试制品,已开始投放市场。其材料性能见表2-85。

表2-85 材料性能

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(4)应用 广泛应用于电线的连接,焊点的绝缘保护,电线的末端处理,电阻器、电容器的绝缘保护,各种液体、气体管道连接处的保护,各种金属件的防护(如电冰箱的蒸发器与电视机的高频保护、高压部分的绝缘与保护)等,具有广阔的市场前景。