硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝課件

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝2024/4/17硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝第二章實(shí)驗(yàn)部分2.1主要原材料2.2主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.3實(shí)驗(yàn)工藝2.4測(cè)試手段硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝第二章實(shí)驗(yàn)部分PEDCPA151熔融擠出造粒接枝PEA料PEDBTDL1010熔融擠出催化劑母料B料A料B料機(jī)械混合

A與B的混料擠出成型含催化劑的接枝PE制品浸泡熱水中水解縮合交聯(lián)交聯(lián)PE制品

二步法工藝流程

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝第三章結(jié)果與討論3.1硅烷交聯(lián)聚乙烯配方3.2工藝和設(shè)備對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率和拉伸性能的影響3.3硅烷接枝聚乙烯流動(dòng)性和預(yù)交聯(lián)研究3.4硅烷交聯(lián)聚乙烯結(jié)構(gòu)和性能3.5硅烷交聯(lián)聚乙烯專(zhuān)用料研究硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝3.1硅烷交聯(lián)聚乙烯配方3.1.1引發(fā)劑種類(lèi)及其用量對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響3.1.2硅烷種類(lèi)及其用量對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響3.1.3基體樹(shù)脂對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝引發(fā)劑種類(lèi)對(duì)凝膠含量和MFR的影響

引發(fā)劑類(lèi)型BPODCPLPOCHP凝膠含量，%40.658.756.245.2MFR（g/10min）0.480.120.150.22硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝

引發(fā)劑用量對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷種類(lèi)對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響

硅烷種類(lèi)A151A171A172凝膠含量，%58.460.362.1MFR，g/10min0.450.380.17硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷用量對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝PE分子量對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝PE結(jié)構(gòu)對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝溫度對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響

擠出機(jī)各段溫度凝膠含量,%MFRg/10minⅠⅡⅢⅣⅤ14015016017016046.71.214016017018017050.10.9314017018019018053.20.7815018019020019054.50.6715018020022020054.80.69硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)凝膠含量和熔體流動(dòng)速率的影響硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝設(shè)備對(duì)凝膠含量、MFR和拉伸性能的影響

項(xiàng)目1#2#3#4#5#擠出設(shè)備φ30×25單螺桿擠出機(jī),通用型.φ80×30單螺桿擠出機(jī),BM螺桿φ55×38同向平行雙螺桿擠出機(jī)ф57×180/ф120×7同向雙螺桿擠出機(jī)/單螺桿擠出機(jī)雙階擠出機(jī)ф140×7/ф180×6BUSSKKG14-18混煉設(shè)備溫度,℃160～220160～220180～210180～210/160160～210/130螺桿轉(zhuǎn)速,r/min4040200250230MFR,g/10min1.01.21.21.41.6凝膠含量,%61.563.167.367.168.3拉伸強(qiáng)度,MPa22.122.723.024.424.8斷裂伸長(zhǎng)率,%310330320380400硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝3.3硅烷接枝聚乙烯流動(dòng)性和預(yù)交聯(lián)研究

3.3.1硅烷接枝反應(yīng)體系的流變行為3.3.2水份和溫度對(duì)硅烷交聯(lián)聚乙烯熔體流動(dòng)性的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷接枝反應(yīng)體系的流變行為

圖3-11：硅烷接枝體系剪切應(yīng)力和剪切速率之間的關(guān)系圖3-12：硅烷接枝體系表觀粘度和非牛頓剪切速率關(guān)系曲線硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝

圖3-13：硅烷接枝體系表觀粘度和剪切應(yīng)力之間關(guān)系曲線圖3-14：硅烷接枝體系的非牛頓指數(shù)硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝水份對(duì)硅烷交聯(lián)聚乙烯熔體流動(dòng)性的影響

圖3-16：含水量對(duì)MFR的影響圖：3-17交聯(lián)速率與接枝料含水量之間關(guān)系曲線硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝溫度對(duì)硅烷交聯(lián)聚乙烯熔體流動(dòng)性的影響

圖3-18：不同溫度下MFR隨時(shí)間變化關(guān)系曲線圖3-21：溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝在催化劑存在下溫度對(duì)交聯(lián)反應(yīng)的影響

圖3-20：凝膠含量隨時(shí)間的變化關(guān)系圖3-21：溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)的影響硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝3.4硅烷交聯(lián)聚乙烯結(jié)構(gòu)和性能

3.4.1硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯的微觀形態(tài)3.4.2硅烷交聯(lián)聚乙烯的性能3.4.2.1交聯(lián)對(duì)密度的影響3.4.2.2交聯(lián)對(duì)結(jié)晶性能的影響3.4.2.3交聯(lián)對(duì)力學(xué)性能的影響3.4.2.4交聯(lián)對(duì)熱性能的影響硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯的微觀結(jié)構(gòu)

圖3-22未交聯(lián)HDPE圖3-23：gel=35%硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝圖3-24：gel=64%圖3-25：gel=70%

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝交聯(lián)對(duì)密度的影響

表3-5：密度隨硅烷含量的變化硅烷含量，%0.51.01.52.02.5密度，g/cm30.9480.9490.9490.9500.951硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝交聯(lián)對(duì)結(jié)晶性能的影響

表3-6：不同凝膠含量聚乙烯的熔點(diǎn)、熔程、結(jié)晶度凝膠含量%熔點(diǎn)（Tm）℃熔程℃結(jié)晶度，%0123.536.363.230123.349.962.343122.952.861.153122.157.360.561121.653.961.570121.755.762.1硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝交聯(lián)對(duì)拉伸性能的影響

圖3-26：拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率隨凝膠含量變化關(guān)系曲線硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝交聯(lián)對(duì)耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性能的影響

表3-7:凝膠含量對(duì)耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂的影響凝膠含量，%0304661耐環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂（f20，100%，50℃）45320816＞1000硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝交聯(lián)對(duì)熱性能的影響

表3-8：交聯(lián)聚乙烯不同凝膠含量時(shí)的維卡軟化點(diǎn)凝膠含量，%030466172維卡軟化點(diǎn)，℃119121123125128硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝3.5硅烷交聯(lián)聚乙烯專(zhuān)用料研究

3.5.1硅烷交聯(lián)聚乙烯管材專(zhuān)用料3.5.2硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料的研究3.5.3無(wú)鹵阻燃硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料研究硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝管材料基礎(chǔ)樹(shù)脂選擇

表3-9：不同品種HDPE的工藝性能和凝膠含量樹(shù)脂接枝前MI,g/10min接枝后MI，g/10min擠出表面情況凝膠含量，%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硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝

表3-10不同配比HDPE/LLDPE的性能HDPE/LLDPE配比凝膠含量%MFRg/10min拉伸強(qiáng)度MPa斷裂伸長(zhǎng)率%100/060.22.325.114090/1061.71.524.721080/2063.51.223.129060/4064.20.618.9400硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷交聯(lián)聚乙烯管材料的性能

表3-11：硅烷交聯(lián)聚乙烯料主要物理、機(jī)械性能物理、機(jī)械性能A型B型單位測(cè)試方法密度0.9520.948g/cm3DIN53479熔體流動(dòng)速率0.320.74g/10minGB3682拉伸強(qiáng)度25.823.5MPaISOR527斷裂伸長(zhǎng)率400420%ISOR527彎曲彈性模量1530670GpaISO178維卡軟化點(diǎn)125124℃ASTMD—1525硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝表3-12:硅烷交聯(lián)聚乙烯鋁塑復(fù)合管的主要性能項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果單位測(cè)試方法規(guī)格￠2025

ASTMD1282凝膠含量68%DIN16892層間結(jié)合力良

ASTMD128220℃爆破壓力7.0MPaASTMD128282℃,環(huán)應(yīng)力2.72MPa10h液壓實(shí)驗(yàn)無(wú)泄露

ASTMD1282硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝電纜料基礎(chǔ)樹(shù)脂的選擇

表3-13：不同配比LDPE和LLDPE交聯(lián)料的性能A/C/BMFR，g/10min凝膠含量，%拉伸強(qiáng)度，MPa斷裂伸長(zhǎng)率，%70/30/01.2557.414.829050/30/200.8760.515.332030/30/600.3961.216.53000/30/700.1163.217.2280硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料主要性能項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果單位實(shí)驗(yàn)方法抗張強(qiáng)度16.7MPaGB1040斷裂伸長(zhǎng)率460%GB1040老化試驗(yàn)（135℃，168h）抗張強(qiáng)度變化率斷裂伸長(zhǎng)率變化率

+5-7

%%GB2951.7熱延伸試驗(yàn)（200℃，15min,0.2MPa）負(fù)荷下延伸率冷卻后永久變形

700

%%GB2951.18介電常數(shù)（50Hz20℃）2.3

GB140920℃體積電阻率1.5×1015Ω.mGB1410介電強(qiáng)度37KV.mGB1408介電損耗角正切（20℃）2×104

GB1409脆化溫度-77℃GB5470硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝無(wú)鹵阻燃電纜料基礎(chǔ)樹(shù)脂選擇表3-15：EVA對(duì)LLDPE復(fù)合體系力學(xué)性能和阻燃性能的影響測(cè)試項(xiàng)目EVA含量，份0103050拉伸強(qiáng)度，MPa14.914.514.013.6斷裂伸長(zhǎng)率，%510530550580氧指數(shù)17.318.220.721.5交聯(lián)后氧指數(shù)21.221.522.423.5硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝

圖3-27：EVA含量對(duì)高填充PE力學(xué)性能的影響LLDPE+LDPE+EVA/Mg(OH)=100/100硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝表面處理劑用量對(duì)阻燃材料力學(xué)性能的影響

圖3-28：鈦酸酯含量對(duì)復(fù)合材料阻燃性能的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝氫氧化鎂用量對(duì)材料力學(xué)性能和阻燃性能的影響

圖3-29：氫氧化鎂用量對(duì)材料拉伸性能的影響圖3-30：氫氧化鎂含量對(duì)材料氧指數(shù)的影響

硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝紅磷的協(xié)同阻燃作用

圖3-31：紅磷用量對(duì)材料氧指數(shù)的影響圖3-32：紅磷用量對(duì)材料拉伸性能的影響硅烷交聯(lián)聚乙烯配方工藝Mg(OH)2用量，份拉伸強(qiáng)度，MPa斷裂伸長(zhǎng)率，%氧指數(shù)3012.936527.5