紫外交联高密度聚乙烯材料的制备及性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.05.005

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (5): 24-27.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.05.005

紫外交联高密度聚乙烯材料的制备及性能研究

段凯歌(), 陈小蝶, 倪佳, 梅振威, 周朝锡, 叶小平, 朱辉, 于东明

浙江曼瑞德舒适系统有限公司聚合物实验室，浙江温州 325000

收稿日期:2023-09-18 出版日期:2024-05-26 发布日期:2024-05-20
作者简介:段凯歌（1987—），女，中级工程师，从事高分子材料的研发工作，584654638@qq.com

Preparation and properties of ultraviolet crosslinked high⁃density polyethylene materials

DUAN Kaige(), CHEN Xiaodie, NI Jia, MEI Zhenwei, ZHOU Chaoxi, YE Xiaoping, ZHU Hui, YU Dongming

Polymer Lab，Zhejiang Menred Comfort System Co，Ltd，Wenzhou 325000，China

Received:2023-09-18 Online:2024-05-26 Published:2024-05-20

摘要/Abstract

摘要：

选择高密度聚乙烯（PE⁃HD）作为基础树脂，筛选与之适配的光引发体系制备紫外交联高密度聚乙烯材料（PE⁃Xe），对配方进行优化并对工艺进行探究，对紫外光的穿透性做了系统的试验，并研究了光敏剂和交联剂添加量、紫外灯功率、线速度对PE⁃Xe材料交联度的影响。结果表明：紫外光的穿透能力可以达到9.5 mm，当光敏剂和交联剂的添加量为0.7 %（质量分数，下同）时，紫外灯功率为500 W时，材料的交联度可以达到75 %以上，制备的管材耐压性好、力学性能优，结晶度达到40 %以上，200 ℃时的氧化诱导时间（OIT）大于20 min。

关键词: 紫外交联高密度聚乙烯, 光引发体系, 紫外灯功率, 交联度

Abstract:

In this study， high⁃density polyethylene was selected as a base resin， and a suitable photoinitiation system was selected to prepare ultraviolet （UV）⁃crosslinked high⁃density polyethylene （PE⁃Xe）. The formula was optimized and the process was explored. The penetration of ultraviolet light was systematically tested. At the same time， the effects of the amounts of photosensitizer and crosslinker， the power of UV lamp， and line velocity on the crosslinking degree of the PE⁃Xe materials were studied. The results indicated that the penetration ability of ultraviolet light reached 9.5 mm. When the addition amounts of photosensitizer and crosslinking agent was 0.7 wt%， and the UV lamp power was 500 W， the crosslinking degree of the PE⁃Xe material reached over 75 %. The prepared pipe exhibited good pressure resistance， excellent mechanical properties， and a crystalline degree of over 40 %， and its oxidation induction time at 200 ℃ was greater than 20 min.

Key words: ultraviolet crosslinked high?density polyethylene, photoinitiation system, ultraviolet light lamp power, crosslinking degree

中图分类号:

TQ325.1⁺2

段凯歌, 陈小蝶, 倪佳, 梅振威, 周朝锡, 叶小平, 朱辉, 于东明. 紫外交联高密度聚乙烯材料的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 24-27.

DUAN Kaige, CHEN Xiaodie, NI Jia, MEI Zhenwei, ZHOU Chaoxi, YE Xiaoping, ZHU Hui, YU Dongming. Preparation and properties of ultraviolet crosslinked high⁃density polyethylene materials[J]. China Plastics, 2024, 38(5): 24-27.

图/表 8

配方编号	PE⁃HD 含量/%	抗氧剂含量/%	交联剂含量/%	光敏剂含量/%	交联度/ %
1	99.35	0.40	0.15	0.10	49.23
2	99.10	0.40	0.30	0.20	63.65
3	99.00	0.40	0.36	0.24	66.23
4	98.90	0.40	0.40	0.30	78.29
5	98.60	0.40	0.60	0.40	81.75
6	98.40	0.40	0.70	0.50	82.65
7	98.00	0.40	1.00	0.60	87.44
8	97.10	0.40	1.50	1.00	88.33

表1 光敏剂和交联剂含量对PE⁃Xe交联度的影响

Tab.1 Effect of photosensitizer and crosslinker content on PE⁃Xe crosslinking

图1 紫外交联功率对PE⁃Xe交联度的影响

Fig.1 Effect of ultraviolet crosslink power on crosslinking degree of PE⁃Xe

线速度/m·min^-1	交联度/%
0.6	72.14
1.0	71.38
1.4	70.52
1.8	70.03
2.2	67.77

表2 线速度对PE⁃Xe交联度的影响

Tab.2 Effect of line speeds on crosslinking degree of PE⁃Xe

交联功率/W	样片厚度/mm	交联度/%
交联功率/W	样片厚度/mm	正面	背光面
900	7.14	74.56	70.05
	8.35	73.22	69.28
	9.50	70.77	67.57

表3 样片厚度对PE⁃Xe交联度的影响

Tab.3 Effect of sample thickness on crosslinking degree of PE⁃Xe

管材	温度/℃	时间/h	环应力/MPa	结果
PE⁃Xe	95	22	4.7	无渗漏、无破裂
		165	4.6
		1 000	4.4

表4 静液压测试结果

Tab.4 Hydrostatic test results

管材	拉伸强度/MPa	断裂伸长率/%
PE⁃HD	20.81	452.21
PE⁃Xe	21.15	441.65

表5 样品的拉伸性能

Tab.5 Tensile properties of the samples

图2 管材拉伸样品及断裂形貌

Fig.2 Pipe tensile sample and its fracture morphology

图3 PE⁃Xe管的OIT

Fig.3 OIT of the PE⁃Xe pipe

参考文献 10

1	鲍光复，傅勇，姜志荣，等.耐热聚乙烯管材料的性能特点及发展概况［J］.现代塑料加工应用，2016，28（6）：28⁃31.
	BAO G F， FU Y， JIANG Z R， et al. Performance characteristics and development of heat⁃resistant polyethylene pipe materials ［J］. Modern Plastics Processing and Application， 2016，28（6）：28⁃31.
2	马小伟，乔亮杰，莫明，等.耐热聚乙烯的加工性能［J］.合成树脂及塑料，2017，34（4）：77⁃80.
	MA X W， QIAO L J， MO M， et al. Processing properties of heat⁃resistant polyethylene［J］. Synthetic Resins and Plastics， 2017，34（4）：77⁃80.
3	王群涛，侯斌，郭锐，等. 管材专用耐热聚乙烯的等温结晶行为［J］. 合成树脂及塑料， 2016， 33（6）： 68⁃70.
	WANG Q T， HIU B， GUO R， et al. Isothermal crystallization behavior of heat resistant polyethylene for pipes［J］. Synthetic Resin and Plastics， 2016， 33（6）： 68⁃70.
4	Oster G， Oster G K， Moroson H. Ultraviolet induced crosslinking and grafting of solid high polymers［J］. Journal of Polymer Science， 1959， 34（127）： 671⁃684.
5	Oster G. Crosslinking of polyethylene with selective wavelengths of ultraviolet light［J］. Journal of Polymer Science， 1956， 22（100）： 185.
6	Yan Qing， Xu Wenying， Rånby B. Photoinitiated crosslinking of low density polyethylene： II.Morphology and properties［J］. Polymer Engineering and Science， 2010， 31（22）： 1 567⁃1 571.
7	Zamotaev P V， Litsov N J， Kachan A A.Photochemical reactions of 9，10⁃anthraquinone and some of its derivatives in polyethylene［J］. Polymer Photochemistry， 1986， 7（2）： 139⁃152.
8	Horie K， Ando H， Mita I. Photochemistry in polymer solids. 8. Mechanism of photoreaction of benzophenone in poly（vinyl alcohol）［J］. Macromolecules， 1987，20（1）： 54⁃58.
9	鲍文波，马树军，贾振山，等. 紫外光辐照交联聚乙烯在电缆行业中的应用及进展［J］. 电线电缆，2009， 4（4）： 4⁃7.
	BAO W B， MA S J， JIA Z S，et al. Application and development of UV⁃irradiated XLPE in the cable industry. Wire & Cable，2009， 4（4）： 4⁃7.
10	路义萍，唐佳东，赵洪，等. 低压电缆紫外光交联辐照箱通风冷却研究［J］. 哈尔滨理工大学学报，2013， 18（1）： 45⁃50.
	LU Y P， TANG J D， ZHAO H，et al. Study of ventilation cooling for an irradiation box of low⁃voltage cable ultraviolet cross⁃linking［J］. Journal of Harbin University of Science and Technology，2013， 18（1）： 45⁃50.

[1]	董劲. EVA/铕配合物薄膜的制备及光学性能研究[J]. 中国塑料, 2016, 30(07): 38-43 .
[2]	王林生丁雪佳何金迎陈敏肖卫涛程志强. 化学微交联改性对聚氨酯性能的影响[J]. 中国塑料, 2013, 27(05): 24-27 .
[3]	夏明, 途翠霞. 辐照交联聚乙烯管材专用树脂的研制[J]. 中国塑料, 2008, 22(04): 47-52 .

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Preparation and properties of ultraviolet crosslinked high⁃density polyethylene materials

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