一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材及其制备方法技术

一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材及其制备方法，属于聚乙烯管材技术领域。解决了现有技术中辐照交联法制备聚乙烯管材容易导致管材局部击穿且辐照剂量高的问题。本发明专利技术的方法先对高密度聚乙烯进行预辐照，得到预辐照的高密度聚乙烯；然后将预辐照的高密度聚乙烯和多官能团单体物理混合后加入反应型挤出机中，经牵引、冷却、造粒，得到高密度聚乙烯接枝物；将高密度聚乙烯、高密度聚乙烯接枝物和抗氧剂物理混合后，通过高速挤出机挤出成管，得到接枝改性的聚乙烯管材；对得到的接枝改性聚乙烯管材进行二次辐照交联，得到接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。该方法制备的管材不仅耐温性好，抗撕裂强度高，抗蠕变性强，且辐照剂量低，无辐照击穿。

Grafting modified radiation crosslinked polyethylene heat-resistant pipe material and preparation method thereof

The utility model relates to a graft modified radiation crosslinked polyethylene heat-resistant pipe material and a preparation method thereof, belonging to the technical field of polyethylene pipe. The utility model solves the problems that the polyethylene pipe made by the irradiation crosslinking process is easy to cause local breakdown and high radiation dose in the prior art. The method of the invention are pre irradiation of high density polyethylene, high density polyethylene and pre irradiation; high density polyethylene pre irradiation and polyfunctional monomer physical mixing and adding reactive extruder, the traction, cooling, granulation, high density Polyethylene Grafted high density polyethylene; High Density Polyethylene Grafted and antioxidant by physical mixing, extruding machine into a tube of high speed extrusion, by grafting of polyethylene pipe; the grafted polyethylene pipe two by irradiation crosslinking, grafting modification of radiation crosslinked polyethylene heat pipe. The tubes prepared by this method have not only good temperature resistance, high tearing strength, strong creep resistance, but also low radiation dose and no radiation breakdown.

【技术实现步骤摘要】
一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材及其制备方法
本专利技术属于辐照交联聚乙烯管材
，具体涉及一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材及其制备方法。
技术介绍
聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α-烯烃的共聚物。聚乙烯因无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)，常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良，在管材、注射成型制品、电线包裹层等领域具有广泛的应用。现有技术中，聚乙烯管材的制备方法主要采用硅烷交联法、过氧化物交联法和辐射交联法。硅烷交联法是利用含有双键的乙烯基硅烷在引发剂作用下，与熔融的聚乙烯反应，形成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下，遇水发生水解，从而形成立体网状的硅氧键交联结构；但由于硅烷交联技术需添加较高比例的添加剂，原料成本高，还需经过长时间水解交联，能耗高，而且不能用传统的聚烯烃挤出设备生产，需用为硅烷交联专门设计的挤出设备，挤出速度较低。过氧化物交联是通过混入聚乙烯中的过氧化物在挤出过程中分解为自由基，引发聚乙烯高分子链形成活性自由基而发生交联，但为使交联反应在机筒内进行，该技术需要高压挤出设备，导致生产速度极低，效率低。辐射交联法是采用电子加速器对聚乙烯材料或挤压出来的管材进行辐射，使材料内部聚乙烯大分子在辐射高能射线作用下产生自由基，然后分子间自由基形成C-C交联链，交联后呈三维网状高分子的交联聚乙烯及其管材。相较于硅烷交联法和过氧化物交联法这两种化学类制备方法，辐射交联法作为物理类制备方法，具备制备条件要求低，可以在常温和常压下完成，易于再现，通过控制吸收剂量就可以控制交联度，产品纯净，无废物产生和生产效率等优点，近年来得到了广泛的研究和应用。但是，现有技术中的辐射交联法的辐照剂量较高，一般为10-15Mrad，且限于目前生产加工耐热聚乙烯管材所用高能电子加速器能量的限制(通常不超过3.0Mev)，聚乙烯管材辐照中，由于加速器能量及环境温湿度条件的影响，不可避免的会因为电子蓄积导致管材局部击穿，导致管材报废。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中，辐照交联法制备聚乙烯管材容易导致管材局部击穿且辐照剂量高的技术问题，提供一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案如下。一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法，包括以下步骤：步骤一、对高密度聚乙烯进行预辐照，辐照剂量为0.1-1Mrad，得到预辐照的高密度聚乙烯；步骤二、按照质量比为(40-80):(1-4)将步骤一得到的预辐照的高密度聚乙烯和三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)物理混合，混合均匀后加入到反应型挤出机中，经过牵出、冷却、切粒，得到高密度聚乙烯接技物；步骤三、按照质量比为(50-100):(15-55):(2-6)将高密度聚乙烯、步骤二得到的高密度聚乙烯接技物和抗氧剂B215物理混合，混合均匀后加入高速挤出机中，在180-220℃挤出管材，得到接枝改性的聚乙烯管材；步骤四、以7-9Mrad的剂量，辐照交联步骤三得到的接枝改性的聚乙烯管材，得到接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。优选的是，所述步骤一中，采用的是钴源或电子加速器进行预辐照。优选的是，所述步骤二中，反应型挤出机为双螺杆挤出机。优选的是，所述步骤二中，反应型挤出机的挤出温度为180-220℃。优选的是，所述步骤二中，预辐照的高密度聚乙烯和TAIC的质量比为(70-80):(3-4)。优选的是，所述步骤三中，高密度聚乙烯、高密度聚乙烯接技物和抗氧剂B215的质量比为(80-100):(35-55):(5-6)。优选的是，所述步骤四中，采用电子加速器进行辐照交联。本专利技术还提供上述接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法制备的接枝改性聚乙烯耐热管材。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法区别于现有的辐照交联方法，先用高能电离辐射对高密度聚乙烯树脂进行预辐照处理，将经过预辐照处理的高密度聚乙烯树脂与多官能团单体挤出造粒，得到高密度聚乙烯接技物，然后将高密度聚乙烯、高密度聚乙烯接技物与抗氧剂物理混合后，通过高速挤出机挤出管材，得到接枝改性的聚乙烯管材，再经过辐照交联，得到接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。该方法在管材中引入多功能团单体，通过多功能团单体对射线敏感及能量转移特性，大幅度降低辐照剂量，减少和分散蓄积电子，彻底消除了因为电子蓄积导致管材局部击穿的现象，大大提高了管材的成品率。2、本专利技术的接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材综合性能好；耐热老化、抗蠕变是决定管材寿命的两大主要因素，本专利技术的管材具备优异耐热老化性，经试验检测，在110℃的高温下，可通过长达一年(8760h)的测试，一年后，抗撕裂强度仍能达到22-25％，同时可推导，在70℃下可通过50年的测试；本专利技术的管材还具备优异的抗蠕变性，经试验检测，在70℃时，蠕变曲线从1h开始到50年终止，强度保持率为80-84％；且本专利技术的管材交联剂量低，无辐照击穿，在低的辐照剂量下得到直径≥40mm，厚壁≥4mm的聚乙烯管材，增加了大口径厚壁的管材柔韧性，利于现场安装，降低生产成本，提高生产效率。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术的一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法，包括以下步骤：步骤一、采用钴源或电子加速器对高密度聚乙烯进行预辐照，辐照剂量为0.1-1Mrad，得到预辐照的高密度聚乙烯；步骤二、按照质量比为(40-80):(1-4)，优选(70-80):(3-4)，将步骤一得到的预辐照的高密度聚乙烯和三烯丙基异氰脲酸酯物理混合，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，经过牵出、冷却、切粒，得到高密度聚乙烯接技物，挤出温度为180-220℃；步骤三、按照质量比为(50-100):(15-55):(2-6)，优选(80-100):(35-55):(5-6)，将高密度聚乙烯、步骤二得到的高密度聚乙烯接技物和抗氧剂B215物理混合，混合均匀后加入高速挤出机中，在180-220℃挤出管材，得到接枝改性的聚乙烯管材；步骤四、采用电子加速器，以7-9Mrad的剂量，辐照交联步骤三得到的接枝改性的聚乙烯管材，得到接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。本专利技术还提供上述接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法制备的接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。以下结合实施例进一步说明本专利技术。其中，各原料均可通过商购获得。抗氧剂B215购自北京天罡助剂有限公司。实施例1步骤一、采用电子加速器对高密度聚乙烯进行预辐照，辐照剂量为0.4Mrad，得到预辐照的高密度聚乙烯；步骤二、按照质量比为40:1，将步骤一得到的预辐照的高密度聚乙烯和TAIC物理混合均匀后，加入双螺杆挤出机中，经过牵出、冷却、切粒后，得到高密度聚乙烯接技物；步骤三、按照质量比为50:15:2将高密度聚乙烯、步骤二得到的高密度聚乙烯枝物和抗氧剂B215物理混合均匀后，加入高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对高密度聚乙烯进行预辐照，辐照剂量为0.1‑1Mrad，得到预辐照的高密度聚乙烯；步骤二、按照质量比为(40‑80):(1‑4)将步骤一得到的预辐照的高密度聚乙烯和三烯丙基异氰脲酸酯物理混合，混合均匀后加入到反应型挤出机中，经过牵出、冷却、切粒，得到高密度聚乙烯接技物；步骤三、按照质量比为(50‑100):(15‑55):(2‑6)将高密度聚乙烯、步骤二得到的高密度聚乙烯接技物和抗氧剂B215物理混合，混合均匀后加入高速挤出机中，在180‑220℃挤出管材，得到接枝改性的聚乙烯管材；步骤四、以7‑9Mrad的剂量，辐照交联步骤三得到的接枝改性的聚乙烯管材，得到接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。

【技术特征摘要】
1.一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对高密度聚乙烯进行预辐照，辐照剂量为0.1-1Mrad，得到预辐照的高密度聚乙烯；步骤二、按照质量比为(40-80):(1-4)将步骤一得到的预辐照的高密度聚乙烯和三烯丙基异氰脲酸酯物理混合，混合均匀后加入到反应型挤出机中，经过牵出、冷却、切粒，得到高密度聚乙烯接技物；步骤三、按照质量比为(50-100):(15-55):(2-6)将高密度聚乙烯、步骤二得到的高密度聚乙烯接技物和抗氧剂B215物理混合，混合均匀后加入高速挤出机中，在180-220℃挤出管材，得到接枝改性的聚乙烯管材；步骤四、以7-9Mrad的剂量，辐照交联步骤三得到的接枝改性的聚乙烯管材，得到接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材。2.根据权利要求1所述的一种接枝改性辐照交联聚乙烯耐热管材的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，采用的是钴源或电子加速器进行预辐照。3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海波，钟山，姚占海，
申请(专利权)人：吉林美高管道系统有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22