一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯及其制备方法，可控硅烷交联低熔垂聚乙烯按照重量份数计，其原料包括以下组分：高密度聚乙烯65～85份；马来酸酐接枝聚乙烯15～35份；氨基硅烷0.5～3.0份；抗氧剂0.3～0.5份。本发明专利技术通过HDPE链与交联结构的缠结作用改善HDPE的熔体强度，在较低的凝胶量10wt％～25wt％下，即可实现HDPE耐熔垂性的显著提升，且较低的凝胶量对改性HDPE的加工和回收利用性影响不大。不大。

【技术实现步骤摘要】
一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料改性领域，特别涉及一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯及其制备方法。

技术介绍

[0002]高密度聚乙烯(HDPE)具有耐腐蚀、力学性能优异、加工性好、价格低等优势，广泛用作给排水、油气输送、家装地暖等管材料。随着社会发展和塑料管道的技术进步，大口径聚乙烯管材在管道运输中的需求量越来越大，管径增加的同时为满足更高的耐压需求，HDPE管材的壁厚也随之增大。由于HDPE的线性链结构，导致其熔体强度低，熔体在重力作用下会发生向下的熔流或垂落，致使管材壁厚不均，产生“熔垂”现象，易造成管道安装困难和缺陷失效。增加管道原材料分子链间的缠结程度，抑制大分子链沿作用力方向的移动，是增强HDPE熔体强度，有效降低其熔垂效应的根本。
[0003]交联改性是构筑大分子链间三维缠结网络结构，提高聚烯烃熔体强度和热稳定性的有效方法。目前，交联聚乙烯主要包括过氧化物交联、辐射交联、硅烷交联。这三种方式大多是基于自由基产生的高分子链反应过程，常需选择合适的交联单体、助剂、反应条件等，来控制交联度，避免过高或过低交联。
[0004]专利CN111286108A以过氧化物为交联引发剂，促使低密度聚乙烯链间连接以增加分子链复杂程度，同时加入多壁碳纳米管增加材料导热率及缠绕度，加之多次熔融挤出，最终获得处于低、微交联度的管材用抗熔垂聚乙烯母粒。专利CN110698747A以超高分子量聚乙烯为基体树脂，采用紫外光作为低能辐射源对其进行辐照交联改性，最终改进了PE管材的耐候、抗蠕变性能和耐冲击性能。相比之下，硅烷交联法通常分两步进行：接枝步中，通过自由基引发或共聚合的方式将不饱和硅氧烷接枝于PE链；交联步中，在适量水和催化剂的作用下通过硅氧烷的水解缩合实现PE链间交联，该步通常是将接枝后的PE样片置于热水中煮数小时实现。硅烷交联无需专门的交联设备，工艺控制相对简单，在电线电缆领域用聚乙烯绝缘料中使用广泛(专利CN111117135A)。两步法中热水处理的硅烷交联过程总伴随着耗时耗能的问题，为简化工艺、降低成本，专利CN104231413A先将聚乙烯、催化剂、加工助剂、抗氧抗铜剂混炼造粒制成催化剂母粒，再将其与聚丙烯、引发剂、抗回缩剂烘干后进行混合搅拌，并缓慢加入硅烷交联混合剂，充分混合得到低回缩型一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料。
[0005]总之，为控制PE的交联程度，过氧化物或硅烷交联法均需严格控制反应温度、引发剂用量并需选择合适的交联助剂，整体过程不易控制且添加剂种类繁多，难免会对PE制品性能产生影响。而辐照交联对加工设备要求高且对辐照样片厚度有限制，通常适用于薄膜或薄片样品的制备。此外，直接对PE交联改性容易使得到的PE凝胶含量高，加工困难且难重复利用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯及其制备方法，以解决现
有技术中生产工艺复杂不易控制的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，按照重量份数计，其原料包括以下组分：
[0008][0009]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其中，所述马来酸酐接枝聚乙烯中马来酸酐的接枝率≥1wt％。
[0010]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其中，所述氨基硅烷为3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、N
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(2
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氨乙基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷和N
‑
(2
‑
氨乙基)
‑3‑
氨丙基三乙氧基硅烷的一种或几种。
[0011]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂的混合物。
[0012]为实现上述目的，本专利技术还提供一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)将高密度聚乙烯、马来酸酐接枝聚乙烯和抗氧剂熔融共混得到共混物；
[0014](2)将氨基硅烷加入到所述共混物中，继续熔融共混，得到硅烷交联改性的高密度聚乙烯。
[0015]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，其中，步骤(1)中，熔融共混温度为180℃～210℃，共混时间为2～3min。
[0016]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，其中，步骤(2)中，共混时长为5～10min。
[0017]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，其中，马来酸酐接枝聚乙烯中酸酐与氨基硅烷中氨基的摩尔比为1:1～1:3，优选的摩尔比为1:1.5～1:2。
[0018]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，其中，步骤(2)后还包括将硅烷交联改性的高密度聚乙烯挤出造粒或直接经牵伸得到管材或板材的步骤。
[0019]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，其中，挤出造粒或牵伸的温度为180℃～210℃。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021](1)本专利技术所述的一种可控硅烷交联抗熔垂聚乙烯及其制备方法，利用熔融共混时PE
‑
MAH与氨基硅烷的酰亚胺化反应和硅氧烷的水解缩合，通过基团反应一步实现PE
‑
MAH的硅烷交联。该过程不涉及自由基的产生和反应，可避免或极大减少各类交联助剂、催化剂的添加，反应原料简单易得。
[0022](2)本专利技术涉及的酰亚胺反应和硅氧烷水解缩合反应，在高温下反应迅速，能够实现硅烷接枝与交联过程的同步进行，无需高温水煮。且通过改变酸酐和氨基配比可实现对
体系交联程度的调节，能有效避免过度交联。整个反应过程高效易控制，步骤简单，可操作性强。
[0023](3)本专利技术通过HDPE链与交联结构的缠结作用改善HDPE的熔体强度，在较低的凝胶量10wt％～25wt％下，即可实现HDPE耐熔垂性的显著提升，且较低的凝胶量对改性HDPE的加工和回收利用性影响不大。
具体实施方式
[0024]下面通过实施例对本专利技术进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本
技术实现思路
对本专利技术作出一些非本质的改进和调整。
[0025]一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，按照重量份数计，其原料包括以下组分：
[0026][0027]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其中，所述马来酸酐接枝聚乙烯中马来酸酐的接枝率≥1wt％。
[0028]本专利技术所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其中，所述氨基硅烷为3
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氨丙基三甲氧基硅烷、3
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氨丙基三乙氧基硅烷、N
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(2
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氨乙基)
‑3‑
氨丙基三甲氧基硅烷和N
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(2
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氨乙基)
‑3‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其特征在于，按照重量份数计，其原料包括以下组分：2.根据权利要求1所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯中马来酸酐的接枝率≥1wt％。3.根据权利要求1所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其特征在于，所述氨基硅烷为3
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氨丙基三甲氧基硅烷、3
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氨丙基三乙氧基硅烷、N
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(2
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氨乙基)
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氨丙基三甲氧基硅烷和N
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(2
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氨乙基)
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氨丙基三乙氧基硅烷的一种或几种。4.根据权利要求1所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸脂类抗氧剂的混合物。5.权利要求1
‑
4任一项所述的可控硅烷交联低熔垂聚乙烯的制备方法，其特征在于，包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文静，卢晓英，吴颖，高源，盛力，荔栓红，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：