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硅烷接枝交联聚乙烯及其厚制品的研究

叶南飚  
【摘要】:论文系统地研究了硅烷接枝聚乙烯(SCAPE)反应和SGPE的水解交联反应,表征了反应的动力学特性,考察了PE品种、引发剂和硅烷品种及用量的影响和作用机理;运用数学模型和计算机模拟了单螺杆挤出机中SGPE反应进行过程;研究了接枝和交联反应中PE和SGPE分子和聚集态结构的变化和交联产物的结构—性能关系,考察了抗氧剂和阻焦剂的影响和作用机理;以扩大硅烷交联PE技术用于厚制品为目标,研究了SGPE/PA增容共混物及其交联材料的结构与性能;运用研究成果,进行了工业化应用试验;得到了以下主要结果: 1.SGPE反应遵循一级反应动力学,由DCP引发的VTEOS接枝HDPE、LLDPE反应的活化能(E_a)分别为190、160KJ/mol,VTMOS接枝HDPE反应的E_a为175KJ/mol;发生接枝反应的温度范围和经历时间,依赖于引发剂的分解特性、硅烷的反应活性、PE的熔化特性和反应能力;不同体系的接枝反应速度及其温度、时间依赖性的差异,是其E_a和上述三种组分特性不同所致。 2.用数学模型和计算机对单螺杆挤出机中SGPE反应过程的模拟,能有效预测接枝度、交联度等沿挤出机三段的变化和引发剂及硅烷浓度、三段温度配置等加工变量的影响,对SGPE反应挤出过程控制有指导意义。 3.SGPE水解交联反应是关于催化剂和水分浓度的一级反应,其E_a=40KJ/mol;催化剂的催化效率DBTDLDMTBLHStE-AA;接枝和交联反应中HDPE结构的主要变化是线形大分子的支化和网络化,伴随结晶度下降和晶粒细化;交联PE有两个熔点,对应于凝胶和溶胶两种结晶结构;交联产物的性能取决于上述结构变化的综合效应。 4.抗氧剂(1010、RD)有抑制接枝反应时产生预交联的作用,但同时会使交联反应的最终凝胶度降低;阻焦剂(CA)有促进接枝反应和阻缓预交联的作用,而对最终交联度影响较小,这与CA参与了接枝反应有关。 5.利用水煮时PA的吸水性和形成的通道,能实现厚制品内外一致的交联,开辟了应用这种交联材料的新领域、新方法、新途径。 6.所试产硅烷交联PE管材的性能符合现行企业标准,且加工性能良好。


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