一步法硅烷交联聚乙烯(PE-X_b)管材工艺优化

摘要

本文综述了交联聚乙烯的发展历史，介绍了目前世界上生产交联聚乙烯的方法及其反应机理。研究了硅烷、引发剂、聚乙烯、催化剂、抗氧剂对交联度和MFI(熔体流动速率)的影响，探讨了交联度(凝胶含量)对PEX管材力学性能和物理性能的影响，系统地研究了一步法硅烷交联聚乙烯的配方、工艺和材料。通过正交实验设计，对聚乙烯树脂、过氧化物引发剂、催化剂和单体硅烷等进行了选择。探讨了一步法硅烷交联聚乙烯优化后的配方，用在线流变仪对接枝聚乙烯和交联聚乙烯的流变性进行了研究。确定了一步法硅烷交联聚乙烯生产的最佳工艺条件。用FTIR、DSC等方法研究了硅烷接枝PE和硅烷交联PE的反应机理，定量表征了接枝和水解的动力学特性，用FTIR、交联度等测试方法，考察了硅烷和催化剂品种及用量、水解方式、温度及时间的影响，探讨了催化剂的催化效率和催化机理。用DSC、SEM、力学性能等测试方法，研究了硅烷接枝PE的聚集态结构及其水解交联过程中的变化，合理地说明了交联后的聚乙烯聚集态结构发生了变化，研究了交联产物的结构-力学性能关系，综合考察了交联结构和结晶结构对力学性能的影响。详细论述了硅烷交联聚乙烯的微观形态及性能，使一步法硅烷交联聚乙烯管材的生产加工工艺得到了高效的优化。本课题通过对各反应机理、特性、结构表征等角度，最终实现了优化的目的(如定量研究硅烷接枝、交联规律；建立适合我国国情的配方体系；采用单体硅烷和加工助剂混合加入替代进口复配硅烷等)，因此对硅烷交联聚乙烯的研究和生产起到一定的指导和借鉴作用。

目录

中文文摘

英文文摘

符号说明

一、文献综述

1.1 前言

1.2 交联聚乙烯的研究进展

1.3 交联聚乙烯管材的应用领域及分类

1.3.1 过氧化物交联聚乙烯(PE-X_a)管材

1.3.2 硅烷交联聚乙烯(PE-X_b)管材

1.3.3 辐射交联聚乙烯(PE-X_c)管材

1.3.4 偶氮交联聚乙烯(PE-X_d)管材

1.4 几种交联聚乙烯管材的比较

1.5 国内外有关PE-X管材的产品标准

1.6 一步法硅烷交联聚乙烯(MONOSIL)工艺概况

1.6.1 接枝反应动力学研究

1.6.2 交联反应动力学研究

1.6.3 主要设备和原料

1.6.4 成型加工工艺

1.6.5 PE-X_b的结构与性能

1.7 本课题的目的及意义

1.8 结语

二、实验部分

2.1 主要原料

2.2 实验设备及测试仪器

2.3 实验配方

2.4 工艺流程

2.5 性能测试

2.6 分析测试

2.6.1 DSC测试

2.6.2 SEM测试

2.6.3 FT-IR测试

三、结果与讨论

3.1 一步法硅烷交联聚乙烯配方

3.1.1 单体硅烷(接枝剂)品种和用量对生产和性能的影响

3.1.2 引发剂的品种和用量对生产和性能的影响

3.1.3 PE的品种对生产和性能的影响

3.1.4 催化剂的品种和用量对生产和性能的影响

3.1.5 抗氧剂的影响

3.2 正交实验优化共混配方

3.3 工艺参数对加工和性能的影响

3.4 硅烷接枝反应动力学和水解交联反应动力学

3.5 硅烷交联聚乙烯的微观结构及性能

四、结论

参考文献

致谢

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