专利名称：一种耐热聚乙烯交联管及其制备方法
技术领域：
本发明属于聚乙烯交联管技术领域，具体涉及一种耐热聚乙烯交联管及其制备方法。
背景技术：
高密度聚乙烯，具有高强度、耐腐蚀、抗冲击性能、低摩擦系数等性能，用其制成的管材具有较好耐压、耐环境应力开裂、耐磨等性能，是目前使用范围最为广泛的一种塑料管材。但是聚乙烯材料不耐热，使用温度不能超过40°C，所以不能直接用于地板采暖中。但由于地板辐射采暖比传统采暖方式有无可比拟的优势，具有以下几个优点I)地面温度均匀， 室温自下而上逐渐递减，舒适度高；2)空气对流减弱，有较好的空气洁净度；3)与传统供暖方式相比，较为节能，节能幅度约为10%-20% ;4)有利于室内装修，增加2%-3%的室内使用面积；5)有利于隔声和降低楼板撞击声；6)高大空间采用地板辐射供暖，比其他类型的散热器设施的效果好，热舒适度显著提高。正是由于上述优点，地板辐射采暖被广泛的应用，因此，设计一种改性的聚乙烯材料，适于地板辐射采暖应用，是一项重大的项目之一。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种耐热聚乙烯交联管及其制备方法。它通过物理交联聚乙烯的复合材料，提高聚乙烯管材的耐热性能。所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于由以下重量份的组分组成
聚乙烯200份，敏化剂0. 4-0. 8份，抗氧剂0. 1-0. 5份。所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于由以下重量份的组分组成
聚乙烯200份，敏化剂0. 5-0. 8份，抗氧剂0. 2-0. 5份。所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于由以下重量份的组分组成
聚乙烯200份，敏化剂0. 5-0. 6份，抗氧剂0. 2-0. 4份。所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于所述的聚乙烯为PE63级、PE80级或PE100 级。所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于所述的敏化剂包括季戊四醇三丙烯酸
酯、三聚氰酸三丙烯酯、2，4-己二炔-1，6- 二(氨基甲酸丁酯)、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、过氧化二异丙苯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯、三羟基丙烷三丙烯酸酯、己二酸二烯丙酯、葵二酸二烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯或一缩二季戊四醇六丙烯酸酯中的任意一种。所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂300中的一种或者一种以上的混合物。所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于包括如下步骤
I)取重量份数为100份聚乙烯、0. 4-0. 8份敏化剂、0. 1-0. 5份抗氧剂，通过高搅机混合均匀后，经过双螺杆熔融挤出造粒，得到聚乙烯混配料，所述的双螺杆直径为70-80_，双螺杆长度为直径的30-50倍，挤出造粒的挤出温度为170-190°C ；2)将步骤I)中得到的聚乙烯混配料与剩下的100份聚乙烯混合搅拌IOmin后，直接在挤出机上挤出管材，挤出温度为180-200°C，所述的挤出管材厚度为lmm-20mm，管材外径为0. 05-75mm ；
3)将步骤2)中得到的管材通过高速发射器的超高速电子束进行旋转辐照，辐照剂量为10-20Mrad，交联后得到耐热聚乙烯交联管。所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于步骤I)中所述的双螺杆直径为75mm，双螺杆长度为直径的40倍。所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于步骤3)中超高电子束的能量为 0. 55-5Mev0所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于步骤3)超高速电子束的辐照剂量为10-20Mrad。通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下
1)本发明通过在200份重量份的聚乙烯中添加0.4-0. 8份重量份的敏化剂，能提升聚乙烯管材的交联度；
2)本发明通过在200份重量份的聚乙烯中添加0.1-0. 5份重量份的抗氧剂，有效防止聚乙烯材料在辐照过程中氧化降解，提升产品的氧化诱导时间；
3)本发明通过添加敏化剂和抗氧剂，不但提高了管材的凝胶含量，使交联度达到65%以上；也提高了其氧化诱导时间，使氧化诱导时间大于20min，使管材的长期性能得到保障；而且加入的敏化剂和抗氧剂均为无毒助剂，不会影响管材的卫生性能，使本发明的管材能应用于供水领域，当给水管用；
4)本发明的管材挤出工艺方法简单，易于操作，先用100份聚乙烯与敏化剂、抗氧剂混合进行造粒，造粒后再将剩下的100份聚乙烯加入，混合后再挤出，而且经过高速发射器的越高速电子束辐照，在辐照过程通过多道管线排布，采用旋转辐照的方式，既能保证管材截面辐照的均匀性，也能保证整条管线辐照的均匀性，本发明具体限定了辐照剂量为10-20Mrad，保证了交联度，也延长了管材的寿命，防止老化。由于辐照剂量过低，管材的交联度达不到要求，辐照剂量过高，管材老化快，使用寿命短；
5 )本发明通过使用上述配方及制备工艺，得到的聚乙烯交联管，耐热性好，而且其交联度高，交联度达到65%以上、氧化诱导时间大于20min，管材的老化慢，适于长期使用。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的描述。但是，所使用的具体方法、配方和说明并不是对本发明的限制。实施例I :
原料200份聚乙烯(PE80)、0. 6份三烯丙基异三聚氰酸酯、0. 3份抗氧剂300制备方法按重量份数取100份聚乙烯(PE80)、0. 6份三烯丙基异三聚氰酸酯、0. 3份抗氧剂300，将上述3种原料在高搅机内混合均匀后，再采用双螺杆挤出机熔融挤出，所述的双螺杆直径为75mm，双螺杆长度为其直径40倍，挤出温度为180°C，加入聚乙烯(PE80) 200份，再继续搅拌10分钟后直接出料挤出D20*2. 0规格管材，挤出管材厚度为1mm，管材外径为0. 05，送到辐照车间进行辐照，辐照剂量为15Mrad，超高电子束的能量为3Mev,即可得到耐热性交联聚乙烯管材。本实施例中聚乙烯用PE63级或PE100级代替PE80级；敏化剂用季戊四醇三丙烯酸酯、2，4-己二炔-1，6- 二(氨基甲酸丁酯)、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、过氧化二异丙苯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯、三羟基丙烷三丙烯酸酯、己二酸二烯丙酯、葵二酸二烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯或一缩二季戊四醇六丙烯酸酯中的任意一种代替三聚氰酸三丙烯酯；抗氧剂用抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂300中的一种或者一种以上的混合物代替抗氧剂300，且辐照剂量控制在10-20Mrad范围内，超高电子束的能量控制在0. 55-5Mev范围内，均能取得同样的技术效果。实施例2:
原料200份聚乙烯PE63、0. 4份2，4-己二炔-1，6- 二 (氨基甲酸丁酯)、0. 2份重量比为I :1的抗氧剂300和抗氧剂1010混合物 制备方法制备工艺中，所述的双螺杆直径为70_，双螺杆长度为其直径30倍，挤出温 度为190°C，所述的挤出管材厚度为20mm，管材外径为75mm辐照剂量为18Mrad，超高电子束的能量为2Mev，其它工艺同实施例I。实施例3:
原料200份聚乙烯(PE100)、0. 8份季戊四醇三丙烯酸酯、0. 4份抗氧剂300制备方法制备工艺中，所述的双螺杆直径为80mm，双螺杆长度为其直径50倍，挤出温度为170°C，辐照剂量为20Mrad，超高电子束的能量为5Mev，其它工艺同实施例I。实施例4
原料200份聚乙烯PE63、0. 5份过氧化二异丙苯、0. 5份抗氧剂300。制备方法制备工艺中，所述的双螺杆直径为72mm，双螺杆长度为其直径45倍，挤出温度为185°C，辐照剂量为lOMrad，超高电子束的能量为0. 55Mev，其它工艺同实施例I。实施例5
原料200份聚乙烯PE63、0. 4份一缩二季戊四醇六丙烯酸酯、0. I份重量比为2 :1的抗氧剂168和抗氧剂300混合物。制备方法制备工艺中，辐照剂量为15Mrad，超高电子束的能量为IMev，其它工艺同实施例I。实施例6
原料200份聚乙烯PE63、0. 8份一缩二季戊四醇六丙烯酸酯、0. 4份重量比为I :1 :0. 5的抗氧剂168、抗氧剂1010和抗氧剂330混合物。制备方法制备工艺中，辐照剂量为16Mrad，超高电子束的能量为4Mev，其它工艺同实施例I。实施例7
原料200份聚乙烯(PE80)、0. 5份葵二酸二烯丙酯、0. 5份抗氧剂300制备方法制备方法中，所述的双螺杆直径为75mm，双螺杆长度为其直径40倍，挤出温度为180°C，辐照剂量为15Mrad，超高电子束的能量为3Mev，其它工艺同实施例I。实施例8
原料200份聚乙烯(PE80)、0. 5份三烯丙基异三聚氰酸酯、0. 2份抗氧剂300 制备方法辐照剂量为15Mrad，超高电子束的能量为2Mev，其它工艺同实施例I。
实施例9
原料200份聚乙烯PE80、0. 8份三烯丙基异三聚氰酸酯、0. 2份重量比为I :1的抗氧剂168和抗氧剂1010混合物
制备方法辐照剂量为13Mrad，其它工艺同实施例I。实施例10
原料200份聚乙烯(PE100)、0. 4份季戊四醇三丙烯酸酯、0. 4份抗氧剂300 制备方法辐照剂量为12Mrad，其它工艺同实施例I。实施例11
原料200份聚乙烯PE100、0. 5份过氧化二异丙苯、0. 2份抗氧剂330。制备方法辐照剂量为13Mrad，其它工艺同实施例I。实施例12
原料200份聚乙烯PE100、0. 8份季戊四醇三丙烯酸酯、0. 4份抗氧剂300。制备方法辐照剂量为15Mrad，其它工艺同实施例I。将实施例1-12制备得到的耐热聚乙烯交联管按照国家标准进行制样，并用国家标准要求的检测方法对其热稳定性(耐热温度)、氧化诱导时间、交联度及95度静液压试验进行测试，测试结果如表I所示
表I :本发明得到管材的相关性能参数
实施例I氧化诱导时间/min I交联度/%|耐热温度/°C I静液压(95°C lOOOh，o =4. 4Mpa)
143~75 110_ 无破坏—
240~74^110无破坏
3~371^110无破坏
42h 564^110无破坏
5357767_ 110无破坏
6387173^110无破坏
745~75 110_ 无破坏—
8287670.6_110无破坏
950 366.8_110无破坏
1047 I74.3一110无破坏
1127 467.9_110无破坏
1245 367.8_110无破坏普通PE80管材|52|o K 40I爆管
从上表可以看到，本发明得到的耐热性能和交联度远远大于普通的PE80管材，静液压(95°C lOOOh, O =4. 4Mpa)不会被破坏。
权利要求
1.一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于由以下重量份的组分组成 聚乙烯200份，敏化剂0. 4-0. 8份，抗氧剂0. 1-0. 5份。
2.根据权利要求I所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于由以下重量份的组分组成 聚乙烯200份，敏化剂0. 5-0. 8份，抗氧剂0. 2-0. 5份。
3.根据权利要求I所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于由以下重量份的组分组成 聚乙烯200份，敏化剂0. 5-0. 6份，抗氧剂0. 2-0. 4份。
4.根据权利要求I所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于所述的聚乙烯为PE63级、PE80级或PE100级。
5.根据权利要求I所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于所述的敏化剂包括季戊四醇三丙烯酸酯、三聚氰酸三丙烯酯、2，4-己二炔-1，6- 二 (氨基甲酸丁酯)、三烯丙基异三聚氰酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、过氧化二异丙苯、二甲基丙烯酸四乙二醇酯、三羟基丙烷三丙烯酸酯、己二酸二烯丙酯、葵二酸二烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯或一缩二季戊四醇六丙烯酸酯中的任意一种。
6.根据权利要求I所述的一种耐热聚乙烯交联管，其特征在于所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂330、抗氧剂300中的一种或者一种以上的混合物。
7.根据权利要求I所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于包括如下步骤 1)取重量份数为聚乙烯100份、敏化剂0.4-0. 8份、抗氧剂0. 1-0. 5份，通过高搅机混合均匀后，经过双螺杆熔融挤出造粒，得到聚乙烯混配料，所述的双螺杆直径为70-80_，双螺杆长度为直径的30-50倍，挤出造粒的挤出温度为170-190°C ； 2)将步骤I)中得到的聚乙烯混配料与剩下的100份聚乙烯混合搅拌IOmin后，直接在挤出机上挤出管材，挤出温度为180-200°C，所述的挤出管材厚度为lmm-20mm，管材外径为0.05_75mm ； 3)将步骤2)中得到的管材通过高速发射器的超高速电子束进行旋转辐照，辐照剂量为10-20Mrad，交联后得到耐热聚乙烯交联管。
8.根据权利要求7所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于步骤I)中所述的双螺杆直径为75mm，双螺杆长度为直径的40倍。
9.根据权利要求7所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于步骤3)中超高电子束的能量为0. 55-5Mev。
10.根据权利要求7所述的一种耐热聚乙烯交联管的制备方法，其特征在于步骤3)超高速电子束的辐照剂量为10-20Mrad。
全文摘要
一种耐热聚乙烯交联管及其制备方法，属于聚乙烯交联管技术领域。它将重量份数为100份聚乙烯、0.4-0.8份敏化剂、0.1-0.5份抗氧剂在高搅机内混合均匀后，采用双螺杆挤出机熔融挤出造粒，再加入聚乙烯100份，搅拌10分钟后直接出料挤出管材，送到辐照车间进行辐照，得到耐热性交联聚乙烯管材。本发明通过采用上述技术，在聚乙烯中添加敏化剂和抗氧剂，提高了管材的凝胶含量，使交联度达到65%以上；也使氧化诱导时间大于20min，管材的长期性能得到保障；其挤出工艺方法简单，易于操作，得到管材的耐热、耐老化性能好，适于长期使用。
文档编号C08J7/12GK102977447SQ20121050272
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者梁香, 王家乐 申请人:天津市伟星新型建材有限公司