一种二步法制备过氧化物交联聚乙烯管材的方法与流程

文档序号：16543947发布日期：2019-01-08 20:42阅读：648来源：国知局

本发明属于一种塑制品制造方法，特别属于一种二步法制造过氧化物交联聚乙烯管材方法。

背景技术：

交联高密度聚乙烯的蠕变抗性和耐热性，比未交联的高度密度聚乙烯提高明显，用其制成的管材，被称为交联聚乙烯(pex)管材，广泛用于冷热水系统中。已商品化的pex管材有三种，即pexa管—过氧化物交联聚乙烯管：pexb管—硅烷交联聚乙烯管；pexc管—辐照交联聚乙烯管。

同步交联pexa管材的制造，采用柱塞式挤出机出挤出，交联过程与物料的熔融塑化和管胚的成型同时完成，可以适于不同管径、不同壁厚的pexa管的制造，管材尺寸精度高，内应力小，卫生性能好，管壁无熔合线痕迹，能耗低，操作容易，但生产速度极慢，物料脉冲式压缩与输送，管壁松密度有周期性变化；

红外后交联pexa管的制造，采用螺杆式挤出机挤出，物料的输送和压缩是连续进行的，交联过程是在管胚成型后完成的，管壁密实程度均匀，生产速度可为同步交联pexa管生产速度的8～10倍，甚至更高。但能耗极高，管壁存在熔合线的影响，挤出过程中，不仅要保证物料很好的熔融塑化，另外还要保证交联剂不会过早的分解(焦烧)，操作难度极大，交联剂的选择据交联剂册一书介绍dybp(2，5，甲基，2，5，[叔丁基，过氧基]，炔-3)是唯一的，其异味严重、卫生性能差，管材在热空中交联，其表热氧化明显，火灾也难免；

微波后交联法，采用螺杆式挤出机挤出，可以高速挤出，但也必须使用dybp做交联剂，异味严重，卫生性能差，也无法避免“焦烧”现象的发生，且因需添加较多导电材料，材料性能下降明显。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无异味、卫生性能好，生产速度快的过氧化物交联聚乙烯管材的制造方法。

为达到上述目的，本发明采取的解决方案是：改变过氧化物交联聚乙烯管的交联工艺流程。pexa管的同步交联和后交联两种方法的交联过程都是一步完成的，本发明改为初交联和后交联两步进行：

初交联：管胚在机头(模具)内塑化成型的同时，过氧化物交联剂部分分解，管材部分交联，称为初交联：

后交联：经初交联的pexa管材成型后通过一个高温热环境，管材内剩余过氧化物交联剂完全分解，管材也在进行继续交联，并最终完成全部交联过程，称为后交联。

具体地，一种二步法制备过氧化物交联聚乙烯管材的方法，过氧化物交联聚乙烯管材的交联过程分为初交联和后交联二步完成。

进一步地，所述初交联为交联剂部分分解，聚乙烯树脂低度交联。

进一步地，所述初交联是通过调整机头温度和物料挤出速度实现的；

所述后交联是在一个无阻力的热环境中运动并完成交联过程。

进一步地，所述交联剂为dtbp和/或bibp。优选为dtbp。

进一步地，包括如下步骤：对高密度聚乙烯、二叔丁基过氧化物和抗氧化剂进行掺混，得到掺混物；

对所述掺混物进行加热、熔融、塑化、成型，并完成初交联；

对所述初交联后的成型品管材继续进行加热并完成后交联，制得所述过氧化物交联聚乙烯管材管胚。

进一步地，所述掺混是在温度不超过35℃的密闭环境中以200～300rpm的搅拌速度搅拌8-12min。

进一步地，所述初交联的交联度为15-25％；

所述后交联的交联度为75-92％。

进一步地，所述高密度聚乙烯、二叔丁基过氧化物和抗氧化剂的质量比为100∶(0.37～0.45)∶(0.40～0.50)。

进一步地，还包括0.15～0.30份的硫代二丙酸二月桂酯。

进一步地，所述抗氧化剂为抗氧化剂1076。

进一步地，包括如下步骤：还包括将所述过氧化物交联聚乙烯管胚依次进行冷却、定型、牵引和切割，即可得到所述过氧化物交联聚乙烯管材。

本发明中，物料塑化、管胚成型和管胚部分交联是同时完成的，无“焦烧”之虑，过氧化物交联剂的选择可以和常用同步交联法制造pexa管一样，使用无异味、卫生性能好的二叔丁基过氧化物(dtbp)，或者是dtbp+dltdp(硫代二丙酸二月桂酯)，完全避免了使用异味严重，卫生性能不好的dybp等；在初交联的过程中，由于管胚在机头内只部分交联，因此管胚通过机头的时间可以很短，也就是挤出速度可以很快。在后交联过程中，管胚是漂浮在热环境中进行交联的，阻力极小，和初交联共同构成一个是同步交联数倍或数十倍的长的交联区间，交联温度和交联时间都得到充分保证，从而可以保证pexa管做到高速化制制造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中过氧化物交联聚乙烯管材的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，图1为二步法高速制造过氧化物交联聚乙烯管材方法之工艺流程图。物料按配方配比配合，在不超过35℃密闭搅拌机中掺混10min，投入挤出机料斗中，为保证交联剂不过早分解、hdpe不熔融，在125度至130度的温度下压缩输送至机头(模具)中，机头温度在220℃～250℃之间，根据挤出速度需要进行调整，使物料熔融塑化成型并初步交联，经初步交联了的pexa管进入无阻力的，温度为220℃～270℃的热环境中完成后交联，最后按常规进行牵引、定型(径)、冷却、切割、收集得成品。

具体地，采用配方，以重量份计：

经掺混均匀，投入挤出机料斗中，物料推进机头后，机头温度升至200～250℃，当pexa管线速度8～20m/min时，口模吐出的pexa管胚交联度约为17％～23％左右，完成初交联。初交联的pexa管胚进入后交联装置，其剩余交联剂得到足够的温度，足够热量和足够的时间得以彻底分解，完成后交联，对于小口径过氧化物交联聚乙烯管的定型(径)，可采用定径环定径，浸泡式冷却，被冷却的过氧化物交联聚乙烯管可以在水槽中往返数次，对于大口径过氧化物交联聚乙烯管应采用真空定径，采用喷淋式冷却。牵引、切割和成品收集与常用pexa管的制造相同，所得pexa管交联度可达70％～92％。

本发明技术方案，具有如下优点：：1、通过初交联和后交联两步进行，初交联过程中，聚乙烯仅仅部分交联，机头可以很短，因此挤出阻力小，可采用螺杆式挤出机连续挤出，管壁松密度均匀；2、由于允许在成型过程中发生初交联，因此就不不存在了过早交联(焦烧)问题，也因此可以选用无异味，卫能性能好，但分解温度稍低的dtbp、bibp等过氧化物交联剂；3、通过初交联和后交联两步配合，共同构建长的交联区间，使交联更更充分，pexa管的生产速度可以得到有效提高。

实施例1

本实施例例提供了一种过氧化物交联聚乙烯管材的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：

(1)将100g的高密度聚乙烯(hdpe)、0.40g的二叔丁基过氧化物(dtbp)、0.45g的抗氧化剂1076在不超过35℃密闭搅拌机中以300rpm搅拌速度掺混10min，得到掺混物；

(2)将掺混物投入挤出机料斗中，为保证交联剂不过早分解、hdpe不不熔融，在125℃的温度下压缩输送至机头(模具)中，机头温度在230℃，挤出，使掺混物熔融塑化成型并进行初交联，初交联的交联度为20％；

(3)将初交联后的掺混物进入无阻力的，温度为250℃的热环境中完成后交联，后交联的交联度为85％，得到过氧化物交联聚乙烯管坯；

(4)将所述过氧化物交联聚乙烯管坯依次进行冷却、定型、牵引和切割，定型采用定径环定径，冷却采用浸泡式冷却，被冷却的过氧化物交联聚乙烯管可以在水槽中往返数次，即可得到小口径过氧化物交联聚乙烯管材。制备过程中，无“焦烧”现象。

实施例2