一种可交联接枝聚乙烯组合物、交联接枝聚乙烯制品及制备方法和制品与流程

文档序号:12162645阅读:529来源:国知局
一种可交联接枝聚乙烯组合物、交联接枝聚乙烯制品及制备方法和制品与流程

本发明涉及高熔融指数聚乙烯制备交联接枝聚乙烯的领域,具体地,涉及一种可交联接枝聚乙烯组合物,由该可交联接枝聚乙烯组合物交联而得的交联接枝聚乙烯制品,以及该交联接枝聚乙烯制品的制备方法和一种包含至少一个该交联接枝聚乙烯制品为组件的制品。



背景技术:

交联聚乙烯是一种重要的聚合物材料。提供高交联度能满足聚合物要求的机械和物料需求。

US 8,283,420和CN101652417B公开了一种可交联聚乙烯组合物的交联方法,包括提供聚乙烯组分、交联剂和共交联剂;熔融共混所述聚乙烯组分、交联剂和共交联剂,从而形成可交联聚乙烯组合物;加热所述可交联聚乙烯组合物,从而升高所述可交联聚乙烯组合物的温度至高于所述交联剂分解温度的温度;从而交联所述可交联聚乙烯组合物并形成交联聚乙烯组合物;其中所述可交联聚乙烯组合物含有0.2至低于5重量%的共交联剂。所述交联剂是有机过氧化物,所述共交联剂是包含至少两个封端碳-碳双键的链二烯、链三烯或链四烯化合物。所述可交联聚乙烯组合物可以任选进一步包含焦化抑制剂、固化促进剂、稳定自由基、一种或多种常规添加剂、它们的共混物和/或它们的组合。该发明还进一步提供包含至少一个由可交联聚乙烯组合物的交联产物形成的组件和一种制品的制备方法。该发明实施例具体公开的聚乙烯的熔体指数LDPE-1和LDPE-2分别为2.1g/10min和2.4g/10min。

CN104334630A公开了一种加工性能改善的交联聚乙烯组合物,包括100重量份聚乙烯,0.03-5重量份交联剂、0.03-5重量份交联促进剂和0.01-1.5重量份游离基抑制剂,其中聚乙烯是共聚物和/或均聚物,含有至少90重量%乙烯基和至少一个C3-C8α烯烃基,密度为0.920-0.970g/cm3,熔融指数为2.5-17.5g/10min;交联剂为过氧化物交联剂;交联促进剂为含马来酰亚胺基、(甲基)丙烯酸酯基、和/或烯丙基的有机物,和/或乙烯基含量高于50%的聚合物;游离基抑制剂为有机抗氧化剂、氢醌、和/或取代的氢醌。该发明的交联聚乙烯组合物在200℃下交联效率指数大于1100Nm/g、δ扭矩值>10Nm。该发明使用的聚乙烯的熔融指数不高。

具有高熔融指数的聚乙烯,如在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min以上,可以提供更好的材料性能,但是在制备交联聚乙烯时,难以获得高交联度,影响实际应用的扩展。



技术实现要素:

本发明的目的是为了解决高熔融指数聚乙烯如何加工得到具有高交联度的产物,且加工时焦烧时间短的问题,提供一种可交联接枝聚乙烯组合物、交联接枝聚乙烯制品及制备方法和制品。

为了实现上述目的,本发明提供一种可交联接枝聚乙烯组合物,其中,该组合物包含聚乙烯、交联剂、交联助剂、稳定剂、加工改进剂、抗氧剂和润滑剂;所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min以上;所述稳定剂为自由基稳定剂亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、2,2-二(4-叔辛基苯基)-1-苦基肼和氮氧自由基哌啶醇中的至少一种;所述加工改进剂选自甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酐、马来酸酐、马来酸酐单酯、琥珀酸酐、琥珀酸酐单酯、富马酸酐和富马酸酐单酯中的至少一种。

本发明还提供一种交联接枝聚乙烯制品,其中,该交联接枝聚乙烯制品的凝胶含量为20~80重量%;将该交联接枝聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分的红外谱图中,在1700~1800cm-1之间出现酸酐基团或酯基基团的红外吸收峰。

本发明还提供一种本发明的交联接枝聚乙烯制品的制备方法,包括:(1)将聚乙烯、交联剂、交联助剂、稳定剂、加工改进剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀,在140~150℃下进行熔融共混,得到凝胶含量为0重量%的可交联接枝聚乙烯组合物;其中,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min以上;(2)将步骤(1)得到的可交联接枝聚乙烯组合物在加工条件下进行成型加工,经交联和接枝反应得到交联接枝聚乙烯制品;其中,所述加工条件包括:加工温度为200~210℃,且在所述加工温度下的焦烧时间为2.8min以上。

本发明还提供一种制品,该制品包含的组件中至少一个为本发明的交联接枝聚乙烯制品。

通过上述技术方案,本发明提供的可交联接枝聚乙烯组合物,可以实现熔融指数30g/10min以上的高熔融指数聚乙烯进行加工,成为具有高交联度的产制品,凝胶含量可以达到20~80重量%,得到的交联接枝聚乙烯制品中含有酸酐基团或酯基基团。同时,该可交联接枝聚乙烯组合物进行加工时,加工的焦烧时间的宽度可以达到2.8~4.2min,具有较好的安全加工窗口,有更好的加工应用,有利于交联接枝聚乙烯制品的制备。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:

图1为实施例3得到的交联接枝聚乙烯经二甲苯溶剂抽提所得到的凝胶的红外光谱图,其中有加入马来酸酐而出现的酸酐基团(1796cm-1);

图2为对比例1得到的交联接枝聚乙烯的凝胶的红外光谱图;

图3为对比例2得到的交联接枝聚乙烯的凝胶的红外光谱图;

图4为马来酸酐的红外光谱图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的发明人在研究中发现,高熔融指数聚乙烯很难通过常规的交联技术方法生产获得具有高交联度的交联接枝聚乙烯制品,而且在进行交联加工时很难控制交联加工过程,加工的安全窗口窄,焦烧时间短。为了克服此困难,发明人通过在含有高熔融指数聚乙烯的可交联接枝聚乙烯组合物中加入选自甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酐、马来酸酐、马来酸酐单酯、琥珀酸酐、琥珀酸酐单酯、富马酸酐和富马酸酐单酯中的至少一种的加工改进剂,以及选择其他相配合的组分,如稳定剂和交联助剂,解决上述问题,得到本发明。

本发明提供一种可交联接枝聚乙烯组合物,其中,该组合物包含聚乙烯、交联剂、交联助剂、稳定剂、加工改进剂、抗氧剂和润滑剂;所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min以上;所述稳定剂为自由基稳定剂;所述加工改进剂选自甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酐、马来酸酐、马来酸酐单酯、琥珀酸酐、琥珀酸酐单酯、富马酸酐和富马酸酐单酯中的至少一种。

本发明中,在所述组合物中加入所述加工改进剂,使所述加工助剂能与聚乙烯以及其他组分如交联剂等一起参与后续的加工,进行交联和接枝反应,可以有利于聚乙烯获得具有较宽加工窗口及高交联度的制品。

本发明的可交联接枝聚乙烯组合物中,聚乙烯具有高熔融指数,优选地,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min~100g/10min。更优选地,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为40g/10min~80g/10min。进一步地,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为45g/10min~73g/10min。

本发明中,所述聚乙烯可以为共聚物和/或均聚物,也可以为低密度聚乙烯、高密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯。具体地,例如可以为商购牌号为2650的线性低密度聚乙烯(天津联合石化公司,在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为73g/10min,密度为0.926g/cm3),牌号LD450的LDPE(燕山石化,在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为45g/10min,密度为0.92g/cm3)。一般地,具有高熔融指数的聚乙烯较难制备获得具有高交联度的制品。

根据本发明,所述稳定剂可以辅助配合本发明的含有高熔融指数聚乙烯的可交联接枝聚乙烯组合物进一步制备得到具有高交联度的聚乙烯制品;同时还可以有助于改善可交联接枝聚乙烯组合物进行加工的加工性能,例如加宽焦烧时间。优选地,所述稳定剂选自亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、2,2-二(4-叔辛基苯基)-1-苦基肼和氮氧自由基哌啶醇中的至少一种。

根据本发明,不将所述加工改进剂与聚乙烯预先进行反应,如接枝反应,然后再在交联剂的作用下进行聚乙烯的交联反应,而是所述加工改进剂、聚乙烯和交联剂等组分混合在一起进行加工,可以通过在加工过程中发生交联反应的同时还进行接枝反应,使所述加工改进剂可以接枝到交联的聚乙烯的聚合物链中,实现具有高熔融指数的聚乙烯制备获得具有高交联度的交联接枝聚乙烯。本发明中可以对由所述可交联接枝聚乙烯组合物加工得到的交联接枝聚乙烯进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外光谱分析,得到的谱图中在1700~1800cm-1之间出现酸酐基团或酯基基团的红外吸收峰,而酸酐基团或酯基基团来自所述加工改进剂,可以说明所述加工改进剂接枝到了凝胶中的聚乙烯链上,说明加工过程中同时进行了交联和接枝反应。加入所述加工改进剂后,还可以改进可交联接枝聚乙烯组合物在交联时的加工性能,如使焦烧时间变宽,交联度提高。优选地,所述加工改进剂选自甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酐、马来酸酐和琥珀酸酐中的至少一种。更优选所述加工改进剂为马来酸酐和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

本发明中,优选地,所述交联助剂可以选自异氰酸酯有机化合物,或三聚氰酸三烯丙酯(TAC);优选所述交联助剂可以选自含马来酰亚胺基、(甲基)丙烯酸酯基或三烯丙基的异氰酸酯,和/或三聚氰酸三烯丙酯;更优选地,所述交联助剂为马来酰亚胺基异氰酸酯、(甲基)丙烯酸酯基异氰酸酯、三烯丙基异氰酸酯(TAIC)和三聚氰酸三烯丙酯(TAC)中的至少一种。可以改进所述可交联接枝聚乙烯组合物进行加工时的交联反应,特别是与前述加工改进剂和稳定剂相协调,可以有利于解决高熔融指数的聚乙烯如何提高交联度,且交联加工时焦烧时间短的问题。

根据本发明,优选情况下,该组合物中,相对于100重量份的所述聚乙烯,所述交联剂为0.8~1.5重量份,所述交联助剂为0.4~0.7重量份,所述稳定剂为0.1~0.15重量份和所述加工改进剂为0.5~5重量份。

优选地,相对于100重量份的所述加工改进剂,所述交联助剂为8~140重量份,所述稳定剂为2~30重量份。可以三者有更好的协同作用。

本发明中,优选地,所述交联剂可以选自有机过氧化物,优选选自1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)-3-己炔、过氧化二(2,4-二氯苯甲酰)、过氧化二(4-甲基苯甲酰)、二(叔丁基过氧异丙基)苯和过氧化二苯甲酰中的至少一种。

本发明中,所述可交联接枝聚乙烯组合物还可以含有其他组分,例如0.1~0.6重量份的抗氧剂,所述抗氧剂可以选自抗氧剂1010和/或抗氧剂168;0.1~0.8重量份的润滑剂,可以选自硬脂酸、硬脂酸锌和硬脂酸钙中至少一种。

根据本发明,所述可交联接枝聚乙烯组合物为上述各组分的混合物,没有交联结构,优选情况下,所述组合物经140~150℃熔融共混得到,所述组合物的凝胶含量为0重量%。

本发明还提供一种交联接枝聚乙烯制品,其中,该交联接枝聚乙烯制品的凝胶含量为20~80重量%;将该交联接枝聚乙烯制品经二甲苯溶剂抽提,得的凝胶部分的红外谱图中,在1700~1800cm-1之间出现酸酐基团或酯基基团的红外吸收峰。

根据本发明,优选情况下,该交联接枝聚乙烯制品为本发明的可交联接枝聚乙烯组合物在200~210℃下进行交联得到的交联产物。所述可交联接枝聚乙烯组合物如前所述。

根据本发明,将该交联接枝聚乙烯制品经二甲苯溶剂抽提,可以得到凝胶部分,说明得到的所述交联接枝聚乙烯制品含有交联结构,凝胶含量说明交联度高低。将凝胶部分进行红外谱图分析,在谱图中1700~1800cm-1之间出现酸酐基团或酯基基团的红外吸收峰。而酸酐基团或酯基基团可以来自所述加工改进剂,例如所述加工改进剂为马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯时,可以对照例如马来酸酐的红外谱图(如图4所示),确定凝胶部分含有酸酐基团。对照结果说明,加工过程中所述加工改进剂可以同时进行了交联和接枝反应,接枝到了凝胶中的交联的聚乙烯链上,帮助具有高熔融指数的聚乙烯实现获得具有高交联度的交联接枝聚乙烯。优选地,所述凝胶部分含有0.5~5重量%的酸酐基团或酯基基团。

本发明中,可以通过红外光谱测定的方法采用Shimadzu公司的IRPrestige-21红外傅里叶转换光谱仪分析所述凝胶部分,其中含有来自前述的加工改进剂的酯基基团或酸酐基团并确定基团的含量,说明前述可交联接枝聚乙烯组合物中的加工改进剂接枝到了交联的聚乙烯链段上。本发明提供的交联接枝聚乙烯中还含有来自所述加工改进剂的接枝结构,最终有利于提高交联接枝聚乙烯制品的交联度。

本发明还提供一种本发明的交联接枝聚乙烯制品的制备方法,包括:(1)将聚乙烯、交联剂、交联助剂、稳定剂、加工改进剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀,在140~150℃下进行熔融共混,得到凝胶含量为0重量%的可交联接枝聚乙烯组合物;其中,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min以上;(2)将步骤(1)得到的可交联接枝聚乙烯组合物在加工条件下进行成型加工,经交联和接枝反应得到交联接枝聚乙烯制品;其中,所述加工条件包括:加工温度为200~210℃,且在所述加工温度下的焦烧时间为2.8min以上。

优选所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为30g/10min~100g/10min。更优选地,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为40g/10min~80g/10min。进一步地,所述聚乙烯在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为45g/10min~73g/10min。

根据本发明,步骤(1)用于将制备交联接枝聚乙烯制品的各种组分进行熔融共混,形成颗粒或粉末,以便于后续进一步制备为交联接枝聚乙烯制品。熔融共混的条件不使交联反应发生,不形成交联结构,即步骤(1)得到的熔融共混产物的凝胶含量为0重量%。优选情况下,相对于100重量份的所述聚乙烯,所述交联剂为0.8~1.5重量份,所述交联助剂为0.4~0.7重量份,所述稳定剂为0.1~0.15重量份和所述加工改进剂为0.5~5重量份。

优选地,相对于100重量份的所述加工改进剂,所述交联助剂为8~140重量份,所述稳定剂为2~30重量份。可以三者有更好的协同作用。

优选地,所述稳定剂选自亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、2,2-二(4-叔辛基苯基)-1-苦基肼和氮氧自由基哌啶醇中的至少一种。

优选地,所述加工改进剂选自甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸酐、马来酸酐、马来酸酐单酯、琥珀酸酐、琥珀酸酐单酯、富马酸酐和富马酸酐单酯中的至少一种。优选选自甲基丙烯酸酐、丙烯酸酐、马来酸酐和琥珀酸酐中的至少一种,更优选为马来酸酐和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯。

本发明中,步骤(1)还可以加入其他助剂,如抗氧剂和润滑剂。

所述交联剂、交联助剂、抗氧剂和润滑剂如上所述,不再赘述。

本发明中,进行步骤(1)的各种组分可以优选为本发明的可交联接枝聚乙烯组合物含有的组分,步骤(1)得到的产物可以优选为本发明的可交联接枝聚乙烯组合物。

一种优选实施方式,将本发明提供的可交联接枝聚乙烯组合物进行步骤(2)得到交联接枝聚乙烯制品。

本发明的步骤(2)中,可以先将步骤(1)得到的可交联接枝聚乙烯组合物进行成型,然后再在所述加工条件下发生交联和接枝反应,形成具有交联和接枝结构的制品。也可以将步骤(1)得到的可交联接枝聚乙烯组合物进行成型加工的同时发生交联和接枝反应,获得最终的制品。所述成型加工的具体方法可以为提供成型且进行交联和接枝反应的方法,例如模压成型。

根据本发明,在步骤(2)中的加工温度下,步骤(1)得到的可交联接枝聚乙烯组合物在成型加工时可以具有较宽的焦烧时间,优选为2.8~4.2min。说明本发明提供的方法,高熔融指数的聚乙烯在制备交联接枝聚乙烯制品时具有更宽的安全加工窗口,具有更好的加工性。

优选地,所述焦烧时间可以通过将步骤(1)得到的产物或本发明的可交联接枝聚乙烯组合物进行交联动力学测定而得到,可以使用带有测定交联过程中扭矩和时间的密炼挤出机,测定聚乙烯密炼交联过程中扭矩和时间的变化曲线。由于固化时间的作用,扭矩数据与交联度相关联。最小扭矩(ML)是未固化化合物在熔融态下的粘度测量值。这个测量值能够显示两个样品在粘度上的差异。最大扭矩(MH)是完全交联或测试结束后的材料的剪切模量或刚度的测量值。tonset是由开始加料到最小扭矩开始上升所需的时间,可以有效反应交联滞后时间(即焦烧时间),时间越长,安全加工窗口越宽。

具体地,测定方法为:将步骤(1)得到的可交联接枝聚乙烯组合物在交联温度下加入到密炼挤出机中,密炼10min,记录密炼挤出机测定的扭矩随时间的变化曲线。其中曲线随横坐标的时间延长,纵坐标的扭矩出现先低后高的两个扭矩数值平台。从0时刻开始到低的扭矩数值平台开始上升的时刻所对应的时间即为焦烧时间。

本发明还提供一种制品,该制品包含的组件中至少一个为本发明的交联接枝聚乙烯制品。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中,聚乙烯熔融指数通过ASTM D-1238测得;

交联接枝聚乙烯制品中凝胶含量通过二甲苯不溶物含量测定,依据ASTM-D2765采用测定二甲苯不溶物含量得到。取一定量的聚乙烯树脂碎屑,包于120目的铜网内,放入带有回流装置的锥形瓶中,以二甲苯为溶剂,沸腾回流至少24小时后,干燥至恒重,计算不溶物的含量,即凝胶含量。

凝胶中来自加工改进剂的结构单元及其含量通过红外傅里叶转换光谱法,采用Shimadzu公司的IR Prestige-21红外傅里叶转换光谱仪分析测得,将实施例得到的交联接枝聚乙烯和对比例得到的交联聚乙烯模压成型制备成样品膜,然后放入光谱仪的样品池,然后扫描整个中红外区间400-4000cm-1,进行红外光谱测定;

制备交联接枝聚乙烯制品时,测定通过密炼挤出机测定可交联接枝聚乙烯组合物在交联过程中的扭矩和时间的变化曲线,测定焦烧时间。

实施例和对比例中使用原料如下:

LLDPE(2650,在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为73g/10min,密度为0.926g/cm3),来自天津联合石化公司;

LDPE(LD450,在2.16kg载荷下190℃时的熔融指数为45g/10min,密度为0.92g/cm3),来自燕山石化公司;

交联剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、过氧化二苯甲酰、二(叔丁基过氧异丙基)苯,购自阿克苏诺贝尔;

交联助剂为三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、马来酰亚胺基异氰酸酯、(甲基)丙烯酸酯基异氰酸酯、或三聚氰酸三烯丙酯,购自阿克苏诺贝尔;

马来酸酐接枝高密度聚乙烯(MAH-g-HDPE GR204,熔融指数为12g/10min,密度为0.954g/cm3,接枝马来酸酐量为0.6~0.8重量%(滴定法))购于陶氏化学;

加工改进剂为马来酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯,购自国药试剂集团;

稳定剂为亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、2,2-二(4-叔辛基苯基)-1-苦基肼或氮氧自由基哌啶醇,购自阿克苏诺贝尔;

抗氧剂1010,抗氧剂168购自国药试剂集团;

硬脂酸购自国药试剂基团。

实施例1

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、0.8重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.4重量份的TAIC、0.1重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯和0.5重量份的马来酸酐,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联接枝聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联接枝聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联接枝聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联接枝聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联接枝聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,与图4所示的马来酸酐的红外谱图对照,其中在1786cm-1出现酸酐基团的出峰,说明在获得的交联接枝聚乙烯制品的凝胶部分中,含有接枝到交联接枝聚乙烯部分的马来酸酐结构,并确定含量为0.46重量%。

可交联接枝聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联接枝聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

实施例2

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、1.5重量份的过氧化二苯甲酰、0.6重量份的三聚氰酸三烯丙酯、0.15重量份的氮氧自由基哌啶醇和2重量份的马来酸酐,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在140℃下熔融共混为可交联接枝聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联接枝聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联接枝聚乙烯组合物在210℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联接枝聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联接枝聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,与图4所示的马来酸酐的红外谱图对照,其中在1789cm-1出现酸酐基团的出峰,说明在获得的交联接枝聚乙烯制品的凝胶部分中,含有接枝到交联接枝聚乙烯部分的马来酸酐结构,并确定含量为1.8重量%。

可交联接枝聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联接枝聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

实施例3

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、1.1重量份的二(叔丁基过氧异丙基)苯、0.7重量份的(甲基)丙烯酸酯基异氰酸酯、0.12重量份的2,2-二(4-叔辛基苯基)-1-苦基肼和5重量份的马来酸酐,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在145℃下熔融共混为可交联接枝聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联接枝聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联接枝聚乙烯组合物在205℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联接枝聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联接枝聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,得到的红外谱图如图1所示,与图4所示的马来酸酐的红外谱图对照,其中在1796cm-1出现酸酐基团的出峰,说明在获得的交联接枝聚乙烯制品的凝胶部分中,含有接枝到交联接枝聚乙烯部分的马来酸酐结构,并确定含量为4.6重量%。

可交联接枝聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联接枝聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

实施例4

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、1.5重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.7重量份的TAIC、0.15重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯和3重量份的马来酸酐,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联接枝聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联接枝聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联接枝聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联接枝聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联接枝聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,与图4所示的马来酸酐的红外谱图对照,其中在1775cm-1出现酸酐结构的出峰,说明在获得的交联接枝聚乙烯制品的凝胶部分中,含有接枝到交联接枝聚乙烯部分的马来酸酐结构,并确定含量为2.7重量%。

可交联接枝聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联接枝聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

实施例5

(1)将100重量份聚乙烯(LD450)、1.5重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.7重量份的TAIC、0.15重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯和1重量份的甲基丙烯酸缩水甘油酯,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联接枝聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联接枝聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联接枝聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联接枝聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联接枝聚乙烯产物进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,得到的红外谱图与甲基丙烯酸缩水甘油酯的红外谱图对照,其中在1778cm-1出现酯基基团的出峰,说明在获得的交联接枝聚乙烯制品的凝胶部分中,含有接枝到交联接枝聚乙烯部分的甲基丙烯酸缩水甘油酯结构,并确定含量为0.8重量%。

可交联接枝聚乙烯组合物中各组分的投料见表,交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

对比例1

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、0.8重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.4重量份的TAIC、以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联聚乙烯产物,确定焦烧时间见表2。

将交联聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,得到的红外谱图如图2所示,其中在1770~1800cm-1没有出现酸酐基团或酯基基团的出峰。

可交联聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

对比例2

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、0.8重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.4重量份的TAIC、0.1重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,得到的凝胶部分进行红外测定,得到的红外谱图如图3所示,其中在1770~1800cm-1没有出现酸酐基团或酯基基团的出峰。

可交联聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

对比例3

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、0.8重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.4重量份的TAIC、3重量份的马来酸酐,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联聚乙烯制品进行二甲苯溶剂抽提,凝胶含量为34.4重量%,凝胶进行红外测定,测定的红外谱图与马来酸酐的红外谱图对照,其中在1780cm-1出现酸酐结构的出峰说明其中含有马来酸酐结构单元,且含量为2.6重量%。

可交联聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联聚乙烯制品的交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

对比例4

(1)将100重量份聚乙烯(2650)、0.8重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.1重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、3重量份的马来酸酐,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联聚乙烯产物进行二甲苯溶剂抽提,凝胶含量为1.0重量%,凝胶进行红外测定,测定的红外谱图与马来酸酐的红外谱图对照,其中在1775cm-1出现酸酐结构的出峰说明其中含有马来酸酐结构单元,且含量为2.7重量%。

可交联聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联聚乙烯制品交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

对比例5

(1)将100重量份聚乙烯(LD450)、1.5重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.7重量份的TAIC、0.15重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯,以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联聚乙烯产物进行二甲苯溶剂抽提,凝胶含量为7.2重量%,凝胶进行红外测定,其中在1770~1800cm-1没有出现酸酐基团或酯基基团的出峰。

可交联聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联聚乙烯制品交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

对比例6

(1)将100重量份聚乙烯(LD450)、1.5重量份的2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-3-己炔、0.7重量份的TAIC、0.15重量份的亚磷酸三(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基)酯、3重量份的GR204(马来酸酐含量0.7重量%),以及0.1重量份的抗氧剂1010和0.1重量份的抗氧化剂168,0.2重量份的硬脂酸,放入高速混合器中进行高速混合5min至均匀,然后加入混炼机中在150℃下熔融共混为可交联聚乙烯组合物,混炼机转速为50rpm;测定可交联聚乙烯组合物的凝胶含量为0重量%;

(2)将可交联聚乙烯组合物在200℃下加入密炼挤出机中进行成型加工,得到交联聚乙烯制品,确定焦烧时间见表2。

将交联聚乙烯产物进行二甲苯溶剂抽提,凝胶含量为6.1重量%,凝胶进行红外测定,测定的红外谱图与马来酸酐的红外谱图对照,其中在1770~1800cm-1出现酸酐基团的出峰,且含量为2.0重量%。

可交联聚乙烯组合物中各组分的投料见表1,交联聚乙烯制品交联动力学结果和凝胶含量结果见表2。

表1

表2

从实施例可以看出,采用本发明的技术方案可以实现将具有高熔融指数的聚乙烯交联得到高交联度的交联接枝聚乙烯制品,并且同时交联加工的焦烧时间宽,有利于可交联接枝聚乙烯组合物的加工。表2中数据,对于实施例,聚乙烯原料的熔融指数为50g/10min,得到的交联接枝聚乙烯可以有大于30重量%的高交联度,同时焦烧时间可以在2.8min~4.2min。

而对比例的数据,不能同时获得高交联度和宽的焦烧时间。进一步地,对比例3中没有稳定剂,对比例4中没有交联助剂,不能交联助剂、稳定剂和加工改进剂同时协同作用,不能同时提供交联接枝聚乙烯制品具有高交联度和宽的焦烧时间。

对比例5中没有加工改进剂的参与,结果不能提供获得具有高交联度的交联聚乙烯产物。

对比例6中,聚乙烯接枝马来酸酐仅参入聚乙烯的交联过程,不能发生新的接枝反应,且不能提高获得聚合物的凝胶含量,不能帮助获得具有高交联度的交联聚乙烯产物。

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