聚乙烯交联原理

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1、聚乙烯交联原理、方法与工艺及发展趋势一，聚乙烯交联原理介绍聚乙烯（CH2-CH2n , n重复单元数），是含有碳氢两种元素的高分子化合物， 具有线型或支链式分子结构大分子链，常温条件下呈固态形式，在固态形式的聚 乙烯中呈晶相和无定型相共存形式。聚乙烯的相对分子量从6万到30万左右。 聚乙烯的电气绝缘性能优良，但因其耐热性能不佳而影响了其用于电缆绝缘的范 围。由于在无定型区内分子间相互作用较弱，大多数聚乙烯的熔融温度在140* 左右，在接近聚乙烯熔点时，其机械强度显著下降，并且抗开裂能力也变差。 当线型的大分子链经过化学或物理方法处理后以交联键的形式连接的过程叫做 交联或称为“硫化”。经过交联的

2、聚乙烯具有了网型和体型结构性质，其耐热性 能会随着交联度的提高而增强，相对热延伸率也相应地下降。由于其机械性能和 耐热性能的显著改善，从而成为了被广泛使用的电力电缆绝缘材料。 聚乙烯经交联形成交联聚乙烯的方法分为化学方法和物理方法两类，工业上实现 的工艺方法主要有以下五种：高能辐照交联、硅烷交联、过氧化物交联、紫外线 交联和盐交联，其中过氧化物交联方式（也称为化学交联），是一种适合于生产 中高电压等级电缆的交联方式，其原理是通过过氧化物的高温分解而引发的一系 列自由基反应，进而使PE发生交联。过氧化物受热分解形成自由基，其交联反 应的过程如下：5OCH3加热活性游离基过氧化二异丙苯（DCP ）

3、CH3.rH H H H二CO + 乍一C厂厂0”3飞、恳.日中H H活性游离基聚乙烯oCoh+-CH3枯基醇带活性游离基的聚乙烯C_ 乍_ c_ cH H HTT TJ TJ TJLT TJ TJ TJhHhh hhhHC C C C +C厂厂厂H H HH - H HH H H H 厂厂厂厂HHHHH H带活性游离基的聚乙烯C C C CH H H H 交联聚乙烯聚乙烯是一种优质的化工原料，通过交联反应，使聚乙烯分子从二维结构变为三 维网状结构，材料的化学和物理特性相应的得到增强，耐温耐压性能提高，这种 材料简称PEX,即交联聚乙烯。大环宇专业研发的交联聚乙烯回收造粒机是交联 聚乙烯生产的

4、一大互补。聚乙烯的交联方法有物理交联即辐射交联和化学交联两种。化学交联又分为硅烷交联、过氧化物交联。1 辐射交联：将聚乙烯制品，如包覆在导线上的聚乙烯护套、薄膜、薄壁管等产品用Y- 射线、高能射线进行照射进行交联（引发聚乙烯大分子产生自由基，形成c-c 交联链）。交联度受辐射剂量及温度的影响，交联点随辐射剂量的增加而增加， 因此通过控制辐射条件，可以获得具有一定交联度的交联聚乙烯制品。 此方法 设备投资大，防护设施要好，最适用于制备薄型交联产品。2 化学交联：化学交联则是采用化学交联剂使聚合物产生交联，由线性结构转变为网状结 构。交联剂的选择应视聚合物品种，加工工艺和制品性能而定，理想的交联剂

5、除 满足一些具体的要求外，还应具有如下基本要求：交联率高，交联结构稳定；加 工安全性大，使用方便，加入树脂后的有效期适中，无过早或过晚交联之弊；不 影响制品的加工性能和使用性能；无毒、不污染、不刺激皮肤和眼睛。在化学交 联中又有过氧化物交联、硅烷交联、偶氮交联之分：1) 过氧化物交联及交联剂过氧化物交联，一般采用有机过氧化物为交联剂，在热的作用下，分解而 生成活性的游离基，这些游离基使聚合物碳链上生成活性点，并产生碳一碳交联， 形成网状结构。该技术需要高压挤出设备，使交联反应在机筒内进行，然后使用 快速加热方式对制品加热，从而产生交联制品。所以采用过氧化物交联法生产聚 乙烯管材不易控制，产品质

6、量不稳。2) 硅烷交联及交联剂二十世纪六十年代研制成功硅烷交联技术。该技术是利用含有双链的乙烯基 硅烷在引发剂的作用下与熔融的聚合物反应，形成硅烷接枝聚合物，该聚合物在 硅烷醇缩合催化剂的存在下，遇水发生水解，从而形成网状的氧烷链交联结构。 硅烷交联技术由于其交联所用设备简单，工艺易于控制，投资较少，成品交联度 高，品质好，从而大大推动了交联聚乙烯的生产和应用。除聚乙烯、硅烷外，交 联中还需用催化剂、引发剂、抗氧剂等。3) 偶氮交联该方法是将偶氮化合物混入PE中，并在低于偶氮化合物分解温度挤出，挤出物 通过一高温盐浴，偶氮化合物分解形成自由基，引发聚乙烯交联。一般用于熔融 温度较低的柏胶类材料

7、，对于塑料很少有实际应用。聚乙烯交联方法与工艺1，过氧化物交联法XLPE选用过氧化二异丙苯(DcP)为交联剂，分解温度为132OCHI)PE选用2, 5 二叔丁基一 2, 5 一二甲基乙烷(AD )为交联剂，分解温度为141C。过氧化物交联聚乙烯的主要物理机械性能见表 27。表 2.7 过氧化物交联聚乙烯的主要物理机械性能2，辐射交联法将 PE 制品经 7 射线、高能射线辐射处理，辐射剂量为 10sGy ，可成为交联聚乙 烯。交联聚乙烯主要用于电缆料和形状记忆收缩管。3，硅烷交联法硅烷交联聚乙烯的配方含有聚乙烯、硅烷接枝剂、引发剂、催化剂和抗氧剂等 分成A、B两组分。A组分为聚乙烯、硅烷接枝剂

8、、引发剂，经接枝反应生产聚 乙烯硅烷接枝物;B组分为聚乙烯、催化剂、氧化剂等，主要作用为催化聚乙烯 硅烷接枝物生成聚乙烯交联产物.三，聚乙烯交联发展趋势我国聚乙烯行业通过近几年不断发展，截至2011年装置年产能达到1082万 吨。在十二五期间仍有抚顺石化、武汉乙烯、四川炼化、大庆石化等装置投产， 到十二五末期，聚乙烯产能将达到1667万吨。从2011年的数据来看，聚乙烯国 产量在1015.2万吨，表观需求量在1727.27万吨，从中可看出国内聚乙烯仍存 在700多万吨的缺口不得不依托进口。因此，进口产品凭借其相对较高的性能和 成本优势占据了我国聚乙烯市场的重要比例。但是随着国内产能的扩大和十二

9、五 期间烯烃原料的多元化，我国聚乙烯的自给率将大幅提高，对外依存度将逐渐降 低。需求方面，作为聚乙烯主要消费领域的塑料薄膜，由于其多应用于终端消费 及运输环节，其需求的增长与国内整体经济形势的发展关系较大，基本维持着略 高于国内GDP的增长，其增长势头稳定，存在需求刚性。从软包装薄膜产量统计 来看，自2006年起平均以13%的速率递增，也印证了塑料薄膜的稳速增长。聚 乙烯的另一个重要的消费领域是塑料管材，它的产量也随着我国城镇化步伐加快、 市政管道建设项目增加的实施不断增加。未来几年，城镇供排水、燃气管道，以 及城市地下电力、通讯护套管道等市政用塑料管道仍将成为近几年的发展重点。目前在欧美市场

10、上，交联聚乙烯管道是运用最为广泛的塑料管道。据对欧洲 市场建筑用冷热水管材和采暖系统用管材方面统计，1996年交联聚乙烯管材占 全部管材（包括金属及非金属管材）消耗的24%，占塑料管材的60%。塑料管材在我国正蓬勃发展。我国当前采用的管材主要有镀锌管用于给水管 道及煤气管道，PVC管用于排水管及套管，铜管和不锈钢管用于高级建筑的供水 供热管。作为国家的一项产业政策，大力推广化学建材，在塑料管道方面，逐步 以新型优质的塑料管道代替原有的金属或其它管材是必然的趋势。交联聚乙烯管已被列入了国家推广的新型建筑材料行列，并作为国家小康住 宅推荐产品，已经在商务大楼、公寓、商品住宅、工厂厂房、太阳能、城镇

11、改水 等领域得到广泛应用，并且一定还会迎来更为广阔的市场。参考文献1王硕，魏国峰，刘宏吉L交联聚乙烯的生产技术及应用TUVL弹性体2刘新民，崔涛，李琳L交联聚乙烯的应用及技术进展TUVL合成树脂及塑料，3胡发亭，郭弈崇L聚乙烯交联改性研究进展TUVL现代塑料加工应用4王秀丽聚乙烯的硅烷交联技术及应用TUVL塑料科技5王正洲，翟保均，范维澄等L聚乙烯的交联技术研究进展TUVL高分子材料科学与工程，6登义L交联聚乙烯管材的特性及应用TUVL山东化工，7李静辉L交联聚乙烯开发应用与发展建议TUVL现代塑料加工应用，8 甘兴中 电线电缆绝缘交联聚乙烯教练工艺分析和方法9张晓文我国电线电缆辐射加工应用现状及发展趋势10张晓忠我国聚乙烯交联发展趋势