交聯(lián)聚乙烯滾塑成型工藝優(yōu)化研究.pdf

1、對聚乙烯交聯(lián)改性后可以顯著提高其滾塑制品的抗沖擊、耐高溫等性能。但是聚乙烯交聯(lián)使成型工藝復(fù)雜;目前對交聯(lián)影響結(jié)晶等問題理解還不系統(tǒng)，阻礙了工程廣泛應(yīng)用。本論文基于熱學(xué)、流變學(xué)和顯微觀察系統(tǒng)研究了交聯(lián)聚乙烯(XLPE)的交聯(lián)行為、結(jié)晶行為及交聯(lián)對結(jié)晶的影響;通過改變加熱和冷卻規(guī)程進(jìn)行滾塑試驗，優(yōu)化了成型工藝。主要工作及結(jié)論如下:
　　1、應(yīng)用DSC測得滾塑用XLPE的熱學(xué)參數(shù)，定量分析了XLPE非等溫結(jié)晶動力學(xué)，得到Avrami指數(shù)

2、為3～4，晶體是近三維生長，半結(jié)晶時間隨降溫速率增大而減小;利用旋轉(zhuǎn)流變儀測試滾塑用XLPE的復(fù)數(shù)黏度等參數(shù)，通過與僅加入DCP的HDPE的復(fù)數(shù)黏度對比，說明了XLPE的開始交聯(lián)溫度提高10℃左右，拓寬了加工窗口;增大升溫速率和交聯(lián)溫度可縮短交聯(lián)反應(yīng)時間，提高制品的交聯(lián)度，當(dāng)升溫速率大于7℃/min，交聯(lián)溫度在190℃以上時可以得到較高交聯(lián)度的制品。
　　2、利用偏光顯微鏡、DSC對XLPE和凝膠(gel)的結(jié)晶行為進(jìn)行研究。定量

3、分析得到XLPE交聯(lián)后提高了分子鏈的表面折疊自由能，晶核減少、晶體粒徑增大，結(jié)晶速率和結(jié)晶度降低;gel和HDPE的混合物結(jié)晶DSC曲線會出現(xiàn)雙結(jié)晶峰，說明結(jié)晶過程HDPE的分子鏈不能穿插到gel的網(wǎng)絡(luò)中;同一交聯(lián)度下，gel的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度均低于XLPE;定量測算了XLPE的微晶尺寸和交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度，增大交聯(lián)度，晶面間距減小;通過原子力顯微鏡觀測XLPE片晶結(jié)構(gòu)，交聯(lián)使片晶從有序排列變得無序，缺陷增多;應(yīng)用超聲測試分析表明，增大壓力可

4、以促進(jìn)結(jié)晶，提高XLPE的結(jié)晶起始溫度和結(jié)晶結(jié)束溫度。
　　3、以模具內(nèi)部空氣溫度為指標(biāo)將XLPE滾塑成型分為物料預(yù)熱、物料熔融、排除氣泡密實、交聯(lián)、冷卻結(jié)晶和凝固等階段;得到加熱溫度270℃～290℃、加熱時間28min～32min為較優(yōu)XLPE滾塑成型工藝。在一定的加熱溫度與加熱時間范圍，加熱溫度升高10℃和加熱時間延長1min存在時溫等效關(guān)系;定量了XLPE滾塑制品沿厚度方向交聯(lián)度、結(jié)晶度及晶體粒徑的分布，發(fā)現(xiàn)制品最內(nèi)層交聯(lián)

5、度最低;由外層到內(nèi)層制品的晶體粒徑逐漸增大;結(jié)晶度與交聯(lián)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系分布。
　　4、分析了XLPE制品力學(xué)性能與交聯(lián)度、結(jié)晶度、晶體粒徑的關(guān)系。結(jié)晶度對制品的彎曲模量和拉伸模量的影響最大;調(diào)整交聯(lián)度可以明顯改變制品的沖擊強(qiáng)度;制品的拉伸強(qiáng)度與拉伸應(yīng)變則由交聯(lián)度與晶體粒徑共同起決定性作用;聚乙烯交聯(lián)后明顯提高了耐高溫性能，交聯(lián)度越大，在高溫下抵抗變形的能力越強(qiáng)。
　　本論文加深理解了聚合物交聯(lián)-結(jié)晶相互影響機(jī)理，優(yōu)化工藝對其