CN104910397A - 一种辐射接枝硅烷交联聚丙烯而制成制品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射接枝硅烷交联聚丙烯而制成制品的方法，包含以下步骤：步骤一：按重量比，将聚丙烯或聚丙烯改性物70～100份、丙烯弹性体或EVA5～30份，硅烷0.2～6份、抗氧剂0.2～2份、交联催化剂0.01～0.5份混合均匀，然后挤出造粒；步骤二：置于辐照设备中辐照1～100KGy剂量后再成型或先成型再置于辐照设备中辐照1～100KGy剂量；步骤三：在潮湿环境下自然放置或浸泡在冷水或热水中4小时以上，即完成制品的交联过程；该方法可以消除传统聚丙烯交联的缺点，辐照剂量低，工艺流程简单，工序灵活；同时利用本方法可制造包括大型异形件、厚壁制品、各种管径和壁厚的管道等交联聚丙烯制品，也可用于交联聚丙烯电缆制品。

Description

一种辐射接枝硅烷交联聚丙烯而制成制品的方法

技术领域

本发明涉及辐射化学和有机化学领域，具体地说是一种辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法。

背景技术

聚丙烯树脂材料是通用塑料的一种，其强度高、产量大、价格低廉，越来越受到汽车、家电、腐蚀防护等很多领域的重视。聚丙烯属于线性高分子，对聚丙烯进行交联，将线性分子转变为体型大分子，可以显著提高聚丙烯的耐温性和抗蠕变性能，扩大其应用范围。

聚丙烯交联主要包括化学交联、辐射交联和硅烷交联三种方式。传统的化学交联容易出现引发剂残留，影响材料长期稳定性；辐射交联则存在所需辐照剂量大，对大制品、异形件实施困难。硅烷交联是将硅烷接枝于聚丙烯上，然后进行水解缩合交联。聚丙烯接枝硅烷时伴随着较严重的降解反应，导致接枝率不高，较难获得高凝胶含量的制品。硅烷接枝交联聚丙烯包括一步法和两步法。一步法是在硅烷接枝聚丙烯时即添加抗氧剂、水解催化剂，此时抗氧剂会抑制接枝，使接枝率下降，另外接枝硅烷容易水解，原料贮存要求高。两步法是将接枝聚丙烯作为A料，水解催化剂、抗氧剂与聚丙烯作为B料，可以减弱抗氧剂对接枝的影响，同时提高原料的储存稳定性，但工艺路线较长，生产管控复杂。

为此，我们发明了一种辐射接枝硅烷交联聚丙烯的方法，该方法可以消除传统聚丙烯交联的缺点，辐照剂量低，工艺流程简单，工序灵活；同时利用本方法可制造包括大型异形件、厚壁制品、各种管径和壁厚的管道等交联聚丙烯制品，也可用于交联聚丙烯电缆制品。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种辐射接枝硅烷交联聚丙烯而制成制品的方法，该方法可以消除传统聚丙烯交联的缺点，辐照剂量低，工艺流程简单，工序灵活；同时利用本方法可制造包括大型异形件、厚壁制品、各种管径和壁厚的管道等交联聚丙烯制品，也可用于交联聚丙烯电缆制品。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种辐射接枝硅烷交联聚丙烯而制成制品的方法，包含以下步骤：步骤一：按重量比，将聚丙烯或聚丙烯改性物70～100份、硅烷0.2～6份、抗氧剂0.2～2份、交联催化剂0.01～0.5份混合均匀，然后挤出造粒；步骤二：置于辐照设备中辐照1～100KGy剂量后再成型或先成型再置于辐照设备中辐照1～100KGy剂量；步骤三：在潮湿环境下自然放置或浸泡在冷水或热水中4小时以上，即完成制品的交联过程。

优选的，步骤一中，还包含丙烯基弹性体，其重量比为5～30份。

优选的，步骤一中，还包含炭黑，其重量比为0.2～5份。

优选的，步骤一中，还包含紫外线吸收剂770，其重量比为0.1～0.8份。

优选的，所述聚丙烯或聚丙烯改性物可以是各种密度或牌号的聚丙烯或聚丙烯改性物，也可以是几种聚丙烯或聚丙烯与其他改性聚合物的混合物。

优选的，所述硅烷是含有双键的硅烷，且所述硅烷可以是一种含有双键的硅烷，也可以是几种含有双键的硅烷的混合物。

优选的，所述抗氧剂，是受阻酚类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂或由受阻胺或受阻酚组成的复合抗氧剂。

优选的，所述水解交联催化剂是有机锡化合物，可以是一种有机锡化合物，也可以是几种有机锡化合物的混合物。

与现有技术相比，本技术具有以下优点：

1、与传统化学交联相比，本发明不使用过氧化物引发剂，无过氧化物残留；

2、与普通硅烷接枝交联相比，本发明采用辐射接枝，接枝率与硅烷含量和辐照剂量成增函数关系，抗氧剂影响小，交联度控制方便，在较大范围内可根据需要进行调整；

3、可以一步法制料造粒，还可以原料直接混合加工成型后辐照，省去造粒过程，加工工艺简单；

4、本发明中聚丙烯复合物粒子在辐照前干燥条件下密封包装可存放任意长时间，如果包装破损或物料吸潮，可干燥后重新添加硅烷进行造粒，无需担心聚丙烯粒子存放期间发生交联；

5、本发明采用的辐射源，可以是钴-60源，也可以是电子加速器，均能完成各种规格形状聚丙烯交联产品的生产；

6、本发明降低了聚丙烯交联所需的辐照剂量，比传统的辐照交联聚丙烯所需剂量小很多，约为后者的十分之一，辐照加工效率高；

7、本发明可制成任意形状和尺寸的交联聚丙烯制品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步描述。

实施例1

一种辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法：聚丙烯或聚丙烯混合物100份（重量计，下同），硅烷单体KH570 0.2～5.0份，抗氧剂1010 0.1～1.0份，辅助抗氧剂168 0.1～1.0份，水解交联催化剂二月桂酸丁基锡0.01-0.5份，将以上物料在高速混合机中混合均匀，在双螺杆挤出机中挤出造粒，经干燥后装入防潮袋中密封包装，将造好的聚丙烯混合粒子连包装物在钴源辐照1～100KGy剂量，将辐照好的聚丙烯粒子在单螺杆挤出机挤出成壁厚为5mm管子，浸泡在冷水中14天后取出晾干，可获得凝胶含量为50%的交联聚丙烯制品。

实施例2

一种辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法：聚丙烯75份（重量计，下同），丙烯弹性体5～30份，硅烷单体KH570 0.2～5.0份，抗氧剂1010 0.1～1.0份，辅助抗氧剂168 0.1～0.5份，水解交联催化剂二月桂酸丁基锡0.01～0.5份，炭黑0.2～3.0份，将以上物料在高速混合机中混合均匀，用双螺杆挤出机进行造粒，将粒子干燥后装入防潮袋中进行密封包装，将包装好的聚丙烯粒子放入钴源辐照1～100KGy剂量，将辐照好的粒子用管材挤出机组中挤出壁厚为6mm以上管子，在潮湿环境中放置20天以上，可得到凝胶含量大于50%的交联聚丙烯管道制品。经交联后的聚丙烯管道，其抗蠕变性比无交联的聚丙烯管道显著增强，耐压能力增大30%，对热敏感度显著降低，该制品可用于120℃以下热水管道和蒸汽管道。

实施例3

一种辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法：聚丙烯70～90份（重量计，下同），EVA5～30份，硅烷单体KH570 0.2～5.0份，抗氧剂1010 0.1～1.0份，辅助抗氧剂168 0.1～0.5份，紫外线吸收剂770 0.1～0.8份，水解交联催化剂二月桂酸丁基锡0.01～0.5份，炭黑0.2～3.0份，将以上物料在高速混合机中混合均匀，用单螺杆挤出机挤出成型为厚度0.5～2.0mm厚的片材，将片材置于电子加速器内辐照1-100KGy的剂量，在70℃温水环境中浸泡4小时，脱水干燥后可得到凝胶含量大于55%的交联聚丙烯片材制品。该交联的聚丙烯片材具有优异的形状记忆功能，耐长期大气及户外环境老化，可用于电缆修复、钢质管道防腐保温等方面。

与现有技术相比，本技术具有以下优点：

1、与传统化学交联相比，本发明不使用过氧化物引发剂，无过氧化物残留；

2、与普通硅烷接枝交联相比，本发明采用辐射接枝，接枝率与硅烷含量和辐照剂量成增函数关系，抗氧剂影响小，交联度控制方便，在较大范围内可根据需要进行调整；

3、可以一步法制料造粒，还可以原料直接混合加工成型后辐照，省去造粒过程，加工工艺简单；

4、本发明中聚丙烯复合物粒子在辐照前干燥条件下密封包装可存放任意长时间，如果包装破损或物料吸潮，可干燥后重新添加硅烷进行造粒，无需担心聚丙烯粒子存放期间发生交联；

5、本发明采用的辐射源，可以是钴-60源，也可以是电子加速器，均能完成各种规格形状聚丙烯交联产品的生产；

6、本发明降低了聚丙烯交联所需的辐照剂量，比传统的辐照交联聚丙烯所需剂量小很多，约为后者的十分之一，辐照加工效率高；

7、本发明可制成任意形状和尺寸的交联聚丙烯制品。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤一：按重量比，将聚丙烯或聚丙烯改性物70～100份、硅烷0.2～6份、抗氧剂0.2～2份、交联催化剂0.01～0.5份混合均匀，然后挤出造粒；步骤二：置于辐照设备中辐照1～100KGy剂量后再成型或先成型再置于辐照设备中辐照1～100KGy剂量；步骤三：在潮湿环境下自然放置或浸泡在冷水或热水中4小时以上，即完成制品的交联过程。

2.根据权利要求1所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：步骤一中，还包含炭黑，其重量比为0.2～5份。

3.根据权利要求1或2所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：步骤一中，还包含紫外线吸收剂770，其重量比为0.1～0.8份。

4.根据权利要求3所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：步骤一中，还包含丙烯弹性体，其重量比为20～30份。

5.根据权利要求3所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：步骤一中，还包含EVA，其重量比为10～30份。

6.根据权利要求1或4或5所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：所述聚丙烯或聚丙烯改性物可以是各种密度或牌号的聚丙烯或聚丙烯改性物，也可以是几种聚丙烯或聚丙烯与其他改性聚合物的混合物。

7.根据权利要求6所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：所述硅烷是含有双键的硅烷，且所述硅烷可以是一种含有双键的硅烷，也可以是几种含有双键的硅烷的混合物。

8.根据权利要求7所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：所述抗氧剂，是受阻酚类抗氧剂或受阻胺类抗氧剂或由受阻胺或受阻酚组成的复合抗氧剂。

9.根据权利要求8所述的辐射硅烷接枝交联聚丙烯而制成制品的方法，其特征在于：所述水解交联催化剂是有机锡化合物，可以是一种有机锡化合物，也可以是几种有机锡化合物的混合物。