CN114316147A - 一种硅烷交联聚乙烯的方法及产品 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种硅烷交联聚乙烯的方法及产品，该方法包括：将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯，其中，将该聚乙烯聚合物进行马来化包括将该聚乙烯聚合物、自由基引发剂以及马来酸酐融合以形成反应混合物，其中该马来酸酐浓度是所述反应混合物的至少1.8wt％；使马来化聚乙烯与仲氨基硅烷反应以形成硅烷接枝聚乙烯；在湿固化工艺中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯。通过本申请解决了现有技术中交联方式所到至的硅烷单体在聚乙材料上分布不均匀所导致的问题，从而使得硅烷单体的交联相对均匀，提供了成品的性能。

Description

一种硅烷交联聚乙烯的方法及产品

技术领域

本申请涉及到硅烷交联聚乙烯领域，具体而言，涉及一种硅烷交联聚乙烯的方法及产品。

背景技术

硅烷通常用作交联剂用于生产硅烷交联的聚乙烯PEX-b，如管道、导线涂层、用于电压电缆的绝缘护套、绝缘泡沫、以及可热收缩的产品。硅烷通常与过氧化物结合使用，过氧化物促进硅烷接枝到交联聚合物上。

传统的PEX-b生产技将乙烯基硅烷(如乙烯基三甲氧基硅烷)接枝到聚乙烯上，然后将硅烷基团水份交联成三维交联聚乙烯。接枝反应通常在单螺杆挤出机中进行，而水解/缩合反应可以在多种条件下进行，包括在环境条件下暴露于湿气、通过浸没接枝树脂暴露于热水、或暴露于蒸汽。

通过现有技术这种接枝和交联方式得到的硅烷单体在聚乙烯材料上分布不均匀，从而可能影响生成的聚乙烯材料的长期性能。

发明内容

本申请实施例提供了一种硅烷交联聚乙烯的方法及产品，以至少解决现有技术中交联方式所到至的硅烷单体在聚乙材料上分布不均匀所导致的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种硅烷交联聚乙烯的方法，包括：将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯，其中，将该聚乙烯聚合物进行马来化包括将该聚乙烯聚合物、自由基引发剂以及马来酸酐融合以形成反应混合物，其中该马来酸酐浓度是所述反应混合物的至少1.8wt％；使马来化聚乙烯与仲氨基硅烷反应以形成硅烷接枝聚乙烯；在湿固化工艺中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯。

进一步地，所述马来酸酐浓度至多是所述反应混合物的7wt％。

进一步地，所述马来酸酐浓度是所述反应混合物的3wt％。

进一步地，所述仲氨基硅烷是3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或N-(正丁基)-3-氨基-丙基三甲氧基硅烷。

进一步地，将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯包括：在螺杆挤出机或连续搅拌的反应器中进行马来化。

进一步地，所述自由基引发剂选自由二叔丁基过氧化物、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-二-(叔丁基过氧基)-3-己烯、过氧化苯甲酰和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种或多种。

进一步地，所述自由基引发剂是过氧化物，并且所述过氧化物浓度是所述反应混合物的至少0.5wt％。

进一步地，所述过氧化物浓度是所述反应混合物的约0.6wt％至0.8wt％。

进一步地，所述聚乙烯聚合物是均聚物，或其中所述聚乙烯聚合物包括C₃-C₁₀α烯烃。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种硅烷交联聚乙烯产品，使用上述的方法制备而成。

在本申请实施例中，采用了将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯，其中，将该聚乙烯聚合物进行马来化包括将该聚乙烯聚合物、自由基引发剂以及马来酸酐融合以形成反应混合物，其中该马来酸酐浓度是所述反应混合物的至少1.8wt％；使马来化聚乙烯与仲氨基硅烷反应以形成硅烷接枝聚乙烯；在湿固化工艺中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯。通过本申请解决了现有技术中交联方式所到至的硅烷单体在聚乙材料上分布不均匀所导致的问题，从而使得硅烷单体的交联相对均匀，提供了成品的性能。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的硅烷交联聚乙烯的方法的流程图。

图2是根据本申请实施例的硅烷交联聚乙烯的质量评估方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本申请实施例中提供了一种硅烷交联聚乙烯的方法，图1是根据本申请实施例的硅烷交联聚乙烯的方法的流程图，下面对图1中包括的步骤进行说明。

步骤S102，将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯，其中，将该聚乙烯聚合物进行马来化包括将该聚乙烯聚合物、自由基引发剂以及马来酸酐融合以形成反应混合物，其中该马来酸酐浓度是所述反应混合物的至少1.8wt％；

步骤S104，使马来化聚乙烯与仲氨基硅烷反应以形成硅烷接枝聚乙烯；

步骤S106，在湿固化工艺中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯。

通过上述步骤解决了现有技术中交联方式所到至的硅烷单体在聚乙材料上分布不均匀所导致的问题，从而使得硅烷单体的交联相对均匀，提供了成品的性能。

可选地，所述马来酸酐浓度至多是所述反应混合物的7wt％。所述马来酸酐浓度是所述反应混合物的3wt％。所述仲氨基硅烷是3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或N-(正丁基)-3-氨基-丙基三甲氧基硅烷。将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯包括：在螺杆挤出机或连续搅拌的反应器中进行马来化。

可选地，所述自由基引发剂选自由二叔丁基过氧化物、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-二-(叔丁基过氧基)-3-己烯、过氧化苯甲酰和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种或多种。所述自由基引发剂是过氧化物，并且所述过氧化物浓度是所述反应混合物的至少0.5wt％。所述过氧化物浓度是所述反应混合物的约0.6wt％至0.8wt％。所述聚乙烯聚合物是均聚物，或其中所述聚乙烯聚合物包括C₃-C₁₀α烯烃。

作为一个可选的实施方式，将所述聚乙烯聚合物进行马来化的步骤在约130℃到190℃之间的温度下进行。在马来化所述聚乙烯聚合物之后，还可以使惰性气体通过或穿过所述马来化的聚乙烯。所述马来化聚乙烯与仲氨基硅烷反应的步骤在180℃到250℃之间的温度下进行。

作为另一个可选实施方式，所述湿固化过程通过使所述硅烷接枝聚乙烯经受水浴或蒸汽桑拿来进行。

作为另一个可选的实施方式，还可以添加硅烷交联催化剂，其中所述硅烷交联催化剂是金属羧酸盐、有机碱、无机酸或有机酸。所述硅烷交联催化剂是二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、乙酸亚锡、辛酸亚锡、环烷酸铅、辛酸锌、环烷酸钴、乙胺、二丁胺、己胺、吡啶、硫酸、盐酸、甲苯磺酸、乙酸或硬脂酸。

本实施例中还提供了一种使用上述方法生产得到的产品。在得到产品之后将所述产品进行剖面，对剖面进行显微拍照得到照片，对所述产品的质量进行测试，在测试之后，建立照片与测试结果之间的对应关系，将每组对应关系作为一组训练数据进行保存。在保存的训练数据的组数超过阈值的情况下，使用多组训练数据进行训练得到机器学习模型，该机器学习模型训练收敛之后，将待确定质量的照片输入到所述机器学习模型中，所述机器学习模型输出用于标识该照片上的产品质量的标签。

在本实施例中，还提供了一种硅烷交联聚乙烯的质量评估方法和系统，图2是根据本申请实施例的硅烷交联聚乙烯的质量评估方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，统计湿固化工艺(例如，在步骤S106中的湿固化工艺)中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯过程中统计固化时间，例如，统计所述马来酸酐浓度在不同wt％的情况下，使用每一种马来酸酐浓度均统计固化时间，其中，固化时间从短到长被分为预定数量个(例如，10个)等级。

步骤S204，根据每一种马来酸酐对应的固化时间获取该固化时间所对应的第一等级；

步骤S206，对使用每一种马来酸酐浓度得到的硅烷交联聚乙烯产品获取其对应的质量(例如，使用上述机器学习模块获取对应的质量)，其中，将所述质量根据从优到差分为所述预定数量个(例如，10个)1等级，根据每一种马来酸酐浓度对应的质量确定该质量对应的第二等级；

步骤S208，根据所述第一等级和所述第二等级确定每一种马来酸酐浓度对应对硅烷交联聚乙烯产品的第三等级。

通过上述步骤，解决了相关技术中无法确定使用什么样的马来酸酐浓度来进行生产所导致的问题，从而能够选择合适的马来酸酐浓度，兼顾了生产效率和质量。

例如，可以通过使用加权和的方式来得到第三等级，这其中使用的权值被称为第一权值；

在另一个可选的实施方式中，根据每一种马来酸酐浓度对应的第三等级确定在生产过程中所使用的马来酸酐浓度。

在确定所使用的马来酸酐浓度的情况下，还可以获取使用不同硅烷交联催化剂时，每种交联催化剂时对应的第一等级和第二等级；并根据每种交联催化剂时对应的第一等级和第二等级得到第三等级。

例如，可以使用加权和的方式来得到第三等级，这其中使用的权值被称为第二权值，所述第一权值和所述第二权值不同。根据所述第三等级选择出最优的硅烷交联催化剂作为生产时使用的催化剂。

在另一个可选实施方式中，还可以获取未是使用硅烷交联催化剂时的第一第三等级和同等条件下使用所述最优的硅烷交联催化剂时得到产品的第二第三等级，如果所述第一第三等级优于所述第二第三等级，则确定在生产过程中不使用所述硅烷交联催化剂。

在本实施例中，提供一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行以上实施例中的方法。

上述程序可以运行在处理器中，或者也可以存储在存储器中(或称为计算机可读介质)，计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

这些计算机程序也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤，对应与不同的步骤可以通过不同的模块来实现。

该本实施例中就提供了这样的一种装置或系统。该系统被称为一种硅烷交联聚乙烯的质量评估方法和系统，该系统包括：统计模块，用于统计湿固化工艺(例如，在步骤S106中的湿固化工艺)中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯过程中统计固化时间，例如，统计所述马来酸酐浓度在不同wt％的情况下，使用每一种马来酸酐浓度均统计固化时间，其中，固化时间从短到长被分为预定数量个(例如，10个)等级；获取模块，用于根据每一种马来酸酐对应的固化时间获取该固化时间所对应的第一等级；第一确定模块，用于对使用每一种马来酸酐浓度得到的硅烷交联聚乙烯产品获取其对应的质量(例如，使用上述机器学习模块获取对应的质量)，其中，将所述质量根据从优到差分为所述预定数量个(例如，10个)1等级，根据每一种马来酸酐浓度对应的质量确定该质量对应的第二等级；第二确定模块，用于根据所述第一等级和所述第二等级确定每一种马来酸酐浓度对应对硅烷交联聚乙烯产品的第三等级。

该系统或者装置用于实现上述的实施例中的方法的功能，该系统或者装置中的每个模块与方法中的每个步骤相对应，已经在方法中进行过说明的，在此不再赘述。

通过上述装置，解决了相关技术中无法确定使用什么样的马来酸酐浓度来进行生产所导致的问题，从而能够选择合适的马来酸酐浓度，兼顾了生产效率和质量。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种硅烷交联聚乙烯的方法，其特征在于，包括：

将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯，其中，将该聚乙烯聚合物进行马来化包括将该聚乙烯聚合物、自由基引发剂以及马来酸酐融合以形成反应混合物，其中该马来酸酐浓度是所述反应混合物的至少1.8wt％；

使马来化聚乙烯与仲氨基硅烷反应以形成硅烷接枝聚乙烯；

在湿固化工艺中处理硅烷接枝聚乙烯以形成硅烷交联聚乙烯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述马来酸酐浓度至多是所述反应混合物的7wt％。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述马来酸酐浓度是所述反应混合物的3wt％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仲氨基硅烷是3-氨基丙基三乙氧基硅烷和/或N-(正丁基)-3-氨基-丙基三甲氧基硅烷。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将聚乙烯聚合物进行马来化以形成马来化聚乙烯包括：

在螺杆挤出机或连续搅拌的反应器中进行马来化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述自由基引发剂选自由二叔丁基过氧化物、二-(叔丁基过氧异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-二-(叔丁基过氧基)-3-己烯、过氧化苯甲酰和2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷中的一种或多种。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述自由基引发剂是过氧化物，并且所述过氧化物浓度是所述反应混合物的至少0.5wt％。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过氧化物浓度是所述反应混合物的约0.6wt％至0.8wt％。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯聚合物是均聚物，或其中所述聚乙烯聚合物包括C₃-C₁₀α烯烃。

10.一种硅烷交联聚乙烯产品，其特征在于，使用权利要求1至9中任一项所述的方法制备而成。

Images