CN114957828B - 一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法 - Google Patents
一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114957828B CN114957828B CN202110869901.4A CN202110869901A CN114957828B CN 114957828 B CN114957828 B CN 114957828B CN 202110869901 A CN202110869901 A CN 202110869901A CN 114957828 B CN114957828 B CN 114957828B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyethylene
- heat
- fluorine
- thermal conductivity
- density
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004719 irradiation crosslinked polyethylene Substances 0.000 title claims description 15
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 156
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 126
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 117
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 32
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 29
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 22
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 22
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 20
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 229920001179 medium density polyethylene Polymers 0.000 claims description 14
- 239000004701 medium-density polyethylene Substances 0.000 claims description 14
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 11
- FGZFESWHQXSPJU-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-2-(3,3,3-trifluoropropyl)-1,3,5,2,4,6-trioxatrisilinane Chemical compound FC(F)(F)CC[Si]1(C)O[SiH2]O[SiH2]O1 FGZFESWHQXSPJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QTRSWYWKHYAKEO-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-henicosafluorodecyl-tris(1,1,2,2,2-pentafluoroethoxy)silane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)O[Si](OC(F)(F)C(F)(F)F)(OC(F)(F)C(F)(F)F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QTRSWYWKHYAKEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- AVXLXFZNRNUCRP-UHFFFAOYSA-N trichloro(1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorooctyl)silane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)[Si](Cl)(Cl)Cl AVXLXFZNRNUCRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 24
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 20
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 12
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- HCLJOFJIQIJXHS-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OCCOCCOCCOCCOC(=O)C=C HCLJOFJIQIJXHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 description 9
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 8
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- LTHJXDSHSVNJKG-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-(2-methylprop-2-enoyloxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCOCCOCCOCCOC(=O)C(C)=C LTHJXDSHSVNJKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 2,2'-Methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol) Chemical group CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(CC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O KGRVJHAUYBGFFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical group FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018286 SbF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N benzoin Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(O)C(=O)C1=CC=CC=C1 ISAOCJYIOMOJEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GETTZEONDQJALK-UHFFFAOYSA-N (trifluoromethyl)benzene Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC=C1 GETTZEONDQJALK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VBGGLSWSRVDWHB-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-henicosafluorodecyl-tris(trifluoromethoxy)silane Chemical compound FC(F)(F)O[Si](OC(F)(F)F)(OC(F)(F)F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F VBGGLSWSRVDWHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKEHOXWJQXIQAG-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-4-methylphenol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 IKEHOXWJQXIQAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229920010126 Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Polymers 0.000 description 1
- 229920009204 Methacrylate-butadiene-styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 244000028419 Styrax benzoin Species 0.000 description 1
- 235000000126 Styrax benzoin Nutrition 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008411 Sumatra benzointree Nutrition 0.000 description 1
- PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N [C].[F] Chemical group [C].[F] PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008062 acetophenones Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000008365 aromatic ketones Chemical class 0.000 description 1
- 229960002130 benzoin Drugs 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical group C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012965 benzophenone Substances 0.000 description 1
- HXTBYXIZCDULQI-UHFFFAOYSA-N bis[4-(methylamino)phenyl]methanone Chemical compound C1=CC(NC)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(NC)C=C1 HXTBYXIZCDULQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;prop-2-enenitrile Chemical compound C=CC=C.C=CC#N NTXGQCSETZTARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L calcium stearate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O CJZGTCYPCWQAJB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008116 calcium stearate Substances 0.000 description 1
- 235000013539 calcium stearate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N diazene Chemical compound N=N RAABOESOVLLHRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000071 diazene Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000006353 environmental stress Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 235000019382 gum benzoic Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229920006262 high density polyethylene film Polymers 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002681 hypalon Polymers 0.000 description 1
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N palladium;triphenylphosphane Chemical compound [Pd].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 NFHFRUOZVGFOOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002530 phenolic antioxidant Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L zinc stearate Chemical compound [Zn+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O XOOUIPVCVHRTMJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
- C08L23/06—Polyethene
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/38—Boron-containing compounds
- C08K2003/382—Boron-containing compounds and nitrogen
- C08K2003/385—Binary compounds of nitrogen with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/18—Applications used for pipes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
- C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
- C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/062—HDPE
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/066—LDPE (radical process)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/068—Ultra high molecular weight polyethylene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2312/00—Crosslinking
- C08L2312/06—Crosslinking by radiation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于IPC C08L23/08领域，尤其涉及一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法，制备原料包括聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂。所述聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为(85～116)：(3～15)：(0.1～5.2)：(0.01～4)：(0.01‑5)。本发明提供的一种高导热辐照交联聚乙烯材料及其制备方法，在使用较少导热填料的情况下，制备的聚乙烯材料具有优良的高导热性和强度。
Description
技术领域
本发明属于IPC C08L23/08领域，尤其涉及一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法。
背景技术
聚乙烯材料是塑料管道的主要材质，现有技术中普通聚乙烯管材是热的不良导体，导热系数普遍很低，影响地暖管材的热交换效率，在使用中其导热性能不能很好地满足高导热的需求，特别是地源热泵系统和热水管的使用要求。现有技术中，中国专利CN201210596296.9公开了一种导热聚乙烯塑料及其制造方法，中国专利CN201410253603.2公开了一种导热聚乙烯复合材料及其制备方法，均有效提升了聚乙烯的导热能力。然而，目前的高导热聚乙烯管材均是通过添加导热填料来提高其导热性能，大量研究表明采用填充导热填料的方法时只有当导热填料含量达到一定数量，填料在基体中形成导热网链时材料的导热系数才会有明显提高。而采用单一填料时往往需要较高含量时才能形成导热网链，一般添加40％的无机填料，导热系数提高只能至0.3W/(mK)左右，同时过多的填料会极大地降低材料的力学性能、抗压性能、成型加工性能等，从而导致聚乙烯管材性能，特别是长期静液压测试无法达到标准的要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，制备原料包括聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂；所述聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为(85～116)：(3～15)：(0.1～5.2)：(0.01～4)：(0.01-5)。
聚乙烯
聚乙烯是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯包括高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、氯化聚乙烯、氯磺化聚乙烯、共混改性聚乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯选自高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯的混合，申请人意外的发现所述高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯重量比为(1.5-30)：(1.5-20)：1时，聚乙烯材料具有较高的成品率。
在一些优选的实施方式中，所述高密度聚乙烯的密度为0.93-0.96g/cm3。更优选的，所述高密度聚乙烯的密度为0.95g/cm3。
在一些优选的实施方式中，所述高密度聚乙烯在190℃/2.16kg的熔融指数为0.1-5g/10min；更优选的，所述高密度聚乙烯在190℃/2.16kg的熔融指数为0.7g/10min。
本发明所述高密度聚乙烯具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；还具有较高的刚性和韧性，机械强度好。介电性能，耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均好于低密度聚乙烯；高密度聚乙烯薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低。
在一些优选的实施方式中，所述中密度聚乙烯的密度为0.926-0.94g/cm3。更优选的，所述中密度聚乙烯的密度为0.93g/cm3。
在一些优选的实施方式中，所述低密度聚乙烯的密度为0.91-0.93g/cm3。更优选的，所述低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3。
在一些优选的实施方式中，所述低密度聚乙烯在190℃/2.16kg的熔融指数为0.2-5g/10min，更优选的，所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.8g/10min。
本发明所述低密度聚乙烯具有良好的柔软性、延伸性、电绝缘性、透明性、易加工性和一定的透气性。其化学稳定性能较好，耐碱、耐一般有机溶剂。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯选自重均分子量为400～800万的高超高分子量聚乙烯，聚乙烯材料具有较高的成品率。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯还可以选自超高分子量聚乙烯，重均分子量为400～800万，更优选600万，聚乙烯材料具有较高的成品率。
本申请人认为可能的原因是超高分子量聚乙烯为无支链的线性聚乙烯，位阻较小，分子中没有较大张力，碳碳键较强，同时分子量为400～800万，辐射交联时，非晶区中的分子链缠结密度加大，阻碍了其结晶，阻止了因为较高的能力辐射造成的针孔，同时重均分子量为400～800万的超高分子量的聚乙烯能够与特定重量的二丙烯酸四甘醇酯和二甲基丙烯酸四甘醇酯以及氧化铝、氮化铝、聚三氟丙基羟基硅氧烷相互作用，在造粒的过程中，改善了聚乙烯的结晶结构，使得在辐射交联的过程中，聚乙烯材料具有较好的分子柔顺度，避免了辐射能量的击穿。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯还包括在190℃/2.16kg的熔融指数为5-10g/10min的聚乙烯，更优选在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min的聚乙烯，能够进一步提高聚乙烯材料的机械强度。本申请人认为可能的原因是熔融指数为5-10g/10min能够与其它聚乙烯共同作用，在共混挤出的过程中，增加了聚乙烯材料原料的流动值，避免了应力缺陷的产生，然而，本申请人意外的发现，当该聚乙烯的熔融指数过高，反而会降低机械强度，同时对导热性能也会产生一定的影响，本申请人认为可能的原因是当该聚乙烯的熔融指数过高时可能会增加聚乙烯材料原料之间的流动差异，使得制备原料两级分化，应力缺陷增加。
导热填料
本申请人在实验中发现，聚乙烯材料中导热填料的含量越高，导热性越好，当导热填料占聚乙烯树脂的50wt％以上，可以达到优异的导热性，然而，导热填料的增加，导致导热填料更容易凝聚，为生产加工带来了极大的不便。
在一些优选的实施方式中，所述导热填料选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、氮化铝、氮化硼、石墨、氮化硅、炭黑、石墨烯中的一种或多种；所述导热填料与聚乙烯的重量比为(3～12)：(85～116)。
在一些优选的实施方式中，所述导热填料包括氧化铝和氮化铝，且重量比为1：(2.5-8.6)，更优选1：5，可以提高导热率。
在一些优选的实施方式中，所述氧化铝为α型氧化铝，所述氮化铝为球形氮化铝，所述氮化铝的体积密度0.1-0.3g/cm3，更优选0.2g/cm3，热导率意外地显著提高，使得当导热填料只占聚乙烯的5wt％以内，就可以将热导率显著提高。
经过分析，猜测可能是由于α型氧化铝的晶格中，氧离子为六方紧密堆积，Al3+对称地分布在氧离子围成的八面体配位中心，同时与球形氮化铝共同作用，使得聚乙烯材料中可以形成三维的网络通路，同时由于网络通路对称性好，避免了导热率差异造成的导热缺陷，同时体积密度为0.1-0.3g/cm3的氮化铝更增加了导热效率，使得热量及时通过导热通路进行传递。
在一些优选的实施方式中，所述导热填料还可以选自聚硅氧烷改性的导热填料，所述聚硅氧烷的结构如下：n＝3或6或9。
优选的，所述聚硅氧烷的结构如下：n＝3。
在一些优选的实施方式中，所述聚硅氧烷为聚三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂；
在一种实施方式中，所述聚三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂的制备方法如下：
在100mL单口瓶中加入11.7g D3F，用氮气保护，随后用注射器将10mL溶剂四氢呋喃加入单口烧瓶，并将单口烧瓶置于冰水浴中，之后用注射器加入10mL正丁基锂-正己烷溶液，反应2h后，用注射器加入2.99mL三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂进行封端，封端时间为12h，带反应结束后，用正己烷洗涤，分离得到有机相。用去离子水对有机相洗涤3次，随后用无水硫酸钠干燥。通过减压蒸馏除去溶剂和未反应的单体，得到无色透明的聚合度为3的聚三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂。
在一些优选的实施方式中，所述聚三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂改性的导热填料的制备方法包括以下步骤：
称取聚三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂1g，三氟甲苯600ml，配成溶液，搅拌至溶液澄清后，将溶液倒入装有60g机填料的容器中，搅拌1.5小时，然后将导热填料放入85℃的水浴中，反应1.5小时。反应产物经冷却、过滤、洗涤后与放入鼓风干燥箱内在110℃下干燥9个小时，得到聚三氟丙基甲基硅氧烷偶联剂改性的导热填料。
含氟有机物
为了提高聚乙烯材料在高湿度环境中的导热性能，在一些优选的实施方式中，所述含氟有机物包括含氟硅氧烷、聚四氟乙烯的至少一种；所述含氟有机物与聚乙烯的重量比为(0.1～5.2)：(85～116)；优选的，所述含氟有机物与聚乙烯的重量比为(0.1～4)：(85～116)。
在一些优选的实施方式中，所述含氟硅氧烷的重均分子量为90-110。
本发明所述含氟硅氧烷为AF，该含氟硅氧烷有利于均匀富集于聚乙烯材料表面，降低材料表面能，赋予优异的疏水疏油和防污、易清洁性能。有效改善聚乙烯材料表观，增加材料表面良好的柔触感。通过含氟有机氟硅的表面富集性和憎水性，拓展了聚乙烯材料性能，使其具备良好的耐磨性、抗水解性和耐化学性，延长材料使用寿命。在一些优选的实施方式中，所述聚四氟乙烯根据ASTM D4894-07测试得到的表观密度为0.41-0.82g/cm3。
在一些优选的实施方式中，所述含氟硅氧烷包括全氟癸基三甲氧基硅氧烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚三氟丙基羟基硅氧烷的至少一种。
本申请人发现，当导热填料包括氧化铝和氮化铝时，导热性能得到显著提高的同时，但是当在湿度较大的环境中使用该聚乙烯材料时，一段时间之后，导热性能急剧降低，影响了本申请中聚乙烯材料的应用，降低了其使用价值。
在一些优选的实施方式中，申请人在实验中意外的发现，当聚乙烯材料的制备原料中包括0.1-3重量份的含氟硅氧烷，特别是使用例如全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷等的直链长氟碳链的硅氧烷处理时，可以降低聚乙烯材料在高湿度环境中使用时导热性能的降低速率，提高在高湿度环境中的导热性能，然而，直链长氟碳链的硅氧烷，在自然界中难以降解，容易在生物链中积累，对人体有害。另外，短氟碳链的硅氧烷提高高湿度导热性能的导热率有限。
在一些优选的实施方式中，本申请人意外的发现，当硅氧烷包括短氟碳链的三氟丙基甲基环三硅氧烷时，高湿度导热性能提高但有限，然而，在特定含量的同样为短氟碳链的聚三氟丙基羟基硅氧烷存在的情况下，尤其是三氟丙基甲基环三硅氧烷和聚三氟丙基羟基硅氧烷的重量比为(1.5-4.3)：1时，反而会显著提高高湿度环境下的导热性能，同时强度提高。本申请人经过分析，思考，可能是由于三氟丙基甲基环三硅氧烷中硅氧键存在于环状结构中，使得降低与导热填料相互作用的空间位阻，使得导热填料与硅氧烷充分作用，同时与聚三氟丙基羟基硅氧烷相互作用，并通过氢键作用力增加导热填料分子之间的吸引力，导致了导热颗粒相互聚集的倾向，在增加导热通路的同时将部分导热填料包覆，避免了过多的氧化铝与空气中的水蒸气结合。
抗冲改性剂
在一些优选的实施方式中，所述抗冲改性剂包括氯化聚乙烯(CPE)，甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯共聚物(MBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，EVA，ACR，丙烯腈与丁二烯无规共聚物(NBR)及刚性粒子的至少一种。所述抗冲改性剂与聚乙烯的重量比为(0.01～4)：(85～116)。
敏化剂
在一些优选的实施方式中，本发明所述的一种防结垢免清洗辐照交联聚乙烯材料的制备原料，还包括助剂，所述助剂与聚乙烯的重量比为(0～5)：(85～116)；在一些优选的实施方式中，所述助剂包括敏化剂，所述敏化剂与聚乙烯的重量比为(0.01～5)：(85～116)。
在一些优选的实施方式中，所述敏化剂为光敏剂，光敏剂是一种能吸收辐射能，经激发发生光化学变化，产生具有引发聚合能力的活性中间体(自由基或阳离子)的物质。光敏剂是光固化材料的关键组分，它对光固化材料的光固化速度起决定性作用。
在一些优选的实施方式中，所述光敏剂包括离子型光敏剂、自由基型光敏剂的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述离子型光敏剂可列举Ar2N2BF4、Ar2N2AsF6、Ar2N2PF6、Ar2N2SbF6、Ar2IBF4、Ar2IAsF6、Ar2IPF6、Ar2ISbF6、Ar3SBF4、Ar3SAsF6、Ar3SPF6、Ar3SbF6。
在一些优选的实施方式中，所述自由基型光敏剂包括甘醇酯类物质、安息香及其衍生物、苯乙酮衍生物、芳香酮类化合物和酰基膦氧化物的至少一种。
在一些优选的实施方式中，所述光敏剂选自二苯酮与4,4'-二甲氨基二苯酮的混合，重量比为1:1。
在一些优选的实施方式中，所述敏化剂选自甘醇酯类物质；在一些更优选的实施方式中，所述甘醇酯类物质为二丙烯酸四甘醇酯和二甲基丙烯酸四甘醇酯的混合，重量比为1：(0.5～2.2)，更优选为1：1，能进一步够提高成品率。
助剂
在一些优选的实施方式中，所述助剂包括抗氧化剂和润滑剂。
所述抗氧化剂还可以选自：胺系抗氧化剂、醌系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、硫系抗氧化剂、磷系抗氧化剂中的任意一种或多种的混合。
所述醌系抗氧化剂可以列举：苯醌抗氧化剂、对苯二醌抗氧化剂、儿茶酚抗氧化剂、醌二亚胺抗氧化剂、醌甲烷抗氧化剂和醌二甲烷抗氧化剂等。
作为酚类抗氧剂的实例，包括但不限于四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
在一些优选的实施方式中，所述润滑剂可列举PP蜡、PE蜡、EBS、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅油、脂肪酸酰胺、油酸、聚酯、合成酯、羧酸。
在一些优选的实施方式中，所述抗氧化剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，所述润滑剂为PE蜡，重量比为1:(1.5-4)。
进一步优选，所述PE蜡的粘度为200-500mPa.s，120℃。
本发明的第二方面提供了一种根据防结垢免清洗辐照交联聚乙烯材料制备的管材，所制备的管材可以是单层的，双层的，也可以是多层的。本发明所述的制备方法不作特别限制，本领域技术人员可作常规选择。
在一些优选的实施方式中，单层管材制备方法包括以下步骤：
S1、按配方将聚乙烯、导热填料、敏化剂、助剂和含氟有机物经过高速混合，混合均匀后加入到造粒机中，经过牵出、冷却、切粒，得到混配料；
S2、将S1得到的混配料和配方量的抗冲改性剂加入挤出机中，以185～225℃挤出得到改性聚乙烯管材；
S3、以7.5～9.5Mrad的辐照剂量辐照交联S2得到的改性聚乙烯管材，即得。
有益效果：
1、导热填料为α型氧化铝和体积密度为0.1-0.3g/cm3的球形氮化铝，且重量比为1：(2.5-8.6)，使得当导热填料只占聚乙烯的5wt％以内，就可以将热导率显著提高。
2、三氟丙基甲基环三硅氧烷和聚三氟丙基羟基硅氧烷的重量比为(1.5-4.3)：1，会显著提高聚乙烯材料高湿度环境下的导热性能，同时进一步提高强度。
3、使用本申请结构为的聚硅氧烷对导热填料进行改性，n＝3或6或9，特别是导热填料包括氧化铝和氮化铝，氧化铝为α型氧化铝，氮化铝优选为球形氮化铝，体积密度为0.1～0.3g/cm3，导热性能和力学性能优异。
4、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯重量比为(1.5-30)：(1.5-20)：1时，尤其是当高密度聚乙烯在190℃/2.16kg的熔融指数为0.1-5g/10min，低密度聚乙烯在190℃/2.16kg的熔融指数为0.2-5g/10min，聚乙烯材料具有较高的成品率。
5、加入在190℃/2.16kg的熔融指数为5-10g/10min的聚乙烯，能够进一步提高聚乙烯材料的机械强度。
具体实施方式
实施例
实施例1
实施例1提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其制备原料包括聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂，其中，聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为98：5：2：3：1。
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯和在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min聚乙烯的混合，重量比为4:4:2:1；
所述高密度聚乙烯的密度为0.96g/cm3，在190℃/2.16kg的熔融指数为0.7g/10min，购自埃克森美孚化工，型号为HTA 108。
所述中密度聚乙烯的密度为0.939g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数为0.6g/10min，购自陶氏公司，牌号为DNDA-1796。
所述低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，熔融指数为0.8g/10min，购自上海腾锦塑化有限公司，型号为2426F；
所述在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min的聚乙烯，购自埃克森美孚化工，牌号HMA 025。
所述导热填料为氧化铝和氮化铝，重量比为1：5，所述氧化铝为α型氧化铝，购自江苏亿耐达科技有限公司，型号为YND-L-90；所述氮化铝为球形，体积密度为0.15g/cm3，购自上海茂果纳米科技有限公司，型号MG-AlN-40。
所述含氟有机物为三氟丙基甲基环三硅氧烷和聚三氟丙基羟基硅氧烷的混合，重量比为3：1。
所述抗冲改性剂为刚性粒子，具体为六方氮化硼，粒径为300目，购买自河北华钻合金焊接材料有限公司。
所述助剂为敏化剂，抗氧剂和润滑剂；敏化剂，抗氧剂和润滑剂的重量比为4：1：3。
所述敏化剂为二丙烯酸四甘醇酯和二甲基丙烯酸四甘醇酯的混合，重量比为1：1。
所述抗氧化剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，所述润滑剂为PE蜡，重量比为1:2。
所述PE蜡的粘度为240mPa.s，120℃；来源于翁开尔集团，型号为CERALENE 1M。
实施例1还提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方将聚乙烯、导热填料、助剂和含氟有机物经过高速混合，混合均匀后加入到造粒机中，经过牵出、冷却、切粒，得到混配料；
S2、将S1得到的混配料和配方量的抗冲改性剂加入挤出机中，以200℃挤出得到改性聚乙烯管材；
S3、以9Mrad的辐照剂量辐照交联S2得到的改性聚乙烯管材，即得。
实施例2
实施例2提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其制备原料包括聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂，其中，聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为85：5：2：3：0.7。
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯和在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min聚乙烯的混合，重量比为4:4:2:1；
所述高密度聚乙烯的密度为0.96g/cm3，在190℃/2.16kg的熔融指数为0.7g/10min，购自埃克森美孚化工，型号为HTA 108。
所述中密度聚乙烯的密度为0.939g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数为0.6g/10min，购自陶氏公司，牌号为DNDA-1796。
所述低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，熔融指数为0.8g/10min，购自上海腾锦塑化有限公司，型号为2426F；
所述在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min的聚乙烯，购自埃克森美孚化工，牌号HMA 025。
所述导热填料为氧化铝和氮化铝，重量比为1：5，所述氧化铝为α型氧化铝，购自江苏亿耐达科技有限公司，型号为YND-L-90；所述氮化铝为球形，体积密度为0.15g/cm3，购自上海茂果纳米科技有限公司，型号MG-AlN-40。
所述含氟有机物为三氟丙基甲基环三硅氧烷和聚三氟丙基羟基硅氧烷的混合，重量比为3：1。
所述抗冲改性剂为刚性粒子，具体为六方氮化硼，粒径为300目，购买自河北华钻合金焊接材料有限公司。
所述助剂为敏化剂，抗氧剂和润滑剂；敏化剂，抗氧剂和润滑剂的重量比为3：1：3。
所述敏化剂为二丙烯酸四甘醇酯和二甲基丙烯酸四甘醇酯的混合，重量比为1：1。
所述抗氧化剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，所述润滑剂为PE蜡，重量比为1:2。
所述PE蜡的粘度为240mPa.s，120℃；来源于翁开尔集团，型号为CERALENE 1M。
实施例2还提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方将聚乙烯、导热填料、助剂和含氟有机物经过高速混合，混合均匀后加入到造粒机中，经过牵出、冷却、切粒，得到混配料；
S2、将S1得到的混配料和配方量的抗冲改性剂加入挤出机中，以200℃挤出得到改性聚乙烯管材；
S3、以9Mrad的辐照剂量辐照交联S2得到的改性聚乙烯管材，即得。
实施例3
实施例3提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其制备原料包括聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂，其中，聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为116：5：2：3：2。
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯和在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min聚乙烯的混合，重量比为4:4:2:1；熔融指数所述高密度聚乙烯的密度为0.96g/cm3，在190℃/2.16kg的熔融指数为0.7g/10min，购自埃克森美孚化工，型号为HTA108。
所述中密度聚乙烯的密度为0.939g/cm3，190℃/2.16kg的熔融指数为0.6g/10min，购自陶氏公司，牌号为DNDA-1796。
所述低密度聚乙烯的密度为0.92g/cm3，熔融指数为0.8g/10min，购自上海腾锦塑化有限公司，型号为2426F；
所述在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min的聚乙烯，购自埃克森美孚化工，牌号HMA 025。
所述导热填料为氧化铝和氮化铝，重量比为1：5，所述氧化铝为α型氧化铝，购自江苏亿耐达科技有限公司，型号为YND-L-90；所述氮化铝为球形，体积密度为0.15g/cm3，购自上海茂果纳米科技有限公司，型号MG-AlN-40。
所述含氟有机物为三氟丙基甲基环三硅氧烷和聚三氟丙基羟基硅氧烷的混合，重量比为3：1。
所述抗冲改性剂为刚性粒子，具体为六方氮化硼，粒径为300目，购买自河北华钻合金焊接材料有限公司。
所述助剂为敏化剂，抗氧剂和润滑剂；敏化剂，抗氧剂和润滑剂的重量比为5：1：3。
所述敏化剂为二丙烯酸四甘醇酯和二甲基丙烯酸四甘醇酯的混合，重量比为1：1。
所述抗氧化剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，所述润滑剂为PE蜡，重量比为1:2。
所述PE蜡的粘度为240mPa.s，120℃；来源于翁开尔集团，型号为CERALENE 1M。
实施例3还提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方将聚乙烯、导热填料、助剂和含氟有机物经过高速混合，混合均匀后加入到造粒机中，经过牵出、冷却、切粒，得到混配料；
S2、将S1得到的混配料和配方量的抗冲改性剂加入挤出机中，以200℃挤出得到改性聚乙烯管材；
S3、以9Mrad的辐照剂量辐照交联S2得到的改性聚乙烯管材，即得。
实施例4
实施例4提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述聚乙烯为超高分子量聚乙烯和在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min聚乙烯的混合，重量比为6:1；
所述超高分子量聚乙烯的重均分子量为600万，购自东莞市缘信塑胶原料有限公司。
所述在190℃/2.16kg的熔融指数为8g/10min的聚乙烯，购自埃克森美孚化工，牌号HMA 025。
实施例5
实施例5提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述含氟有机物为含氟硅氧烷和聚四氟乙烯，重量比为5:1。
所述聚四氟乙烯根据ASTM D4894-07测试得到的表观密度为0.41g/cm3；购自美国3M，牌号为3311。
所述含氟硅氧烷为三氟丙基甲基环三硅氧烷和聚三氟丙基羟基硅氧烷的混合，重量比为3：1。
对比例1
对比例1提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为98：5：2：3：7。
对比例2
对比例2提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述聚乙烯为超高分子量聚乙烯，所述超高分子量聚乙烯重均分子量为600万，购自东莞市缘信塑胶原料有限公司。
对比例3
对比例3提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述导热填料为氮化铝，所述氮化铝为球形，体积密度为0.15g/cm3，购自上海茂果纳米科技有限公司，型号MG-AlN-40。
对比例4
对比例4提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述导热填料为氧化铝和氮化铝，重量比为1：5，所述氧化铝为α型氧化铝，购自江苏亿耐达科技有限公司，型号为YND-L-90；所述氮化铝为球形，氮化铝的体积密度为0.63g/cm3，购自上海茂果纳米科技有限公司，型号MG-AlN-1000。
对比例5
对比例5提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料，具体实施方式同实施例1；不同点在于，所述导热填料为氧化铝和氮化铝，重量比为1：10，所述氧化铝为α型氧化铝，购自江苏亿耐达科技有限公司，型号为YND-L-90；所述氮化铝为球形，体积密度为0.15g/cm3，购自上海茂果纳米科技有限公司，型号MG-AlN-40。
性能评价
1、导热性测试：按照ASTME1530标准，对上述实施例和对比例制备的聚乙烯材料进行导热系数测试，导热系数越大，导热性越好。如果导热系数大于等于3.5W/(mK)，记为A，导热系数大于2.5W/(mK)小于3.5W/(mK)，记为B，导热系数小于等于2.5W/(mK)，记为C，结果见表1。
2、高湿度环境导热性测试：将上述实施例和对比例制备的聚乙烯材料放置于90％的湿度环境下10天，然后按照ASTME1530标准，进行导热系数测试，如果导热系数大于等于3.5W/(mK)，记为A，导热系数大于2.5W/(mK)小于3.5W/(mK)，记为B，导热系数小于等于2.5W/(mK)，记为C，结果见表1。
3、强度测试：按照GB/T13663-2000测试80℃静液压强，环应力为5.5MPa，165h，聚乙烯材料不破裂，不渗漏记为合格，否则记为不合格，结果见表1。
4、交联度测试：按照述实施例和对比例分别制备100米防结垢交联聚乙烯管材，按照GB 18474-2001标准检测交联度。测试结果见表1。
表1
通过上述实施例与对比例可以得知，本发明提供了一种高导热辐照交联聚乙烯材料及其制备方法，在使用较少导热填料的情况下，制备的聚乙烯材料具有优良的高导热性和强度。另外，还通过特定的原料配比和辐照剂量，有效的控制了交联度。
Claims (9)
1.一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：制备原料包括聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂；所述聚乙烯、导热填料、含氟有机物、抗冲改性剂、助剂的重量比为(85～116)：(3～15)：(0.1～5.2)：(0.01～4)：(0.01-5)；所述聚乙烯的熔融指数为0.1-10g/10min；
所述聚乙烯为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯，重量比为(1.5-30)：(1.5-20)：1；
所述高密度聚乙烯为在190℃/2.16kg的熔融指数为0.1-5g/10min的高密度聚乙烯；所述低密度聚乙烯为在190℃/2.16kg的熔融指数为0.2-5g/10min的低密度聚乙烯；
所述聚乙烯还包括在190℃/2.16kg的熔融指数为5～10g/10min的聚乙烯；
所述导热填料选自氧化铝、氧化镁、氧化锌、碳化硅、氮化铝、氮化硼、石墨、氮化硅、炭黑、石墨烯中的一种或多种；所述导热填料与聚乙烯的重量比为(3～12)：(85～116)。
2.根据权利要求1所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述导热填料选自氧化铝和氮化铝的混合，重量比为1：(2.5～8.6)。
3.根据权利要求2所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述氧化铝为α型氧化铝。
4.根据权利要求2所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述氮化铝为球形氮化铝，体积密度为0.1～0.3g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述导热填料为聚硅氧烷改性的导热填料，所述聚硅氧烷的结构如下：n为3或6或9。
6.根据权利要求1所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述含氟有机物为含氟硅氧烷和/或聚四氟乙烯；所述含氟有机物与聚乙烯的重量比为(0.1～4)：(85～116)；
所述含氟硅氧烷包括全氟癸基三甲氧基硅氧烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、三氟丙基甲基环三硅氧烷、聚三氟丙基羟基硅氧烷的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯根据ASTM D4894-07测试得到的表观密度为0.41-0.82g/cm3。
8.根据权利要求6所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料，其特征在于：所述含氟硅氧烷的重均分子量为90-110。
9.一种根据权利要求1～8任意一项所述的一种高导热辐照交联聚乙烯材料制备得到的管材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110869901.4A CN114957828B (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110869901.4A CN114957828B (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114957828A CN114957828A (zh) | 2022-08-30 |
| CN114957828B true CN114957828B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=82973061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110869901.4A Active CN114957828B (zh) | 2021-07-30 | 2021-07-30 | 一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114957828B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107312230A (zh) * | 2016-04-26 | 2017-11-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚乙烯组合物和发泡珠粒及其制备方法以及发泡珠粒成型体 |
| CN110951142A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-03 | 佛山佛塑科技集团股份有限公司 | 一种高导热辐射交联聚乙烯管材及其制备方法和应用 |
| CN112300475A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-02 | 中核同辐（长春）辐射技术有限公司 | 一种含石墨烯的高导热辐照交联聚乙烯管材及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109306109A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-02-05 | 曼瑞德集团有限公司 | 一种热塑性交联聚乙烯材料、制备方法及其应用 |
-
2021
- 2021-07-30 CN CN202110869901.4A patent/CN114957828B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107312230A (zh) * | 2016-04-26 | 2017-11-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 聚乙烯组合物和发泡珠粒及其制备方法以及发泡珠粒成型体 |
| CN110951142A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-04-03 | 佛山佛塑科技集团股份有限公司 | 一种高导热辐射交联聚乙烯管材及其制备方法和应用 |
| CN112300475A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-02 | 中核同辐（长春）辐射技术有限公司 | 一种含石墨烯的高导热辐照交联聚乙烯管材及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114957828A (zh) | 2022-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8231974B2 (en) | Fluoropolymer molding method and molded article | |
| KR101583106B1 (ko) | 케이블 절연체의 제조에 유용한 다중상 중합체 조성물 | |
| EP3050924B1 (en) | Fluorinated elastomer composition and method for producing same, molded article, crosslinked material, and coated electric wire | |
| KR20110086636A (ko) | 개선된 기계적 특성을 갖는 난연성 폴리머 조성물 | |
| CN105570560B (zh) | 石墨烯增强导热性复合聚烯烃管材 | |
| CN108623980A (zh) | 一种蓄电池外壳专用阻燃abs材料及其制备方法 | |
| CN112585210B (zh) | 树脂组合物和成型品 | |
| CN1149259C (zh) | 氟聚合物树脂制品 | |
| Ahmed et al. | Effects of electron beam irradiation and multi-functional monomer/co-agents on the mechanical and thermal properties of ethylene-vinyl acetate copolymer/polyamide blends | |
| Nooma et al. | Core–shell natural rubber and its effect on toughening and mechanical properties of poly (methyl methacrylate) | |
| CN107641135B (zh) | 有机硅烷化合物、填料、树脂组合物及覆铜板 | |
| CN114957828B (zh) | 一种高导热辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备方法 | |
| CN112574496B (zh) | 一种低烟无卤阻燃电缆料及其制备方法和应用 | |
| CN105736848B (zh) | 耐高温高压钢化pp‑rct复合管材 | |
| JP3887024B2 (ja) | エチレン―テトラフルオロエチレン系共重合体のポリマーアロイ | |
| CN106750818B (zh) | 一种防护车管路用热缩组合物及由其制备的内齿热缩套管 | |
| KR20180021799A (ko) | 과산화물 개시제와 가교결합된 폴리올레핀을 제조하기 위한 조성물 및 방법 | |
| CN108997718B (zh) | 高导热性无卤阻燃tpee弹性体组合物 | |
| CN113637256B (zh) | 一种基于镁/锌/硼/氮协同的eva纳米阻燃复合物的制备方法 | |
| JP2004010864A (ja) | 耐トラッキング性水架橋性樹脂組成物、及びそれからなる絶縁被覆層を持つ電力ケーブル | |
| JP3275453B2 (ja) | 耐熱難燃耐油性樹脂組成物とそれからの絶縁電線および熱収縮チューブ | |
| CN114921009B (zh) | 一种防结垢免清洗辐照交联聚乙烯材料、管材及其制备 | |
| CN107151397A (zh) | 一种led灯散热器用高强度高导热聚乙烯及其制备方法 | |
| WO2001092409A1 (fr) | Produit tubulaire moule, materiau de revetement pour la protection de fil electrique et resine pour profiles extrudes | |
| CN108976746A (zh) | 一种用于电子产品保护壳的改性聚碳酸酯塑料及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |