硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯熱收縮材料性能的研究
導(dǎo)讀:利用硅烷交聯(lián)的工藝方法制備了高密度聚乙烯（HDPE）熱收縮材料，研究了引發(fā)劑過氧化二異丙苯（DCP）和過氧化二特丁烷（DTBP）含量的變化對(duì)復(fù)合熱收縮材料拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、維
來源：未知
發(fā)布日期：2020-04-07 14:55【大 中 小】
熱收縮材料又稱高分子形狀記憶材料，是高分子材料與 輻射加工技術(shù)結(jié)合的一種智能型材料，即利用高分子聚合物 “彈性記憶”原理，以橡塑材料為基料，經(jīng)混煉、成型、交 聯(lián)、加熱、擴(kuò)張、冷卻定型而制成的功能性高分子材料。
熱收縮材料都具有兩相結(jié)構(gòu)，即由記憶起始形狀的固定 相和隨溫度變化而可逆地固化、軟化的可逆相組成。共聚 物交聯(lián)反應(yīng)后，大分子的加入使分子間鏈段伸展、運(yùn)動(dòng)，撤 去外力可恢復(fù)原狀，此種現(xiàn)象稱之為高彈形變。經(jīng)交聯(lián)反應(yīng)， 原來的線形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加熱到其熔點(diǎn)以 上時(shí)不再熔化，而且在很寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出彈性體的性 質(zhì)。 聚乙烯(PE)的交聯(lián)技術(shù)是聚乙烯改性的重要手段之一。
交聯(lián)聚乙烯與普通聚乙烯相比，具有卓越的電絕緣性能和更 高的沖擊強(qiáng)度及拉伸強(qiáng)度，具有突出的耐磨性，優(yōu)良的耐應(yīng) 力開裂性、耐蠕變性及尺寸穩(wěn)定性，耐熱性、耐低溫性、耐 老化性、耐化學(xué)藥品性、耐輻射性也很好。因而被廣泛應(yīng)用 于化工、建筑、汽車、機(jī)械、電力、包裝、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。近 年來，國(guó)內(nèi)外在聚乙烯交聯(lián)改性方面的研究開發(fā)非常活躍。
雙螺桿擠出機(jī)：SHJ-20 型，南京杰恩特機(jī)電有限公司； 轉(zhuǎn)矩流變儀：XSS-300，上海科創(chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司； 平板硫化機(jī)：XLB-350X，上海第一橡膠機(jī)械廠；微機(jī)萬能 控制電子實(shí)驗(yàn)機(jī)：SYD-2801E，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司； 維卡溫度測(cè)定儀：XWB-300C，儀承德鼎盛試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)設(shè)備 有限公司；
試樣制備
（1）交聯(lián)母料 A 高密度聚乙烯、有機(jī)硅烷、不同組份引發(fā)劑在常溫下進(jìn) 行混合，然后擠出、造粒，擠出溫度為 160℃-215℃，得到 可交聯(lián)母料 A，母料 A 的色澤偏綠色，比高密度聚乙烯明顯 暗一些。
（2）催化母料 B 料 聚乙烯、催化劑、抗氧劑 1010 在常溫下進(jìn)行混合，然后 擠出、造粒，擠出溫度為 160℃-195℃，得到催化母料 B，母 料 B 在外觀上和高密度聚乙烯基本一致。
（3）交聯(lián)復(fù)合材料的制備 母料 A、母料 B，組份混合比例為 95:5 常溫下混合，擠 出、造粒，擠出溫度為 160℃-215℃，熔融混煉出片，開煉 溫度 160℃，模壓成型，最后水煮交聯(lián)，水解時(shí)間 12h。
性能測(cè)試
1.4.1 拉伸強(qiáng)度性能 拉伸性能測(cè)試參照 GB1040-79 進(jìn)行，拉伸速度 100mm/ min。
1.4.2 維卡軟化點(diǎn) 維卡軟化點(diǎn)測(cè)試參照 GB1633-2000 中 A 法進(jìn)行測(cè)試。
1.4.3 凝膠含量 取交聯(lián)后的樣品 0.5 g 左右，用 120 目銅網(wǎng)包住后稱量， 放入回流裝置中，以二甲苯為溶劑，沸騰回流 10h，然后取 出試樣包，110℃真空干燥 4 h，取出稱取質(zhì)量，經(jīng)計(jì)算可得 凝膠含量 。凝膠含量=(m2-m1)/m0×100%，式中：m0試樣原質(zhì) 量(g)；m1 濾紙和濾網(wǎng)的質(zhì)量(g)；m2 凝膠、濾紙和濾網(wǎng)的質(zhì) 量(g)。
1.4.4 熱收縮率實(shí)驗(yàn) 熱收縮率實(shí)驗(yàn)根據(jù) GB/T34848-2017 中規(guī)定進(jìn)行。
不同引發(fā)劑對(duì)復(fù)合熱收縮材料熱收率的影響
為復(fù)合熱收縮材料的熱收縮率與不用引發(fā)劑用量的 關(guān)系，熱收縮率隨引發(fā)劑的加入量的增多而逐漸增加，熱收 縮材料的交聯(lián)程度也提高，交聯(lián)使得鏈段更密集，鏈段堆積 形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。但當(dāng)引發(fā)劑含量達(dá)到硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯 的飽和點(diǎn)時(shí)，共聚物體系熱收縮率反而下降，交聯(lián)程度也下降。
不同引發(fā)劑含量對(duì)復(fù)合材料斷裂伸長(zhǎng)率的影響
復(fù)合熱收縮材料的斷裂伸長(zhǎng)率隨著引發(fā)劑的 加入而呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。交聯(lián)反應(yīng)后，復(fù)合體系凝膠含 量增加，三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的形成使分子鏈段之間的排列和取向 受到限制，致使復(fù)合體系斷裂伸長(zhǎng)率下降。曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)也 是因?yàn)閺?fù)合體系凝膠含量的下降導(dǎo)致的。
結(jié)論
上海昌吉石油儀器使用硅烷交聯(lián)方法制得高密度聚乙烯復(fù)合熱收縮材料， 在有機(jī)硅烷和催化劑一定比例下，復(fù)合材料體系的凝膠含 量隨引發(fā)劑（DCP 和 DTBP）加入量的增加而增大趨勢(shì)，但 當(dāng)引發(fā)劑含量增加到交聯(lián)程度飽和限值時(shí)，凝膠含量明顯 下降。
高密度聚乙烯經(jīng)硅烷交聯(lián)反應(yīng)形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高分 子鏈之間的幾何排列狀態(tài)的改變引起復(fù)合體系力學(xué)性能、熱 收縮率和耐熱性能的變化，并且交聯(lián)復(fù)合體系性能都與凝膠 含量有著直接對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在硅烷交聯(lián)高密度聚乙烯的反應(yīng)中，以 DCP 和 DTBP 作為 引發(fā)劑時(shí)，加入量為 0.12 份時(shí)，復(fù)合體系的綜合性能最好， DTBP 作為引發(fā)劑時(shí)影響效果更顯著。
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