本發(fā)明涉及復合材料，尤其涉及一種交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料及其制備方法。

背景技術：

1、聚乙烯是五大通用塑料之一，常被用于管材的制備。但是聚乙烯對環(huán)境應力較敏感、耐熱性和抗蠕變性能差，如普通高密度聚乙烯管不宜用于輸送溫度大于45℃的介質(zhì)，這一性質(zhì)限制了其在某些領域的應用。

2、研究表明，經(jīng)過交聯(lián)改性的高密度聚乙烯復合材料，以交聯(lián)改性的高密度聚乙烯管(pex)為例，其蠕變抗性和耐環(huán)境應力開裂性(escr)均獲得大幅度提升。目前，pex管材的交聯(lián)工藝包括過氧化物交聯(lián)聚乙烯(pe-xa)、硅烷交聯(lián)聚乙烯(pe-xb)、電子束交聯(lián)聚乙烯(pe-xc)、偶氮交聯(lián)聚乙烯(pe-xd)和紫外光交聯(lián)聚乙烯(pe-xe)等。其中，pe-xe是在聚乙烯樹脂中加入光引發(fā)劑，在紫外光進行照射下，通過光引發(fā)劑吸收特定波長的紫外光引發(fā)產(chǎn)生聚烯烴自由基，從而發(fā)生一系列快速交聯(lián)反應，生成具有三維網(wǎng)狀結構的交聯(lián)聚烯烴；此工藝具有反應速度快、管材綜合性能優(yōu)秀和環(huán)保等優(yōu)勢而備受研究人員的關注。傳統(tǒng)的紫外光源采用高壓汞燈，高壓汞燈的缺點是：壽命短、汞蒸氣泄露會引發(fā)風險；現(xiàn)代的紫外光源主要采用uv?led，優(yōu)點是：壽命長、無毒氣泄露、造價低廉等，但是uv?led燈在產(chǎn)生紫外線的同時伴隨有大量的熱射線，這些熱射線除了保證可交聯(lián)胚體達到必要的溫度外，還有富余的熱能并未得到充分利用，而造成熱能損失；并且，由于紫外光的穿透能力有限，導致在紫外光交聯(lián)過程中，可能會出現(xiàn)高密度聚乙烯材料的表面交聯(lián)度較高而深層交聯(lián)度較低的交聯(lián)不均勻的情況。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料及其制備方法，本發(fā)明提供的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料能夠?qū)ψ贤夤饨宦?lián)富余的熱能進行利用，同時提高材料交聯(lián)的厚度和均勻度。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，由包括以下組分的原料制備得到：

4、

5、優(yōu)選地，所述高密度聚乙烯樹脂的密度≥0.945g/cm3。

6、優(yōu)選地，所述有機過氧化物交聯(lián)劑為過氧化叔丁基類過氧化物。

7、優(yōu)選地，所述助交聯(lián)劑包括三烯丙基異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三聚氰酸三烯丙酯中的一種或多種。

8、優(yōu)選地，所述光敏劑包括苯酚類、芳香酮類和苯胺類中的一種或多種。

9、優(yōu)選地，所述其他助劑包括酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑中的一種或多種。

10、本發(fā)明還提供了上述技術方案所述交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

11、(1)將高密度聚乙烯樹脂、有機過氧化物交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、光敏劑和其他助劑混合后，進行熔融擠出，得到熔融胚；所述熔融胚為熔融管坯或者熔融板坯；

12、(2)將所述步驟(1)得到的熔融胚在uv?led交聯(lián)爐中進行光熱交聯(lián)反應，得到交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料。

13、優(yōu)選地，所述步驟(1)中熔融胚為熔融管坯時，所述步驟(1)中熔融擠出的裝置為平行雙螺桿擠出機時，得到的熔融胚為熔融管坯，所述平行雙螺桿擠出機的溫度包括七個溫區(qū)：一區(qū)的溫度為90～110℃，二區(qū)的溫度為135～145℃，三區(qū)、四區(qū)和五區(qū)的溫度為獨立地為148～152℃，六區(qū)的溫度為155～160℃，七區(qū)的溫度為148～152℃。

14、優(yōu)選地，所述步驟(1)中熔融擠出的裝置為單螺桿擠出機時，得到的的熔融胚為熔融板坯，所述單螺桿擠出機的溫度包括三個溫區(qū)：一區(qū)的溫度為80～90℃；二區(qū)的溫度為150～160℃；三區(qū)的溫度為150～160℃。

15、優(yōu)選地，所述步驟(2)中光熱交聯(lián)反應的溫度為270～350℃。

16、本發(fā)明提供了一種交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，由包括以下組分的原料制備得到：高密度聚乙烯100份、有機過氧化物交聯(lián)劑0.1～0.3份、助交聯(lián)劑0.3～0.7份、光敏劑0.2～2份和其他助劑0.3～0.5份。本發(fā)明添加光敏劑，在紫外光照射下能夠吸收一定波長的紫外光能量后激發(fā)高密度聚乙烯大分子鏈產(chǎn)生自由基，助交聯(lián)劑能夠進一步引發(fā)高密度聚乙烯大分子鏈間自由基的交聯(lián)反應；在紫外線照射時產(chǎn)生的熱射線除了保證可交聯(lián)胚體達到必要的溫度外，還有富余的熱能，而加入有機過氧化物交聯(lián)劑能夠利用富余的熱能，發(fā)生過氧化物交聯(lián)；有機過氧化物交聯(lián)劑的存在不僅能夠?qū)ψ贤夤饨宦?lián)富余的熱能進行充分利用，還能夠在紫外光不能穿透的深層材料內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)反應，比單純的紫外交聯(lián)高密度聚乙烯材料交聯(lián)厚度更厚、整體交聯(lián)度較高且均勻。

技術特征：

1.一種交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，其特征在于，由包括以下組分的原料制備得到：

2.根據(jù)權利要求1所述的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，其特征在于，所述高密度聚乙烯樹脂的密度≥0.945g/cm3。

3.根據(jù)權利要求1所述的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，其特征在于，所述有機過氧化物交聯(lián)劑為過氧化叔丁基類過氧化物。

4.根據(jù)權利要求1所述的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，其特征在于，所述助交聯(lián)劑包括三烯丙基異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和三聚氰酸三烯丙酯中的一種或多種。

5.根據(jù)權利要求1所述的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，其特征在于，所述光敏劑包括苯酚類、芳香酮類和苯胺類中的一種或多種。

6.根據(jù)權利要求1所述的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料，其特征在于，所述其他助劑包括酚類抗氧劑和亞磷酸酯抗氧劑中的一種或多種。

7.權利要求1～6任意一項所述交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中熔融擠出的裝置為平行雙螺桿擠出機時，得到的熔融胚為熔融管坯，所述平行雙螺桿擠出機的溫度包括七個溫區(qū)：一區(qū)的溫度為90～110℃，二區(qū)的溫度為135～145℃，三區(qū)、四區(qū)和五區(qū)的溫度為獨立地為148～152℃，六區(qū)的溫度為155～160℃，七區(qū)的溫度為148～152℃。

9.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中熔融擠出的裝置為單螺桿擠出機時，得到的熔融胚為熔融板坯，所述單螺桿擠出機的溫度包括三個溫區(qū)：一區(qū)的溫度為80～90℃；二區(qū)的溫度為150～160℃；三區(qū)的溫度為150～160℃。

10.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中光熱交聯(lián)反應的溫度為270～350℃。

技術總結
本發(fā)明提供了一種交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。本發(fā)明提供的交聯(lián)型高密度聚乙烯復合材料的原料包括：高密度聚乙烯樹脂100份、有機過氧化物交聯(lián)劑0.1～0.3份、助交聯(lián)劑0.3～0.7份、光敏劑0.2～2份和其他助劑0.3～0.5份。本發(fā)明添加光敏劑吸收一定波長的紫外光能量后激發(fā)高密度聚乙烯大分子鏈產(chǎn)生自由基，助交聯(lián)劑能夠進一步引發(fā)高密度聚乙烯大分子鏈間自由基的交聯(lián)反應；有機過氧化物交聯(lián)劑可以充分利用紫外交聯(lián)爐的富余熱量，在紫外光不能穿透的深層材料內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)反應，比單純的紫外交聯(lián)高密度聚乙烯材料交聯(lián)厚度更厚、整體交聯(lián)度較高且均勻。

技術研發(fā)人員：段凱歌,于東明,倪佳,陳小蝶,胡怡萱,梅振威,葉小平,周朝錫,王從銳
受保護的技術使用者：浙江曼瑞德舒適系統(tǒng)有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/7