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辛烯共聚地暖管专用料抗氧体系优化研究
发布日期:2017-08-02  来源:暖立方  作者:何维华 黄松 崔芙蓉 孙健  浏览次数:1148
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辛烯共聚地暖管专用料抗氧体系优化研究
作者:1、中国石油抚顺石化公司研究院 何维华 黄松 崔芙蓉 2、中国石油抚顺石化公司洗化厂 孙健
   
 
    

摘 要 介绍了耐热聚乙烯管材PE-RT树脂抗氧剂筛选,在溶剂中的溶解度,借助DSC分析仪器,对国内外PE-RT树脂进行氧化诱导期测试,对比分析这些树脂的抗氧化性能,提出地暖管产品优化方案。

关键词 PE-RT抗氧化体系;氧化诱导期;性能

 

地暖管专用料是由乙烯单体和辛烯-1单体共聚而成,辛烯-1均匀分布在聚合物主链上的分子结构特殊,是专门为采暖系统而设计的中、高密度共聚物,分子量分布狭窄,它不仅是聚乙烯固有的卫生性能及加工性能等优点,还是具有高温耐久性的一种新型管材专用料[1]。用该原料生产的管材主要应用于建筑内的热水/采暖管领域,其耐久性能与建筑物的寿命相当,最低可达50年,同时也具有非常好的再利用性,产品性价比极高[2]。

由于辛烯短链的存在,形成了晶体之间的联结,使PE的大分子不能结晶在一个片晶中,而是贯穿在几个晶体中,这种物理的联结点使得地暖管材料在熔点以下既继承良好的柔韧性,同时也提高了其长期耐静液压性能[3]。

辛烯共聚地暖管专用料开发过程中,通过研究国外PE-RT树脂抗氧体系,优化和确定了抚顺石化开发生产的辛烯共聚地暖管产品抗氧化体系。

1 实验部分

1.1 主要原料

PE-RT树脂,SK公司;SP980,LG公司;XP9000,大林公司;地暖管材树脂用抗氧剂ABC。

1.2 实验工艺流程

实验工艺流程:

聚乙烯粉料+助剂→混合搅拌→密炼机→冷却→切粒→制样→氧化诱导期OIT测试。

1.3 试样制备

将聚乙烯粉料按不同比例的抗氧剂均匀混合,取50g在哈克混炼机190℃中进行混炼,趁热剪成小颗粒状,以备压片用;采用压片机,190℃,压成0.5mm片状样品,DSC分析仪氧化诱导期测试。

1.4 氧化诱导期测试

采用差示扫描量热法测试氧化诱导期,将待测样品密封在铝样品盘中,放入DSC内,通过N2中加热已称重的样品至预定温度,然后引入氧气来测定样品氧化诱导期,测量从氧气引入时刻到氧化放热开始时刻所经历时间,通过在斜率骤变的点之前与之后沿曲线外推两条切线来测量。在氮气环境下,以一定速度加热样品,N2、O2流量为50mL/min。

2 结果与讨论

2.1 抗氧剂在环己烷中溶解度

抚顺石化溶液法聚乙烯生产工艺,采用溶剂环己烷,各种添加助剂要先溶解到溶剂中,用计量泵输送到反应区,所以抗氧剂在溶剂中溶解度是决定能否加入到产品的关键,抗氧体系优化是先研究不同温度下各个抗氧剂的溶解能力,通过溶解能力筛选抗氧体系和用量,实验结果如表1。

由表1可以看出,随着温度的升高,抗氧剂溶解度不同程度的增加,抗氧剂A、B超过50℃,增加幅度大;抗氧剂C超过40℃,溶解度增加最多[4]。

2.2 国外PE-RT树脂氧化稳定性

进行地暖管专用料抗氧剂优化,需要了解国外PE-RT树脂的抗氧化体系,本实验通过选取韩国SK公司DX800,LG公司SP980,DOW公司2388,进行DSC测试树脂氧化诱导期,氧化诱导期长短,反映抗氧剂添加量,以此来评价国外PE-RT树脂的抗氧化体系,实验结果如表2。

通过测试国外PE-RT树脂,其结果氧化诱导期都在120min(200℃)以上,以此确定生产地暖管专用料抗氧化体系目标值[5]。

2.3 抗氧剂筛选

对抗氧剂B、D的氧化稳定性进行评价以及筛选。

选择不同的添加量(ppm)测试氧化诱导期,保持抗氧剂A、C不变,相同的抗氧剂B、D,结果如表3。

由表3可见,抗氧剂B氧化诱导期OIT大于抗氧剂D,这是抗氧剂B熔点大的缘故,说明其抗氧效果好于抗氧剂D。

2.4 X射线莹光光谱仪分析

采用用X射线莹光光谱仪分析抗氧剂种类和含量,先测定样品磷含量,推算出抗氧剂C含量,测试结果如表4。

由表4可见,各种PE-RT树脂的磷含量不同,抗氧剂C含量不同,LGSP980最大,SK及大林公司生产的地暖管抗氧剂C含量相当,国外PE-RT树脂,抗氧剂加入量较大[6]。

2.5 配方试验

选取不同的抗氧剂组合,以及不同的配比进行混配,测试氧化诱导期,结果如表5。

由上述配方实验得出,不同的配比抗氧剂,其氧化诱导期是不同的,从产品经济和热稳定性能看,抗氧剂A、B、C分别为2500×10-6、2500×10-6、1000×10-6时,OIT达到120min以上。

2.6 氧化体系优化后的DP800氧化诱导期测试

由图1可见,通过测试2015年氧化体系优化后DP800氧化诱导期,其结果于40min(210℃)以上,抗氧剂效果达到了下游用户的要求。

 

3 结论

耐热聚乙烯管材PE-RT树脂抗氧剂筛选,在溶剂中的溶解度,借助DSC分析仪器,对国内外PE-RT树脂进行氧化诱导期测试,对比分析这些树脂的抗氧化性能,提出地暖管产品优化方案。通过地暖管用抗氧剂在溶剂环己烷中溶解度、国外产品添加助剂剖析,以及配方优化实验,确定了辛烯共聚地暖管专用料系列产品抗氧体系及最佳组成。

 

参考文献

[1] 洪定一.塑料工业手册—聚烯烃[M].北京: 化学工业出版社,1998:300-312.

[2] 何曼君,等.高分子物理[M].上海:复旦大学出版社,1990:23.

[3] 张师军,乔金梁.聚乙烯树脂及其应用[M].北京:化学工业出版社,2011:52-53.

[4] 罗河胜编.实用聚乙烯[M].广州:广东科技出版社,2000:58-63.

[5] 陈超美.溶液法乙烯聚合技术进展[J].合成树脂及塑料,2002,19(1):41-44.

[6] 利安德巴塞尔推出新型耐热聚乙烯树脂[J].国外塑料,2009,27(3):8.

    [编辑:孟扬]

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