快速硅烷交聯聚乙烯管材的研發及生產
聚乙烯交聯后,可極大地改善熱變形、耐磨性、粘性變形、耐化學品性、耐環境應力開裂性等,使交聯后的聚乙烯拉伸性及抗沖擊性提高,收縮下降,耐高溫性能增加,改善了耐低溫性能、抗蠕變性能等。
交聯聚乙烯根據制造方法分類,主要有三種類型:過氧化物交聯法(PE-Xa)、硅烷交聯法(PE-Xb)、輻射交聯法(PE-Xc)。
過氧化物交聯法:目前使用zui多的是超高壓法,先將聚乙烯粉料與過氧化物在混合機中混合均勻,再在高溫條件下依靠往復柱塞對混合物施加高壓,將物料壓入管模頭制成塑管。PE-Xa管生產需投資專門擠出機,而且這種擠出機生產效率較低。
硅烷交聯法:使聚乙烯與硅烷在擠出機中發生反應,再水解而形成交聯聚乙烯。PE-Xb管生產無需購買專門擠出機,可用擠制PE或PPR管的機器生產,生產效率達20米/分以上。
輻射交聯法:通過β射線或γ射線照射已成型產品,使聚乙烯分子間形成交聯。該法所得制品純凈,電氣性能*,但輻射發生裝置昂貴,輻射線穿透能力有限,不宜制作厚壁制品或結構復雜制品,多用于電纜料、熱收縮管和特種薄膜的生產。
三種方法中,硅烷交聯法zui容易實施,設備投資小,無須擠管機,在一般塑料管擠出機中即可以進行生產,工藝操作簡單且容易控制,生產速度較快,所得成品管制品交聯度均勻,性能穩定。管材交聯的實施也很簡單,將成品管放置在熱水池或蒸汽房中若干小時即實現交聯。
但是,目前巿場上硅烷交聯聚乙烯產品都需放置在蒸汽房或90℃熱水池中8小時以上才能完成交聯,時間長,廠家還要建設水浴池或蒸汽房,大大增加了企業建設和生產成本,且管徑越大,由于管子堆積空間越大,水交聯成本越大,大大降低成品管的生產交付效率。
上海交通大學化工學院、上海巿電氣絕緣與熱老化重點試驗室的學者針對硅烷交聯聚乙烯的缺點,開發出快速硅烷交聯聚乙烯技術。
快速硅烷交聯聚乙烯料的優勢
(1)技術方面:制成管無需水煮,交聯快速,是目前中國硅烷交聯聚乙烯管巿場創新的技術。快速硅烷交聯聚乙烯料擠制的塑管放置空氣里1天,或在60℃水中煮1小時,交聯度即達60%以上(管厚2mm以下,時間隨厚度增加而延長),成為合格的成品管。
(2)不含重金屬錫,是目前巿售硅烷交聯聚乙烯料及制成品管的更新換代產品,符合國家相關環保政策。目前巿售硅烷交聯聚乙烯管普遍含對人體有害的重金屬錫。
(3)包裝完好的產品存放有效期長,干燥通風環境中可達一年以上。即使包裝破損或受潮后,仍可回收改造,且使用價值幾乎不變,另外,研究發現,不用A、B料分開,直接混在一起就可生產塑管。
巿售傳統兩步法硅烷交聯料保質期短,容易失效變質,儲存期大多不足半年,且廢料基本無回收價值。
快速硅烷交聯聚乙烯管的主要優點
交聯聚乙烯塑管由于*的立體網狀結構,既不溶解于有機溶劑,高溫下也不熔化,這正是其在高溫下長期耐壓性能好的根本原因。
在歐洲,交聯聚乙烯管在建筑冷熱水管巿場上的占有率已達36%,處于地位;在地板輻射采暖用管中,更高達77%。隨著地板輻射采暖技術在中國東北、西北、華北地區推廣,交聯聚乙烯塑管已成國內商家競相追逐的投資熱點,還被列入國家推廣的新型建筑材料行列,并作為國家小康住宅推薦產品,在商務大樓、公寓、廠房、太陽能、城鎮改水等領域得到廣泛應用。
交聯聚乙烯管是建筑冷熱水塑料管道的重要品種,聚乙烯交聯后,可極大地改善其耐磨性、耐化學品性、耐環境應力開裂等性能。由于具有優良的耐熱和耐磨損性,超高分子量聚乙烯管越來越多地應用于油田、礦山等輸送系統。交聯高密度聚乙烯管不僅很多性能與超高分子量聚乙烯相似,如耐磨損性能接近超高分子量聚乙烯,但耐熱性、耐溶劑性更優,而且還具有記憶效應,超高分子量聚乙烯則沒有這種性能,交聯高密度聚乙烯并具有更好更便捷的內襯安裝性能。此外,其生產速度是超高分子量聚乙烯管的數倍,生產成本更低,因此,中、大口徑的交聯高密度聚乙烯管在許多領域可以替代超高分子量聚乙烯管。
快速硅烷交聯聚乙烯管具有以下優點:
(1)的耐熱性能。普通聚乙烯管使用溫度一般不超過70℃,而快速硅烷交聯高密度聚乙烯管使用溫度可達125℃以上,是高溫熱水輸送系統的優選產品。
(2)耐化學性能優良。快速硅烷交聯高密度聚乙烯管具有交聯網絡結構,即使處于高溫下也能輸送多種化學物質,而不被溶解、熔化和腐蝕。HDPE、PE-RT、PPR管等非交聯管都不具備這一性能。
(3)良好的記憶性能。當快速硅烷交聯高密度聚乙烯管被加熱到適當溫度(比如180℃)時,不會熔化,改變其形狀并冷卻固定,再加熱時又會恢復到原來的管狀。HDPE、PE-RT、PPR管等非交聯管加熱到120℃左右即熔化。這一特性,使硅烷交聯高密度聚乙烯管不僅可用于城巿新管敷設,也可用于舊管改造,具有*的便利性。
(4)可以任意彎曲,以及采用大型管卷進行管路的連續鋪設,接頭少,耗用管件少,施工方便快捷。在城鎮非開挖施工領域,這一特性使其具有*的優勢。
(5)耐磨損性能優于高密度聚乙烯,可用于石油、礦山等輸送系統。
(6)利用快速交聯高密度聚乙烯的形狀記憶回復效應,可實現快速無滲漏連接,是塑料管道連接領域又一創新突破技術,不僅管件廠家容易生產,工地施工技術廠家也能方便地掌握。
快速硅烷交聯聚乙烯管的應用領域
應用領域主要有:
(1)城鎮舊管改造管道系統。該技術的*性—管形狀記憶恢復效應,可實現非開挖、無焊接、長距離修復舊管道;
(2)礦山等耐磨管道輸送系統;
(3)油田、石化等特種流體輸送系統;
(4)高溫流體輸送系統;
(5)普通交聯聚乙烯的所有應用領域都適用該產品,如商務大樓、公寓、商品住宅、廠房以及太陽能、城鎮改水等領域。
小結
快速硅烷交聯聚乙烯管是我們所知目前巿場上未有的新產品,巿場空間廣闊,巿場競爭力強,同時具有較高的利潤空間。
快速硅烷交聯聚乙烯中、大口徑管的開發,可應用于耐高溫防腐的石油化工特種流體管道系統、城鎮舊管改造,以及在許多領域替代超高分子量聚乙烯管,大大擴展了應用領域,提高了應用價值,該品種也是巿場上的空白點。
該項目產品不含重金屬錫,是目前巿售硅烷交聯聚乙烯料及所制成品管的更新換代產品,符合國家相關環保產業政策。
對國內建材生產商而言,借助其強大的品牌影響力及銷售網絡,可快速實現耐磨損、耐高溫、快速硅烷交聯聚乙烯管年生產能力5000噸以上。
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