辛烯共聚地暖管專用料抗氧體系優(yōu)化研究

何維華 孫健 黃松 崔芙蓉

摘 要：介紹了耐熱聚乙烯管材PE-RT樹(shù)脂抗氧劑篩選，在溶劑中溶解度，借助DSC分析儀器，對(duì)國(guó)內(nèi)外PE-RT樹(shù)脂進(jìn)行氧化誘導(dǎo)期測(cè)試，對(duì)比分析這些樹(shù)脂的抗氧化性能，提出地暖管產(chǎn)品優(yōu)化方案，生產(chǎn)結(jié)果表明，撫順石化辛烯共聚耐熱聚乙烯管材樹(shù)脂氧化穩(wěn)定性較好。

關(guān) 鍵 詞：PE-RT抗氧化體系； 氧化誘導(dǎo)期； 性能

中圖分類號(hào)：TQ 325 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）04-0706-02

Abstract： Antioxidant system of basic PE-RT resin for heat-resistant polyethylene pipe was discussed. Oxidation induction time of different kinds of basic PE-RT resin was tested， their oxidation resistances were analyzed and compared， the best composition of the PE-RT resin antioxidant system was determined. The results show that Fushun PE-RT resin antioxidant properties are better suitable for customer need.

Key words： PE-RT antioxidant system； OIT； Properties

地暖管專用料是由乙烯單體和辛烯-1單體共聚而成，辛烯-1均勻分布在聚合物主鏈上的，分子結(jié)構(gòu)特殊，是專門(mén)為采暖系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的中、高密度共聚物，分子量分布狹窄，它不僅有聚乙烯固有的衛(wèi)生性能及加工性能等優(yōu)點(diǎn)，又具有高溫耐久性的一種新型管材專用料[1]。用該原料生產(chǎn)的管材主要應(yīng)用于建筑內(nèi)的熱水/采暖管領(lǐng)域，其耐久性能與建筑物的壽命相當(dāng)，最低可達(dá)五十年，同時(shí)也具有非常好的再利用性，產(chǎn)品性價(jià)比極高[2]。

由于辛烯短鏈的存在，形成了晶體之間的聯(lián)結(jié)，使PE的大分子不能結(jié)晶在一個(gè)片晶中，而是貫穿在幾個(gè)晶體中，這種物理的聯(lián)結(jié)點(diǎn)使得地暖管材料在熔點(diǎn)以下既繼承良好的柔韌性，同時(shí)也提高了其長(zhǎng)期耐靜液壓性能[3]。

辛烯共聚地暖管專用料開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)研究國(guó)外PE-RT樹(shù)脂抗氧體系，優(yōu)化和確定了撫順石化開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的辛烯共聚地暖管產(chǎn)品抗氧化體系。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

PE-RT樹(shù)脂，SK公司，SP980，LG公司， XP9000，大林公司，地暖管材樹(shù)脂用抗氧劑A＼B＼C。

1.2 實(shí)驗(yàn)工藝流程

實(shí)驗(yàn)工藝流程：

聚乙烯粉料+助劑→混合攪拌→密煉機(jī)→冷卻→切?！茦印趸T導(dǎo)期OIT測(cè)試

1.3 試樣制備

將聚乙烯粉料，不同比例的抗氧劑均勻混合，取50 g在哈克混煉機(jī)190 ℃進(jìn)行混煉，趁熱剪成小顆粒狀，以備壓片用；采用壓片機(jī)，190 ℃，壓成0.5 mm片狀樣品，DSC分析儀氧化誘導(dǎo)期測(cè)試。

1.4 氧化誘導(dǎo)期測(cè)試

采用差示掃描量熱法測(cè)試氧化誘導(dǎo)期，將待測(cè)樣品密封在鋁樣品盤(pán)中，放入DSC內(nèi)，通過(guò)N2中加熱已稱重的樣品至預(yù)定溫度，然后引入氧氣來(lái)測(cè)定樣品氧化誘導(dǎo)期，

測(cè)量從氧氣引入時(shí)刻到氧化放熱開(kāi)始時(shí)刻所經(jīng)歷時(shí)間，通過(guò)在斜率驟變的點(diǎn)之前與之后沿曲線外推兩條切線來(lái)測(cè)量。在氮?dú)猸h(huán)境下，以一定速度加熱樣品，N2、O2流量50 mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗氧劑在環(huán)己烷中溶解度

撫順石化溶液法聚乙烯生產(chǎn)工藝，采用溶劑環(huán)己烷，各種添加助劑要先溶解到溶劑中，用計(jì)量泵輸送到反應(yīng)區(qū)，所以抗氧劑在溶劑中溶解度是決定能否加入到產(chǎn)品的關(guān)鍵，抗氧體系優(yōu)化是先研究不同溫度下各個(gè)抗氧劑的溶解能力，通過(guò)溶解能力篩選抗氧體系和用量，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

由表1可看出，隨著溫度升高，抗氧劑溶解度不同程度的增加，抗氧劑A、B超過(guò)50 ℃，增加幅度大，抗氧劑C超過(guò)40 ℃溶解度增加最多[4]。

2.2 國(guó)外PE-RT樹(shù)脂氧化穩(wěn)定性

進(jìn)行地暖管專用料抗氧劑優(yōu)化，需要了解國(guó)外PE-RT樹(shù)脂的抗氧化體系，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)選取韓國(guó)SK公司DX800，LG SP980，DOW公司2388，進(jìn)行DSC測(cè)試樹(shù)脂氧化誘導(dǎo)期，氧化誘導(dǎo)期長(zhǎng)短，反映抗氧劑添加量，以此來(lái)評(píng)價(jià)國(guó)外PE-RT樹(shù)脂的抗氧化體系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

通過(guò)測(cè)試國(guó)外PE-RT樹(shù)脂，其結(jié)果氧化誘導(dǎo)期都在120 min（200 ℃）以上，以此確定生產(chǎn)地暖管專用料抗氧化體系目標(biāo)值[5]。

2.3 抗氧劑篩選

對(duì)抗氧劑B、D氧化穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)、篩選。選擇不同的添加量（ppm）測(cè)試氧化誘導(dǎo)期，保持抗氧劑A、C不變，相同的抗氧劑B、D，結(jié)果如表3。

由表3可見(jiàn)，抗氧劑B氧化誘導(dǎo)期OIT大于抗氧劑D，這是由于抗氧劑B熔點(diǎn)大的緣故，說(shuō)明抗氧效果好于抗氧劑D。

2.4 X射線瑩光光譜儀分析

采用用X射線瑩光光譜儀分析抗氧劑種類和含量，先測(cè)定樣品磷含量，推算出抗氧劑C含量，測(cè)試結(jié)果如表4。

由表4可見(jiàn)，各種PE-RT樹(shù)脂的磷含量不同，抗氧劑C含量不同， LG SP980最大，SK及大林公司生產(chǎn)的地暖管抗氧劑C含量相當(dāng)，國(guó)外PE-RT樹(shù)脂，抗氧劑加入量較大[6]。

2.5 配方試驗(yàn)

選取不同的抗氧劑組合，以及不同的配比進(jìn)行混配，測(cè)試氧化誘導(dǎo)期，結(jié)果如表5。

由上述配方試驗(yàn)得出，不同的配比抗氧劑，其氧化誘導(dǎo)期是不同的，從產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)和熱穩(wěn)定性能看，抗氧劑A、B、C分別為2 500×10-6、2 500×10-6、1 000×10-6時(shí)，OIT達(dá)到120 min以上。

2.6 氧化體系優(yōu)化后DP800氧化誘導(dǎo)期測(cè)試

由圖1可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)試2015年氧化體系優(yōu)化后DP800氧化誘導(dǎo)期，其結(jié)果于40 min（210 ℃）以上，抗氧劑效果達(dá)到了下游用戶的要求。

3 結(jié) 論

通過(guò)地暖管用抗氧劑在溶劑環(huán)己烷中溶解度、國(guó)外產(chǎn)品添加助劑剖析，以及配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定了辛烯共聚地暖管專用料系列產(chǎn)品抗氧體系及最佳組成。

撫順石化辛烯共聚地暖管專用料抗氧化熱穩(wěn)定性滿足了下游用戶的要求，同時(shí)達(dá)到了國(guó)外地暖管同類產(chǎn)品水平。

參考文獻(xiàn)：

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[6]利安德巴塞爾推出新型耐熱聚乙烯樹(shù)脂[J].國(guó)外塑料，2009，27（3）：8.