辛烯共聚地暖管专用料抗氧体系优化研究

何维华 孙健 黄松 崔芙蓉

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，生产结果表明，抚顺石化辛烯共聚耐热聚乙烯管材树脂氧化稳定性较好。

关 键 词：PE-RT抗氧化体系； 氧化诱导期； 性能

中图分类号：TQ 325 文献标识码： A 文章编号： 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，它不仅有聚乙烯固有的卫生性能及加工性能等优点，又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，最低可达五十年，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A＼B＼C。

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，不同比例的抗氧剂均匀混合，取50 g在哈克混炼机190 ℃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0.5 mm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50 mL/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，试验结果如表1。

由表1可看出，随着温度升高，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 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120 min（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氧化稳定性进行评价、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，这是由于抗氧剂B熔点大的缘故，说明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， LG SP980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。

由上述配方试验得出，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2 500×10-6、2 500×10-6、1 000×10-6时，OIT达到120 min以上。

2.6 氧化体系优化后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40 min（210 ℃）以上，抗氧剂效果达到了下游用户的要求。

3 结 论

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。

抚顺石化辛烯共聚地暖管专用料抗氧化热稳定性满足了下游用户的要求，同时达到了国外地暖管同类产品水平。

参考文献：

[1]洪定一.塑料工业手册一聚烯烃【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.