滚塑成型PE-X交联度试验方法的探索

马桂梅

（金川镍都实业有限公司，甘肃 金昌 737100 ）

聚乙烯由于其结构上的特征，往往不能承受较高的温度，机械强度不足，限制了其在许多领域的应用。为提高聚乙烯的性能，对聚乙烯进行交联，通过聚乙烯分子间的的共价键形成一个网状的三维结构，迅速改善了聚乙烯树脂的性能，如热形变性、耐磨性、耐化学药品性、耐应力开裂等一系列物理、化学性能。

1 概述

1.1 钢衬塑产品的优势

钢衬塑防腐就是在钢制设备内衬塑料并将它用于防腐事业上。钢衬塑防腐主要技术为松衬、紧衬、滚塑和模压，本实验方法主要对粉末状PE 或PO 通过滚塑法衬于钢件表面的产品进行探索。化工生产涉及腐蚀性的物质是非常广泛的，防腐设备也有全塑、玻璃钢、搪瓷等，但钢衬塑防腐产品更受欢迎，如钢衬塑储罐，与全塑储罐相比具有钢的强度，不变形；钢衬塑储罐比玻璃钢储罐更抗老化，且具有不脱层、耐磨损的特点；与搪瓷的设备相比，其使用寿命更长。

1.2 钢衬塑产品的成型方式

我公司开发生产防腐龟甲衬里产品，即在钢制制品上衬塑，从而使产品既能达到钢制制品的强度，又能起到防腐的作用，满足使用环境要求。防腐龟甲衬里产品的生产方法主要为滚塑成型法，即先对钢件进行铆焊、喷砂、打磨处理，再对钢件进行预热，达到工艺要求温度开始喷洒交联聚乙烯，成型机边转动边上料，达到厚度要求冷却至自然温度，停止转动并流入下道工序。

2 试验方法

2.1 实验依据

交联度是交联聚乙烯的关键性指标，对材料性能、施工工艺和使用具有非常重要的影响。交联聚乙烯的交联度大小与生产时的工艺条件有直接的关系，采用滚塑法生产的产品交联度肯定小于挤出法生产的，但没有相应的交联度检测方法，因此对滚塑法生产交联聚乙烯的交联度进行探索实验。

依据《交联聚乙烯（PE-X）管材与管件 交联度的试验方法》（GB/T 18474—2001）进行实验，抽取交联聚乙烯管材（从管材距端面10 mm 处的横截面上切取一圈）和采用滚塑法制成的样片同时进行交联度对比实验。

2.2 实验原理

交联聚乙烯的交联达到一定程度时，材料才能有良好的电器性能、耐热变形性和耐环境变化性，交联度是指经过交联的聚乙烯在二甲苯中高温回流，使没有交联的聚乙烯分子溶于二甲苯，溶解不掉的即交联聚乙烯凝胶，凝胶占回流的聚乙烯试样的质量百分比就是凝胶含量，即为交联度。

2.3 实验仪器及试剂

恒温水浴箱，电子天平，回流装置，调压器，加热圈，二甲苯（分析纯）。

2.4 实验步骤

将样片在95 ℃的沸水中进行8 h 水解，待干燥后，刮除材料表面层，切取厚度为0.1～0.2 mm 的薄片，试样质量为0.3～0.4 g。剪取一块40 mm×60 mm清洁、干燥的筛网并称重，精确到1 mg，作为m1。将试样装入筛网中，裹成网袋并称重，精确到1 mg，作为m2。将二甲苯溶剂倒入圆底烧瓶内，加入量为溶剂与试样的质量比不小于500∶1，然后向溶剂中加入溶剂质量1%的抗氧剂（1010）。用金属丝将包有试样的网袋装入实验烧瓶，并悬空浸入二甲苯溶剂中。开启加热装置加热溶剂至沸腾，控制冷凝回流速度在20～40 滴·min-1，萃取时间为8 h。小心取出网袋，倒掉二甲苯，再放入鼓风干燥箱内干燥，温度140 ℃，时间3 h。取出网袋，待冷却后称重，精确到1 mg，作为m3。依据公式（1）计算交联度。

2.5 实验装置及数据

实验装置如图1所示，数据如表1所示。

图1 实验装置图

表1 试验方法验证数据

交联聚乙烯管材交联度为74.7%，厂家测试结果为75%，证明实验方法没有问题。而对滚塑法生产的交联聚乙烯进行8 h 萃取的残留物为1.3%，不能反映材料性能，原因为挤出工艺生产的交联聚乙烯在高压力、恒定温度、高剪切力下生成的产品结构紧密，样片在二甲苯萃取下，耐萃取性强。挤出法和滚塑法生产的交联聚乙烯有很大的性能差别。因此采用挤出工艺交联度测定方法，数据不能真实反映滚塑法生产的交联聚乙烯实际交联度，对滚塑法生产的交联聚乙烯必须降低萃取时间来进行测量，萃取时间应重新设定。同样的实验方法每降低1 h 进行梯度实验，以接近供货方提供的数据为准，确定滚塑成型法生产的交联聚乙烯产品的交联度。

由表2 可知，萃取4 h 为滚塑成型法生产交联聚乙烯产品的最佳时间。

表2 滚塑法交联度实验数据

3 结论

采用滚塑法生产的样片，萃取4 h 交联度接近挤出法生产的交联聚乙烯管材的交联度，也接近原料厂家提供的检测数据，因此最终确定滚塑法生产的交联聚乙烯交联度测定时间为4 h，同时作为交联聚乙烯原材料进货验收的标准。