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快速硅烷交联聚乙烯管材的研发及生产 |
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作者：刘伯元 汪根林 来源：雅式工业专网 |
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聚乙烯是最大宗的塑料树脂之一，但聚乙烯不能承受较高的温度，机械力学性能和耐磨性等的不足，限制了聚乙烯在许多领域的应用。交联是提高聚乙烯性能最经济、最简便可行的方法，在保证性能的前提下，实现快速交联不但可以提高生产效率，还能改善产品的生产环境。
聚乙烯交联技术简介
聚乙烯交联后，可极大地改善热变形、耐磨性、粘性变形、耐化学品性、耐环境应力开裂性等，使交联后的聚乙烯拉伸性及抗冲击性提高，收缩下降，耐高温性能增加，改善了耐低温性能、抗蠕变性能等。
交联聚乙烯根据制造方法分类，主要有三种类型：过氧化物交联法（PE-Xa）、硅烷交联法（PE-Xb）、辐射交联法（PE-Xc）。
过氧化物交联法：目前使用最多的是超高压法，先将聚乙烯粉料与过氧化物在混合机中混合均匀，再在高温条件下依靠往复柱塞对混合物施加高压，将物料压入管模头制成塑管。PE-Xa管生产需投资专门挤出机，而且这种挤出机生产效率较低。
硅烷交联法：使聚乙烯与硅烷在挤出机中发生反应，再水解而形成交联聚乙烯。PE-Xb管生产无需购买专门挤出机，可用挤制PE或PPR管的机器生产，生产效率达20米/分以上。
辐射交联法：通过β射线或γ射线照射已成型产品，使聚乙烯分子间形成交联。该法所得制品纯净，电气性能优越，但辐射发生装置昂贵，辐射线穿透能力有限，不宜制作厚壁制品或结构复杂制品，多用于电缆料、热收缩管和特种薄膜的生产。
三种方法中，硅烷交联法最容易实施，设备投资小，无须专用挤管机，在一般塑料管挤出机中即可以进行生产，工艺操作简单且容易控制，生产速度较快，所得成品管制品交联度均匀，性能稳定。管材交联的实施也很简单，将成品管放置在热水池或蒸汽房中若干小时即实现交联。
但是，目前巿场上硅烷交联聚乙烯产品都需放置在蒸汽房或90℃热水池中8小时以上才能完成交联，时间长，厂家还要建设水浴池或蒸汽房，大大增加了企业建设和生产成本，且管径越大，由于管子堆积空间越大，水交联成本越大，大大降低成品管的生产交付效率。
上海交通大学化工学院、上海巿电气绝缘与热老化重点试验室的学者针对硅烷交联聚乙烯的缺点，开发出快速硅烷交联聚乙烯技术。
快速硅烷交联聚乙烯料的优势
（1）技术方面：制成管无需水煮，交联快速，是目前中国硅烷交联聚乙烯管巿场创新的领先技术。快速硅烷交联聚乙烯料挤制的塑管放置空气里1天，或在60℃水中煮1小时，交联度即达60%以上（管厚2mm以下，时间随厚度增加而延长），成为合格的成品管。
（2）不含重金属锡，是目前巿售硅烷交联聚乙烯料及制成品管的更新换代产品，符合国家相关环保政策。目前巿售硅烷交联聚乙烯管普遍含对人体有害的重金属锡。
（3）包装完好的产品存放有效期长，干燥通风环境中可达一年以上。即使包装破损或受潮后，仍可回收改造，且使用价值几乎不变，另外，最新研究发现，不用A、B料分开，直接混在一起就可生产塑管。
巿售传统两步法硅烷交联料保质期短，容易失效变质，储存期大多不足半年，且废料基本无回收价值。
快速硅烷交联聚乙烯管的主要优点
交联聚乙烯塑管由于独有的立体网状结构，既不溶解于有机溶剂，高温下也不熔化，这正是其在高温下长期耐压性能好的根本原因。
在欧洲，交联聚乙烯管在建筑冷热水管巿场上的占有率已达36%，处于领先地位；在地板辐射采暖用管中，更高达77%。随着地板辐射采暖技术在中国东北、西北、华北地区推广，交联聚乙烯塑管已成国内商家竞相追逐的投资热点，还被列入国家推广的新型建筑材料行列，并作为国家小康住宅推荐产品，在商务大楼、公寓、厂房、太阳能、城镇改水等领域得到广泛应用。
交联聚乙烯管是建筑冷热水塑料管道的重要品种，聚乙烯交联后，可极大地改善其耐磨性、耐化学品性、耐环境应力开裂等性能
由于具有优良的耐热和耐磨损性，超高分子量聚乙烯管越来越多地应用于油田、矿山等输送系统。交联高密度聚乙烯管不仅很多性能与超高分子量聚乙烯相似，如耐磨损性能接近超高分子量聚乙烯，但耐热性、耐溶剂性更优，而且还具有记忆效应，超高分子量聚乙烯则没有这种性能，交联高密度聚乙烯并具有更好更便捷的内衬安装性能。此外，其生产速度是超高分子量聚乙烯管的数倍，生产成本更低，因此，中、大口径的交联高密度聚乙烯管在许多领域可以替代超高分子量聚乙烯管。
快速硅烷交联聚乙烯管具有以下优点：
（1）卓越的耐热性能。普通聚乙烯管使用温度一般不超过70℃，而快速硅烷交联高密度聚乙烯管使用温度可达125℃以上，是高温热水输送系统的优选产品。
（2）耐化学性能优良。快速硅烷交联高密度聚乙烯管具有交联网络结构，即使处于高温下也能输送多种化学物质，而不被溶解、熔化和腐蚀。HDPE、PE-RT、PPR管等非交联管都不具备这一性能。
（3）良好的记忆性能。当快速硅烷交联高密度聚乙烯管被加热到适当温度（比如180℃）时，不会熔化，改变其形状并冷却固定，再加热时又会恢复到原来的管状。HDPE、PE-RT、PPR管等非交联管加热到120℃左右即熔化。这一特性，使硅烷交联高密度聚乙烯管不仅可用于城巿新管敷设，也可用于旧管改造，具有无可比拟的便利性。
（4）可以任意弯曲，以及采用大型管卷进行管路的连续铺设，接头少，耗用管件少，施工方便快捷。在城镇非开挖施工领域，这一特性使其具有无可比拟的优势。
（5）耐磨损性能优于高密度聚乙烯，可用于石油、矿山等输送系统。
（6）利用快速交联高密度聚乙烯的形状记忆回复效应，可实现快速无渗漏连接，是塑料管道连接领域又一创新突破技术，不仅管件厂家容易生产，工地施工技术厂家也能方便地掌握。
快速硅烷交联聚乙烯管的应用领域
应用领域主要有：
（1）城镇旧管改造管道系统。该技术的先进性—管形状记忆恢复效应，可实现非开挖、无焊接、长距离修复旧管道；
（2）矿山等耐磨管道输送系统；
（3）油田、石化等特种流体输送系统；
（4）高温流体输送系统；
（5）普通交联聚乙烯的所有应用领域都适用该产品，如商务大楼、公寓、商品住宅、厂房以及太阳能、城镇改水等领域。
小结
快速硅烷交联聚乙烯管是我们所知目前巿场上未有的新产品，巿场空间广阔，巿场竞争力强，同时具有较高的利润空间。
快速硅烷交联聚乙烯中、大口径管的开发，可应用于耐高温防腐的石油化工特种流体管道系统、城镇旧管改造，以及在许多领域替代超高分子量聚乙烯管，大大扩展了应用领域，提高了应用价值，该品种也是巿场上的空白点。
该项目产品不含重金属锡，是目前巿售硅烷交联聚乙烯料及所制成品管的更新换代产品，符合国家相关环保产业政策。
对国内知名建材生产商而言，借助其强大的品牌影响力及销售网络，可快速实现耐磨损、耐高温、快速硅烷交联聚乙烯管年生产能力5000吨以上。
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(7/8/2009) |
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