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交聯聚乙烯管(PE-X)的應用前景與試驗方法


作者:科標公司-張弛 來源:www.svpcra.live 時間:2019-4-12 9:34:58 瀏覽次數:

PE-X管是指交聯聚乙烯管。交聯聚乙烯管由于具有良好的衛生性能和綜合力學物理性能,是新一代的綠色管材,自20世紀80年代起,用于包括飲用水和熱水在內的各類流體的輸送。交聯聚乙烯管以高密度聚乙烯作為主要原料,通過高能射線或化學引發的作用,將線性大分子結構轉變為空間網狀結構,生產出的交聯聚乙烯管材可以在-75~95℃(短期110℃)和0.6~2MPa壓力下長期使用,壽命高達50年。


聚乙烯是最大宗的塑料樹脂之一,由于其結構上的特征,聚乙烯往往不能承受較高的溫度,機械強度不足,限制了其在許多領域的應用。為提高聚乙烯的性能,研究了許多改性方法,對聚乙烯進行交聯,通過聚乙烯分子間的的共價鍵形成一個網狀的三維結構,迅速改善了聚乙烯樹脂的性能,如:熱形變性、耐磨性、耐化學藥品性、耐應力開裂等一系列物理、化學性能。采用硅烷交聯聚乙烯的作用原理是通過引發劑如過氧化物的作用將硅烷的乙烯基跟聚乙烯接枝,生成含有三甲基硅酯基的聚合物,水解后形成硅醇基,再通過硅醇基的縮聚反應產生交聯作用而生成交聯聚乙烯。


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PEX交聯聚乙烯系列中作為主流選擇來使用的是PE-Xa和PE-Xc。那么PEX系列三種管材(PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc)有什么區別呢,哪種更適合做地暖管呢。

1.PE-Xa管材:簡稱過氧化物交聯法。在聚乙烯中加入過氧化物交聯劑,在一定溫度(230攝氏度)的作用下逐漸完成平面網狀的交聯過程。這種交聯方法所要求的交聯條件較高,一旦成型后交聯度不會發生變化。它是一個先交聯后成型的過程。其產品特點是表面光潔度好,柔韌度好,但耐酸性,抗氧化性差。這種方法所形成的產品稱為PE-Xa。


2、PE-Xb管材:簡稱硅烷交聯法。硅烷交聯法是在聚乙烯中加入硅烷劑,催化劑,成型后在水解過程中完成立體網狀的交聯過程,這種交聯方法所要求的條件較低,只要有水和一定溫度就可完成,其原料的保管與包裝要求較高。硅烷交聯法是一個先成型后交聯的過程,其產品特點是表面強度和拉伸強度較高,但耐水性較差,產品交聯度會隨時間游動。這種方法所形成的產品稱為PE-Xb。


3、PE-Xc管材:簡稱輻照交聯法。輻照交聯法是一個物理交聯方法,與前兩種(氧化物、硅烷)相比不同是在交聯過程中無需其他添加劑。它是將由純粹高密度聚乙烯成型的管材產品經β或γ射線輻照后,使聚乙烯大分子主鏈形成新的自由基,自由基間再結合形成交聯,分子結構從線性排列改變為三維立體網狀結構,將熱塑性塑料改變為熱固性塑料。這種交聯方法所要求的條件極高,從而大大增強了管材的各項性能,交聯非常穩定。


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交聯聚乙烯(PE-X)管材與管件交聯度的試驗方法

1 范圍

 

本標準規定了交聯聚乙烯(PE-X)管材與管件交聯度的試驗方法

 

本標準適用于以交聯聚乙烯為材質的管材和管件。

 

2 原理

 

本方法是通過測定交聯聚乙烯產品的凝膠含量來確定交聯度。將試樣在選定的溶劑中按規定時間進行萃取并稱量其萃取前后的質量,以經萃取而未被溶解的剩余物所占的質量百分數(即凝膠含量)作為試樣的交聯度。

 

3 試驗設備

 

3.1冷凝回流器:普通型。

 

3.2圓底燒瓶:容積至少500ml(2000ml的容積一次試驗可同時盛裝zui多6個試樣)。

 

3.3加熱裝置:與圓底燒瓶相配,加熱功率應能使溶劑達到充分沸騰(二甲苯沸點138℃至144℃

 

3.4鐵架臺及各類夾子。

 

3.5真空烘箱或鼓風烘箱。

 

3.6干燥器。

 

3.7分析天平,感量為1mg。

 

3.8車床、切片設備或其它切削工具。

 

3.9篩網:鋁或不銹鋼,孔徑(125±25)μm。

 

3.10金屬絲:鋁或不銹鋼。

 

4材料

 

4.1溶劑:二甲苯,分析純。

 

注:二甲苯為有害,易燃型溶劑并能通過人體皮膚吸收,其揮發氣體的過量吸入亦會對人身健康產生影響,因此,應在安全的環境條件下小心操作同時建立相關的管理條例。

 

4.2抗氧劑:2.2`-甲撐(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧劑2246)。

 

5試樣

 

5.1試樣制備:從管材或管件在距端面10mm處的橫截面上切取至少一圈,包括整個管壁的厚度為0.1mm-0.2mm的薄片。試樣質量在0.5g-1.0g之間。

 

5.2試樣數量:連續切取不少于2個。

 

6步驟

 

6.1剪取一塊面積大小可心包裹試樣的清潔,干燥的篩網并稱量,至1mg,作為M1。

 

6.2將試樣放入篩網中包裹成袋形并稱重,至1mg,作為M2。

 

6.3把二甲苯溶劑倒入圓底燒瓶內,加入量為溶劑與試樣的質量比不小于500:1,然后向溶劑中加入溶劑質量1%的抗氧劑。

 

6.4用金屬絲將包有試樣的篩網袋懸吊于圓底燒瓶內,應使試樣整個浸沒于二甲苯溶劑中。

 

6.5安裝冷凝回流器(萃取裝置的裝配見圖1)。

 

6.6開啟加熱裝置加熱溶劑至沸點,控制冷凝回流速度在(20-40)滴/min,萃取時間為8h±5min。

 

6.7小心取出金屬絲與篩網袋。

 

6.8將篩網袋與金屬絲放入真空干燥箱(真空度至少85KPa)或鼓風干燥臬(開啟鼓風)內干燥(140±2)℃,時間3h。

 

6.9取出篩網袋與金屬絲冷卻(必要時放入干燥器內)至環境溫度后,解下金屬絲稱量篩網袋,至1mg,作為M3。

 

7結果與計算

 

7.1單個試樣的交聯度G1按式(1)計算。

 

G1=(M3-M1)/(M2-M1)*100……………………………(1)

 

式中:G1…交聯度,%;

 

      M1…篩網的質量,mg;

 

      M2…萃取前試樣與篩網的質量,mg;

 

      M3…萃取后剩余試樣與篩網的質量,mg。

 

7.2計算每個交聯度G1的算術平均值作為平均交聯度G,結果保留三位有效數字,如果兩個試樣的結果相差超過3%,則需另取兩個試樣重新試驗。

 

8試驗報告

 

試驗報告應包括下列內容:

 

a)國家標準號;

 

b)材料名稱、規格和型號;

 

c)儀器設備型號、試驗條件;

 

d)試驗結果和試驗過程中的異常現象及其它需說明的問題;

 

e)試驗人員及日期。


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