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一步挤出交联聚乙烯管材

聚乙烯可以使用多种交联方法进行交联，以使其具有更高的使用温度、承受载荷后变形更小、更好的耐化学腐蚀性、更好的耐磨性以及耐冲击性能。新近发展的一步法硅烷交联（silane crosslinking ，简称SXL）工艺据说能够显著地降低交联聚乙烯管材的生产成本，是饮用水输送管材及采暖管材生产的又一个选择。

一步法挤出交联聚乙烯管材指的是采恒温槽用单层管材生产线直接加工聚乙烯树脂/硅烷配方（无预混合步骤）来生产交联聚乙烯管材。该技术的关键在于如何完成液体硅烷和聚乙烯的共混。由于该工艺在喂料过程中采用了一种多孔树脂来吸收液体硅烷，随后使之与主体树脂一起进入挤出机，这就使得把喂料和接枝反应组合成一步，进而实现管材的连续挤出成为可能。同时，该工艺还允许硅烷小剂量的连续加入，以获得更为均匀的共混物。

一步法挤出交联聚乙烯工艺的示意图

由于一步法硅烷交联工艺能够为交联聚乙烯管材的生产提供诸多优势，包括线速度高、能量成本较低、配方柔性大、运行成本降低以及交联更为均匀。因此，Crompton集团的Davis-Standard 公司推出了一条基于该工艺的可生产φ13 mm的交联聚乙烯管材生产线，并在管道/管材研讨会上进行了展示。该生产线包括以下装置：3组份干燥系统，4组份液体添加剂及聚合物加料站，带有φ75mm、长径比32:1的DSB-V螺杆的空气冷却式挤出机，1.5 L/D的沟槽式喂料器，7.6m长的真空定径箱，7.6m长的喷淋箱，牵引机/割刀，割刀/吹卸器，以及外径/壁厚测量装置。该生产线在102 kg/h进料量下的生产能力为24 m/min 。

丝印喷枪聚烯烃的交联

聚乙烯交联的最初目的只是提高其最高使用温度。然而，聚乙烯交联所带来的益处远不止于此，它除了能够提高聚乙烯的长期和短期的最高使用温度之外，还具有以下功效：

（1）承受载荷作用时变形减小，抗蠕变和抗应力破坏性能更好；

节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳（2） 提高了耐化学腐蚀性（耐溶剂性能）；

（3） 提高了耐磨性能（对线缆护套和管材尤其有利）；

（4） 使之具有记忆效应，可用作收缩管、收缩膜和拉伸包装膜；

（5） 提高模塑制品和发泡制品的抗冲击性能；

（6） 提高了弹性模量；

（7） 提高了低温的抗冲击性能；

（8）减少了燃烧时的滴落现象。

聚乙烯的交联主要有3种技术，即过氧化物交联、辐射交联和硅烷交联。硅烷交联属于一种湿法固化技术，硅烷的使用为交联工艺带来了更大的柔性和更好的经济性。与其他两种方法相比，SXL聚烯烃是通过硅-氧-硅基连接而不是碳-碳键的连接。

硅烷交联技术

带有有机功能基团的硅烷能和很多有机物和无机物发生有益的偶合以及交联反应。因此，硅烷在很多工业领域中都有着广泛的应用，无论是粘合剂、涂料、聚合物改性，还是用作湿法固化的交联剂。例如，把硅烷用于聚烯烃交联和填料处理已成为近30多年来非常普遍的做法。

硅烷交联反应分成两步：首先，乙烯基硅烷接枝到聚合物主链上；然后，在水和锡催化剂或其他合适催化剂的作用下发生连续的交联反应。SXL提供了比过氧化物交联和辐射交联更宽的加工范围，因为它允许较高的加工温度，不像过氧化物交联那样只能在低于过氧化物的分解温度下加工。另外，硅烷交联工艺还允许挤出物被快速冷却及为成品做最终修整。而且只需少量的湿气和热量就能够确保大部分聚乙烯的一致交联。

由于SXL络的弹性比其他交联络更好，所以SXL聚合物的机械性能一点也不比其他交联聚合物差。与过氧化物交联和辐射交联技术相比，SXL工艺具有以下优点：

（1） 挤出速度高，能耗低；

（2） 加工选择性多；

（3） 初期投资成本低；

（4） 配方的柔性好；

（5） 总体运行成本低；

（6） 交联均匀；

（7） 适用于很广泛的聚合物/聚合物共混物。