Investigación sobre la optimización del proceso de moldeo rotacional de polietileno reticulado (XLPE)

La modificación de reticulación del polietileno puede mejorar significativamente la resistencia al impacto, la resistencia a altas temperaturas y otras propiedades de sus productos de moldeo rotacional. Sin embargo, la reticulación del polietileno complica el proceso de moldeo; La comprensión actual de cuestiones como el impacto de la reticulación en la cristalización no es sistemática, lo que dificulta la aplicación generalizada de la ingeniería. Este artículo estudia sistemáticamente el comportamiento de reticulación, el comportamiento de cristalización y la influencia de la reticulación en la cristalización del polietileno reticulado (XLPE) basándose en observaciones térmicas, reológicas y microscópicas; Al cambiar los procedimientos de calentamiento y enfriamiento, se realizan pruebas de rotomoldeo para optimizar el proceso de moldeo. El principal trabajo y las conclusiones son las siguientes.:

1. Aplicar DSC para medir los parámetros térmicos de XLPE para moldeo rotacional y analizar cuantitativamente la cinética de cristalización no isotérmica de aumentos y disminuciones; Se utilizó un reómetro rotacional para probar la viscosidad compleja y otros parámetros de XLPE para moldeo rotacional. Al comparar con la viscosidad compleja del HDPE con solo DCP agregado, se demostró que la temperatura inicial de reticulación del XLPE aumentó en aproximadamente 10°C, ampliando la ventana de procesamiento; aumentar la velocidad de calentamiento y la temperatura de reticulación puede acortar el tiempo de reacción de reticulación y aumentar el grado de reticulación del producto. Cuando la velocidad de calentamiento es superior a 7 ℃/min y la temperatura de reticulación es superior a 190 ℃, se pueden obtener productos con un mayor grado de reticulación.

2. Utilice un microscopio polarizador y DSC para estudiar el comportamiento de cristalización de XLPE y gel. El análisis cuantitativo muestra que la reticulación de XLPE aumenta la energía libre de plegado superficial de las cadenas moleculares, reduce los núcleos cristalinos, aumenta el tamaño de las partículas cristalinas y disminuye la velocidad de cristalización y la cristalinidad; la curva DSC de cristalización de una mezcla de gel y HDPE tendrá picos de cristalización dobles, lo que indica cristalización. Las cadenas moleculares de HDPE no se pueden insertar en la red del gel; al mismo grado de reticulación, la temperatura de cristalización y la cristalinidad del gel son inferiores a las del XLPE; se midieron cuantitativamente el tamaño de los cristalitos y la densidad de la red de entrecruzamiento de XLPE, y se aumentó el grado de entrecruzamiento, el espaciado de los planos cristalinos disminuye; la estructura laminar XLPE se observa mediante microscopía de fuerza atómica, y el entrecruzamiento cambia las laminillas de una disposición ordenada a un desorden, y los defectos aumentan; La aplicación del análisis de prueba ultrasónico muestra que el aumento de la presión puede promover la cristalización y mejorar la cristalización de la temperatura inicial de XLPE y la temperatura final de cristalización.

3. Utilizando la temperatura del aire dentro del molde como indicador, el moldeo rotacional XLPE se divide en etapas como precalentamiento del material, fusión del material, eliminación y compactación de burbujas, reticulación, cristalización por enfriamiento y solidificación; la temperatura de calentamiento es de 270 ℃ ~ 290 ℃ y el tiempo de calentamiento es de 28 min ~ 32 min es el proceso de moldeo rotacional XLPE óptimo. Dentro de un cierto rango de temperatura y tiempo de calentamiento, existe una relación equivalente de tiempo-temperatura entre un 10°C aumento de la temperatura de calentamiento y una extensión de 1 minuto en el tiempo de calentamiento; Se cuantificó la distribución del grado de reticulación, la cristalinidad y el tamaño de las partículas de cristal de los productos moldeados rotacionalmente XLPE a lo largo de la dirección del espesor. Se encontró que la capa más interna del producto tiene el grado de reticulación más bajo; el tamaño de las partículas cristalinas del producto aumenta gradualmente desde la capa exterior a la capa interior; la cristalinidad y el grado de reticulación se distribuyen en una correlación negativa.

4. Se analizó la relación entre las propiedades mecánicas de los productos XLPE y el grado de reticulación, cristalinidad y tamaño de partícula cristalina. La cristalinidad tiene el mayor impacto en el módulo de flexión y el módulo de tracción del producto; ajustar el grado de reticulación puede cambiar significativamente la resistencia al impacto del producto; La resistencia a la tracción y la deformación del producto están determinadas por el grado de reticulación y el tamaño de las partículas de cristal. Función: Después de reticular el polietileno, su resistencia a altas temperaturas mejora significativamente. Cuanto mayor sea el grado de reticulación, mayor será su capacidad para resistir la deformación a altas temperaturas. Este artículo profundiza la comprensión del mecanismo de interacción de la reticulación y cristalización de polímeros, y el proceso de optimización tiene un valor de referencia para sus aplicaciones de ingeniería.