Recherche sur l'optimisation du processus de moulage par rotation en polyéthylène réticulé (XLPE)

La modification de réticulation du polyéthylène peut améliorer considérablement la résistance aux chocs, la résistance aux températures élevées et d'autres propriétés de ses produits moulés par rotation. Cependant, la réticulation du polyéthylène complique le processus de moulage ; la compréhension actuelle de questions telles que l’impact de la réticulation sur la cristallisation n’est pas systématique, ce qui entrave l’application généralisée de l’ingénierie. Cet article étudie systématiquement le comportement de réticulation, le comportement de cristallisation et l'influence de la réticulation sur la cristallisation du polyéthylène réticulé (XLPE) sur la base d'observations thermiques, rhéologiques et microscopiques ; en modifiant les procédures de chauffage et de refroidissement, des tests de rotomoulage sont effectués pour optimiser le processus de moulage. Les principaux travaux et conclusions sont les suivants:

1. Appliquer le DSC pour mesurer les paramètres thermiques du XLPE pour le rotomoulage et analyser quantitativement la cinétique de cristallisation non isotherme des augmentations et des diminutions ; un rhéomètre rotatif a été utilisé pour tester la viscosité complexe et d'autres paramètres du XLPE pour le rotomoulage. En comparant avec la viscosité complexe du HDPE additionné uniquement de DCP, il a été démontré que la température de réticulation initiale du XLPE augmentait d'environ 10°C, élargissement de la fenêtre de traitement ; l'augmentation de la vitesse de chauffage et de la température de réticulation peut raccourcir le temps de réaction de réticulation et augmenter le degré de réticulation du produit. Lorsque la vitesse de chauffage est supérieure à 7℃/min et que la température de réticulation est supérieure à 190℃, des produits avec un degré de réticulation plus élevé peuvent être obtenus.

2. Utilisez un microscope polarisant et un DSC pour étudier le comportement de cristallisation du XLPE et du gel. L'analyse quantitative montre que la réticulation du XLPE augmente l'énergie libre de repliement de surface des chaînes moléculaires, réduit les noyaux cristallins, augmente la taille des particules cristallines et diminue le taux de cristallisation et la cristallinité ; la courbe DSC de cristallisation d'un mélange de gel et de HDPE aura des pics de cristallisation doubles, indiquant une cristallisation. Les chaînes moléculaires du HDPE ne peuvent pas être insérées dans le réseau de gel ; au même degré de réticulation, la température de cristallisation et la cristallinité du gel sont inférieures à celles du XLPE ; la taille des cristallites et la densité du réseau de réticulation du XLPE ont été mesurées quantitativement, et le degré de réticulation a été augmenté, l'espacement du plan cristallin diminue ; la structure lamellaire XLPE est observée par microscopie à force atomique, et la réticulation modifie les lamelles d'un arrangement ordonné à un désordre, et les défauts augmentent ; l'application de l'analyse des tests par ultrasons montre que l'augmentation de la pression peut favoriser la cristallisation et améliorer la cristallisation de la température de départ du XLPE et de la température de fin de cristallisation.

3. En utilisant la température de l'air à l'intérieur du moule comme indicateur, le rotomoulage XLPE est divisé en étapes telles que le préchauffage du matériau, la fusion du matériau, l'élimination et le compactage des bulles, la réticulation, la cristallisation par refroidissement et la solidification ; la température de chauffage est de 270 ℃ ~ 290 ℃ et le temps de chauffage est de 28 min ~ 32 min est le processus de moulage par rotation XLPE optimal. Dans une certaine plage de température et de durée de chauffage, il existe une relation équivalente temps-température entre un 10°C augmentation de la température de chauffe et prolongation de 1 min du temps de chauffe ; la distribution du degré de réticulation, de la cristallinité et de la taille des particules cristallines des produits moulés par rotation XLPE dans le sens de l'épaisseur a été quantifiée. Il a été constaté que la couche la plus interne du produit présente le degré de réticulation le plus faible ; la taille des particules cristallines du produit augmente progressivement de la couche externe à la couche interne ; la cristallinité et le degré de réticulation sont répartis selon une corrélation négative.

4. La relation entre les propriétés mécaniques des produits XLPE et le degré de réticulation, la cristallinité et la taille des particules cristallines a été analysée. La cristallinité a le plus grand impact sur le module de flexion et le module de traction du produit ; l'ajustement du degré de réticulation peut modifier considérablement la résistance aux chocs du produit ; la résistance à la traction et la déformation en traction du produit sont déterminées par le degré de réticulation et la taille des particules cristallines. Fonction : une fois le polyéthylène réticulé, sa résistance aux hautes températures est considérablement améliorée. Plus le degré de réticulation est élevé, plus sa capacité à résister à la déformation à haute température est forte. Cet article approfondit la compréhension du mécanisme d'interaction de la réticulation et de la cristallisation des polymères, et le processus d'optimisation a une valeur de référence pour ses applications techniques.