Исследования по оптимизации процесса ротационного формования сшитого полиэтилена (СПЭ)

Сшивающая модификация полиэтилена позволяет значительно улучшить ударопрочность, устойчивость к высоким температурам и другие свойства изделий, полученных ротационным формованием. Однако сшивка полиэтилена усложняет процесс формования; нынешнее понимание таких проблем, как влияние сшивки на кристаллизацию, не является систематическим, что препятствует широкому применению техники. В этой статье систематически изучаются поведение сшивки, поведение кристаллизации и влияние сшивки на кристаллизацию сшитого полиэтилена (XLPE) на основе термических, реологических и микроскопических наблюдений; путем изменения процедур нагрева и охлаждения проводятся испытания ротационного формования для оптимизации процесса формования. Основная работа и выводы заключаются в следующем.:

1. Применить ДСК для измерения тепловых параметров сшитого полиэтилена для ротационного формования и количественно проанализировать кинетику неизотермической кристаллизации с увеличением и уменьшением; ротационный реометр использовался для проверки комплексной вязкости и других параметров сшитого полиэтилена для ротационного формования. Сравнивая комплексную вязкость ПЭВП с добавлением только ДКП, было показано, что начальная температура сшивки сшитого полиэтилена увеличилась примерно на 10°C, расширение окна обработки; Увеличение скорости нагрева и температуры сшивки может сократить время реакции сшивки и увеличить степень сшивки продукта. Когда скорость нагрева превышает 7 ℃/мин, а температура сшивки превышает 190 ℃, можно получить продукты с более высокой степенью сшивки.

2. Используйте поляризационный микроскоп и ДСК для изучения кристаллизационного поведения сшитого полиэтилена и геля. Количественный анализ показывает, что сшивка сшитого полиэтилена увеличивает свободную энергию поверхностной складки молекулярных цепей, уменьшает кристаллические ядра, увеличивает размер кристаллических частиц и снижает скорость кристаллизации и кристалличность; кривая ДСК кристаллизации смеси геля и ПЭВП будет иметь двойные пики кристаллизации, что указывает на кристаллизацию. Молекулярные цепи ПЭВП не могут быть вставлены в сетку геля; при одинаковой степени сшивки температура кристаллизации и кристалличность геля ниже, чем у сшитого полиэтилена; были количественно измерены размер кристаллитов и плотность сетки сшивки сшитого полиэтилена, степень сшивки увеличилась, расстояние между кристаллическими плоскостями уменьшилось; ламеллярную структуру сшитого полиэтилена наблюдают с помощью атомно-силовой микроскопии, при этом сшивка изменяет расположение ламелей от упорядоченного к беспорядочному, а дефекты увеличиваются; Применение ультразвукового анализа показывает, что увеличение давления может способствовать кристаллизации и улучшить начальную температуру кристаллизации из сшитого полиэтилена и конечную температуру кристаллизации.

3. Используя температуру воздуха внутри формы в качестве индикатора, ротационное формование из сшитого полиэтилена делится на такие этапы, как предварительный нагрев материала, плавление материала, удаление и уплотнение пузырьков, сшивание, охлаждающая кристаллизация и затвердевание; температура нагрева составляет 270 ℃ ~ 290 ℃, а время нагрева составляет 28–32 минуты — это оптимальный процесс ротационного формования из сшитого полиэтилена. В определенном диапазоне температур нагрева и времени нагрева существует эквивалентная зависимость время-температура между 10°C увеличение температуры нагрева и увеличение времени нагрева на 1 минуту; количественно определяли распределение степени сшивки, кристалличности и размера кристаллических частиц изделий из сшитого полиэтилена, полученных ротационным формованием, в направлении толщины. Было обнаружено, что самый внутренний слой продукта имеет наименьшую степень сшивки; размер кристаллических частиц продукта постепенно увеличивается от внешнего слоя к внутреннему слою; кристалличность и степень сшивки распределяются в отрицательной корреляции.

4. Проанализирована связь механических свойств изделий из сшитого полиэтилена со степенью сшивки, кристалличностью и размером кристаллических частиц. Кристалличность оказывает наибольшее влияние на модуль упругости при изгибе и модуль растяжения продукта; регулировка степени сшивки может существенно изменить ударную вязкость изделия; предел прочности и деформация продукта при растяжении определяются степенью сшивки и размером кристаллических частиц. Функция: После сшивания полиэтилена его устойчивость к высоким температурам значительно улучшается. Чем больше степень сшивки, тем сильнее его способность сопротивляться деформации при высоких температурах. Эта статья углубляет понимание механизма взаимодействия полимерной сшивки и кристаллизации, а процесс оптимизации имеет справочную ценность для его инженерных приложений.