[发明专利]交联聚乙烯组合物

说明书

背景技术

管道和加热管系统如ISO-10508中所述在2bar～10bar的压力和至多90℃的温度下操作。传统上，这样的管道已经用铜或镀锌钢加工。但是，这些材料发生腐蚀，并且安装和维护麻烦且成本高。结果，因为基于聚合物的材料的柔韧性、容易安装为连续管道、重量轻和可以容易地熔融焊接，所以在过去几十年里许多基于聚合物的材料已经代替这些金属。在所述聚合材料中，因为聚乙烯更惰性、环境友好、有柔韧性和具有比其它聚合物更高的导热性和更好的经济性，所以聚乙烯将是有利的材料。

但是，对于这些应用，没有交联的聚乙烯不能用来获得所需要的热机械性能，特别是长期流体静力强度。目前正在使用的交联技术，即通过过氧化物、硅烷或辐照技术，其缺点是由于加工性受限和/或需要后成形处理，导致成本都较高。另外，这些交联技术涉及不利地影响最终产品的长期稳定性和所述聚合物的器官感觉特性的化学反应。这主要是由于影响稳定剂包装的副反应和反应副产物的产生。最后，不像非交联的热塑性管道材料，所述交联聚乙烯的熔融焊接能力有限。

尽管具有上面提及的缺点，但是交联聚乙烯目前是使用的主要塑料材料之一。

为用聚乙烯材料获得用于管道和加热管应用的需要的热机械性能，需要对其进行交联。已经开发了三种主要交联技术：过氧化物交联、硅烷交联和辐照交联。不管它们的处理方法如何，所述交联聚乙烯材料的应用已经描述在EN ISO-15875中。在该规范中，对所述交联聚乙烯材料的要求是，其以凝胶含量法测定所具有的最小交联度至少在60％以上。

更近期，已经利用聚乙烯的分子构造设计以提高所述聚合物的内在热机械性能。与新聚合物合成技术相关的这些进展允许控制地引入辛烯共聚单体，从而产生出高分子量的性能提高的聚乙烯，其具有以最优方式布置的6个碳原子侧链以促进所述聚合物的性能。这些侧链增加在固化过程中形成的物理缠结和缚结分子的量，由此使得长期应力下强度和抗蠕变性增加。这些材料在ISO-1043-1中被定义为PE-RT(耐热性提高的聚乙烯)，其已被接受用于如ISO-10508描述的热水管应用。这些材料的优点是它们不被交联，可再生并可以被焊接和不需要成形后的交联操作。但是，这些材料目前还不能达到交联聚乙烯的热强度和抗蠕变性，因此它们在实际遇到的条件下的应用性可能存在一些限制。

过去已经表明聚乙烯的部分交联增加了机械性能，如例如美国专利4,226,905中描述的。该专利公开了通过使用任何已知的使用化学交联剂或物理辐照方法的交联方法使基础聚乙烯部分预交联可以改进吹塑薄膜的撕裂强度。

更近来，WO03089501类似地描述了通过在成形前辐照聚乙烯得到的流体静力强度的增加。如所述地，辐照导致分子量和分子量分布的改变，并且也可能导致部分交联，尽管还没有证实后种事实。在任何情况中，从专利说明书清楚地看到，需要最小的辐照以提高性能，但是如果要维持加工性，不能施加高辐照剂量。

部分交联也已被用于将形状记忆诱导给制造的基于聚乙烯的部件如收缩套管。在这种情况中，部分交联的程度一般需要达到25％～40％的凝胶含量，以获得在交联部件的初始热变形之后重新加热的产品上得到的形状记忆和收缩效果。这样的部件可以使用任何已知的使用化学交联剂或物理辐照方法的交联方法进行交联。交联后，这些产品仅可以成比例地变形到其原始形状，但是由于凝胶含量高，不能重新加工或再生。尽管如此，该例子已表明，典型地通过在基础树脂的熔融温度下发生的形状记忆效果可以增加聚乙烯的耐热性，但是以加工性为代价。

所有部分交联的上述例子共同具有如下事实：将在所述化合物中的100％树脂进行处理以获得对于所提及的相关应用需要的交联水平。以这种方式，交联因此导致获得机械、热和加工性能之间的折衷。因此使用这些方法不可能获得使所述产品成形所需要的热机械和加工性。