[发明专利]一种可自然光交联的聚乙烯材料及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯材料及其制备方法和使用方法。

背景技术

聚乙烯由于其具有优异的电绝缘性、良好的耐化学性和良好的加工性而广泛用于人民生活的各个领域，尤其在电线电缆行业中应用极为广泛。但由于在一些特殊场合，其性能还不能完全满足人们对材料性能的要求，因此对聚烯烃材料进行一系列的改进，其中最为有效的方法是使聚烯烃交联。材料经交联后，其链状结构变为三维网状结构，经过交联的聚乙烯，其拉伸强度、冲击强度、耐热性能、耐环境性能和耐化学性能都得到提高，同时其耐蠕变性、耐磨性能、耐环境应力、开裂性能和粘结性能也有不同程度的提高，扩大了聚烯烃的使用范围。

目前比较成熟的交联方式有辐射交联、过氧化物交联、硅烷交联和紫外光交联。自20世纪50年代发现高能电离辐射可以引发聚乙烯交联聚合反应后，辐射化学快速地发展起来。1957年美国Raychem公司首次使用至今，高分子辐射交联已成为交联领域中发展最快、最早、最广泛的交联方式，但辐射交联同时存在设施和设备费用复杂，价格高、挤出和交联工艺不连续，生产效率低等缺点，并不能推广到中小型电线电缆企业中。过氧化物交联是利用过氧化物加热分解产生自由基引发大分子交联反应。硅烷交联是利用硅烷通过熔融接枝，接到大分子链上，然后侧基发生水解，在催化剂存在下脱水缩合，形成Si-O-Si交联。紫外光交联是近年来发展起来的一种交联方式，通过向聚乙烯中加入光引发剂，经紫外光照射后，光引发剂吸收特定波长的光能转变为激发态，通过夺取聚乙烯链上的氢而产生自由基，引发一系列快速聚合反应，生成具有三维网状结构的交联聚乙烯。但以上几种交联方式均需要大量的设备投资，导致交联成本高、耗能高。

发明内容

本发明是要解决现有的制备交联聚乙烯材料的交联方法存在交联成本高和耗能高的问题，而提供一种可自然光交联的聚乙烯材料及其制备方法和使用方法。

本发明一种可自然光交联的聚乙烯材料按重量份数由100份干燥的聚乙烯树脂、0.02～0.8份光引发剂、1～8份助交联剂和0.01～0.4份抗氧剂制成，其中所述的光引发剂与助交联剂的质量比为1:(70～130)，所述的光引发剂与抗氧剂的质量比为1:(2～13)。

上述可自然光交联聚乙烯材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、按重量份数称取100份干燥的聚乙烯树脂、0.02～0.8份光引发剂、1～8份助交联剂和0.01～0.4份抗氧剂，其中所述的光引发剂与助交联剂的质量比为1:(70～130)，所述的光引发剂与抗氧剂的质量比为1:(2～13)；

二、将步骤一称取的0.02～0.8份光引发剂、1～8份助交联剂和0.01～0.4份抗氧剂同时加入到烧杯中，其中所述的光引发剂与助交联剂的质量比为1:(70～130)，所述的光引发剂与抗氧剂的质量比为1:(2～13)，在温度为55℃～85℃条件下搅拌20min～40min，制得混合溶液；

三、称取1～5份步骤二制得的混合溶液加入到步骤一称取的100份干燥的聚乙烯树脂中，在温度为60℃～80℃的条件下搅拌5min～10min，得到吸附有混合溶液的聚乙烯树脂；

四、将双螺杆挤出机温度设定在180℃～220℃，然后将步骤三中吸附有混合溶液的聚乙烯树脂通过双螺杆挤出机造粒，即得到可自然光交联的聚乙烯材料。

上述可自然光交联的聚乙烯材料的使用方法，具体是按以下步骤完成的：

将可自然光交联的聚乙烯材料制成厚度为0.5mm～3.0mm的片材，置于日光下照射，光照时间8h～360h，即得到自然光交联聚乙烯材料。

本发明选择4月份～10月份对可自然光交联的聚乙烯材料进行照射，地点为佳木斯郊区，太阳辐射平均值为115.4×10⁵kw/m²（太阳辐射平均值参见佳木斯大学学报（自然科学版）2006,24（1），136-138）。

本发明的优点：一、本发明制备的可自然光交联的聚乙烯材料无需特殊的交联设备，利用自然光进行有效交联，降低了交联成本，且交联程度较高，凝胶含量最高可达87%左右，具有很好的应用前景；二、本发明以自然光交联的聚乙烯树脂减少生产耗能、环保无污染，成本低，产品耐高温，力学性能优良；三、本发明以自然光交联的聚乙烯树脂可用于厚度在3.0mm以内的应用场合，如电线电缆护套或绝缘、聚乙烯板材、聚乙烯薄膜产品等；四、本发明工艺简单、操作方便。

具体实施方式