一种用于桥梁缆索的耐应力开裂聚乙烯护套料及其制备方法技术

公开了一种耐应力开裂性能优异的聚乙烯护套料，采用第四代PE100

【技术实现步骤摘要】
一种用于桥梁缆索的耐应力开裂聚乙烯护套料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种桥梁缆索用聚乙烯护套料及其制备方法。

技术介绍

[0002]桥梁缆索作为斜拉桥的生命索，在斜拉桥中承担着不可替代的作用，一旦桥梁缆索断裂后果将不堪设想。而桥梁缆索在工作时的工作环境苛刻，一直要承受动载和静载，外护套始终处于有应力状态下工作，外层甚至有划痕，更易发生应力开裂。
[0003]国内市场生产的桥梁缆索用护套料在实际使用中最大的质量问题就是开裂，因护套破裂而导致桥梁缆索腐蚀的案例屡见不鲜，使用寿命比较低，无法满足桥梁缆索设计使用寿命100年的要求。目前按住建部标准CJ/T 297—2016要求桥梁缆索常用热挤成型的高密度聚乙烯外护套来隔绝拉索和外界环境，要求的桥梁缆索用聚乙烯护套材料的耐环境应力开裂性能F0≥5000h，这是对材料的最低要求。
[0004]现有改进耐环境应力开裂的方法主要有物理共混改性和化学接枝或交联改性。
[0005]其中，有机过氧化物微交联改性方法是一种比较流行的方法：CN 102993535 B、CN 102924774 B及CN 102993536 B都是以HDPE树脂为基料，分别通过mLLDPE耐候母粒、超低密度聚乙烯(ULDPE)耐候母粒及EVA耐候母粒和有机过氧化物进行微交联改性，使管材树脂组合物具有优良的ESCR性能。CN 105237853 A公开了一种抗开裂改性聚乙烯材料及其制备方法。该抗开裂改性聚乙烯材料由线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、POE、改性母料制作而成。CN 107973961 B则公开了一种微交联超耐应力开裂无卤阻燃聚烯烃复合材料及制备方法。该复合材料的原料由聚烯烃、无卤阻燃剂、抗滴落剂、界面相容剂、交联剂、抗氧剂、抗紫外线助剂、润滑剂组成，也是通过微交联的方式提高材料的耐热性能和耐应力开裂性能。上述专利技术都是通过过氧化物交联剂对材料进行高温交联反应，但由于使用的加工工艺温度较高，交联剂在没有完全分散的情况下就可能已发生交联，交联反应不均匀，材料易产生凝胶，最终影响制品的外观和机械性能。
[0006]CN 109627539 A公开了一种具有优异耐开裂性能的聚乙烯组合物及其制备方法。该聚乙烯组合物主要由HDPE树脂、弹性体、交联剂、活化剂和少量助剂组成，交联剂为半衰期温度相对低的和活化能相对高的有机过氧化物，通过可降低交联剂分解温度的活化剂，降低交联剂的分解温度，提高化学反应速度，并对挤出机的加工温度和转速进行控制，得到耐环境应力开裂性能优异的聚乙烯组合物。但由于该组合物使用的活化剂有一定的毒性，对人体可能产生危害，且同向双螺杆挤出机的加工温度不易控制，组合物局部温度过高易发生过度交联，产生大的凝胶，影响制品性能。
[0007]中国专利CN 108239321 A公开了一种桥梁缆索专用护套料的制备方法，以PE100级聚乙烯和线性低密度聚乙烯为基材，再添加其他助剂经过造粒制得，该护套料的各项指标虽然满足住建部旧标准CJ/T 297—2008要求，但住建部颁布的新标准CJ/T 297—2016已对多项指标进行修改，要求更高，且增加了氧化诱导期指标，因此该专利公开的桥梁缆索专
用护套料性能指标不适应新标准的要求。
[0008]目前国内市场生产的桥梁缆索用护套料另一个不易解决的问题是生产加工困难。如中国专利CN 105086079 B公开了一种桥梁缆索用改性耐候高密度聚乙烯护套料及其制备方法，其具有良好的物理机械性能和抗环境应力开裂性能，但是由于选用了超高分子量聚乙烯作为基础材料，必定造成加工困难。
[0009]因此，亟需一种新的桥梁缆索用聚乙烯护套料及其制备方法，来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0010]为此，本专利技术的目的是提供一种耐应力开裂性能优异的桥梁缆索用聚乙烯护套料及其制备方法，该护套料具有非常高的耐应力开裂性能和良好的加工性能，同时其它指标也满足住建部标准CJ/T 297—2016的要求，可用于桥梁缆索热挤护套及螺旋线或套管，其他索结构热挤护套、套管也可使用。
[0011]本专利技术提供了一种耐应力开裂性能优异的聚乙烯护套料，包括以重量份数计的下述原料：
[0012][0013]其中，所述PE100-RC树脂为PE100-RC级聚乙烯树脂，其是与己烯共聚的双峰分子量分布的聚乙烯树脂。该树脂具有超耐应力开裂性能，属于第四代聚乙烯管道专用料，在有外部划痕、点载荷的情况下仍能够长期使用。本专利技术采用的PE100-RC级树脂密度为0.948～0.959g/cm3，熔体流动速率MFR为0.20～0.35g/10min，所述的MFR是在190℃、5Kg负荷下的测定值。添加量为100重量份。
[0014]其中，所述交联剂为有机过氧化物。有机过氧化物优选的规格为1min半衰期温度为140～165℃，活化能≥130kJ/mol，可以是特丁基过氧化乙酸酯、特丁基过氧化异丙基碳酸酯、2,2-双(特丁基过氧化)辛烷、2,2-双(特丁基过氧化)丁烷等中的一种或几种的混合物。该有机过氧化物添加量为0.05～0.2份。此类有机过氧化物可通过渗吸法均匀分散于树脂中，可在生产加工温度和加工时间条件下分解完成，并均匀引发聚合物的链增长或交联。
[0015]其中，所述弹性体是聚烯烃弹性体(POE)。POE的MFR为1.0～3.0g/10min(190℃，
2.16Kg)，辛烯含量小于20％，添加量为8-15份。
[0016]其中，所述润滑剂可以是硅酮母粒或含氟高分子聚合物加工助剂(PPA)，添加量为0.05～0.2份。
[0017]其中，所述吸酸剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌，添加量为0.1～0.5份。
[0018]其中，所述光稳定剂为德国巴斯夫的Tinuvin 788或美国氰特的Cyasorb THT4611，添加量为0.1～0.4份。
[0019]其中，所述黑色母粒为美国卡博特的PE2762黑色母粒，添加量为0～6份。
[0020]此外，所述其它助剂可以包括抗氧剂、颜料等助剂，抗氧剂为德国巴斯夫的B225，颜料等其它助剂均为市售，总添加量为0～1.0份。
[0021]本专利技术还提供了上述耐应力开裂性能优异的聚乙烯护套料的制备方法，包括步骤：
[0022](1)按重量份数分别称取各原料；
[0023](2)将交联剂溶入溶剂中，稀释后采用喷雾法加进高速搅拌的盛有弹性体的高速混合机中，搅拌至温度达到40～45℃，混和时间为10～20分钟，利用渗吸法将交联剂缓慢渗透进入弹性体中；
[0024](3)待溶剂彻底挥发后，再将剩余物料投入到高速混合机中混合1～2min；
[0025](4)将步骤(3)得到的混合物置于双阶式混炼挤出造粒机组中进行混炼、交联、造粒；
[0026](5)造粒后经干燥、打包即得所述聚乙烯护套料。
[0027]其中，所述溶剂为丙酮，丙酮的加入量为交联剂总重量的15～20倍。
[0028]其中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐应力开裂性能优异的聚乙烯护套料，包括以重量份数计的下述原料：2.如权利要求1所述的聚乙烯护套料，其中，所述PE100-RC树脂为与己烯共聚的双峰分子量分布的聚乙烯树脂。3.如权利要求1所述的聚乙烯护套料，其中，所述交联剂为1min半衰期温度为140～165℃且活化能≥130kJ/mol的有机过氧化物。4.如权利要求1所述的聚乙烯护套料，其中，所述弹性体是聚烯烃弹性体。5.如权利要求1所述的聚乙烯护套料，其中，所述润滑剂是硅酮母粒或含氟高分子聚合物加工助剂。6.如权利要求1-5所述的耐应力开裂性能优异的聚乙烯护套料的制备方法，包括步骤：(1)按重量份数分别称取各原料；(2)将交联剂溶入溶剂中，稀释后采用喷雾法加进高速搅拌的盛有弹性体的高速混合机中，搅拌至温度达到40～45℃，混和时间为10～20分钟，利用渗吸法将交联剂缓慢渗透进入弹性体中；(3)待溶剂彻底挥发后，再将剩余物料投入到高速混合机中混合1～2min；(4)将步骤(3)得到的混合物置于双阶式混炼挤出造粒机组中进行混炼、交...

【专利技术属性】
技术研发人员：王日辉，郭锐，李延亮，高凌雁，许萍，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司，
类型：发明
国别省市：