交聯(lián)聚乙烯管(PE-X)的應(yīng)用前景與試驗方法
作者:科標(biāo)公司-張弛 來源:www.mrsmokemn.com 時間:2019-4-12 9:34:58 瀏覽次數(shù):
PE-X管是指交聯(lián)聚乙烯管。交聯(lián)聚乙烯管由于具有良好的衛(wèi)生性能和綜合力學(xué)物理性能,是新一代的綠色管材,自20世紀(jì)80年代起,用于包括飲用水和熱水在內(nèi)的各類流體的輸送。交聯(lián)聚乙烯管以高密度聚乙烯作為主要原料,通過高能射線或化學(xué)引發(fā)的作用,將線性大分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),生產(chǎn)出的交聯(lián)聚乙烯管材可以在-75~95℃(短期110℃)和0.6~2MPa壓力下長期使用,壽命高達50年。
聚乙烯是最大宗的塑料樹脂之一,由于其結(jié)構(gòu)上的特征,聚乙烯往往不能承受較高的溫度,機械強度不足,限制了其在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。為提高聚乙烯的性能,研究了許多改性方法,對聚乙烯進行交聯(lián),通過聚乙烯分子間的的共價鍵形成一個網(wǎng)狀的三維結(jié)構(gòu),迅速改善了聚乙烯樹脂的性能,如:熱形變性、耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐應(yīng)力開裂等一系列物理、化學(xué)性能。采用硅烷交聯(lián)聚乙烯的作用原理是通過引發(fā)劑如過氧化物的作用將硅烷的乙烯基跟聚乙烯接枝,生成含有三甲基硅酯基的聚合物,水解后形成硅醇基,再通過硅醇基的縮聚反應(yīng)產(chǎn)生交聯(lián)作用而生成交聯(lián)聚乙烯。
PEX交聯(lián)聚乙烯系列中作為主流選擇來使用的是PE-Xa和PE-Xc。那么PEX系列三種管材(PE-Xa、PE-Xb、PE-Xc)有什么區(qū)別呢,哪種更適合做地暖管呢。
1.PE-Xa管材:簡稱過氧化物交聯(lián)法。在聚乙烯中加入過氧化物交聯(lián)劑,在一定溫度(230攝氏度)的作用下逐漸完成平面網(wǎng)狀的交聯(lián)過程。這種交聯(lián)方法所要求的交聯(lián)條件較高,一旦成型后交聯(lián)度不會發(fā)生變化。它是一個先交聯(lián)后成型的過程。其產(chǎn)品特點是表面光潔度好,柔韌度好,但耐酸性,抗氧化性差。這種方法所形成的產(chǎn)品稱為PE-Xa。
2、PE-Xb管材:簡稱硅烷交聯(lián)法。硅烷交聯(lián)法是在聚乙烯中加入硅烷劑,催化劑,成型后在水解過程中完成立體網(wǎng)狀的交聯(lián)過程,這種交聯(lián)方法所要求的條件較低,只要有水和一定溫度就可完成,其原料的保管與包裝要求較高。硅烷交聯(lián)法是一個先成型后交聯(lián)的過程,其產(chǎn)品特點是表面強度和拉伸強度較高,但耐水性較差,產(chǎn)品交聯(lián)度會隨時間游動。這種方法所形成的產(chǎn)品稱為PE-Xb。
3、PE-Xc管材:簡稱輻照交聯(lián)法。輻照交聯(lián)法是一個物理交聯(lián)方法,與前兩種(氧化物、硅烷)相比不同是在交聯(lián)過程中無需其他添加劑。它是將由純粹高密度聚乙烯成型的管材產(chǎn)品經(jīng)β或γ射線輻照后,使聚乙烯大分子主鏈形成新的自由基,自由基間再結(jié)合形成交聯(lián),分子結(jié)構(gòu)從線性排列改變?yōu)槿S立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),將熱塑性塑料改變?yōu)闊峁绦运芰。這種交聯(lián)方法所要求的條件極高,從而大大增強了管材的各項性能,交聯(lián)非常穩(wěn)定。
交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管材與管件交聯(lián)度的試驗方法
1 范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了交聯(lián)聚乙烯(PE-X)管材與管件交聯(lián)度的試驗方法
本標(biāo)準(zhǔn)適用于以交聯(lián)聚乙烯為材質(zhì)的管材和管件。
2 原理
本方法是通過測定交聯(lián)聚乙烯產(chǎn)品的凝膠含量來確定交聯(lián)度。將試樣在選定的溶劑中按規(guī)定時間進行萃取并稱量其萃取前后的質(zhì)量,以經(jīng)萃取而未被溶解的剩余物所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(即凝膠含量)作為試樣的交聯(lián)度。
3 試驗設(shè)備
3.1冷凝回流器:普通型。
3.2圓底燒瓶:容積至少500ml(2000ml的容積一次試驗可同時盛裝zui多6個試樣)。
3.3加熱裝置:與圓底燒瓶相配,加熱功率應(yīng)能使溶劑達到充分沸騰(二甲苯沸點138℃至144℃
3.4鐵架臺及各類夾子。
3.5真空烘箱或鼓風(fēng)烘箱。
3.6干燥器。
3.7分析天平,感量為1mg。
3.8車床、切片設(shè)備或其它切削工具。
3.9篩網(wǎng):鋁或不銹鋼,孔徑(125±25)μm。
3.10金屬絲:鋁或不銹鋼。
4材料
4.1溶劑:二甲苯,分析純。
注:二甲苯為有害,易燃型溶劑并能通過人體皮膚吸收,其揮發(fā)氣體的過量吸入亦會對人身健康產(chǎn)生影響,因此,應(yīng)在安全的環(huán)境條件下小心操作同時建立相關(guān)的管理條例。
4.2抗氧劑:2.2`-甲撐(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(抗氧劑2246)。
5試樣
5.1試樣制備:從管材或管件在距端面10mm處的橫截面上切取至少一圈,包括整個管壁的厚度為0.1mm-0.2mm的薄片。試樣質(zhì)量在0.5g-1.0g之間。
5.2試樣數(shù)量:連續(xù)切取不少于2個。
6步驟
6.1剪取一塊面積大小可心包裹試樣的清潔,干燥的篩網(wǎng)并稱量,至1mg,作為M1。
6.2將試樣放入篩網(wǎng)中包裹成袋形并稱重,至1mg,作為M2。
6.3把二甲苯溶劑倒入圓底燒瓶內(nèi),加入量為溶劑與試樣的質(zhì)量比不小于500:1,然后向溶劑中加入溶劑質(zhì)量1%的抗氧劑。
6.4用金屬絲將包有試樣的篩網(wǎng)袋懸吊于圓底燒瓶內(nèi),應(yīng)使試樣整個浸沒于二甲苯溶劑中。
6.5安裝冷凝回流器(萃取裝置的裝配見圖1)。
6.6開啟加熱裝置加熱溶劑至沸點,控制冷凝回流速度在(20-40)滴/min,萃取時間為8h±5min。
6.7小心取出金屬絲與篩網(wǎng)袋。
6.8將篩網(wǎng)袋與金屬絲放入真空干燥箱(真空度至少85KPa)或鼓風(fēng)干燥臬(開啟鼓風(fēng))內(nèi)干燥(140±2)℃,時間3h。
6.9取出篩網(wǎng)袋與金屬絲冷卻(必要時放入干燥器內(nèi))至環(huán)境溫度后,解下金屬絲稱量篩網(wǎng)袋,至1mg,作為M3。
7結(jié)果與計算
7.1單個試樣的交聯(lián)度G1按式(1)計算。
G1=(M3-M1)/(M2-M1)*100……………………………(1)
式中:G1…交聯(lián)度,%;
M1…篩網(wǎng)的質(zhì)量,mg;
M2…萃取前試樣與篩網(wǎng)的質(zhì)量,mg;
M3…萃取后剩余試樣與篩網(wǎng)的質(zhì)量,mg。
7.2計算每個交聯(lián)度G1的算術(shù)平均值作為平均交聯(lián)度G,結(jié)果保留三位有效數(shù)字,如果兩個試樣的結(jié)果相差超過3%,則需另取兩個試樣重新試驗。
8試驗報告
試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容:
a)國家標(biāo)準(zhǔn)號;
b)材料名稱、規(guī)格和型號;
c)儀器設(shè)備型號、試驗條件;
d)試驗結(jié)果和試驗過程中的異,F(xiàn)象及其它需說明的問題;
e)試驗人員及日期。