[发明专利]一种交联低密度聚乙烯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚烯烃的制备领域，具体涉及一种交联低密度聚乙烯的制备方法。

背景技术

低密度聚乙烯(Low-density polyethylene；LDPE)拥有非极性、化学稳定性、易加工性和良好的电绝缘性能，广泛应用于绝缘电缆料。然而，LDPE的熔点和机械强度较低，耐环境应力开裂性能较差，导致其在高压电缆料中应用受到限制。为此，实际应用中常通过交联将LDPE分子由线形结构变为一个三维网络结构，从而有效的提高其拉伸强度、热稳定性、耐候性、尺寸稳定性、耐环境应力开裂性和抗蠕变性。交联使其长期使用温度由70℃提高到90℃。

工业上应用最多的聚乙烯交联改性的主要方法有两种：过氧化物交联法和硅烷交联法。

公开号为CN102585328A的中国专利文献公开了一种过氧化物交联聚烯烃及其制备方法，过氧化物交联聚烯烃按总总量计包括成分：96-98％低密度聚乙烯；1.5-3％的过氧化二异丙苯；0.1-1.0％的LAT-300，所述的LAT-300为液体硅油、硫酚类抗氧化剂、硫酯类抗氧化剂、受阻酚类抗氧化剂的一种或几种组成，但必定含有液体硅油。

过氧化物交联一般分两步进行，先在相对较低的加工温度下挤出成型得到可交联聚乙烯，再在高温高压设备中通过过氧化物(例如过氧化二异丙苯)分解生成活性自由基，这些自由基夺取聚乙烯分子链上的氢原子，使聚乙烯碳链上生成活性点，产生碳-碳交联形成网络结构而交联。这种方法在成型过程中必须严格控制挤出温度，以免产生焦烧或预交联，因而其加工速率受到温度的限制。而且，过氧化物分解产生副产物，容易导致材料内部产生微孔，降低材料的击穿电压，限制其在高压电缆绝缘材料中的应用。

硅烷交联法也分两步进行，首先是乙烯基硅烷在引发剂的作用下，接枝到聚乙烯的分子链上，然后接枝产物在温水和催化剂的作用下进行水解缩合，形成-Si-O-Si-的交联网状结构。这种方法无需高温交联，且挤出成型温度不受限制，设备投资少，生产成本低，产品性能优异，适用范围广，同时也适用于填充型复合材料，可用于所有密度聚乙烯及其共聚物。

目前，虽然已经开发出硅烷一步交联或室温交联的新方法，但是，仍然存在接枝过程中易产生分子链的扩链等副反应，影响制品的性能，同时，其交联过程依赖外部水分的扩散，存在交联时间较长的缺点。

发明内容

本发明提供一种交联低密度聚乙烯的制备方法，采用含有八个烯基官能团的笼形低聚倍半硅氧烷作为交联剂，有效降低了传统方法中过氧化物交联剂的含量，从而减少断链反应和过氧化物分解产生的孔洞，制备得到的交联低密度聚乙烯具有优异的力学性能和介电性能，可满足高压电缆材料的性能要求。

本发明公开了一种交联低密度聚乙烯的制备方法，在引发剂条件下，由八官能团笼形低聚倍半硅氧烷和低密度聚乙烯(LDPE)发生交联反应制得所述的交联低密度聚乙烯；

按质量百分比计，原料组成为：

低密度聚乙烯                     98.5～99.6％；

八官能团笼形低聚倍半硅氧烷       0.2～1％；

引发剂                           0.2～0.5％；

所述八官能团笼形低聚倍半硅氧烷的官能团中含有乙烯基。

八官能团笼形低聚倍半硅氧烷交联LDPE的过程为：引发剂分解产生自由基，进攻八官能团笼形低聚倍半硅氧烷中的C＝C双键产生碳自由基，再夺取LDPE主链上的氢原子，通过碳-碳交联形成网络结构。因此，需要八官能团笼形低聚倍半硅氧烷中含有C＝C双键。

本发明所述的八官能团笼形低聚倍半硅氧烷含有八个相同的官能团，且每个官能团中均含有烯基-CH＝CH₂。作为优选，所述的八官能团笼形低聚倍半硅氧烷为八乙烯基笼形低聚倍半硅氧烷、八丙烯酰氧基笼形低聚倍半硅氧烷、八甲基丙烯酰氧基笼形低聚倍半硅氧烷或八甲基丙烯酸酯基笼形低聚倍半硅氧烷。

作为优选，所述的引发剂的分解温度高于低密度聚乙烯的挤出温度30～50℃。

进一步优选，按质量百分比计，原料组成为：

低密度聚乙烯                    99.0～99.6％；

八乙烯基笼形低聚倍半硅氧烷      0.2～0.5％；

过氧化二异丙苯                  0.2～0.5％。

更进一步优选，按质量百分比计，原料组成为：

低密度聚乙烯                    99.3％；