HDPE电缆绝缘护套料的耐环境应力开裂性改性研究.pdf
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第l7卷第2期20o36沈阳化工学院学报JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFCHEMICALTECHNOLOGYV0117No2Jun2003文章编号:
10044639(2003)02012303HDPE电缆绝缘护套料的耐环境应力开裂性改性研究葛铁军,刘义,朱诚实(沈阳化工学院材料学院,辽宁沈阳110142)摘要:
研究采用不同的乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)对高密度聚乙烯(mPE)电缆绝缘护套料的耐环境应力开裂(ESCR)性、力学性能的影响研究表明:
在操作情况一定时,共混物中EVA中VA含量的增加、EVA含量的增加、LLDPE含量的增加都会改善HDPE的耐环境应力开裂性、综合机械强度、韧性等,并可降低成本可以得到HDPE电缆绝缘护套料的最优配方关键词:
HDPE;耐环境应力开裂;改性;EVA;LLDPE中图分类号:
Q3251文献标识码:
A高密度聚乙烯(mPE)是现代塑料中使用量最大的原材料之一由于它具有良好的机械强度、韧性及其优异的耐热性、绝缘和化学稳定性,因此,目前已经被广泛地应用于电线电缆、话缆,用作绝缘和护套但是对高密度聚乙烯还有一个更为重要的性能要求就是耐环境应力开裂性(ESCR)由于其材料本身的结构问题,使得它对环境应力非常敏感,特别是在极性液体存在的情况下尤为突出,在很小的应力下短期便发生开裂,影响材料的使用寿命鉴于此,在满足HDPE电缆绝缘护套机械强度、电绝缘性等其他性能的要求下,本文通过与线性低密度聚乙烯(LLDPE)、聚乙烯醋酸乙烯()等材料共混的方法,改善高密度聚乙烯的耐环境应力开裂性,使之性能指标可以满足电缆绝缘护套材料的要求1,211实验部分11主要原料高密度聚乙烯1:
5000S,大庆石化总厂;高密度聚乙烯2:
6002,美国;线性低密度聚乙烯:
149M,韩国LG公司;EVA1:
142,北京有机化工厂,XVA=15;EVA2:
630,日本,XVA=18;EVA:
260,日本,vA=28;其他助剂,工业品12实验设备和测试仪器高速捏合机(10L),北京塑料机械厂;双螺杆挤出机(30),南京科亚塑料机械有限公司;电子拉力实验机,吉林大学科教仪器厂;全自动洛氏硬度仪,上海塑料测试仪器厂;ESCR性能F50测定仪器,自制13工艺路线14分析测试141ESCR性能F5o测定参照GB184288聚乙烯环境应力开裂试验方法31142拉伸性能测定收稿日期:
20021216基金项目:
沈阳市科委基金项目(9750340442)作者筒介:
葛铁军(1964一),男,黑龙江大庆人,副教授,硕士,主要从事高分子材料的共混改性研究维普资讯http:
/124沈阳化工学院学报2003年参照GB104092机械性能测试方法143冲击强度测试参照GBT104393冲击强度测试方法144洛氏硬度测定参照GB934288洛氏硬度测试方法2结果与讨论21不同原材料及改性剂对耐环境应力开裂性的影响如表1所示,采用2种不同的高密度聚乙烯为基料,按相同的比例加入不同的柔性材料一LLDPEEVA1。
EVA2,EVA3结果显示:
虽然二者初始的耐环境应力开裂性有一定的差别,但是,当加入同一种改性剂后所得到的结果却基本相同,所不同的是不同的改性剂对HDPE的耐环境应力开裂性的改善程度可以发现虽然20的LLDPE可以增加HDPE的耐环境应力开裂性30左右,但几种不同的EVA却表现出更为显著的效果,特别是随着醋酸乙烯(VA)含量的增加而改善明显,最多的可以得到150的改善分析原因如下:
虽然高密度聚乙烯的环境开裂性产生的因素很多,但是最可能的是由于高密度聚乙烯非常规整的线性分子在冷却结晶时产生局部的应力集中所致引入支链型或者柔性分子可以起到改善应力集中的作用相对于HDPE,LLDPE具有多而短的支链型分子,而EVA中的vA柔性链更是起到缓解应力集中的作用,特别是当VA含量越高,则聚乙烯的耐环境开裂性的改善就越为显著J表1不同原材料及改性剂对环境应力开裂的影响22改性剂种类对机械性能的影响由于分子结构的原因,L、相对于高密度聚乙烯都相当于是一种柔性分子这些材料的加入都会降低共混物的强度和硬度,而对于断裂伸长率和冲击强度会略有增加如表2所示。
随着LLDPE或EVA的加入,共混物的强度和硬度呈下降趋势,特别是当EVA的VA含量超过28时其强度和硬度下降特别明显综合比较耐环境应力开裂性和强度、硬度、冲击等性能要求,选择LLDPE或者EVA142、EVA630比较适合,其能有效提高耐环境应力开裂性,并且对强度和硬度的损失也较小表2改性剂对机械性能的影响23EVA和LLDPE用量对耐环境应力开裂性的影响LLDPE的用量对系统耐环境应力开裂性的影响如表3所示表3改性剂含量对耐环境应力开裂的影响随着LLDPE的加入,系统的耐环境应力开裂性明显改善,特别是当LLDPE的加入比例为30时,可以提高将近100的耐环境开裂时维普资讯http:
/第2期葛铁军,等:
FIDPE电缆绝缘护套料的耐环境应力开裂性改性研究125间,达到了电缆材料要求的1000h标准而EVA的加入也出现了同样的趋势,所不同的是达到环境应力开裂时间1000h时所需加入的量比例不需要太高,15的加入量提高系统的环境开裂性超过1005124EVA和LL,D】)E用对机械性能的影响LLDPE和EVA的加入量对共混体系的机械强度、断裂伸长率、冲击强度和硬度的影响如表4所示衰4改性剂含量对机械强度的影响随着LLDPE或者EVA的增加,拉伸强度和硬度基本上呈下降趋势,特别是当LLDPE的加入量超过30和EVA的加入量超过15时,系统的强度和硬度有比较大的衰减,已经不能满足电缆绝缘护套材料对机械性能的要求而断裂伸长率和冲击强度则随改性剂的增加略有增加,但是,因为初始的断裂伸长率和冲击强度已经足以满足电缆材料的要求,继续的增加并没有太大的意义综合比较耐环境应力开裂和强度、硬度指标,可以得出当LLDPE的加入量在30或者EVA的加入量在15时的性能指标可以满足电缆绝缘材料对耐环境应力开裂性和强度、硬度的要求3结论
(1)不同的改性剂可以改善高密度聚乙烯的耐环境应力开裂性,其中以VA含量大的EVA改善效果最佳
(2)高密度聚乙烯的耐环境应力开裂性随改性剂的加入量呈上升的趋势(3)共混体系的强度、硬度的机械性能基本上随着柔性材料的加入量的增加呈下降趋势,而断裂伸长率和冲击强度则随其增加呈现出略有增加的趋势(4)采用添加30的LLDPE或者15的(VA含量15),可以得到耐环境应力开裂性良好的材料,而其他机械性能指标满足电缆绝缘护套料的要求参考文献:
1葛铁军HDPE的交联研究J沈阳化工学院学报,2000,14
(1):
374o2何凤珍,等线性低密度聚乙烯与高密度聚乙烯共混改性的研究J塑料,1988(3):
15183李国政聚乙烯的耐环境应力开裂性能J电线电缆,1998(4):
23274赵永先,等不同密度聚乙烯共混物性质的研究J现代塑料加工应用,1997,(5):
23265凌绳HDPE耐应力开裂性能及改进J塑料,1987,
(2):
69StudyandImprovementofEnvironmentalStressCrackingResistanceOfHDPECablelnsulationandJacketMaterialGETie-jun,LIUYi,ZHUChengshi(ShenyangInstituteofChemicalTechnology,Shenyang110142,China)Abstract,Thepropertiesofenvironmentalstresscrackingresistance(ESCR)ofHDPEarestudiedbyblendingtwokindsofgranularmodifiers(EA,LLDPE)withHDPETheresultindicates:
theenvironmentalstresscrockingresistance,themechanicalproperties,thetenacity,thecostandtheotherofblendsofFIDPEchangedregularlywiththecontentofVAofEVA,ratioofLLDPEorEVAWecanfindthebestrecipeofHDPEcableinsulationandjacketmateria1Keywords:
I-IDPE;environmentalstresscrackingresistance(ESCR);improvement;EVA维普资讯http:
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