辛烯共聚地暖管专用料抗氧体系优化研究

摘　要 介绍了耐热聚乙烯管材PE-RT树脂抗氧剂筛选，在溶剂中的溶解度，借助DSC分析仪器，对国内外PE-RT树脂进行氧化诱导期测试，对比分析这些树脂的抗氧化性能，提出地暖管产品优化方案。

关键词 PE-RT抗氧化体系；氧化诱导期；性能

地暖管专用料是由乙烯单体和辛烯-1单体共聚而成，辛烯-1均匀分布在聚合物主链上的分子结构特殊，是专门为采暖系统而设计的中、高密度共聚物，分子量分布狭窄，它不仅是聚乙烯固有的卫生性能及加工性能等优点，还是具有高温耐久性的一种新型管材专用料[1]。用该原料生产的管材主要应用于建筑内的热水/采暖管领域，其耐久性能与建筑物的寿命相当，最低可达50年，同时也具有非常好的再利用性，产品性价比极高[2]。

由于辛烯短链的存在，形成了晶体之间的联结，使PE的大分子不能结晶在一个片晶中，而是贯穿在几个晶体中，这种物理的联结点使得地暖管材料在熔点以下既继承良好的柔韧性，同时也提高了其长期耐静液压性能[3]。

辛烯共聚地暖管专用料开发过程中，通过研究国外PE-RT树脂抗氧体系，优化和确定了抚顺石化开发生产的辛烯共聚地暖管产品抗氧化体系。

1 实验部分

1.1 主要原料

PE-RT树脂，SK公司；SP980，LG公司；XP9000，大林公司；地暖管材树脂用抗氧剂ABC。

1.2 实验工艺流程

实验工艺流程：

聚乙烯粉料+助剂→混合搅拌→密炼机→冷却→切粒→制样→氧化诱导期OIT测试。

1.3 试样制备

将聚乙烯粉料按不同比例的抗氧剂均匀混合，取50g在哈克混炼机190℃中进行混炼，趁热剪成小颗粒状，以备压片用；采用压片机，190℃，压成0.5mm片状样品，DSC分析仪氧化诱导期测试。

1.4 氧化诱导期测试

采用差示扫描量热法测试氧化诱导期，将待测样品密封在铝样品盘中，放入DSC内，通过N2中加热已称重的样品至预定温度，然后引入氧气来测定样品氧化诱导期，测量从氧气引入时刻到氧化放热开始时刻所经历时间，通过在斜率骤变的点之前与之后沿曲线外推两条切线来测量。在氮气环境下，以一定速度加热样品，N2、O2流量为50mL/min。

2 结果与讨论

2.1 抗氧剂在环己烷中溶解度

抚顺石化溶液法聚乙烯生产工艺，采用溶剂环己烷，各种添加助剂要先溶解到溶剂中，用计量泵输送到反应区，所以抗氧剂在溶剂中溶解度是决定能否加入到产品的关键，抗氧体系优化是先研究不同温度下各个抗氧剂的溶解能力，通过溶解能力筛选抗氧体系和用量，实验结果如表1。

由表1可以看出，随着温度的升高，抗氧剂溶解度不同程度的增加，抗氧剂A、B超过50℃，增加幅度大；抗氧剂C超过40℃，溶解度增加最多[4]。

2.2 国外PE-RT树脂氧化稳定性

进行地暖管专用料抗氧剂优化，需要了解国外PE-RT树脂的抗氧化体系，本实验通过选取韩国SK公司DX800，LG公司SP980，DOW公司2388，进行DSC测试树脂氧化诱导期，氧化诱导期长短，反映抗氧剂添加量，以此来评价国外PE-RT树脂的抗氧化体系，实验结果如表2。

通过测试国外PE-RT树脂，其结果氧化诱导期都在120min（200℃）以上，以此确定生产地暖管专用料抗氧化体系目标值[5]。

2.3 抗氧剂筛选

对抗氧剂B、D的氧化稳定性进行评价以及筛选。

选择不同的添加量（ppm）测试氧化诱导期，保持抗氧剂A、C不变，相同的抗氧剂B、D，结果如表3。

由表3可见，抗氧剂B氧化诱导期OIT大于抗氧剂D，这是抗氧剂B熔点大的缘故，说明其抗氧效果好于抗氧剂D。

2.4 X射线莹光光谱仪分析

采用用X射线莹光光谱仪分析抗氧剂种类和含量，先测定样品磷含量，推算出抗氧剂C含量，测试结果如表4。

由表4可见，各种PE-RT树脂的磷含量不同，抗氧剂C含量不同，LGSP980最大，SK及大林公司生产的地暖管抗氧剂C含量相当，国外PE-RT树脂，抗氧剂加入量较大[6]。

2.5 配方试验

选取不同的抗氧剂组合，以及不同的配比进行混配，测试氧化诱导期，结果如表5。

由上述配方实验得出，不同的配比抗氧剂，其氧化诱导期是不同的，从产品经济和热稳定性能看，抗氧剂A、B、C分别为2500×10-6、2500×10-6、1000×10-6时，OIT达到120min以上。

2.6 氧化体系优化后的DP800氧化诱导期测试

由图1可见，通过测试2015年氧化体系优化后DP800氧化诱导期，其结果于40min（210℃）以上，抗氧剂效果达到了下游用户的要求。

3 结论

耐热聚乙烯管材PE-RT树脂抗氧剂筛选，在溶剂中的溶解度，借助DSC分析仪器，对国内外PE-RT树脂进行氧化诱导期测试，对比分析这些树脂的抗氧化性能，提出地暖管产品优化方案。通过地暖管用抗氧剂在溶剂环己烷中溶解度、国外产品添加助剂剖析，以及配方优化实验，确定了辛烯共聚地暖管专用料系列产品抗氧体系及最佳组成。

参考文献

[1] 洪定一.塑料工业手册—聚烯烃[M].北京: 化学工业出版社，1998:300-312.

[2] 何曼君，等.高分子物理[M].上海：复旦大学出版社，1990:23.

[3] 张师军，乔金梁.聚乙烯树脂及其应用[M].北京:化学工业出版社，2011:52-53.

[4] 罗河胜编.实用聚乙烯[M].广州：广东科技出版社，2000:58-63.

[5] 陈超美.溶液法乙烯聚合技术进展[J].合成树脂及塑料，2002，19（1）:41-44.

[6] 利安德巴塞尔推出新型耐热聚乙烯树脂[J].国外塑料，2009，27（3）:8.

    [编辑：孟扬]