导热绝缘高密度聚乙烯复合材料的制备与性能

文中采用片层状绝缘导热六方氮化硼(h-BN)和高导热导电铜粉(Cu)复配填充来提升高密度聚乙烯(HDPE)的导热性能。控制导热填料总体积分数为30%,通过改变h-BN和Cu在HDPE中的复配比例,实现复合材料中导热网络通路的构建。扫描电镜结果表明,h-BN进入Cu粉无法占据的HDPE基体,起到桥梁作用。h-BN通过连接其周围的Cu粒子,促进了HDPE内部导热网络的形成与构筑。Hot Disk测试结果表明,随着h-BN/Cu比值增加,HDPE复合材料导热系数增大。当V(h-BN):V(Cu)≤1时,大片径h-BN_(30)/Cu体系的热导率高于小片径h-BN_(05)/Cu改性体系;与之相反,当V(h-BN):V(Cu)>1时,相对于大片径h-BN_(30),小片径h-BN_(05)对复合体系热导率的贡献更明显。通过调控h-BN与Cu的含量,实现了在抑制导电网络形成的前提下大幅改善复合材料的导热性能。其研究工作为导热绝缘复合材料的设计制备提供参考。

近红外光谱结合偏最小二乘回归法快速无损测定高密度聚乙烯的熔体流动速率

选择使用多元散射校正(MSC)、一阶导数(D 1)、二阶导数(D 2)、卷积平滑(Savitzky-Golay)等方式对3个牌号高密度聚乙烯(HDPE)粉料样本的近红外光谱进行预处理,使其经预处理后的近红外光谱与相应牌号熔体流动速率(MFR)之间的关联性良好;然后,采用偏最小二乘回归法拟合,建立相应匹配HDPE牌号的MFR定量分析模型,旨在实现快速无损检测。结果表明:上述近红外光谱结合偏最小二乘回归法所建立的匹配于相应3种HDPE粉料的MFR定量分析模型的测试结果均具有很好的复现性,牌号1、牌号2、牌号3的MFR标准偏差依次为0.0158,0.0147,0.0006 g/min,而且该方法快速测定得到的MFR与GB/T 3682.2—2018标准方法测定的均相近。

基于GC-QTOF-MS对物理回收的食品接触用再生高密度聚乙烯中迁移物的非靶向筛查

以3家企业提供的21?种食品接触用再生高密度聚乙烯(recycled high-density polyethylene,rHDPE)样品在60℃条件下与两种代表性食品模拟物(95%乙醇、4%乙酸溶液)接触10 d作为迁移实验条件,利用气相色谱-串联四极杆飞行时间质谱检测迁移到食品模拟物中的物质。被筛查出的161种物质根据其毒性进行分级(由低至高分为Ⅰ~Ⅳ级),其中毒性Ⅲ和Ⅳ级的有59种,且其预测辛醇/水分配系数大于毒性Ⅰ、Ⅱ级的物质。被筛查的物质中苯及取代衍生物占比最高。邻苯类增塑剂、抗氧剂降解产物以及多环芳烃等物质需要特别关注。使用正交偏最小二乘判别分析迁移物在不同阶段样品中的迁移量变化,发现终产品相较母粒样品中物质的迁移量有所提升。该研究可以为食品接触用r HDPE中迁移物的分析及安全风险评估提供理论基础。

高密度聚乙烯三维网状纳微米纤维的强伸性能

为实现高密度聚乙烯三维网状纳微米纤维(PENFs)的自主化规模化生产,以高密度聚乙烯和二氯甲烷为原料,通过高压闪喷纺丝设备成功制备了性能优异的PENFs,采用响应面法对纺丝过程中各工艺参数进行优化,并对其力学性能和耐候性能进行分析。结果表明:PENFs的最佳制备工艺条件为纺丝温度176.3℃、纺丝压力8.6 MPa、纺丝溶液质量分数8.0%,此时制得的PENFs的断裂强度和断裂伸长率分别可达到29.1 cN/dtex和99.9%,优于芳纶和涤纶等常规纤维;定伸长和定载荷条件下,PENFs的弹性回复能力随着拉伸次数和载荷的增加而逐渐降低,拉伸伸长为5%时PENFs纤维的弹性回复率可达到92.8%且拉伸10次后降低至75.5%,拉伸载荷为1.2 N时PENFs纤维的弹性回复率为84.6%;放置在室外20 d内PENFs纤维的强伸性能损失较小,30 d后断裂强度和断裂伸长率明显降低,但纤维外貌并无明显变化。

改性剂对高密度聚乙烯复合材料的性能研究

采用回收的牡蛎壳经高温煅烧改性后为增强填料,马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)为改性剂与高密度聚乙烯采用熔融共混法制备了纳米复合材料。使用电子万能拉力机、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对复合材料的结构、形貌和结晶性能进行了表征。探究了改性剂以及牡蛎壳粉含量对高密度聚乙烯复合材料综合性能的影响。结果表明:煅烧后的牡蛎壳粉可以提升复合材料的力学性能,且改性剂可以很好改善牡蛎壳粉与高密度聚乙烯之间的相容性,当牡蛎壳粉的质量含量为1%时,复合材料的综合性能最好。

低密度聚乙烯在新型建材中的应用研究进展

建设能源节约型社会为新型建材的使用提供了庞大的市场机遇。综述了低密度聚乙烯(LDPE)在LDPE/木质素复合建材、透光储能混凝土、隔热保温材料中的应用,重点综述了LDPE在隔热保温材料领域的研究进展。建议加强LDPE在新型建材中的应用研究,加强材料降本研究,尽快实现大规模应用。

长玻纤/高密度聚乙烯复合材料的制备

以N406作为偶联剂,向双螺杆挤出机中连续加入玻璃纤维(玻纤GF),再经剪切、混合工艺,共混制备了长玻纤增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料。采用万能拉伸测试仪、冲击强度测试仪和熔体流动速率(MFR)测试仪,测试了复合材料的力学性能和流动性能;采用差式扫描量热仪(DSC)表征了复合材料的结晶温度、熔融温度;用热失重分析仪(TG)测量了复合材料的玻纤含量。研究结果表明,N406的用量对HDPE的拉伸强度的影响不大,但对冲击强度和MFR的影响较明显。偶联剂用量为8%时,相较未用偶联剂的长玻纤,增强HDPE复合材料的冲击强度提高了64.34%,MFR降低了40.07%。随着玻纤含量增加,拉伸强度、冲击强度升高,MFR降低;HDPE的结晶温度降低,熔融温度增加。玻纤含量为31.26%的复合材料,拉伸强度达到62.88MPa,较纯HDPE提高了180.97%。

高压电缆绝缘低密度聚乙烯交联过程中级数和自催化反应的逆向调控

在保证交联度的前提下提升耐焦烧性能是进一步发展国产高压电缆低密度聚乙烯绝缘料的关键之一。焦烧和交联度本质上是交联反应及其结果的反映,该文基于高分子化学流变学和凝胶理论,提出了绝缘料耐焦烧性能的定量表征方法,结合实验分析和交联反应动力学模型,首次全面探讨了交联反应与焦烧和交联度的关联机理,提出了提升耐焦烧性能并保证交联度的优化策略。研究发现,低密度聚乙烯交联过程中有级数反应和自催化反应,低温下级数反应的级数越低,越有利于延缓交联反应,增加凝胶时间,提高耐焦烧性能;而高温下自催化反应的级数越高,越有利于加速交联反应,提高交联度。单一添加剂只能同向改变级数反应和自催化反应的级数,复合添加剂的协同作用则能逆向改变级数反应和自催化反应的级数,从而实现了在保证交联度的前提下提升绝缘料的耐焦烧性能。该研究为推进高压电缆低密度聚乙烯绝缘料国产化提供了重要理论支撑。

低密度聚乙烯基料链结构对黏弹特性的影响

高压电缆向高电压等级和大长度的发展,对交联聚乙烯绝缘料的加工性能提出了更高的要求。绝缘料的加工性能和电缆绝缘成型质量主要受低密度聚乙烯(LDPE)基料黏弹特性影响,基料的黏弹特性取决于其链结构。然而,由于LDPE基料分子链支化结构复杂,难以建立单一的链结构参数与黏弹特性的关联,因此精准地获得LDPE链结构特征对黏弹特性的影响对电缆绝缘优化升级至关重要。该文采用制备型升温淋洗分级工艺,对管式法LDPE和釜式法LDPE进行分级得到具有不同平均分子量的级份,采用凝胶渗透色谱法和旋转流变仪表征原料和级份的链结构参数及黏弹特性。结果表明,长链支化结构相似时,重均分子量越大,分子链间越容易产生缠结,黏度和模量越高,剪切变稀现象发生频率越低;重均分子量接近时,零切黏度与长链支化度具有非单调关系,过高的长链支化度会削弱分子链间的物理缠结,导致零切黏度降低。基于LDPE黏弹特性构效关系,结合电缆挤出成型工艺,设计更为适宜的基料黏弹特性参数,以此优化调控LDPE的链结构,是未来高端电缆绝缘材料研发的方向。

低密度聚乙烯熔喷工艺及其非织造布性能

为探究高效制备工艺,获得综合性能优良的超细聚乙烯非织造材料,以低密度聚乙烯(LDPE)为原料,制备了低密度聚乙烯熔喷非织造布。研究了热风温度、热风流量、模头温度、接收距离和熔体流量等熔喷工艺参数对LDPE纤维平均直径的影响规律,并进一步考察了熔喷非织造布的过滤性能和力学性能。结果表明:提高热风温度、热风流量和模头温度等均有助于降低纤维的平均直径,所制备纤维最小平均直径可达5.3μm,熔喷非织造布的最大拉伸强力为6.12 N,抗拉强度为2.16 MPa;经过热压工艺处理后,面密度为120 g/m^(2)的LDPE非织造布在32 L/min流量下的过滤效率可达75%以上,平均过滤阻力为80 Pa。

光缆护套料用高密度聚乙烯/线型低密度聚乙烯的界面作用与流变行为

采用熔融共混法制备了光缆护套料用高密度聚乙烯(HDPE)/线型低密度聚乙烯(LLDPE)与HDPE/茂金属线型低密度聚乙烯(m-LLDPE)2种共混物,讨论了共混物HDPE/LLDPE和HDPE/m-LLDPE及中密度聚乙烯(MDPE)与铝塑带之间的热合强度,并研究了共混物的力学性能、松弛行为及组分间的相容性。研究结果表明,HDPE/LLDPE(7∶3)共混物与铝塑带热合强度最高(27.2N/cm);熔融状态下,低频区HDPE/LLDPE的lgG′-lgω与线性偏离,且松弛指数(λ)随HDPE含量增加先减小后增大,表明分子链缠结先增强再减弱,为非均相体系;HDPE/LLDPE只表现出1个熔融峰,表明共混物组分具有良好相容性;因分子界面多重叠,HDPE/LLDPE(7∶3)具有更小分散相尺寸(2.74nm)与更高界面层厚度(1.02nm),组分相容性最好,且与热熔胶乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)的界面张力最小。可见,采用来源广、价格相对低廉的HDPE与LLDPE共混可实现替代MDPE制备光缆护套料。

玄武岩纤维增强高密度聚乙烯复合材料的制备与性能研究

以高密度聚乙烯(HDPE)为基体、玄武岩纤维(BF)为增强材料,通过熔融共混、注塑成型制备了HDPE/BF复合材料,对比研究了未改性和硅烷偶联剂KH550改性对复合材料性能的影响,探究了不同BF含量对复合材料的热稳定性、导热性、加工流动性和力学性能的影响。结果表明:改性BF表面存在KH550分子,含改性BF的复合材料的各项性能均优于含未改性BF的复合材料;含10 wt%改性BF的复合材料使其流动速率提高了约65%,改性BF使HDPE的熔融温度最大提高了约3℃,但大幅降低了HDPE的结晶性能;含30 wt%改性BF的复合材料导热系数为0.3642 w/mK,比纯HDPE提高了17%。改性BF可以有效提高复合材料的力学性,尤其是15%含量时缺口冲击强度提升了65%。未改性BF对HDPE性能也有提高,但提升幅度均低于改性BF。

低频交流电压下低密度聚乙烯的空间电荷特性

分频输电技术已逐步成为实现碳中和及海上风电远距离传输的主流方案之一。然而,对高压分频输电背景下的电气设备研究较为欠缺,在频率改变对电缆绝缘材料特性影响方面尚需深入研究。为此,采用具备快速检测能力的脉冲电声测试系统,研究了低密度聚乙烯材料在分频电压下不同电场强度、温度时的空间电荷特性以及频率改变对电荷积聚行为的影响。结果表明:当场强及温度条件较为苛刻时,电荷积聚明显;而随着频率的降低电荷积聚量增加,频率下降至20 Hz后,电荷增长速度显著提高。在此基础上,建立了应用于交变电场下的双极型载流子模型,通过仿真计算对实验观察进行了合理化解释,揭示了电场、温度及频率对空间电荷行为的影响机理。研究方法和结果可为海上风电分频输电系统中的频率选择及线缆绝缘优化设计提供理论支撑。

辅助电场对低密度聚乙烯微观结构演变与直流电气特性的影响

低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)是电缆绝缘的基础材料.辅助电场可以调控聚合物的微观结构,但是其目前在电气绝缘领域的应用却鲜有报道.分别在LDPE试样成型过程中的熔融、冷却结晶及全阶段(即熔融及冷却结晶全阶段)施加辅助电场,制备了基于电场辅助的LDPE试样.探究了在不同阶段施加辅助电场对LDPE的微观结构演变、直流击穿特性、电导特性、空间电荷特性和陷阱特性的影响规律.结果表明,与未处理的LDPE相比,在熔融阶段、冷却阶段和全阶段施加辅助电场的LDPE具有更多更小的球晶,在全阶段施加辅助电场的LDPE的球晶数量最多,尺寸最小.同时,辅助电场能够明显提升LDPE的直流电气特性.其中,全阶段施加辅助电场的LDPE与未处理LDPE相比,击穿场强提升了35.8%,电导率降低了72.0%,平均空间电荷密度降低了20.2%.本研究为电气绝缘聚合物的微观结构调控和直流电气特性提升提供了新的思路.

光辐照交联高密度聚乙烯耐环境应力开裂与直流电性能

为满足深海光电复合缆在高压力、强腐蚀性海水环境中的运行要求,文中选择具有良好阻水性能且可耐受直流高压的高密度聚乙烯(HDPE)作为电缆绝缘材料。但结晶度较高的HDPE耐环境应力开裂性能较差,为此采用交联改性来加强片晶间的作用力来保证材料在保持阻水性能的同时能极大地提高材料的耐开裂特性。鉴于HDPE加工温度高(~140℃),与传统的过氧化物交联及硅烷交联工艺适配性差的问题,提出了基于光敏的紫外光引发交联技术,配合一种含有多不饱和双键的交联助剂制备了不同交联度的HDPE材料。从拉伸与热延伸试验得出,随着材料交联度的提高,片晶间的相互作用明显增强,有效提升了材料的耐环境应力开裂性能(>900 h),并保持了优异的阻水特性(<0.125%);基于第一性原理计算,并结合空间电荷分布、直流电阻率与直流击穿强度测试得到,交联助剂的极性基团——羰基在材料内引入了0.8 eV的空穴陷阱与1.9 eV的电子深陷阱,在材料内部有效抑制了空间电荷注入现象,并提高了材料的直流电阻率,保持了材料的直流击穿强度。

木屑与低密度聚乙烯两段式共热解制备液体芳烃研究

本研究设计了两段式的热解过程,以松木木屑和低密度聚乙烯(LDPE)协同转化制备液体芳烃。催化热解过程所得液体产物自然分层为有机相和水相,当使用两段式热解体系时,其有机相产率比传统单段热解提高11.4%。通过木屑与LDPE单独热解与共热解对比发现,木屑与LDPE共热解过程中存在基于氢转移的协同作用,能够促进液体芳烃的形成,且该协同作用在两段式过程中更显著。原料中LDPE所占比例会影响协同效应强度;在木屑和LDPE质量比为1∶1时协同效应最显著,所得有机相产率达到47.2%,其中,芳烃含量为93.8%。提高两段温度可以促进木屑和LDPE挥发分的析出并强化芳构化反应,但过高的温度会促进气体生成;当初步热解段温度在600℃,协同转化段温度在500℃时,共热解芳烃产率最高。碱性氧化物MgO可以促进木屑与LDPE的初步热解,使用MgO作为初步热解段催化剂对比ZrO_(2)有机相产率提高5.2%,对协同转化段HZSM-5催化剂通过Ga_(2)O_(3)进行负载能够进一步提升协同转化效果,最终有机相产率达到51.5%,其中,芳烃含量达到98.9%。

木质素接枝共聚物改性低密度聚乙烯的性能

木质素是一种天然高分子材料,具有多种功能性,经常被应用于合成或其他天然高分子材料的改性领域。然而大量研究表明,极性的木质素与非极性的低密度聚乙烯(LDPE)不相容,直接利用木质素改性低密度聚乙烯会导致材料的力学性能受到负面影响。通过ARGET ATRP法将甲基丙烯酸月桂酯(LMA)接枝到木质素上,制备全生物质木质素接枝聚甲基丙烯酸月桂酯(OL-g-PLMA)共聚物,将LDPE和OL-g-PLMA按不同比例熔融共混制备LDPE/OL-g-PLMA材料。结果表明,木质素接枝PLMA后可以有效提高与低密度聚乙烯间的相容性,与添加未改性木质素(3.4%)相比,LDPE添加OL-g-PLMA共聚物(3.2%)的断裂伸长率和断裂能提高了1倍以上。SEM观察结果表明,木质素接枝PLMA后有助于提高其在LDPE基质中的分散性,从而增加两者之间的相容性。DMA测试也发现了OL-g-PLMA共聚物分子链与LDPE分子链之间存在相互作用,会限制LDPE分子链运动。在保证可见光高透过率条件下,添加OL-g-PLMA可以赋予LDPE薄膜阻挡紫外线的功能,并且使LDPE的氧气透过率下降40%。因此,LDPE/OL-g-PLMA具有良好的力学性能、抗紫外性能和阻隔氧气性能,在食品、医药包装行业有着一定的潜在应用价值。

不同碱料比活化的木质素生物炭对木质素生物炭/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

以木质素为前驱体、氢氧化钾(KOH)为活化剂,利用热解法制备了不同碱料比(KOH与木质素的质量比)的木质素生物炭(LBC),并以LBC为填料、高密度聚乙烯(HDPE)为基体,采用开炼-热压的工艺制备了LBC/HDPE复合材料,对LBC进行了官能团和孔结构表征,对LBC/HDPE进行了性能测试。高温炭化后的LBC极性官能团减少,低碱料比时,LBC主要发生微孔造孔行为,高碱料比时,造孔行为进一步加强,且会发生微孔发展成介孔或大孔的扩孔行为,碱料比为5∶1时制备的LBC的比表面积和孔体积最大,分别达到1835.48 m^(2)/g和1.34 cm^(3)/g。随着碱料比的提高,LBC在HDPE中的分散性和相容性得到改善,复合材料的界面微相分离现象减弱,当碱料比为3∶1时,LBC3/HDPE复合材料的综合力学性能较优,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为29.11 MPa、27.87 MPa和7.11 kJ/m^(2)。LBC的加入,可提高复合材料的热稳定性,同时使复合材料的储能模量和损耗模量增加。

复方土槿皮酊与外用液体药用高密度聚乙烯瓶相容性研究

目的 探讨复方土槿皮酊与外用液体药用高密度聚乙烯瓶的相容性。方法 采用高效液相色谱法测定苯甲酸和水杨酸的含量,按2020年版《中国药典(四部)》通则0711第一法(毛细管柱法)测定乙醇体积分数。依据《药品包装材料与药物相容性试验指导原则》,通过加速试验[温度(40±2)℃、相对湿度(90±10)%条件下放置6个月],长期试验[温度(25±2)℃、相对湿度(60±10)%条件下放置12个月],加严条件的影响因素试验条件下[温度(25±2)℃、相对湿度(20±5)%(低湿)和温度(25±2)℃、相对湿度(90±10)%(高湿)条件下分别放置6个月],以及多次开启试验,考察高密度聚乙烯瓶包装的复方土槿皮酊实际使用过程中苯甲酸、水杨酸含量及乙醇体积分数的变化。结果 苯甲酸和水杨酸的进样量分别在0.102~1.812μg和0.050~0.906μg范围内与峰面积线性关系良好(R~2=0.999 9,n=5);精密度、稳定性、重复性试验结果的RSD均小于0.5%(n=6);平均加样回收率分别为99.34%和99.24%,RSD分别为0.72%和0.92%(n=6)。加速试验、长期试验及加严条件的影响因素试验(低湿和高湿)条件下,3批样品均为黄棕色至红棕色的澄清溶液,无沉淀、浑浊、变色,无微粒、块状物析出。在加速试验中,3批样品中苯甲酸和水杨酸平均含量及乙醇平均体积分数分别为120.95~121.27 mg/mL、60.30~61.45 mg/mL、78.49%~79.49%,RSD均小于2.0%(n=18);在长期试验中,分别为121.06~121.89 mg/mL、60.49~61.81 mg/mL、79.40%~79.70%,RSD均小于2.0%(n=18);在低湿加严条件的影响因素试验中,分别为121.64~122.89 mg/mL、60.55~61.88 mg/mL、79.23%~80.05%,RSD均小于2.0%(n=18);在高湿加严条件的影响因素试验中,分别为121.11~122.99 mg/mL、60.51~61.88 mg/mL、79.45%~80.41%,RSD均小于2.0%(n=18)。多次开启试验结果显示,3批样品中苯甲酸和水杨酸平均含量及乙醇平均体积分数分别为121.86~123.90 mg/mL、60.60~62.08 mg/mL、79.74%~80.57%,RSD均小于2.0%(n=9)。结论 所建立的高效液相色谱法结果准确、精密度和重复性均良好,可用于复方土槿皮酊中苯甲酸和水杨酸的含量测定。外用液体药用高密度聚乙烯瓶与复方土槿皮酊的相容性良好,可保证复方土槿皮酊的质量稳定。

茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)的市场及应用进展

文章综述了茂金属线性低密度聚乙烯(mLLDPE)的生产工艺、供需情况、应用领域和市售主流牌号,分析了产品性能优势,阐述了市场供应情况,介绍了下游应用特点,对比了主流产品性能差异,提出了生产和开发建议。未来,催化剂成本将成为竞争焦点,各石化企业应加快茂金属催化剂的自主开发与工业化生产,发挥产、销、研、用一体化优势,降低茂金属聚乙烯生产成本并保证稳定供应。