Переработка композиций, содержащих 0,2% перекиси дикумила затруднена из-за резкого нарастания вязкости материала, так как наряду с прививкой силанов к ПЭ возможно его сшивание по С-С- связи. На стадии прививки в экструзионном оборудовании при содержании перекиси дикумила 2% наблюдается сшивание ПЭ. Поэтому содержание перекиси дикумила снижается до 0,1%.
Более высокие температуры экструзии, очевидно, способствуют интенсификации процесса термоокислительной деструкции, увеличению числа образующихся макрорадикалов и, как следствие, повышению эффективности прививки. На величину термомеханохимической деструкции ПЭ на стадии прививки КОС оказывает влияние время пребывания материала при температуре экструзии и интенсивность воздействия на расплав, регулируемое числом оборотов шнека.
При меньших числах оборотов шнека экструдера степень сшивания увеличивается, так как процесс образования накопления макрорадикалов и их рекомбинация проходят более глубоко с увеличением времени воздействия температуры и сдвиговых усилий. Эффективность прививки подтверждается снижением показателя текучести расплава ПЭ с увеличением количества КОС при меньших числах оборотов шнека. Таким образом, получения силанально-сшивающего ПЭ, эффективность совместного использования ВТЭЭС с модифицированными этилсиликатами при общем содержании КОС 2%.
Под воздействием влаги модифицированный силанами ПЭ превращается в пространственно сшитый в результате реакции гидролитической поликонденсации привитых фрагментов КОС с образованием силаксановых связей между макромолекулами ПЭ. Образование силаксановой связи может проходить уже при комнатной температуре. Однако наибольшее распространение получила термообработка изделий из сшивающегося ПЭ водой при температуре 80-90°С. По данным работы ДО| время термообработки ПЭ составляет 8-10 часов. При использовании в качестве сшивающих агентов смесь ВТЭЭС и этилсиликата (ЭТС) время термообработки сократилось до 3-4 часов. При этом было показано [15], что введение в матрицу ПЭ привитых фрагментов органосиланов коэффициент диффузии мало меняется в пределах погрешности измерения (изменение составляет 10-15%). Также мало меняется энергия активации процесса. При переходе к сшитым структурам коэффициент диффузии уменьшается в 1,3-1,5 раза при общем слабом измерении энергии активации.
Это свидетельствует о том, что процесс силанольной сшивки мало зависит от скорости диффузии воды в ПЭ и определяемся в основном скоростью просекания реакций гидролитической поликонденсации ВТЭЭС и ЭТС. Значительное ускорение продесса сшивания ПЭ при совместном использовании ВТЭЭС и этилсиликата или ею модификаций (ВТОКС или ГС) объясняемся чем, что с гидролитической гомополиконденсацией возможно протекание гетерофазной поликонденсации. Гидролиз может протекать раздельно по этакси- группам ВТЭЭС и ВТОКС. Также возможен согидрому ОН- групп ВТОКС и ВТЭЭС. Не исключена реакция ОН-групп гликоля, входящих ВТОКС с ОН- или OCsHs-группами ВТЭЭС. Для данной сшивающей системы использование оловоорганических катализаторов сшивки оказалось мало эффективным.
Гидролитическая сополиконденсация и гетерофазная поликонденсация происходит за счет взаимодействия - ОС2Н5 и ОН- групп ВТОКС с ОС2Н5 ОС2Н4 и ОН- руинами ВТЭЭС, что подтверждается снижением интенсивности полосы при 990см-1 и практически полным исчезновением полосы 3200-3600см-2.Это свидетельствует о протекании реакции гидролиза и конденсации с образованием новых Si-0-Si- связей. Образование новых силоксановых связей подтверждается также резким возрастанием интенсивности полосы при 380см-1, характерной для деформационных колебаний Si-O-Si-групп.
Следует отметить снижение интенсивности при 1400см-1, характерной для С=С - связей. Можно предположить, что происходит раскрытие двойных связей в результате термоокислительной деструкции с последующим сшиванием по С-С-связям. При наличии ПЭ но этим группам идет прививка ВТЭЭС к ПЭ.
Степень сшивания оказывает существенное влияние на комплекс физико-химических свойств ПЭ. Силанольносшитый ПЭ проявляет высокоэластические свойства, причем температура стеклования смещается в область более высоких температур, а величина высокоэластической деформации снижается » в 1,5 раза.
ВЫВОД: Проведенный информационный анализ свидетельствует:
¾ о повышенных требованиях к полиэтиленовым трубам для систем газоснабжения из-за высокой взрыво- и пожароопасности транспортируемой среды;
¾ о необходимости модификации полиэтилена на стадии синтеза или переработки для повышения уровня эксплуатационных характеристик экструзионных трубных марок;
¾ о возможности повышения теплостойкости, термостабильности, снижения деформируемости ПЭВП путем химического и радиационного сшивания;
¾ о преимуществах Силановой технологии для улучшения качества продукции и повышения технологичности.
В связи с вышеизложенным, в курсовом проекте предлагается следующее технологическое решение для организации производства газонапорных труб:
¾ замена базовой марки сырья ПЭ-80 на ПЭ-100 для улучшения эксплуатационных характеристик полимерных газовых труб, диаметром 110мм;
¾ совершенствование конструкции экструзионной головки, т.е. использование формующей головки с вращающимся дорном для повышения прочности изделий в радиальном направлении.
Задачей патентных исследования является исследование тенденций развития производства полиэтиленовых труб с повышенной прочностью.
По результатам проведенного поиска по РЖ ВИНИТИ Химия «Технология полимерных материалов», и бюллетеня «Изобретения. Полезные модели» выявлено, что ведущей страной в разработке технологии получения полиэтиленовых труб является РФ, эта страна выбрана в качестве страны поиска. Глубина поиска по источникам патентной и научно-технической документации принята 10 лет, исходя из потребности для решения поставленной задачи. Начало поиска 1 января 2006г.
Поиск проводился по фондам ЭТИ СГТУ и в Интернете: http://www.fips.ru по следующим материалам:
| Предмет поиска | Цель поиска информации | Страны поиска | Классификационные индекса: | Наименование источников информации, по которым проводился поиск | |
| Научно-техническая документация | Патентная документация | ||||
| Способы изготовления полиэтиленовых труб | Совершенствование технологии производства полиэтиленовых газопроводных труб для повышения качества продукции | РФ | МПК6 F16L 9/08 - 9/12 МПК7 B29D 23/00 | Реферативный журнал «Химия. Технология полимерных материалов».№1,1996 -№2, 2006 | «Изобретения»№1, 1996-№18, 1996№1, 1998-№36, 1998№1, 1999-№24, 1999«Изобретения. Полезные модели»№1, 2000 –№20, 2006www.fips.ruс 1995 по 2006 года |
Научно-техническая и патентная документация, отобранная для анализа:
1. Пат. 2190796 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12
Способ изготовления полиэтиленовой трубы / / Нахаев С. С., заявитель и патентообладатель Нахаев С. С. / - 2000126177/06; заявлено 17.10 2000; опубл.10.10. 2002 // Изобретения. Полезные модели -2002.-№14.-с.324.
Изобретение относится к области производства труб, которые могут быть использованы при строительстве трубопроводов для транспортирования газообразных и жидких, в том числе химически агрессивных сред, при переменных давлении и температуре преимущественно в средних и южных широтах. Техническим результатом изобретения является обеспечение надежности работы трубы при эксплуатации ее при высоких температурах, а также снижение трудозатрат на ее изготовление. Способ изготовления трубы включает выполнение канавок по спирали, укладку в них длинномерного элемента с последующим покрытием эластичным материалом. Используют однослойную полимерную трубу, по спирали которой с помощью, например, резца выполняют канавку, глубина которой не превышает половины толщины стенки трубы и определяется сечением длинномерного элемента. Покрытие длинномерного элемента эластичным материалом осуществляют с помощью сварки, например экструдером с предварительным подогревом стенок канавки.
2. Заявка 2002122406 Российской Федерации, МПК 7 F16L9/12
Композиция на основе сшиваемого полиэтилена, способ получения из нее трубы и труба / Корнет Мартин, Лефебвр Лоран, Вандевейвер Эрик, заявитель Корнет Мартин, Лефебвр Лоран, Вандевейвер Эрик - / 2002122406/04; заявлено 10.01.2004, опубл. 20.08.2005 // www.fips.ru.
Изобретение относится к композиции на основе сшиваемого полиэтилена, способу изготовления трубы из указанной композиции и трубе. Композиция содержит от 0,05 до 0,24 гидролизуемых силановых групп на 100 единиц -СН2- и имеет стандартную плотность, по меньшей мере, 954 кг/м3. При этом показатель текучести расплава композиции, измеренный в соответствии со стандартом ASTM D 1238, при нагрузке 5 кг (MI5) ниже 1,5 г/10 мин и при нагрузке 21,6 кг (HLMI) выше 2 г/10 мин. Указанные композиции, содержащие сшиваемый полиэтилен, применяются для производства труб. Способ изготовления трубы предусматривает на первой стадии экструзию композиции в форме трубы. После чего на второй стадии полученную трубу подвергают гидролизу для сшивания сшиваемого полиэтилена. Полученные по изобретению трубы имеют высокое долговременное сопротивление давлению свыше 12,5 МПа, определяемое в соответствии со стандартом ISO/TR 9080, и могут быть использованы для транспортировки текучих веществ под высоким давлением. 3 н. и 10 з.п. ф-лы.
3. Пат. 2143628 Российской Федерации, МПК 6 F16L9/12
Способ изготовления полиэтиленовой трубы, армированной металлическим каркасом/ Нахаев С. С., заявитель и патентообладатель Нахаев С. С. / - 98111368/06; заявлено06.09.1998.; опубл. 12.27.1999. // Изобретения. -1999.-№ 22.-с. 467.