交聯(lián)聚乙烯（PEX，XLPE）是聚乙烯PE的交聯(lián)改性產(chǎn)物，它較大地提高了PE的耐熱性和抗蠕變等性能，擴(kuò)大了PE的應(yīng)用范圍。
普通中壓聚乙烯（PE‐HD）管材輸送的介質(zhì)溫度一般不能超過40 ℃，而交聯(lián)聚乙烯管材在 70 ℃的熱水系統(tǒng)中使用壽命可達(dá)50年。交聯(lián)聚乙烯的缺點是線形大分子的PE，經(jīng)交聯(lián)改性后，其熱塑性的線形大分子變成了不溶不熔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，甚至是體型結(jié)構(gòu)，完全失去了熱塑性，帶來的弊端是管材無法放熱焊粉，在熱力管道系統(tǒng)中應(yīng)用遇到了困難，并且其廢品回收料無法熱熔再造，有悖于低碳經(jīng)濟(jì)，不利于環(huán)境保護(hù)。
交聯(lián)聚乙烯材料因其具有出色的電氣性能以及XLPE電纜擁有輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、易纏繞和高傳輸極限等優(yōu)異的特質(zhì)，電纜制造商已經(jīng)開始使用XLPE電纜來取代傳統(tǒng)的油紙絕緣電纜。隨著高壓技術(shù)以及絕緣技術(shù)的日益成熟，XLPE電纜現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于長距離的直流輸電系統(tǒng)。
簡介
聚乙烯（PE）是五大通用塑料之一，其產(chǎn)量和消費量位居各種合成樹脂之首，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。但是聚乙烯的耐高溫性能較差。力學(xué)性能及耐化學(xué)性能有時也不能滿足實際使用的要求。因此對聚乙烯進(jìn)行改性一直是聚乙烯產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用的關(guān)鍵，聚乙烯交聯(lián)技術(shù)就是提高其材料性能的一種重要技術(shù)。經(jīng)過交聯(lián)改性的聚乙烯可使其性能得到大幅度的改善，不僅顯著提高了聚乙烯的力學(xué)性能、耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能、耐化學(xué)藥品腐蝕性能、抗蠕變性和電性能等綜合性能。而且非常明顯地提高了耐溫等級，可使聚乙烯的耐熱溫度從70℃提高到100℃以上。從而大大拓寬了聚乙烯的應(yīng)用范圍。
目前，交聯(lián)聚乙烯（XLPE）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于管材、薄膜、電纜料以及泡沫制品等方面。定義
為提高聚乙烯的性能，研究了許多改性方法，對聚乙烯進(jìn)行交聯(lián)，通過聚乙烯分子間的的共價鍵形成一個網(wǎng)狀的三維結(jié)構(gòu)，迅速改善了聚乙烯樹脂的性能，如：熱形變性、耐磨性、耐化學(xué)藥品性、耐應(yīng)力開裂等一系列物理、化學(xué)性能。
性質(zhì)
聚乙烯的分子由線性的分子鏈組成。當(dāng)溫度提高時，線性分子鏈之間的結(jié)合力（分子間作用力）就減弱，使整個分子材料發(fā)生形變，因而聚乙烯的耐溫性能差。而交聯(lián)聚乙烯（CLPE）在分子間架起了化學(xué)鏈橋，使分子不能發(fā)生位移，克服了聚乙烯的不足。交聯(lián)聚乙烯和普通聚乙烯的性能比較見表1。
交聯(lián)聚乙烯具有以下優(yōu)點：
1、耐熱性能：網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的XLPE具有十分優(yōu)異的耐熱性能。在300℃以下不會分解及碳化，長期工作溫度可達(dá)90℃，熱壽命可達(dá)40年。
2、絕緣性能：XLPE保持了PE原有的良好絕緣特性，且絕緣電阻進(jìn)一步增大。其介質(zhì)損耗角正切值很小，且受溫度影響不大。
3、機械特性：由于在大分子間建立了新的化學(xué)鍵，XLPE的硬度、剛度、耐磨性和抗沖擊性均有提高，從而彌補了PE易受環(huán)境應(yīng)力而龜裂的缺點。
4、耐化學(xué)特性：XLPE具有較強的耐酸堿和耐油性，其燃燒產(chǎn)物主要為水和二氧化碳，對環(huán)境的危害較小，滿足現(xiàn)代消防安全的要求。
交聯(lián)方法
聚乙烯的交聯(lián)方法有物理交聯(lián)（輻射交聯(lián)）和化學(xué)交聯(lián)兩種。化學(xué)交聯(lián)又分為硅烷交聯(lián)、過氧化物交聯(lián)。
物理交聯(lián)
輻射交聯(lián)：將聚乙烯制品，如包覆在導(dǎo)線上的聚乙烯護(hù)套、薄膜、薄壁管等產(chǎn)品用γ射線、高能射線進(jìn)行照射進(jìn)行交聯(lián)（引發(fā)聚乙烯大分子產(chǎn)生自由基，形成C-C交聯(lián)鏈）。交聯(lián)度受輻射劑量及溫度的影響，交聯(lián)點隨輻射劑量的增加而增加，因此通過控制輻射條件，可以獲得具有一定交聯(lián)度的交聯(lián)聚乙烯制品。
用輻射交聯(lián)法生產(chǎn)的交聯(lián)聚乙烯具有以下優(yōu)點：交聯(lián)與擠塑分開進(jìn)行，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制，生產(chǎn)效率高，廢品率低；交聯(lián)過程中不需要另外的自由基引發(fā)劑（如過氧化物等），保持了材料的潔凈性，提高了材料的電氣性能；特別適合于化學(xué)交聯(lián)法難以生產(chǎn)的小截面、薄壁絕緣電纜。但是輻射交聯(lián)也存在一些缺點，如對厚的材料進(jìn)行交聯(lián)時需要提高電子束的加速電壓；對于像電線電纜這樣的圓形物體的交聯(lián)需將其旋轉(zhuǎn)或使用幾束電子束，以使輻照均勻；一次性投資費用相當(dāng)可觀；操作和維護(hù)技術(shù)復(fù)雜，且運行中安全防護(hù)問題也比較苛刻等。
化學(xué)交聯(lián)
化學(xué)交聯(lián)則是采用化學(xué)交聯(lián)劑使聚合物產(chǎn)生交聯(lián)，由線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/hebeideji/5970822078935646596.html">網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
交聯(lián)劑的選擇應(yīng)視聚合物品種，加工工藝和制品性能而定，理想的交聯(lián)劑除滿足一些具體的要求外，還應(yīng)具有如下基本要求：交聯(lián)率高，交聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；加工安全性大，使用方便，加入沒藥樹后的有效期適中，無過早或過晚交聯(lián)之弊；不影響制品的加工性能和使用性能；無毒、不污染、不刺激皮膚和眼睛。
在化學(xué)交聯(lián)中又有過氧化物交聯(lián)、硅烷交聯(lián)、偶氮交聯(lián)之分：
（1）過氧化物交聯(lián)及交聯(lián)劑
過氧化物交聯(lián)，一般采用有機過氧化物為交聯(lián)劑，在熱的作用下，分解而生成活性的自由基，這些游離基使聚合物碳鏈上生成活性點，并產(chǎn)生碳一碳交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該技術(shù)需要高壓擠出設(shè)備，使交聯(lián)反應(yīng)在機筒內(nèi)進(jìn)行，然后使用快速加熱方式對制品加熱，從而產(chǎn)生交聯(lián)制品。所以采用過氧化物交聯(lián)法生產(chǎn)聚乙烯管材不易控制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)，連續(xù)作業(yè)比較困難。
（2）偶氮交聯(lián)
該方法是將偶氮化合物混入PE中，并在低于偶氮化合物分解溫度擠出，擠出物通過一高溫鹽浴，偶氮化合物分解形成自由基，引發(fā)聚乙烯交聯(lián)。一般用于熔融溫度較低的柏膠類材料，對于塑料很少有實際應(yīng)用。
硅
二十世紀(jì)六十年代研制成功硅烷交聯(lián)技術(shù)。該技術(shù)是利用含有雙鏈的乙烯基硅烷在引發(fā)劑的作用下與熔融的聚合物反應(yīng)，形成硅烷接枝聚合物，該聚合物在硅烷醇縮合催化劑的存在下，遇水發(fā)生水解，從而形成網(wǎng)狀的氧烷鏈交聯(lián)結(jié)構(gòu)。硅烷交聯(lián)技術(shù)由于其交聯(lián)所用設(shè)備簡單，工藝易于控制，投資較少，成品交聯(lián)度高，品質(zhì)好，從而大大推動了交聯(lián)聚乙烯的生產(chǎn)和應(yīng)用。除聚乙烯、硅烷外，交聯(lián)中還需用催化劑、引發(fā)劑、抗氧化劑等。
與其他方法相比，硅烷交聯(lián)法所得的聚乙烯產(chǎn)品具有如下優(yōu)點：
（1）設(shè)備投資少，生產(chǎn)效率高，成本低。
（2）工藝通用性強，適用于所有密度的聚乙烯，亦適用于大部分有填充料的聚乙烯。
（3）不受厚度限制。
（4）過氧化物用量少（僅為單獨用過氧化物交聯(lián)時的10%），因此在聚乙烯絕緣層生成微孔較少，有利于保持聚乙烯的高絕緣性。
（5）耐老化性能好，使用壽命長。
主要應(yīng)用
交聯(lián)聚乙烯由于具有優(yōu)異的性能，被用作火箭、導(dǎo)彈、電機、變壓器等所需要的耐高壓、高周波、耐熱的絕緣材料和電線電纜包覆物．制造熱收縮管、熱收縮膜、各種耐熱管材、泡沫塑料、耐腐蝕的化學(xué)設(shè)備襯里、部件及容器，制造阻燃建材等。目前用量最大的領(lǐng)域主要是電線電纜、管材和泡沫塑料等。
1. 交聯(lián)聚乙烯電纜料
以交聯(lián)聚乙烯作為絕緣的電纜的耐熱性比聚氯乙稀高，它可以在90℃下長期使用，短路時的耐熱溫度最高可以達(dá)到250℃；絕緣電阻高，介質(zhì)損耗角正切小，基本上不隨溫度的變化而變化；有良好的耐磨性和耐環(huán)境應(yīng)力開裂。交聯(lián)聚乙烯一旦發(fā)生電纜燃燒產(chǎn)生的是二氧化碳和水，而PVC電纜燃燒時產(chǎn)生的是氯化氫有害氣體；此外，交聯(lián)聚乙烯的密度比PVC小40%左右，可以明顯減輕架空線的質(zhì)量。
2. 交聯(lián)聚乙烯管材
用交聯(lián)聚乙烯生產(chǎn)的管材具有蠕變強度高、耐腐蝕、重量輕、耐熱性好等優(yōu)點。采用交聯(lián)聚乙烯的鋁塑復(fù)合管氣密性強，耐爆破應(yīng)力大．具有抗靜電和屏蔽作用。
交聯(lián)聚乙烯管材與聚氯乙稀管材和普通聚乙烯管材相比較，交聯(lián)聚乙烯管材不含塑化劑，不會霉變和滋生細(xì)菌；不含有害成分，符合美國食品藥品監(jiān)督管理局標(biāo)準(zhǔn)，可用于飲用水管；耐熱性好，普通聚氯乙烯和聚乙烯管材耐熱為60-75℃，而交聯(lián)聚乙烯管材為90℃，最高瞬時溫度可以達(dá)到185℃，可耐-75℃低溫；使用溫度范圍寬，可以在-75-95℃條件下長期使用，使用壽命長達(dá)50年。交聯(lián)度高，密度大，耐壓性能好；耐化學(xué)藥品腐蝕性能很好，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能優(yōu)異，即使在較高溫度下也可用于輸送多種化學(xué)品和具有加速管材應(yīng)力材相比較，交聯(lián)聚乙烯管材質(zhì)量輕，僅為金屬管材的1/8左右；耐腐蝕、耐磨損性能好。磨損率不足鋼管的1/4，使用壽命是鋼管的2-6倍；內(nèi)壁光滑、流體流動阻力小，在相同管徑時，輸送流量比金屬管材大，而噪音則低得多；傳輸性能好，液體的傳輸量比鋼管增加30%-40%；導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于金屬管道，因此其隔熱保溫性能優(yōu)良。用于供熱系統(tǒng)時，不需要保溫，熱量損失小；可以任意彎曲，不會脆裂；電絕緣性能優(yōu)良，安裝簡便輕松，安裝工作量不到金屬管的一半，安裝成本低。
由于pex管材料性能優(yōu)異。具有完全無毒的衛(wèi)生性，所以已經(jīng)被視為新一代的綠色管材，主要應(yīng)用在以下幾個方面：
（1）建筑用冷、熱水供應(yīng)系統(tǒng)以及管道飲水系統(tǒng)；
（2）建筑用空調(diào)冷水系統(tǒng)；
（3）民用住宅供暖系統(tǒng)；
（4）地面采暖系統(tǒng)；
（5）家用熱水器系統(tǒng)排水管；
（6）食品工業(yè)中飲料、酒類、牛奶等流體的輸送管線；
（7）化工、石油工業(yè)流體輸送管線；
（8）制冷系統(tǒng)及水處理系統(tǒng)管線。
參考資料 >