Sammendrag: Tverrbindingsprinsippet, klassifisering, formulering, prosess og utstyr av silan-tverrbundet polyetylen-isolasjonsmateriale for ledning og kabel er kort beskrevet, og noen egenskaper ved silan-naturlig tverrbundet polyetylen-isolasjonsmateriale i bruk og bruk samt faktorer som påvirker tverrbindingstilstanden til materialet introduseres.
Nøkkelord: Silan tverrbinding; Naturlig tverrbinding; polyetylen; Isolasjon; Ledning og kabel
Silan tverrbundet polyetylen kabelmateriale er nå mye brukt i tråd- og kabelindustrien som et isolasjonsmateriale for lavspente strømkabler. Materialet i produksjonen av tverrbundet ledning og kabel, og peroksid-tverrbinding og bestråling tverrbinding sammenlignet med produksjonsutstyret som kreves er enkelt, lett å betjene, lave omfattende kostnader og andre fordeler, har blitt det ledende materialet for lav -spennings tverrbundet kabel med isolasjon.
1. Silane tverrbundet kabelmateriale tverrbindingsprinsipp
Det er to hovedprosesser involvert i å lage silan-tverrbundet polyetylen: poding og tverrbinding. I podeprosessen mister polymeren sitt H-atom på det tertiære karbonatomet under påvirkning av fri initiator og pyrolyse til frie radikaler, som reagerer med - CH = CH2-gruppen av vinylsilan for å produsere en podet polymer som inneholder en trioksysilylester gruppe. I tverrbindingsprosessen hydrolyseres podepolymeren først i nærvær av vann for å produsere silanol, og - OH kondenserer med den tilstøtende Si-OH-gruppen for å danne Si-O-Si-bindingen, og tverrbinder dermed polymeren makromolekyler.
2. Silane tverrbundet kabelmateriale og dets kabelproduksjonsmetode
Som du vet, er det to-trinns og ett-trinns produksjonsmetoder for silan tverrbundne kabler og deres kabler. Forskjellen mellom to-trinnsmetoden og ett-trinnsmetoden ligger i hvor silanpodeprosessen utføres, podeprosessen hos kabelmaterialprodusenten for to-trinnsmetoden, podeprosessen i kabelproduksjonsanlegget for ett-trinns metode. Det to-trinns silan-tverrbundne polyetylenisolasjonsmaterialet med den største markedsandelen er sammensatt av de såkalte A- og B-materialene, hvor A-materialet er polyetylenet podet med silan og B-materialet er hovedbatchen for katalysatoren. Isolasjonskjernen tverrbindes deretter i varmt vann eller damp.
Det er en annen type to-trinns silan-tverrbundet polyetylen-isolator, hvor A-materialet produseres på en annen måte, ved å introdusere vinylsilan direkte i polyetylenet under syntesen for å oppnå polyetylen med silanforgrenede kjeder.
Ett-trinns metode har også to typer, den tradisjonelle ett-trinns prosessen er en rekke råvarer i henhold til formelen i forholdet til spesielle presisjonsmålersystem, til en spesialdesignet spesiell ekstruder i ett trinn for å fullføre poding og ekstrudering av kabel isolasjon kjernen, i denne prosessen, ingen granulering, ikke behov for kabel materiale anlegget deltakelse, av kabel fabrikken for å fullføre alene. Dette ett-trinns silan tverrbundet kabelproduksjonsutstyr og formuleringsteknologi er for det meste importert fra utlandet og er dyrt.
En annen type ett-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale er produsert av kabelmaterialeprodusenter, er alle råvarer i henhold til formelen i forholdet til en spesiell metode for å blande sammen, pakket og selges, det er ingen A-materiale og B materiale, kabel anlegget kan være direkte i ekstruderen for å fullføre et trinn på samme tid poding og ekstrudering av kabel isolasjon kjerne. Det unike med denne metoden er at det ikke er behov for dyre spesialekstrudere, da silanpodeprosessen kan fullføres i en vanlig PVC-ekstruder, og to-trinnsmetoden eliminerer behovet for å blande A- og B-materialer før ekstrudering.
3. Formuleringssammensetning
Formuleringen av silan-tverrbundet polyetylenkabelmateriale er generelt sammensatt av basismateriale harpiks, initiator, silan, antioksidant, polymerisasjonshemmer, katalysator, etc.
(1) Baseharpiksen er generelt en lavdensitetspolyetylen (LDPE) harpiks med en smelteindeks (MI) på 2, men nylig, med utviklingen av syntetisk harpiksteknologi og kostnadstrykk, har også lineær lavdensitetspolyetylen (LLDPE) blitt brukt eller delvis brukt som basisharpiks for dette materialet. Ulike harpikser har ofte en betydelig innvirkning på poding og tverrbinding på grunn av forskjeller i deres indre makromolekylære struktur, så formuleringen vil bli modifisert ved å bruke forskjellige basisharpikser eller samme type harpiks fra forskjellige produsenter.
(2) Initiatoren som vanligvis brukes er diisopropylperoksid (DCP), nøkkelen er å forstå mengden av problemet, for lite til å forårsake silanpoding er ikke nok; for mye til å forårsake polyetylen tverrbinding, noe som reduserer dens fluiditet, overflaten av den ekstruderte isolasjonskjernen grov, vanskelig å klemme systemet. Siden mengden initiator som tilsettes er veldig liten og følsom, er det viktig å fordele den jevnt, så den tilsettes vanligvis sammen med silanen.
(3) Silan er vanligvis brukt vinylumettet silan, inkludert vinyltrimetoksysilan (A2171) og vinyltrietoksysilan (A2151), på grunn av den raske hydrolysehastigheten til A2171, så velg A2171 flere personer. På samme måte er det et problem med å legge til silan, de nåværende kabelmaterialprodusentene prøver å oppnå sin nedre grense for å redusere kostnadene, fordi silanen er importert, prisen er dyrere.
(4) Antioksidant er å sikre stabiliteten til polyetylen-behandling og kabel-anti-aldring og tilsatt antioksidant i silan-podningsprosessen har rollen som å hemme podereaksjonen, så podeprosessen, tilsetning av antioksidant for å være forsiktig, mengden lagt til for å vurdere mengden DCP for å matche utvalget. I to-trinns tverrbindingsprosessen kan det meste av antioksidanten tilsettes i katalysatormasterbatchen, noe som kan redusere innvirkningen på podeprosessen. I ett-trinns tverrbindingsprosessen er antioksidanten tilstede i hele podeprosessen, så valg av art og mengde er viktigere. Vanlige antioksidanter er 1010, 168, 330, etc.
(5) Polymeriseringsinhibitor tilsettes for å hemme noen pode- og tverrbindingsprosesser av bireaksjoner, i podeprosessen for å tilsette et anti-tverrbindingsmiddel, kan effektivt redusere forekomsten av C2C-tverrbinding, og dermed forbedre prosesseringsfluiditeten, i tillegg vil tilsetningen av et pode under de samme forholdene bli forut for hydrolyse av silan på polymerisasjonsinhibitoren kan redusere hydrolysen av podet polyetylen, for å forbedre den langsiktige stabiliteten til podematerialet.
(6) Katalysatorer er ofte organotinnderivater (bortsett fra naturlig tverrbinding), den vanligste er dibutyltinn-dilaurat (DBDTL), som vanligvis tilsettes i form av en masterbatch. I to-trinnsprosessen pakkes graften (A-materiale) og katalysatormasterbatch (B-materiale) separat og A- og B-materialene blandes sammen før de tilsettes til ekstruderen for å forhindre fortverrbinding av A-materialet. Når det gjelder ett-trinns silan-tverrbundet polyetylen-isolasjon, er polyetylenet i pakken ennå ikke podet, så det er ingen pre-tverrbindingsproblem og derfor trenger ikke katalysatoren å pakkes separat.
I tillegg er det sammensatte silaner tilgjengelig på markedet, som er en kombinasjon av silan, initiator, antioksidant, noen smøremidler og anti-kobbermidler, og som vanligvis brukes i ett-trinns silan-tverrbindingsmetoder i kabelanlegg.
Derfor er formuleringen av silan-tverrbundet polyetylenisolasjon, hvis sammensetning ikke anses å være veldig kompleks og er tilgjengelig i relevant informasjon, men de riktige produksjonsformuleringene, med forbehold om noen justeringer for å fullføre, som krever en fullstendig forståelse av komponentenes rolle i formuleringen og loven om deres innvirkning på ytelse og deres gjensidige påvirkning.
I de mange variantene av kabelmaterialer regnes silan-tverrbundet kabelmateriale (enten to-trinns eller ett-trinns) for å være den eneste variasjonen av kjemiske prosesser som forekommer i ekstrudering, andre varianter som polyvinylklorid (PVC) kabelmateriale og polyetylen (PE) kabelmateriale, ekstruderingsgranuleringsprosessen er en fysisk blandingsprosess, selv om det kjemiske tverrbindings- og bestrålings-tverrbindende kabelmaterialet, enten det er i ekstruderingsgranuleringsprosessen, eller ekstruderingssystemet Kabel, er det ingen kjemisk prosess som oppstår , så til sammenligning er produksjonen av silan tverrbundet kabelmateriale og kabelisolasjonsekstrudering, prosesskontroll viktigere.
4. To-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjon produksjonsprosess
Produksjonsprosessen av to-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjon A-materiale kan kort representeres av figur 1.
Figur 1 Produksjonsprosess av to-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale A
Noen nøkkelpunkter i produksjonsprosessen av to-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjon:
(1) Tørking. Siden polyetylenharpiksen inneholder en liten mengde vann, når den ekstruderes ved høye temperaturer, reagerer vannet raskt med silylgruppene for å produsere tverrbinding, noe som reduserer fluiditeten til smelten og gir pre-tverrbinding. Det ferdige materialet inneholder også vann etter vannkjøling, som også kan forårsake fortverrbinding dersom det ikke fjernes, og må også tørkes. For å sikre kvaliteten på tørkingen brukes en dyptørkeenhet.
(2) Måling. Siden nøyaktigheten til materialformuleringen er viktig, brukes vanligvis en importert vekttap. Polyetylenharpiksen og antioksidanten måles og mates gjennom tilførselsporten til ekstruderen, mens silanen og initiatoren injiseres av en væskepumpe i den andre eller tredje sylinderen til ekstruderen.
(3) Ekstrusjonspoding. Podeprosessen av silan fullføres i ekstruderen. Prosessinnstillingene til ekstruderen, inkludert temperatur, skruekombinasjon, skruhastighet og matehastighet, må følge prinsippet om at materialet i den første seksjonen av ekstruderen kan smeltes fullstendig og blandes jevnt, når for tidlig dekomponering av peroksidet ikke er ønskelig , og at det helt ensartede materialet i den andre seksjonen av ekstruderen må dekomponeres fullstendig og podeprosessen fullføres, er typiske ekstruderseksjonstemperaturer (LDPE) vist i tabell 1.
Tabell 1 Temperaturer for to-trinns ekstrudersonene
| Arbeidssone | Sone 1 | Sone 2 | Sone 3 ① | Sone 4 | Sone 5 |
| Temperatur P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Arbeidssone | Sone 6 | Sone 7 | Sone 8 | Sone 9 | Munn dør |
| Temperatur °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①er hvor silanen tilsettes.
Hastigheten til ekstruderskruen bestemmer oppholdstiden og blandingseffekten av materialet i ekstruderen, hvis oppholdstiden er kort, er peroksidnedbrytningen ufullstendig; hvis oppholdstiden er for lang, øker viskositeten til det ekstruderte materialet. Generelt bør den gjennomsnittlige oppholdstiden for granulen i ekstruderen kontrolleres i initiatorens dekomponeringshalveringstid på 5-10 ganger. Fôringshastighet har ikke bare en viss innvirkning på materialets oppholdstid, men også på blanding og skjæring av materialet, velge en passende fôringshastighet er også veldig viktig.
(4) Emballasje. To-trinns silan tverrbundet isolasjonsmateriale bør pakkes i aluminium-plast komposittposer i direkte luft for å eliminere fuktighet.
5. Ett-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale produksjonsprosess
Ett-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale på grunn av sin podeprosess er i kabelfabrikken ekstrudering av kabelisolasjonskjerne, så kabelisolasjonsekstruderingstemperaturen er betydelig høyere enn to-trinnsmetoden. Selv om den ett-trinns silan-tverrbundne polyetylen-isolasjonsformelen har blitt vurdert fullt ut i den raske spredningen av initiator og silan og materialskjær, men podeprosessen må garanteres av temperaturen, som er ett-trinns silan-tverrbundet polyetylen isolasjonsproduksjonsanlegget understreket gjentatte ganger viktigheten av riktig valg av ekstruderingstemperatur, den generelle anbefalte ekstruderingstemperaturen er vist i tabell 2.
Tabell 2 Ett-trinns ekstrudertemperatur for hver sone (enhet: ℃)
| Sone | Sone 1 | Sone 2 | Sone 3 | Sone 4 | Flens | Hode |
| Temperatur | 160 | 190 | 200–210 | 220–230 | 230 | 230 |
Dette er en av svakhetene ved den ett-trinns silan-tverrbundne polyetylen-prosessen, som vanligvis ikke er nødvendig ved ekstrudering av kabler i to trinn.
6.Produksjonsutstyr
Produksjonsutstyret er en viktig garanti for prosesskontroll. Produksjonen av silan tverrbundne kabler krever en meget høy grad av prosesskontrollnøyaktighet, så valg av produksjonsutstyr er spesielt viktig.
Produksjon av to-trinns silan tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale Et materiale produksjonsutstyr, for tiden mer innenlandsk isotropisk parallell dobbeltskrue ekstruder med importert vektløs veiing, slike enheter kan oppfylle kravene til prosesskontroll nøyaktighet, valg av lengde og diameter på twin-skrue ekstruder for å sikre at materialet oppholdstid, valg av importert vektløs veiing for å sikre nøyaktigheten av ingrediensene. Selvfølgelig er det mange detaljer ved utstyret som må vies full oppmerksomhet.
Som nevnt tidligere er det ett-trinns silan tverrbundet kabelproduksjonsutstyr i kabelanlegget importert, dyrt, innenlandske utstyrsprodusenter har ikke lignende produksjonsutstyr, årsaken er mangelen på samarbeid mellom utstyrsprodusenter og formel- og prosessforskere.
7. Silane naturlig tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale
Silan naturlig tverrbundet polyetylen isolasjonsmateriale utviklet de siste årene kan tverrbindes under naturlige forhold i løpet av få dager, uten nedsenking av damp eller varmt vann. Sammenlignet med den tradisjonelle silan-tverrbindingsmetoden, kan dette materialet redusere produksjonsprosessen for kabelprodusenter, ytterligere redusere produksjonskostnadene og øke produksjonseffektiviteten. Silan naturlig tverrbundet polyetylenisolasjon blir stadig mer anerkjent og brukt av kabelprodusenter.
De siste årene har innenlandsk silan naturlig tverrbundet polyetylenisolasjon modnet og har blitt produsert i store mengder, med visse fordeler i pris sammenlignet med importerte materialer.
7. 1 Formuleringsideer for silan naturlig tverrbundne polyetylenisolasjoner
Silan naturlige tverrbundne polyetylenisolasjoner produseres i en to-trinns prosess, med samme formulering bestående av basisharpiks, initiator, silan, antioksidant, polymerisasjonshemmer og katalysator. Formuleringen av silan-isolatorer av naturlig tverrbundet polyetylen er basert på å øke silan-podehastigheten til A-materialet og velge en mer effektiv katalysator enn silan-tverrbundne polyetylen-isolatorer. Bruken av A-materialer med høyere silanpodehastighet kombinert med en mer effektiv katalysator vil gjøre det mulig for silan-tverrbundet polyetylenisolator å tverrbinde raskt selv ved lave temperaturer og med utilstrekkelig fuktighet.
A-materialene for importert silan naturlig tverrbundet polyetylen-isolatorer syntetiseres ved kopolymerisering, hvor silaninnholdet kan kontrolleres på et høyt nivå, mens produksjon av A-materialer med høy podehastighet ved poding av silan er vanskelig. Baseharpiksen, initiatoren og silanen som brukes i oppskriften bør varieres og justeres med tanke på variasjon og tilsetning.
Valget av resisten og justeringen av dens dosering er også avgjørende, da en økning i podehastigheten til silanen uunngåelig fører til flere CC-tverrbindende bireaksjoner. For å forbedre prosesseringsfluiditeten og overflatetilstanden til A-materialet for etterfølgende kabelekstrudering, kreves det en passende mengde polymerisasjonsinhibitor for effektivt å inhibere CC-tverrbinding og tidligere forkryssbinding.
I tillegg spiller katalysatorer en viktig rolle i å øke tverrbindingshastigheten og bør velges som effektive katalysatorer som inneholder overgangsmetallfrie elementer.
7. 2 Tverrbindingstid for silan naturlig tverrbundne polyetylenisolasjoner
Tiden som kreves for å fullføre tverrbindingen av silan naturlig tverrbundet polyetylenisolasjon i sin naturlige tilstand er avhengig av temperaturen, fuktigheten og tykkelsen på isolasjonslaget. Jo høyere temperatur og fuktighet, jo tynnere tykkelse på isolasjonslaget, jo kortere tverrbindingstid kreves, og jo lengre er det motsatte. Ettersom temperaturen og luftfuktigheten varierer fra region til region og fra årstid til årstid, selv på samme sted og samtidig, vil temperaturen og luftfuktigheten i dag og i morgen være forskjellig. Derfor, under bruk av materialet, bør brukeren bestemme tverrbindingstiden i henhold til den lokale og rådende temperaturen og fuktigheten, samt spesifikasjonen av kabelen og tykkelsen på isolasjonslaget.
Innleggstid: 13. august 2022