Abstrakt: Tværbindingsprincippet, klassificering, formulering, proces og udstyr af silan-tværbundet polyethylen-isoleringsmateriale til ledning og kabel er kort beskrevet, og nogle karakteristika ved silan-naturligt tværbundet polyethylen-isoleringsmateriale i anvendelse og brug samt faktorer, der påvirker materialets tværbindingstilstand, introduceres.
Nøgleord: Silan tværbinding; Naturlig tværbinding; polyethylen; Isolering; Ledning og kabel
Silan-tværbundet polyethylen-kabelmateriale er nu meget brugt i lednings- og kabelindustrien som et isolerende materiale til lavspændingskabler. Materialet til fremstilling af tværbundet ledning og kabel, og peroxid-tværbinding og bestrålingstværbinding sammenlignet med det krævede produktionsudstyr er enkelt, let at betjene, lave omfattende omkostninger og andre fordele, er blevet det førende materiale til lav -spænding tværbundet kabel med isolering.
1. Silane tværbundet kabelmateriale tværbindingsprincip
Der er to hovedprocesser involveret i fremstilling af silantværbundet polyethylen: podning og tværbinding. I podningsprocessen mister polymeren sit H-atom på det tertiære carbonatom under påvirkning af fri initiator og pyrolyse til frie radikaler, som reagerer med - CH = CH2-gruppen af vinylsilan til fremstilling af en podet polymer indeholdende en trioxysilylester gruppe. I tværbindingsprocessen hydrolyseres podepolymeren først i nærværelse af vand for at producere silanol, og - OH kondenserer med den tilstødende Si-OH-gruppe for at danne Si-O-Si-bindingen, hvorved polymeren tværbindes. makromolekyler.
2. Silane tværbundet kabelmateriale og dets kabelproduktionsmetode
Som du ved, er der to-trins og et-trins produktionsmetoder for silan tværbundne kabler og deres kabler. Forskellen mellem to-trins-metoden og et-trins-metoden ligger i, hvor silanpodningsprocessen udføres, podeprocessen hos kabelmaterialeproducenten for to-trinsmetoden, podeprocessen i kabelfremstillingsanlægget for et-trins metode. Det to-trins silan-tværbundne polyethylenisoleringsmateriale med den største markedsandel er sammensat af de såkaldte A- og B-materialer, hvor A-materiale er polyethylen podet med silan, og B-materiale er katalysatormasterbatch. Den isolerende kerne tværbindes derefter i varmt vand eller damp.
Der er en anden type to-trins silan-tværbundet polyethylen-isolator, hvor A-materialet fremstilles på en anden måde, ved at indføre vinylsilan direkte i polyethylenet under syntesen for at opnå polyethylen med silan-forgrenede kæder.
Et-trins-metoden har også to typer, den traditionelle et-trins-proces er en række forskellige råmaterialer i henhold til formlen i forholdet mellem specielt præcisionsmålingssystem til en specialdesignet speciel ekstruder i ét trin for at fuldføre podning og ekstrudering af kabel isolering kerne, i denne proces, ingen granulering, intet behov for kabel materiale plante deltagelse, af kabel fabrikken til at fuldføre alene. Dette et-trins silan-tværbundet kabelproduktionsudstyr og formuleringsteknologi er for det meste importeret fra udlandet og er dyrt.
En anden type et-trins silan-tværbundet polyethylenisoleringsmateriale er produceret af kabelmaterialeproducenter, er alle råmaterialer i henhold til formlen i forholdet mellem en speciel metode til at blande sammen, emballeres og sælges, der er ingen A-materiale og B materiale, kabel anlæg kan være direkte i ekstruderen for at fuldføre et trin på samme tid podning og ekstrudering af kabel isolering kerne. Det unikke ved denne metode er, at der ikke er behov for dyre specialekstrudere, da silanpodningsprocessen kan gennemføres i en almindelig PVC-ekstruder, og to-trinsmetoden eliminerer behovet for at blande A- og B-materialer før ekstrudering.
3. Formuleringssammensætning
Formuleringen af silantværbundet polyethylenkabelmateriale er generelt sammensat af basismateriale harpiks, initiator, silan, antioxidant, polymerisationsinhibitor, katalysator osv.
(1) Basisharpiksen er generelt en lavdensitetspolyethylen (LDPE) harpiks med et smelteindeks (MI) på 2, men for nylig, med udviklingen af syntetisk harpiksteknologi og omkostningstryk, er lineær lavdensitetspolyethylen (LLDPE) også blevet brugt eller delvist brugt som basisharpiks for dette materiale. Forskellige harpikser har ofte en betydelig indvirkning på podning og tværbinding på grund af forskelle i deres indre makromolekylære struktur, så formuleringen vil blive modificeret ved at bruge forskellige basisharpikser eller den samme type harpiks fra forskellige producenter.
(2) Den almindeligt anvendte initiator er diisopropylperoxid (DCP), nøglen er at forstå mængden af problemet, for lidt til at forårsage silanpodning er ikke nok; for meget til at forårsage polyethylen tværbinding, hvilket reducerer dets flydende, overfladen af den ekstruderede isoleringskerne ru, vanskelig at klemme systemet. Da mængden af tilsat initiator er meget lille og følsom, er det vigtigt at fordele den jævnt, så den tilsættes generelt sammen med silanen.
(3) Silan bruges generelt vinylumættet silan, herunder vinyltrimethoxysilan (A2171) og vinyltriethoxysilan (A2151), på grund af den hurtige hydrolysehastighed af A2171, så vælg A2171 flere mennesker. På samme måde er der et problem med at tilføje silan, de nuværende kabelmaterialeproducenter forsøger at nå sin nedre grænse for at reducere omkostningerne, fordi silanen er importeret, prisen er dyrere.
(4) Antioxidant er at sikre stabiliteten af polyethylenbehandling og kabel-anti-ældning og tilsat, antioxidant i silanpodningsprocessen har den rolle at hæmme podningsreaktionen, så podningsprocessen, tilsætning af antioxidant for at være forsigtig, mængden tilføjet for at tage højde for mængden af DCP for at matche valget. I to-trins tværbindingsprocessen kan det meste af antioxidanten tilsættes i katalysatormasterbatchen, hvilket kan reducere indvirkningen på podningsprocessen. I et-trins tværbindingsprocessen er antioxidanten til stede i hele podningsprocessen, så valget af art og mængde er vigtigere. Almindelig anvendte antioxidanter er 1010, 168, 330 osv.
(5) Polymerisationsinhibitor tilsættes for at hæmme nogle podnings- og tværbindingsprocesser af bivirkninger, i podningsprocessen for at tilføje et anti-tværbindingsmiddel, kan effektivt reducere forekomsten af C2C-tværbinding og derved forbedre forarbejdningsfluiditeten, desuden vil tilføjelsen af et pode under de samme betingelser blive forudgået af hydrolyse af silan på polymerisationsinhibitoren kan reducere hydrolysen af podet polyethylen, for at forbedre den langsigtede stabilitet af podematerialet.
(6) Katalysatorer er ofte organotinderivater (bortset fra naturlig tværbinding), hvor den mest almindelige er dibutyltindilaurat (DBDTL), som generelt tilsættes i form af en masterbatch. I to-trins processen pakkes graften (A-materiale) og katalysatormasterbatchen (B-materiale) separat, og A- og B-materialerne blandes sammen, før de tilsættes til ekstruderen for at forhindre præ-tværbinding af A-materialet. I tilfælde af et-trins silan-tværbundet polyethylen-isolering er polyethylenet i pakken endnu ikke blevet podet, så der er ikke noget præ-tværbindingsproblem, og derfor skal katalysatoren ikke pakkes separat.
Derudover er der blandede silaner tilgængelige på markedet, som er en kombination af silan, initiator, antioxidant, nogle smøremidler og anti-kobbermidler, og som generelt anvendes i et-trins silan-tværbindingsmetoder i kabelanlæg.
Derfor er formuleringen af silan-tværbundet polyethylenisolering, hvis sammensætning ikke anses for at være meget kompleks og er tilgængelig i de relevante oplysninger, men de passende produktionsformuleringer, med forbehold for nogle justeringer for at afslutte, hvilket kræver en fuldstændig forståelse af komponenternes rolle i formuleringen og loven om deres indvirkning på ydeevnen og deres gensidige indflydelse.
I de mange varianter af kabelmaterialer anses silan-tværbundet kabelmateriale (enten to-trins eller et-trins) for at være den eneste række af kemiske processer, der forekommer ved ekstrudering, andre varianter såsom polyvinylchlorid (PVC) kabelmateriale og polyethylen (PE) kabelmateriale, ekstruderingsgranuleringsprocessen er en fysisk blandingsproces, selvom det kemiske tværbindings- og bestrålingskrydsbindende kabelmateriale, uanset om det er i ekstruderingsgranuleringsprocessen eller ekstruderingssystemet Kabel, er der ingen kemisk proces, der forekommer , så i sammenligning er produktionen af silan tværbundet kabelmateriale og kabelisolering ekstrudering, proceskontrol vigtigere.
4. To-trins silan tværbundet polyethylen isolering produktionsproces
Produktionsprocessen for den to-trins silan-tværbundne polyethylen-isolering A-materiale kan kort repræsenteres af figur 1.
Figur 1 Produktionsproces af to-trins silan-tværbundet polyethylen-isoleringsmateriale A
Nogle nøglepunkter i produktionsprocessen af to-trins silan tværbundet polyethylen isolering:
(1) Tørring. Da polyethylenharpiksen indeholder en lille mængde vand, når det ekstruderes ved høje temperaturer, reagerer vandet hurtigt med silylgrupperne for at frembringe tværbinding, hvilket reducerer smeltens fluiditet og frembringer præ-tværbinding. Det færdige materiale indeholder også vand efter vandkøling, som også kan forårsage fortværbinding, hvis det ikke fjernes, og skal desuden tørres. For at sikre kvaliteten af tørringen anvendes en dybtørringsenhed.
(2) Måling. Da nøjagtigheden af materialeformuleringen er vigtig, anvendes generelt en importeret vægttabsvægt. Polyethylenharpiksen og antioxidanten måles og føres gennem ekstruderens fødeport, mens silanen og initiatoren injiceres af en væskepumpe i den anden eller tredje cylinder af ekstruderen.
(3) Ekstrusionspodning. Podningsprocessen for silan afsluttes i ekstruderen. Ekstruderens procesindstillinger, herunder temperatur, skruekombination, skruehastighed og tilførselshastighed, skal følge princippet om, at materialet i den første sektion af ekstruderen kan smeltes fuldt ud og blandes ensartet, når for tidlig nedbrydning af peroxidet ikke ønskes. , og at det fuldt ensartede materiale i den anden sektion af ekstruderen skal være fuldstændigt nedbrudt og podningsprocessen afsluttet, er typiske ekstrudersektionstemperaturer (LDPE) vist i tabel 1.
Tabel 1 Temperaturer i to-trins ekstruderzonerne
| Arbejdszone | Zone 1 | Zone 2 | Zone 3 ① | Zone 4 | Zone 5 |
| Temperatur P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Arbejdszone | Zone 6 | Zone 7 | Zone 8 | Zone 9 | Munden dør |
| Temperatur °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①er hvor silanen tilsættes.
Ekstrudersneglens hastighed bestemmer opholdstiden og blandingseffekten af materialet i ekstruderen, hvis opholdstiden er kort, er peroxidnedbrydningen ufuldstændig; hvis opholdstiden er for lang, øges viskositeten af det ekstruderede materiale. Generelt bør den gennemsnitlige opholdstid for granulatet i ekstruderen styres i initiator-nedbrydningshalveringstiden på 5-10 gange. Fodringshastighed har ikke kun en vis indvirkning på materialets opholdstid, men også på blanding og klipning af materialet, det er også meget vigtigt at vælge en passende fodringshastighed.
(4) Emballage. To-trins silan-tværbundet isoleringsmateriale skal pakkes i aluminium-plastkompositposer i direkte luft for at eliminere fugt.
5. Et-trins silan tværbundet polyethylen isoleringsmateriale produktionsproces
Et-trins silan-tværbundet polyethylen-isoleringsmateriale på grund af dets podeproces er i kabelfabrikkens ekstrudering af kabelisoleringskernen, så kabelisoleringsekstruderingstemperaturen er betydeligt højere end to-trinsmetoden. Selvom formelen til isolering af silan-tværbundet polyethylen i et trin er blevet fuldt ud overvejet i den hurtige spredning af initiator og silan og materialeforskydning, skal podningsprocessen garanteres af temperaturen, som er den et-trins silan-tværbundne polyethylen. isoleringsproduktionsanlæg har gentagne gange understreget vigtigheden af det korrekte valg af ekstruderingstemperatur, den generelle anbefalede ekstruderingstemperatur er vist i tabel 2.
Tabel 2 Et-trins ekstrudertemperatur for hver zone (enhed: ℃)
| Zone | Zone 1 | Zone 2 | Zone 3 | Zone 4 | Flange | Hoved |
| Temperatur | 160 | 190 | 200-210 | 220-230 | 230 | 230 |
Dette er en af svaghederne ved en-trins silan-tværbundet polyethylen-proces, som generelt ikke er påkrævet ved ekstrudering af kabler i to trin.
6. Produktionsudstyr
Produktionsudstyret er en vigtig garanti for processtyring. Produktionen af silan-tværbundne kabler kræver en meget høj grad af processtyringsnøjagtighed, så valget af produktionsudstyr er særligt vigtigt.
Produktion af to-trins silan tværbundet polyethylen isoleringsmateriale Et materiale produktionsudstyr, i øjeblikket mere indenlandsk isotropisk parallel dobbeltskrue ekstruder med importeret vægtløs vejning, sådanne enheder kan opfylde kravene til proceskontrol nøjagtighed, valg af længde og diameter af den dobbelte skrue ekstruder for at sikre, at materialets opholdstid, valget af importeret vægtløs vejning for at sikre nøjagtigheden af ingredienserne. Selvfølgelig er der mange detaljer i udstyret, der skal gives fuld opmærksomhed.
Som tidligere nævnt er et-trins silan-tværbundet kabelproduktionsudstyr i kabelanlægget importeret, dyrt, indenlandske udstyrsproducenter har ikke lignende produktionsudstyr, årsagen er manglen på samarbejde mellem udstyrsproducenter og formel- og procesforskere.
7. Silane naturligt tværbundet polyethylen isoleringsmateriale
Silan naturligt tværbundet polyethylen isoleringsmateriale udviklet i de seneste år kan tværbindes under naturlige forhold inden for få dage uden damp eller varmt vand. Sammenlignet med den traditionelle silan-tværbindingsmetode kan dette materiale reducere produktionsprocessen for kabelproducenter, yderligere reducere produktionsomkostningerne og øge produktionseffektiviteten. Silan naturligt tværbundet polyethylenisolering bliver i stigende grad anerkendt og brugt af kabelproducenter.
I de senere år er indenlandsk silan naturlig tværbundet polyethylen isolering modnet og er blevet produceret i store mængder, med visse fordele i pris sammenlignet med importerede materialer.
7. 1 Formuleringsideer til silan naturligt tværbundne polyethylenisoleringer
Silan naturlige tværbundne polyethylenisoleringer fremstilles i en to-trins proces, med den samme formulering bestående af basisharpiks, initiator, silan, antioxidant, polymerisationsinhibitor og katalysator. Formuleringen af silan-tværbundne polyethylen-isolatorer er baseret på at øge silan-podningshastigheden af A-materialet og vælge en mere effektiv katalysator end silan-tværbundne polyethylen-isolatorer. Anvendelsen af A-materialer med en højere silanpodningshastighed kombineret med en mere effektiv katalysator vil gøre det muligt for silan-tværbundet polyethylenisolator at tværbinde hurtigt selv ved lave temperaturer og med utilstrækkelig fugt.
A-materialerne til importerede silan-naturligt tværbundne polyethylen-isolatorer syntetiseres ved copolymerisation, hvor silanindholdet kan kontrolleres på et højt niveau, hvorimod fremstilling af A-materialer med høj podningshastighed ved podning af silan er vanskelig. Baseharpiksen, initiatoren og silanen, der anvendes i opskriften, bør varieres og justeres med hensyn til variation og tilsætning.
Udvælgelsen af resisten og justeringen af dens dosering er også afgørende, da en stigning i podningshastigheden af silanen uundgåeligt fører til flere CC tværbindende bireaktioner. For at forbedre bearbejdningsfluiditeten og overfladetilstanden af A-materialet til efterfølgende kabelekstrudering kræves en passende mængde polymerisationsinhibitor for effektivt at inhibere CC-tværbinding og forudgående fortværbinding.
Derudover spiller katalysatorer en vigtig rolle i at øge tværbindingshastigheden og bør vælges som effektive katalysatorer indeholdende overgangsmetalfrie elementer.
7. 2 Tværbindingstid for silan naturligt tværbundne polyethylenisoleringer
Den tid, der kræves for at fuldføre tværbindingen af silan naturlig tværbundet polyethylen isolering i sin naturlige tilstand, afhænger af temperaturen, fugtigheden og tykkelsen af isoleringslaget. Jo højere temperatur og luftfugtighed, jo tyndere tykkelse af isoleringslaget, jo kortere tværbindingstid er nødvendig, og jo længere er det modsatte. Da temperaturen og luftfugtigheden varierer fra region til region og fra årstid til årstid, selv på samme sted og på samme tid, vil temperaturen og luftfugtigheden i dag og i morgen være forskellige. Derfor skal brugeren under brugen af materialet bestemme tværbindingstiden i henhold til den lokale og fremherskende temperatur og fugtighed samt specifikationen af kablet og tykkelsen af isoleringslaget.
Indlægstid: 13-aug-2022