Abstrak: Prinsip penghubung silang, klasifikasi, perumusan, proses dan peralatan bahan penebat polietilena berkait silang silane untuk wayar dan kabel diterangkan secara ringkas, dan beberapa ciri bahan penebat polietilena berpaut silang secara semula jadi dalam aplikasi dan penggunaan serta faktor yang mempengaruhi keadaan silang silang bahan diperkenalkan.
Kata kunci: Silan silang silang; Pautan silang semula jadi; Polietilena; Penebat; Wayar dan kabel
Bahan kabel polietilena silang silang silane kini digunakan secara meluas dalam industri wayar dan kabel sebagai bahan penebat untuk kabel kuasa voltan rendah. Bahan dalam pembuatan wayar dan kabel bersilang silang, dan pautan silang peroksida dan pautan silang penyinaran berbanding dengan peralatan pembuatan yang diperlukan adalah mudah, mudah dikendalikan, kos komprehensif yang rendah dan kelebihan lain, telah menjadi bahan utama untuk rendah. -kabel bersambung silang voltan dengan penebat.
1. Prinsip penghubung silang bahan kabel silang silang
Terdapat dua proses utama yang terlibat dalam membuat polietilena silang silang silane: cantuman dan silang silang. Dalam proses cantuman, polimer kehilangan atom H-nya pada atom karbon tertier di bawah tindakan pemula bebas dan pirolisis menjadi radikal bebas, yang bertindak balas dengan kumpulan – CH = CH2 vinil silan untuk menghasilkan polimer cantuman yang mengandungi ester trioksisilil. kumpulan. Dalam proses penyambungan silang, polimer cantuman pertama kali dihidrolisiskan dengan kehadiran air untuk menghasilkan silanol, dan – OH terkondensasi dengan kumpulan Si-OH bersebelahan untuk membentuk ikatan Si-O-Si, dengan itu memaut silang polimer. makromolekul.
2. Bahan kabel silang silang dan kaedah pengeluaran kabelnya
Seperti yang anda ketahui, terdapat kaedah pengeluaran dua langkah dan satu langkah untuk kabel silang silang silane dan kabelnya. Perbezaan kaedah dua langkah dan kaedah satu langkah terletak di mana proses cantuman silan dijalankan, proses cantuman di pengeluar bahan kabel untuk kaedah dua langkah, proses cantuman di kilang pembuatan kabel untuk kaedah satu langkah. Bahan penebat polietilena silang silang dua langkah dengan bahagian pasaran terbesar terdiri daripada bahan A dan B yang dipanggil, dengan bahan A ialah polietilena yang dicantumkan dengan bahan silan dan bahan B sebagai kelompok induk pemangkin. Teras penebat kemudiannya disambung silang dalam air suam atau wap.
Terdapat satu lagi jenis penebat polietilena silang silang dua langkah, di mana bahan A dihasilkan dengan cara yang berbeza, dengan memasukkan silane vinil terus ke dalam polietilena semasa sintesis untuk mendapatkan polietilena dengan rantai bercabang silane.
Kaedah satu langkah juga mempunyai dua jenis, proses satu langkah tradisional adalah pelbagai bahan mentah mengikut formula dalam nisbah sistem pemeteran ketepatan khas, menjadi penyemperit khas yang direka khas dalam satu langkah untuk melengkapkan cantuman dan penyemperitan teras penebat kabel, dalam proses ini, tiada granulasi, tidak perlu untuk penyertaan tumbuhan bahan kabel, oleh kilang kabel untuk menyelesaikan sahaja. Peralatan pengeluaran kabel silang silang satu langkah dan teknologi formulasi ini kebanyakannya diimport dari luar negara dan mahal.
Satu lagi jenis bahan penebat polietilena silang silang satu langkah dihasilkan oleh pengeluar bahan kabel, adalah semua bahan mentah mengikut formula dalam nisbah kaedah khas mencampurkan bersama, dibungkus dan dijual, tidak ada bahan A dan B bahan, loji kabel boleh terus dalam extruder untuk melengkapkan langkah pada masa yang sama cantuman dan penyemperitan teras penebat kabel. Ciri unik kaedah ini ialah tidak ada keperluan untuk penyemperit khas yang mahal, kerana proses cantuman silane boleh diselesaikan dalam penyemperit PVC biasa, dan kaedah dua langkah menghilangkan keperluan untuk mencampurkan bahan A dan B sebelum penyemperitan.
3. Komposisi rumusan
Perumusan bahan kabel polietilena silang silang silang biasanya terdiri daripada resin bahan asas, inisiator, silane, antioksidan, perencat pempolimeran, pemangkin, dll.
(1) Resin asas biasanya merupakan resin polietilena ketumpatan rendah (LDPE) dengan indeks leburan (MI) 2, tetapi baru-baru ini, dengan perkembangan teknologi resin sintetik dan tekanan kos, polietilena ketumpatan rendah linear (LLDPE) juga telah digunakan atau sebahagiannya digunakan sebagai resin asas untuk bahan ini. Resin yang berbeza selalunya memberi kesan yang ketara ke atas cantuman dan penghubung silang disebabkan oleh perbezaan dalam struktur makromolekul dalaman mereka, jadi perumusan akan diubah suai dengan menggunakan resin asas yang berbeza atau jenis resin yang sama daripada pengeluar yang berbeza.
(2) Inisiator yang biasa digunakan ialah diisopropyl peroxide (DCP), kuncinya adalah untuk memahami jumlah masalah, terlalu sedikit untuk menyebabkan cantuman silane tidak mencukupi; terlalu banyak untuk menyebabkan polietilena silang silang, yang mengurangkan kecairan, permukaan teras penebat tersemperit kasar, sukar untuk memerah sistem. Oleh kerana jumlah pemula yang ditambah adalah sangat kecil dan sensitif, adalah penting untuk menyebarkannya secara sama rata, jadi ia biasanya ditambah bersama-sama dengan silane.
(3) Silane secara amnya digunakan vinil silan tak tepu, termasuk vinil trimethoxysilane (A2171) dan vinil triethoxysilane (A2151), kerana kadar hidrolisis cepat A2171, jadi pilih A2171 lebih ramai orang. Begitu juga, terdapat masalah menambah silane, pengeluar bahan kabel semasa cuba mencapai had yang lebih rendah untuk mengurangkan kos, kerana silane diimport, harganya lebih mahal.
(4) Anti-oksidan adalah untuk memastikan kestabilan pemprosesan polietilena dan kabel anti-penuaan dan ditambah, anti-oksidan dalam proses cantuman silane mempunyai peranan menghalang tindak balas cantuman, jadi proses cantuman, penambahan anti-oksidan. untuk berhati-hati, jumlah yang ditambahkan untuk mempertimbangkan jumlah DCP untuk dipadankan dengan pemilihan. Dalam proses penyambungan silang dua langkah, kebanyakan antioksidan boleh ditambah dalam kelompok induk pemangkin, yang boleh mengurangkan kesan ke atas proses cantuman. Dalam proses penyambungan silang satu langkah, antioksidan hadir dalam keseluruhan proses cantuman, jadi pilihan spesies dan jumlah adalah lebih penting. Antioksidan yang biasa digunakan ialah 1010, 168, 330, dsb.
(5) Perencat pempolimeran ditambah untuk menghalang beberapa cantuman dan proses penyambungan silang tindak balas sampingan berlaku, dalam proses cantuman untuk menambah agen anti-silang, boleh mengurangkan kejadian C2C silang silang, dengan itu meningkatkan kecairan pemprosesan, di samping itu, penambahan cantuman dalam keadaan yang sama akan didahului oleh hidrolisis silane pada perencat pempolimeran boleh mengurangkan hidrolisis polietilena cantuman, untuk meningkatkan kestabilan jangka panjang bahan cantuman.
(6) Pemangkin selalunya merupakan derivatif organotin (kecuali untuk pemautan silang semula jadi), yang paling biasa ialah dibutyltin dilaurate (DBDTL), yang biasanya ditambah dalam bentuk masterbatch. Dalam proses dua langkah, cantuman (bahan A) dan kumpulan induk pemangkin (bahan B) dibungkus secara berasingan dan bahan A dan B dicampurkan bersama sebelum ditambah kepada penyemperit untuk mengelakkan pra-pautan silang bahan A. Dalam kes penebat polietilena silang silang satu langkah, polietilena dalam bungkusan masih belum dicantumkan, jadi tiada masalah pra-pautan silang dan oleh itu mangkin tidak perlu dibungkus secara berasingan.
Di samping itu, terdapat silanes terkompaun yang terdapat di pasaran, yang merupakan gabungan silane, inisiator, antioksidan, beberapa pelincir dan agen anti-kuprum, dan biasanya digunakan dalam kaedah silang silang satu langkah dalam loji kabel.
Oleh itu, perumusan penebat polietilena silang silang silang, yang komposisinya tidak dianggap sebagai sangat kompleks dan tersedia dalam maklumat yang berkaitan, tetapi rumusan pengeluaran yang sesuai, tertakluk kepada beberapa pelarasan untuk dimuktamadkan, yang memerlukan pemahaman tentang peranan komponen dalam penggubalan dan undang-undang kesannya terhadap prestasi dan pengaruh bersama mereka.
Dalam pelbagai jenis bahan kabel, bahan kabel silang silang silane (sama ada dua langkah atau satu langkah) dianggap sebagai satu-satunya pelbagai proses kimia yang berlaku dalam penyemperitan, jenis lain seperti bahan kabel polivinil klorida (PVC) dan bahan kabel polietilena (PE), proses granulasi penyemperitan adalah proses pencampuran fizikal, walaupun bahan kabel penghubung silang kimia dan penyinaran, sama ada dalam proses granulasi penyemperitan, atau kabel sistem penyemperitan, tiada proses kimia berlaku. , jadi, sebagai perbandingan, pengeluaran bahan kabel silang silang silang dan penyemperitan penebat kabel, kawalan proses adalah lebih penting.
4. Proses pengeluaran penebat polietilena silang silang dua langkah silane
Proses pengeluaran penebat polietilena silang silang dua langkah Bahan boleh diwakili secara ringkas oleh Rajah 1.
Rajah 1 Proses penghasilan bahan penebat polietilena silang silang dua langkah silane A
Beberapa perkara utama dalam proses pengeluaran penebat polietilena silang silang dua langkah:
(1) Pengeringan. Oleh kerana resin polietilena mengandungi sejumlah kecil air, apabila tersemperit pada suhu tinggi, air bertindak balas dengan cepat dengan kumpulan silil untuk menghasilkan penyambung silang, yang mengurangkan kecairan leburan dan menghasilkan pra-pautan silang. Bahan siap juga mengandungi air selepas penyejukan air, yang juga boleh menyebabkan pra-pautan silang jika tidak dikeluarkan, dan mesti juga dikeringkan. Untuk memastikan kualiti pengeringan, unit pengeringan dalam digunakan.
(2) Pemeteran. Memandangkan ketepatan rumusan bahan adalah penting, penimbang berat kehilangan berat yang diimport biasanya digunakan. Resin polietilena dan antioksidan diukur dan disuap melalui port suapan penyemperit, manakala silane dan inisiator disuntik oleh pam bahan cecair dalam tong kedua atau ketiga penyemperit.
(3) Cantuman penyemperitan. Proses cantuman silane selesai dalam extruder. Tetapan proses penyemperit, termasuk suhu, gabungan skru, kelajuan skru dan kadar suapan, mesti mengikut prinsip bahawa bahan di bahagian pertama penyemperit boleh dicairkan sepenuhnya dan dicampur secara seragam, apabila penguraian pramatang peroksida tidak diingini , dan bahawa bahan seragam sepenuhnya dalam bahagian kedua penyemperit mesti diuraikan sepenuhnya dan proses cantuman selesai, Suhu bahagian penyemperit biasa (LDPE) ditunjukkan dalam Jadual 1.
Jadual 1 Suhu zon penyemperit dua langkah
| Zon kerja | Zon 1 | Zon 2 | Zon 3 ① | Zon 4 | Zon 5 |
| Suhu P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zon kerja | Zon 6 | Zon 7 | Zon 8 | Zon 9 | Mulut mati |
| Suhu °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①adalah tempat silane ditambah.
Kelajuan skru penyemperit menentukan masa kediaman dan kesan pencampuran bahan dalam penyemperit, jika masa tinggal pendek, penguraian peroksida tidak lengkap; jika masa tinggal terlalu lama, kelikatan bahan tersemperit meningkat. Secara umum, purata masa tinggal butiran dalam penyemperit harus dikawal dalam separuh hayat penguraian pemula sebanyak 5-10 kali. Kelajuan pemakanan bukan sahaja mempunyai kesan tertentu pada masa kediaman bahan, tetapi juga pada pencampuran dan ricih bahan, memilih kelajuan pemakanan yang sesuai juga sangat penting.
(4) Pembungkusan. Bahan penebat silang silane dua langkah hendaklah dibungkus dalam beg komposit aluminium-plastik di udara terus untuk menghilangkan lembapan.
5. Proses pengeluaran bahan penebat polietilena silang silang silang satu langkah
Bahan penebat polietilena silang silang satu langkah kerana proses cantumannya adalah dalam penyemperitan kilang kabel teras penebat kabel, jadi suhu penyemperitan penebat kabel jauh lebih tinggi daripada kaedah dua langkah. Walaupun formula penebat polietilena silang silang satu langkah telah dipertimbangkan sepenuhnya dalam penyebaran pesat pemula dan silan dan ricih bahan, tetapi proses cantuman mesti dijamin oleh suhu, iaitu polietilena silang silang satu langkah. loji pengeluaran penebat berulang kali menekankan kepentingan pilihan suhu penyemperitan yang betul, suhu penyemperitan yang disyorkan am ditunjukkan dalam Jadual 2.
Jadual 2 Suhu penyemperit satu langkah bagi setiap zon ( unit: ℃ )
| Zon | Zon 1 | Zon 2 | Zon 3 | Zon 4 | Bebibir | kepala |
| Suhu | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Ini adalah salah satu kelemahan proses polietilena silang silang satu langkah, yang biasanya tidak diperlukan apabila menyemperit kabel dalam dua langkah.
6. Peralatan pengeluaran
Peralatan pengeluaran adalah jaminan penting bagi kawalan proses. Penghasilan kabel silang silang silane memerlukan tahap ketepatan kawalan proses yang sangat tinggi, jadi pilihan peralatan pengeluaran amat penting.
Pengeluaran bahan penebat polietilena silang silang dua langkah A peralatan pengeluaran bahan, pada masa ini lebih banyak penyemperit skru berkembar selari isotropik domestik dengan penimbangan tanpa berat yang diimport, peranti sedemikian boleh memenuhi keperluan ketepatan kawalan proses, pilihan panjang dan diameter penyemperit skru berkembar untuk memastikan bahawa masa kediaman bahan, pilihan berat tanpa berat yang diimport untuk memastikan ketepatan bahan-bahan. Sudah tentu terdapat banyak butiran peralatan yang perlu diberi perhatian sepenuhnya.
Seperti yang dinyatakan sebelum ini, peralatan pengeluaran kabel silang silang satu langkah di loji kabel adalah import, mahal, pengeluar peralatan domestik tidak mempunyai peralatan pengeluaran yang serupa, sebabnya adalah kurangnya kerjasama antara pengeluar peralatan dan penyelidik formula dan proses.
7. Bahan penebat polietilena bersilang semula jadi silane
Bahan penebat polietilena silang silang semula jadi yang dibangunkan sejak beberapa tahun kebelakangan ini boleh disambung silang dalam keadaan semula jadi dalam beberapa hari, tanpa rendaman wap atau air suam. Berbanding dengan kaedah silang silang tradisional, bahan ini boleh mengurangkan proses pengeluaran untuk pengeluar kabel, seterusnya mengurangkan kos pengeluaran dan meningkatkan kecekapan pengeluaran. Penebat polietilena silang silang secara semula jadi semakin dikenali dan digunakan oleh pengeluar kabel.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, penebat polietilena silang silang semula jadi silane domestik telah matang dan telah dihasilkan dalam kuantiti yang banyak, dengan kelebihan tertentu dalam harga berbanding dengan bahan import.
7. 1 Idea perumusan untuk penebat polietilena silang silang secara semula jadi
Penebat polietilena silang silang semula jadi silane dihasilkan dalam proses dua langkah, dengan formulasi yang sama terdiri daripada resin asas, inisiator, silane, antioksidan, perencat pempolimeran dan mangkin. Perumusan penebat polietilena silang silang semula jadi silane adalah berdasarkan peningkatan kadar cantuman silane bahan A dan memilih mangkin yang lebih cekap daripada penebat polietilena silang silang air suam silane. Penggunaan bahan A dengan kadar cantuman silane yang lebih tinggi digabungkan dengan mangkin yang lebih cekap akan membolehkan penebat polietilena pautan silang silan memaut silang dengan cepat walaupun pada suhu rendah dan dengan kelembapan yang tidak mencukupi.
Bahan-A untuk penebat polietilena berkait silang secara semula jadi silana yang diimport disintesis melalui kopolimerisasi, di mana kandungan silan boleh dikawal pada tahap yang tinggi, manakala pengeluaran bahan-A dengan kadar cantuman tinggi dengan mencantum silana adalah sukar. Damar asas, inisiator dan silan yang digunakan dalam resipi perlu diubah dan diselaraskan dari segi variasi dan penambahan.
Pemilihan rintangan dan pelarasan dosnya juga penting, kerana peningkatan dalam kadar cantuman silane tidak dapat dielakkan membawa kepada lebih banyak tindak balas sampingan penyambung silang CC. Untuk menambah baik kecairan pemprosesan dan keadaan permukaan bahan A untuk penyemperitan kabel berikutnya, jumlah perencat pempolimeran yang sesuai diperlukan untuk menghalang pemautan silang CC dan pra-pautan sebelumnya dengan berkesan.
Di samping itu, pemangkin memainkan peranan penting dalam meningkatkan kadar pemautan silang dan harus dipilih sebagai pemangkin cekap yang mengandungi unsur bebas logam peralihan.
7. 2 Masa penyambung silang penebat polietilena silang silang secara semula jadi
Masa yang diperlukan untuk menyelesaikan pemautan silang penebat polietilena berpaut silang semula jadi silan dalam keadaan semula jadi adalah bergantung kepada suhu, kelembapan dan ketebalan lapisan penebat. Semakin tinggi suhu dan kelembapan, semakin nipis ketebalan lapisan penebat, semakin pendek masa pemautan silang yang diperlukan, dan semakin lama sebaliknya. Oleh kerana suhu dan kelembapan berbeza dari rantau ke rantau dan dari musim ke musim, walaupun di tempat yang sama dan pada masa yang sama, suhu dan kelembapan hari ini dan esok akan berbeza. Oleh itu, semasa penggunaan bahan, pengguna harus menentukan masa pemautan silang mengikut suhu dan kelembapan tempatan dan lazim, serta spesifikasi kabel dan ketebalan lapisan penebat.
Masa siaran: 13 Ogos 2022