Sammanfattning: Tvärbindningsprincipen, klassificeringen, formuleringen, processen och utrustningen av silan tvärbundet polyeten isoleringsmaterial för tråd och kabel beskrivs kort, och några egenskaper hos silan naturligt tvärbundna polyeten isoleringsmaterial i applikation och användning samt faktorer som påverkar materialets tvärbindningstillstånd introduceras.
Nyckelord: Silan tvärbindning; Naturlig tvärbindning; polyeten; Isolering; Tråd och kabel
Silan tvärbundet polyetenkabelmaterial används nu i stor utsträckning inom tråd- och kabelindustrin som ett isolerande material för lågspänningskablar. Materialet vid tillverkning av tvärbunden tråd och kabel, och peroxidtvärbindning och bestrålning tvärbindning jämfört med den tillverkningsutrustning som krävs är enkel, lätt att använda, låg omfattande kostnad och andra fördelar, har blivit det ledande materialet för låg -spänning tvärbunden kabel med isolering.
1. Silan tvärbunden kabelmaterial tvärbindningsprincip
Det finns två huvudprocesser involverade i att göra silan tvärbunden polyeten: ympning och tvärbindning. I ympningsprocessen förlorar polymeren sin H-atom på den tertiära kolatomen under inverkan av fri initiator och pyrolys till fria radikaler, som reagerar med - CH = CH2-gruppen av vinylsilan för att producera en ympad polymer innehållande en trioxisilylester grupp. I tvärbindningsprocessen hydrolyseras ymppolymeren först i närvaro av vatten för att producera silanol, och – OH kondenserar med den intilliggande Si-OH-gruppen för att bilda Si-O-Si-bindningen, vilket tvärbinder polymeren. makromolekyler.
2. Silan tvärbundet kabelmaterial och dess kabelproduktionsmetod
Som ni vet finns det tvåstegs och enstegs produktionsmetoder för silan tvärbundna kablar och deras kablar. Skillnaden mellan tvåstegsmetoden och enstegsmetoden ligger i var silanympningsprocessen utförs, ympningsprocessen hos kabelmaterialtillverkaren för tvåstegsmetoden, ympningsprocessen i kabeltillverkningsanläggningen för enstegsmetod. Det tvåstegs silan-tvärbundna polyetenisoleringsmaterialet med den största marknadsandelen är sammansatt av de så kallade A- och B-materialen, där A-material är polyeten ympad med silan och B-material är huvudsatsen för katalysatorn. Den isolerande kärnan tvärbinds sedan i varmt vatten eller ånga.
Det finns en annan typ av tvåstegs silan-tvärbunden polyetenisolator, där A-materialet framställs på ett annat sätt, genom att införa vinylsilan direkt i polyetenen under syntesen för att erhålla polyeten med silanförgrenade kedjor.
Enstegsmetoden har också två typer, den traditionella enstegsprocessen är en mängd olika råvaror enligt formeln i förhållandet mellan speciella precisionsmätningssystem, till en specialdesignad speciell extruder i ett steg för att slutföra ympning och extrudering av kabelisolering kärna, i denna process, ingen granulering, inget behov av kabelmaterial anläggningen deltagande, av kabelfabriken att slutföra ensam. Denna ettstegs silan tvärbunden kabelproduktionsutrustning och formuleringsteknik importeras mestadels från utlandet och är dyr.
En annan typ av ettstegs silan tvärbundet polyetenisoleringsmaterial tillverkas av kabelmaterialtillverkare, är alla råvaror enligt formeln i förhållandet mellan en speciell metod för att blanda ihop, förpackas och säljs, det finns inget A-material och B material, kabel anläggning kan vara direkt i extrudern för att slutföra ett steg samtidigt ympning och extrudering av kabel isolering kärna. Det unika med denna metod är att det inte finns något behov av dyra specialextruders, eftersom silanympningsprocessen kan genomföras i en vanlig PVC-extruder, och tvåstegsmetoden eliminerar behovet av att blanda A- och B-material före extrudering.
3. Formuleringssammansättning
Formuleringen av silan tvärbundet polyetenkabelmaterial består i allmänhet av basmaterialharts, initiator, silan, antioxidant, polymerisationshämmare, katalysator, etc.
(1) Bashartset är vanligtvis ett lågdensitetspolyeten (LDPE) harts med ett smältindex (MI) på 2, men nyligen, med utvecklingen av syntetisk hartsteknologi och kostnadstryck, har linjär lågdensitetspolyeten (LLDPE) också blivit används eller delvis används som basharts för detta material. Olika hartser har ofta en betydande inverkan på ympning och tvärbindning på grund av skillnader i deras inre makromolekylära struktur, så formuleringen kommer att modifieras genom att använda olika bashartser eller samma typ av harts från olika tillverkare.
(2) Den initiator som vanligtvis används är diisopropylperoxid (DCP), nyckeln är att förstå problemets storlek, för lite för att orsaka silanympning är inte tillräckligt; för mycket för att orsaka polyeten tvärbindning, vilket minskar dess flytbarhet, ytan på den extruderade isoleringskärnan grov, svår att klämma ihop systemet. Eftersom mängden initiator som tillsätts är mycket liten och känslig är det viktigt att fördela den jämnt, så den tillsätts vanligtvis tillsammans med silanen.
(3) Silan används vanligtvis vinylomättad silan, inklusive vinyltrimetoxisilan (A2171) och vinyltrietoxisilan (A2151), på grund av den snabba hydrolyshastigheten för A2171, så välj A2171 fler personer. På samma sätt finns det ett problem med att lägga till silan, de nuvarande kabelmaterialtillverkarna försöker uppnå sin nedre gräns för att minska kostnaderna, eftersom silanen importeras, priset är dyrare.
(4) Antioxidant är att säkerställa stabiliteten hos polyetenbearbetning och kabelanti-åldring och tillsatt, antioxidant i silanympningsprocessen har rollen att hämma ympningsreaktionen, så ympningsprocessen, tillsats av antioxidant för att vara försiktig, mängden som läggs till för att beakta mängden DCP för att matcha valet. I tvåstegs tvärbindningsprocessen kan det mesta av antioxidanten tillsättas i katalysatorns masterbatch, vilket kan minska påverkan på ympningsprocessen. I enstegs tvärbindningsprocessen är antioxidanten närvarande i hela ympningsprocessen, så valet av art och mängd är viktigare. Vanliga antioxidanter är 1010, 168, 330, etc.
(5) Polymerisationsinhibitor tillsätts för att hämma en viss ympnings- och tvärbindningsprocess av bireaktioner, i ympningsprocessen för att lägga till ett anti-tvärbindningsmedel, kan effektivt minska förekomsten av C2C-tvärbindning, och därigenom förbättra bearbetningsfluiditeten, dessutom kommer tillsatsen av ett ympmaterial under samma förhållanden att föregås av hydrolys av silan på polymerisationsinhibitorn kan minska hydrolysen av ympad polyeten, för att förbättra den långsiktiga stabiliteten hos ympmaterialet.
(6) Katalysatorer är ofta tennorganiska derivat (förutom naturlig tvärbindning), den vanligaste är dibutyltenndilaurat (DBDTL), som vanligtvis tillsätts i form av en masterbatch. I tvåstegsprocessen förpackas ympen (A-material) och katalysatorförrådssatsen (B-material) separat och A- och B-materialen blandas ihop innan de sätts till extrudern för att förhindra förtvärbindning av A-materialet. När det gäller enstegssilan-tvärbundna polyetenisoleringar har polyetenen i förpackningen ännu inte ympats, så det finns inget förtvärbindningsproblem och därför behöver katalysatorn inte förpackas separat.
Dessutom finns det sammansatta silaner tillgängliga på marknaden, som är en kombination av silan, initiator, antioxidant, vissa smörjmedel och anti-kopparmedel, och som vanligtvis används i enstegs silan-tvärbindningsmetoder i kabelanläggningar.
Därför formuleringen av silan tvärbunden polyetenisolering, vars sammansättning inte anses vara särskilt komplex och är tillgänglig i relevant information, men lämpliga produktionsformuleringar, med förbehåll för vissa justeringar för att slutföra, vilket kräver en fullständig förståelse för komponenternas roll i formuleringen och lagen om deras inverkan på prestanda och deras ömsesidiga påverkan.
I de många varianterna av kabelmaterial anses tvärbundet kabelmaterial av silan (antingen tvåstegs eller enstegs) vara den enda variationen av kemiska processer som förekommer vid extrudering, andra varianter som polyvinylklorid (PVC) kabelmaterial och polyeten (PE) kabelmaterial, extruderingsgranuleringsprocessen är en fysisk blandningsprocess, även om det kemiska tvärbindnings- och bestrålningsförnätningskabelmaterialet, vare sig det är i extruderingsgranuleringsprocessen, eller extruderingssystem Kabel, det finns ingen kemisk process inträffar , så i jämförelse är produktionen av silan tvärbundet kabelmaterial och kabelisolering extrudering, processkontroll viktigare.
4. Tvåstegs tillverkningsprocess för silan tvärbunden polyetenisolering
Tillverkningsprocessen för den tvåstegs silan-tvärbundna polyetenisoleringen A-material kan kortfattat representeras av figur 1.
Figur 1 Produktionsprocess av tvåstegs silan-tvärbunden polyetenisoleringsmaterial A
Några nyckelpunkter i produktionsprocessen av tvåstegs silan tvärbunden polyetenisolering:
(1) Torkning. Eftersom polyetenhartset innehåller en liten mängd vatten, när det extruderas vid höga temperaturer, reagerar vattnet snabbt med silylgrupperna för att producera tvärbindning, vilket minskar smältans fluiditet och ger förtvärbindning. Det färdiga materialet innehåller även vatten efter vattenkylning, vilket även kan orsaka förtvärbindning om det inte tas bort, och måste även torkas. För att säkerställa kvaliteten på torkningen används en djuptorkenhet.
(2) Mätning. Eftersom noggrannheten i materialsammansättningen är viktig används vanligtvis en importerad viktminskningsvåg. Polyetenhartset och antioxidanten mäts och matas genom inmatningsöppningen på extrudern, medan silanen och initiatorn injiceras av en pump för flytande material i extruderns andra eller tredje cylinder.
(3) Extruderingsympning. Ympningsprocessen av silan fullbordas i extrudern. Extruderns processinställningar, inklusive temperatur, skruvkombination, skruvhastighet och matningshastighet, måste följa principen att materialet i den första sektionen av extrudern kan smältas helt och blandas jämnt, när för tidig nedbrytning av peroxiden inte är önskvärd. , och att det helt enhetliga materialet i den andra sektionen av extrudern måste sönderdelas helt och ympningsprocessen avslutad. Typiska extrudersektionstemperaturer (LDPE) visas i Tabell 1.
Tabell 1 Temperaturer för tvåstegsextruderzonerna
| Arbetszon | Zon 1 | Zon 2 | Zon 3 ① | Zon 4 | Zon 5 |
| Temperatur P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Arbetszon | Zon 6 | Zon 7 | Zon 8 | Zon 9 | Munnen dör |
| Temperatur °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①är där silanen tillsätts.
Extruderskruvens hastighet bestämmer uppehållstiden och blandningseffekten av materialet i extrudern, om uppehållstiden är kort är peroxidnedbrytningen ofullständig; om uppehållstiden är för lång ökar det extruderade materialets viskositet. I allmänhet bör den genomsnittliga uppehållstiden för granulen i extrudern kontrolleras i halveringstiden för initiatorns nedbrytning på 5-10 gånger. Matningshastighet har inte bara en viss inverkan på materialets uppehållstid, utan också på blandningen och klippningen av materialet, välj en lämplig matningshastighet är också mycket viktigt.
(4) Förpackning. Tvåstegs silan tvärbundet isoleringsmaterial bör förpackas i aluminium-plastkompositpåsar i direkt luft för att eliminera fukt.
5. Enstegs tillverkningsprocess för silan tvärbunden polyetenisoleringsmaterial
Ettstegs silan tvärbundet polyeten isoleringsmaterial på grund av sin ympning process är i kabelfabriken extrudering av kabelisolering kärna, så kabelisoleringen extrudering temperatur är betydligt högre än tvåstegsmetoden. Även om enstegsformeln för silan-tvärbunden polyetenisolering har övervägts fullt ut i den snabba spridningen av initiator och silan och materialskjuvning, men ympningsprocessen måste garanteras av temperaturen, som är enstegssilan-tvärbunden polyeten isoleringsanläggningen betonade upprepade gånger vikten av rätt val av extruderingstemperatur, den allmänna rekommenderade extruderingstemperaturen visas i tabell 2.
Tabell 2 Enstegs extrudertemperatur för varje zon (enhet: ℃)
| Zon | Zon 1 | Zon 2 | Zon 3 | Zon 4 | Fläns | Huvud |
| Temperatur | 160 | 190 | 200–210 | 220–230 | 230 | 230 |
Detta är en av svagheterna med enstegs silan tvärbunden polyetenprocess, som i allmänhet inte krävs vid extrudering av kablar i två steg.
6. Produktionsutrustning
Produktionsutrustningen är en viktig garanti för processkontroll. Tillverkningen av silan tvärbundna kablar kräver en mycket hög grad av processkontrollnoggrannhet, så valet av produktionsutrustning är särskilt viktigt.
Produktionen av tvåstegs silan tvärbundet polyeten isoleringsmaterial En materialproduktionsutrustning, för närvarande mer inhemsk isotropisk parallell dubbelskruvextruder med importerad viktlös vägning, sådana enheter kan uppfylla kraven för processkontrollnoggrannhet, val av längd och diameter av dubbla skruv extruder för att säkerställa att materialet uppehållstid, valet av importerad viktlös vägning för att säkerställa noggrannheten av ingredienserna. Naturligtvis finns det många detaljer i utrustningen som måste ägnas full uppmärksamhet.
Som nämnts tidigare är enstegssilan tvärbunden kabelproduktionsutrustning i kabelanläggningen importerad, dyra, inhemska utrustningstillverkare har inte liknande produktionsutrustning, anledningen är bristen på samarbete mellan utrustningstillverkare och formel- och processforskare.
7. Silan naturligt tvärbundet polyetenisoleringsmaterial
Silan naturligt tvärbundet polyetenisoleringsmaterial som utvecklats under de senaste åren kan tvärbindas under naturliga förhållanden inom några dagar, utan nedsänkning av ånga eller varmt vatten. Jämfört med den traditionella silan-tvärbindningsmetoden kan detta material minska produktionsprocessen för kabeltillverkare, ytterligare minska produktionskostnaderna och öka produktionseffektiviteten. Silan naturligt tvärbunden polyetenisolering blir alltmer erkänd och används av kabeltillverkare.
Under de senaste åren har inhemsk silan naturlig tvärbunden polyetenisolering mognat och har producerats i stora kvantiteter, med vissa fördelar i pris jämfört med importerade material.
7. 1 Formuleringsidéer för silan naturligt tvärbundna polyetenisoleringar
Silan naturliga tvärbundna polyetenisoleringar tillverkas i en tvåstegsprocess, med samma formulering bestående av basharts, initiator, silan, antioxidant, polymerisationshämmare och katalysator. Formuleringen av silan-isolatorer av naturligt tvärbunden polyeten är baserad på att öka silanympningshastigheten för A-materialet och välja en mer effektiv katalysator än silan-varmvatten-tvärbundna polyetenisolatorer. Användningen av A-material med en högre silanympningshastighet i kombination med en effektivare katalysator kommer att göra det möjligt för den silan-tvärbundna polyetenisolatorn att tvärbinda snabbt även vid låga temperaturer och med otillräcklig fukt.
A-materialen för importerade silan naturligt tvärbundna polyetenisolatorer syntetiseras genom sampolymerisation, där silanhalten kan kontrolleras på en hög nivå, medan produktionen av A-material med hög ympningshastighet genom ympning av silan är svår. Bashartsen, initiatorn och silanen som används i receptet bör varieras och justeras vad gäller variation och tillsats.
Valet av resist och justeringen av dess dosering är också avgörande, eftersom en ökning av ympningshastigheten för silanen oundvikligen leder till fler CC-tvärbindande sidoreaktioner. För att förbättra processfluiditeten och yttillståndet för A-materialet för efterföljande kabelsträngsprutning krävs en lämplig mängd polymerisationsinhibitor för att effektivt inhibera CC-tvärbindning och tidigare förtvärbindning.
Dessutom spelar katalysatorer en viktig roll för att öka tvärbindningshastigheten och bör väljas som effektiva katalysatorer innehållande övergångsmetallfria element.
7. 2 Tvärbindningstid för silan naturligt tvärbundna polyetenisoleringar
Den tid som krävs för att slutföra tvärbindningen av silan naturlig tvärbunden polyetenisolering i dess naturliga tillstånd beror på isoleringsskiktets temperatur, fuktighet och tjocklek. Ju högre temperatur och luftfuktighet, desto tunnare tjocklek på isoleringsskiktet, desto kortare tvärbindningstid krävs, och desto längre tvärtom. Eftersom temperaturen och luftfuktigheten varierar från region till region och från årstid till årstid, även på samma plats och samtidigt, kommer temperaturen och luftfuktigheten idag och imorgon att vara olika. Därför bör användaren under användningen av materialet bestämma tvärbindningstiden enligt den lokala och rådande temperaturen och luftfuktigheten, såväl som kabelspecifikationen och isoleringsskiktets tjocklek.
Posttid: 2022-aug-13