Abstrakt: Stručně je popsán princip síťování, klasifikace, formulace, proces a vybavení silanem síťovaného polyethylenového izolačního materiálu pro vodiče a kabely a některé vlastnosti silanem přirozeně síťovaného polyethylenového izolačního materiálu v aplikaci a použití. jsou uvedeny faktory ovlivňující stav zesítění materiálu.
Klíčová slova: Silane cross-linking; Přirozené zesíťování; Polyethylen; Izolace; Drát a kabel
Kabelový materiál ze silanového zesíťovaného polyetylenu je nyní široce používán v průmyslu drátů a kabelů jako izolační materiál pro nízkonapěťové silové kabely. Materiál při výrobě zesíťovaných drátů a kabelů a peroxidové zesíťování a ozařování ve srovnání s požadovaným výrobním zařízením je jednoduchý, snadno ovladatelný, nízké celkové náklady a další výhody, se stal předním materiálem pro nízké -napěťový síťovaný kabel s izolací.
1.Silanem síťovaný kabelový materiál princip síťování
Při výrobě silanem zesítěného polyethylenu se používají dva hlavní procesy: roubování a zesíťování. V procesu roubování ztrácí polymer působením volného iniciátoru a pyrolýzou svůj atom H na terciárním atomu uhlíku na volné radikály, které reagují se skupinou –CH = CH2 vinylsilanu za vzniku roubovaného polymeru obsahujícího trioxysilylester. skupina. V procesu zesíťování se roubovaný polymer nejprve hydrolyzuje v přítomnosti vody za vzniku silanolu a –OH kondenzuje se sousední skupinou Si-OH za vzniku vazby Si-O-Si, čímž se polymer zesítí. makromolekuly.
2.Silanem síťovaný kabelový materiál a způsob jeho výroby kabelů
Jak víte, existují dvoukrokové a jednokrokové výrobní metody pro silanové zesíťované kabely a jejich kabely. Rozdíl mezi dvoustupňovou metodou a jednostupňovou metodou spočívá v tom, kde se provádí proces roubování silanu, v procesu roubování u výrobce kabelového materiálu pro dvoukrokovou metodu, v procesu roubování v závodě na výrobu kabelů pro jednokroková metoda. Dvoustupňový silanem zesíťovaný polyethylenový izolační materiál s největším podílem na trhu se skládá z takzvaných materiálů A a B, přičemž materiálem A je polyethylen roubovaný silanem a materiálem B je předsměs katalyzátoru. Izolační jádro se pak zesítí v teplé vodě nebo páře.
Existuje další typ dvoustupňového silanového zesíťovaného polyethylenového izolátoru, kde se materiál A vyrábí jiným způsobem, zaváděním vinylsilanu přímo do polyethylenu během syntézy, aby se získal polyethylen se silanovými rozvětvenými řetězci.
Jednokroková metoda má také dva typy, tradiční jednokrokový proces je řada surovin podle vzorce v poměru speciálního přesného dávkovacího systému, do speciálně navrženého speciálního extrudéru v jednom kroku k dokončení roubování a vytlačování kabel izolace jádra, v tomto procesu, žádná granulace, není potřeba kabelový materiál závodu účast, kabel továrny dokončit sám. Toto jednokrokové zařízení na výrobu silanových zesíťovaných kabelů a technologie formulace se většinou dováží ze zahraničí a je drahé.
Další typ jednostupňového silanového síťovaného polyethylenového izolačního materiálu vyrábějí výrobci kabelových materiálů, jsou všechny suroviny podle vzorce v poměru speciálního způsobu smíchání dohromady, zabaleny a prodány, neexistuje materiál A a B materiál, kabelové zařízení může být přímo v extruderu k dokončení kroku ve stejnou dobu roubování a vytlačování jádra izolace kabelu. Jedinečnou vlastností této metody je, že nejsou potřeba drahé speciální extrudéry, protože proces roubování silanu lze dokončit v běžném extrudéru z PVC a dvoustupňová metoda eliminuje potřebu mísit materiály A a B před extruzí.
3. Složení formulace
Formulace silanového zesíťovaného polyethylenového kabelového materiálu se obecně skládá ze základního materiálu pryskyřice, iniciátoru, silanu, antioxidantu, inhibitoru polymerace, katalyzátoru atd.
(1) Základní pryskyřice je obecně pryskyřice z nízkohustotního polyetylenu (LDPE) s indexem toku taveniny (MI) 2, ale v poslední době, s rozvojem technologie syntetických pryskyřic a tlakem na náklady, byl také použit lineární nízkohustotní polyethylen (LLDPE). používané nebo částečně používané jako základní pryskyřice pro tento materiál. Různé pryskyřice mají často významný vliv na roubování a zesíťování kvůli rozdílům v jejich vnitřní makromolekulární struktuře, takže formulace bude upravena použitím různých základních pryskyřic nebo stejného typu pryskyřice od různých výrobců.
(2) Běžně používaným iniciátorem je diisopropylperoxid (DCP), klíčové je pochopit rozsah problému, příliš málo na to, aby způsobilo roubování silanu, nestačí; příliš mnoho na to, aby způsobilo zesíťování polyethylenu, což snižuje jeho tekutost, povrch extrudovaného izolačního jádra drsný, obtížně stlačitelný systém. Protože množství přidaného iniciátoru je velmi malé a citlivé, je důležité jej rovnoměrně rozptýlit, takže se obvykle přidává společně se silanem.
(3) Silan je obecně používaný vinylový nenasycený silan, včetně vinyltrimethoxysilanu (A2171) a vinyltriethoxysilanu (A2151), kvůli rychlé hydrolýze A2171, takže si vyberte A2171 více lidí. Podobně je problém s přidáváním silanu, současní výrobci kabelových materiálů se snaží dosáhnout jeho spodní hranice, aby snížili náklady, protože silan se dováží, cena je dražší.
(4) Antioxidant má zajistit stabilitu zpracování polyethylenu a kabelu proti stárnutí a přidaný antioxidant v procesu roubování silanu má roli inhibice roubovací reakce, takže proces roubování, přidání antioxidantu být opatrní, přidaná částka zvážit množství DCP, aby odpovídalo výběru. Ve dvoustupňovém procesu síťování lze většinu antioxidantu přidat do hlavní směsi katalyzátoru, což může snížit dopad na proces roubování. V jednokrokovém procesu síťování je antioxidant přítomen v celém procesu roubování, proto je důležitější výběr druhu a množství. Běžně používané antioxidanty jsou 1010, 168, 330 atd.
(5) Inhibitor polymerace se přidává za účelem inhibice určitého procesu roubování a zesíťování vedlejších reakcí, v procesu roubování se přidává činidlo proti zesíťování, může účinně snížit výskyt zesíťování C2C, čímž se zlepšuje tekutosti zpracování, navíc přidání roubu za stejných podmínek bude předcházet hydrolýza silanu na inhibitoru polymerace může snížit hydrolýzu roubovaného polyethylenu, aby se zlepšila dlouhodobá stabilita roubovaného materiálu.
(6) Katalyzátory jsou často deriváty organocínu (s výjimkou přirozeného zesíťování), nejběžnějším je dibutylcíndilaurát (DBDTL), který se obvykle přidává ve formě předsměsi. Ve dvoustupňovém procesu jsou roub (materiál A) a předsměs katalyzátoru (materiál B) baleny odděleně a materiály A a B jsou smíchány dohromady před přidáním do extrudéru, aby se zabránilo předzesíťování materiálu A. V případě jednokrokových silanem zesíťovaných polyetylenových izolací není polyetylen v obalu ještě naroubován, nevzniká tedy žádný problém s předzesíťováním, a proto není nutné katalyzátor balit samostatně.
Kromě toho jsou na trhu dostupné směsné silany, které jsou kombinací silanu, iniciátoru, antioxidantu, některých lubrikantů a činidel proti mědi a obecně se používají v jednostupňových metodách zesíťování silanů v kabelárnách.
Proto je formulace silanem síťované polyethylenové izolace, jejíž složení není považováno za příliš složité a je k dispozici v příslušných informacích, ale vhodné výrobní formulace podléhají určitým úpravám za účelem finalizace, což vyžaduje úplné pochopení role složek ve formulaci a zákonitosti jejich vlivu na výkon a jejich vzájemného ovlivňování.
V mnoha variantách kabelových materiálů je silanem zesíťovaný kabelový materiál (buď dvoustupňový nebo jednokrokový) považován za jedinou řadu chemických procesů probíhajících při vytlačování, jiné druhy, jako je kabelový materiál z polyvinylchloridu (PVC) a polyethylenový (PE) kabelový materiál, proces extruzní granulace je proces fyzického míchání, i když k chemickému zesíťování a ozařování zesíťujícího kabelového materiálu, ať už v procesu extruzní granulace nebo vytlačovacího systému Kabel, nedochází k žádnému chemickému procesu , takže ve srovnání s výrobou silanem zesítěného kabelového materiálu a vytlačováním izolace kabelů je řízení procesu důležitější.
4. Dvoustupňový proces výroby silanové zesíťované polyethylenové izolace
Výrobní proces dvoukrokového silanu zesíťovaného polyethylenového izolačního materiálu A lze stručně znázornit na obrázku 1.
Obrázek 1 Výrobní proces dvoukrokového silanu zesíťovaného polyethylenového izolačního materiálu A
Některé klíčové body ve výrobním procesu dvoukrokové silanové zesíťované polyethylenové izolace:
(1) Sušení. Protože polyethylenová pryskyřice obsahuje malé množství vody, při vytlačování za vysokých teplot voda rychle reaguje se silylovými skupinami za vzniku zesíťování, což snižuje tekutost taveniny a vytváří předběžné zesíťování. Hotový materiál obsahuje po vodním ochlazení také vodu, která může také způsobit předzesíťování, pokud se neodstraní, a musí se také vysušit. Pro zajištění kvality sušení se používá hloubková sušící jednotka.
(2) Měření. Vzhledem k tomu, že přesnost složení materiálu je důležitá, obvykle se používá importovaná váhová váha. Polyethylenová pryskyřice a antioxidant jsou měřeny a přiváděny přes přívodní otvor extrudéru, zatímco silan a iniciátor jsou vstřikovány čerpadlem kapalného materiálu do druhého nebo třetího válce extrudéru.
(3) Vytlačovací roubování. Proces roubování silanu je dokončen v extrudéru. Procesní nastavení extruderu, včetně teploty, kombinace šneků, rychlosti šneku a rychlosti posuvu, se musí řídit zásadou, že materiál v první sekci extrudéru může být zcela roztaven a rovnoměrně promíchán, když není žádoucí předčasný rozklad peroxidu a že zcela stejnoměrný materiál ve druhé sekci extrudéru musí být zcela rozložen a proces roubování dokončen. Typické teploty sekce extruderu (LDPE) jsou uvedeny v tabulce 1.
Tabulka 1 Teploty zón dvoustupňového extrudéru
| Pracovní zóna | Zóna 1 | Zóna 2 | Zóna 3 ① | Zóna 4 | Zóna 5 |
| Teplota P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Pracovní zóna | Zóna 6 | Zóna 7 | Zóna 8 | Zóna 9 | Ústa zemřít |
| Teplota °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① je místo, kde se přidává silan.
Rychlost šneku extruderu určuje dobu zdržení a mísící účinek materiálu v extrudéru, pokud je doba zdržení krátká, je rozklad peroxidu neúplný; pokud je doba zdržení příliš dlouhá, zvyšuje se viskozita vytlačovaného materiálu. Obecně by měla být průměrná doba zdržení granule v extrudéru řízena v poločase rozkladu iniciátoru 5-10krát. Rychlost podávání má určitý vliv nejen na dobu zdržení materiálu, ale také na míchání a střih materiálu, velmi důležitá je také volba vhodné rychlosti podávání.
(4) Balení. Dvoustupňový silanově zesíťovaný izolační materiál by měl být balen do sáčků z hliníku a plastu na přímém vzduchu, aby se odstranila vlhkost.
5. Jednokrokový proces výroby izolačního materiálu silanem zesíťovaného polyethylenu
Jednostupňový silanový síťovaný polyethylenový izolační materiál kvůli jeho procesu roubování je v továrně na kabely vytlačován izolační jádro kabelu, takže teplota vytlačování izolace kabelu je výrazně vyšší než u dvoustupňového způsobu. Přestože jednokrokový silanový zesítěný polyethylenový izolační vzorec byl plně zohledněn při rychlé disperzi iniciátoru a silanu a smyku materiálu, ale proces roubování musí být zaručen teplotou, což je jednokrokový silanem zesítěný polyethylen výrobna izolací opakovaně zdůrazňovala důležitost správné volby teploty vytlačování, obecná doporučená teplota vytlačování je uvedena v tabulce 2.
Tabulka 2 Teplota extrudéru v jednom kroku pro každou zónu (jednotka: ℃ )
| Zóna | Zóna 1 | Zóna 2 | Zóna 3 | Zóna 4 | Příruba | Hlava |
| Teplota | 160 | 190 | 200–210 | 220-230 | 230 | 230 |
Toto je jedna ze slabin jednokrokového silanového zesíťovaného polyethylenu, který obecně není vyžadován při vytlačování kabelů ve dvou krocích.
6.Výrobní zařízení
Výrobní zařízení je důležitou zárukou řízení procesu. Výroba silanových zesíťovaných kabelů vyžaduje velmi vysoký stupeň přesnosti řízení procesu, takže výběr výrobního zařízení je obzvláště důležitý.
Výroba dvoustupňového silanu zesíťovaného polyethylenového izolačního materiálu Zařízení na výrobu materiálu, v současné době spíše domácí izotropní paralelní dvoušnekový extrudér s importovaným beztížným vážením, taková zařízení mohou splňovat požadavky na přesnost řízení procesu, volbu délky a průměru dvoušnekový extrudér, aby se zajistilo, že doba zdržení materiálu, výběr dováženého beztížného vážení, aby byla zajištěna přesnost přísad. Samozřejmě existuje mnoho detailů zařízení, kterým je třeba věnovat plnou pozornost.
Jak již bylo zmíněno dříve, jednokroková zařízení na výrobu silanových zesíťovaných kabelů v kabelárně jsou dovážena, drahá, domácí výrobci zařízení nemají podobné výrobní zařízení, důvodem je nedostatečná spolupráce mezi výrobci zařízení a výzkumníky receptur a procesů.
7. Silan přírodní zesíťovaný polyetylenový izolační materiál
Silanový přírodní síťovaný polyetylenový izolační materiál vyvinutý v posledních letech může být zesíťován za přirozených podmínek během několika dní, bez ponoření do páry nebo teplé vody. Ve srovnání s tradiční metodou síťování silanem může tento materiál snížit výrobní proces výrobců kabelů, dále snížit výrobní náklady a zvýšit efektivitu výroby. Silanová přirozeně zesíťovaná polyetylenová izolace je stále více uznávána a používána výrobci kabelů.
V posledních letech tuzemská silanová přírodní zesíťovaná polyetylenová izolace dozrála a vyrábí se ve velkém, s určitými výhodami v ceně oproti dováženým materiálům.
7. 1 Nápady na formulaci silanových přirozeně zesíťovaných polyetylenových izolací
Silanové přírodní zesíťované polyethylenové izolace se vyrábějí ve dvou krocích, se stejným složením sestávajícím ze základní pryskyřice, iniciátoru, silanu, antioxidantu, inhibitoru polymerace a katalyzátoru. Formulace silanových přírodních zesíťovaných polyethylenových izolátorů je založena na zvýšení rychlosti silanového roubování materiálu A a výběru účinnějšího katalyzátoru než silanové teplovodní zesíťované polyethylenové izolátory. Použití materiálů A s vyšší rychlostí roubování silanu v kombinaci s účinnějším katalyzátorem umožní silanem zesíťovaný polyethylenový izolátor rychle zesíťovat i při nízkých teplotách a nedostatečné vlhkosti.
A-materiály pro dovážené silanové přirozeně zesíťované polyethylenové izolátory jsou syntetizovány kopolymerizací, kde lze obsah silanu řídit na vysoké úrovni, zatímco výroba A-materiálů s vysokou rychlostí roubování roubováním silanu je obtížná. Základní pryskyřice, iniciátor a silan použité v receptuře by se měly měnit a upravovat, pokud jde o rozmanitost a přidání.
Výběr rezistu a úprava jeho dávkování jsou rovněž klíčové, protože zvýšení rychlosti roubování silanu nevyhnutelně vede k většímu počtu vedlejších zesíťovacích reakcí CC. Aby se zlepšila tekutost zpracování a stav povrchu materiálu A pro následné vytlačování kabelu, je zapotřebí vhodné množství inhibitoru polymerace pro účinnou inhibici zesíťování CC a předchozího zesíťování.
Kromě toho hrají katalyzátory důležitou roli při zvyšování rychlosti zesítění a měly by být vybrány jako účinné katalyzátory obsahující prvky bez přechodných kovů.
7. 2 Doba zesíťování silanem přirozeně zesítěných polyetylenových izolací
Doba potřebná k dokončení zesíťování silanové přírodní zesíťované polyetylenové izolace v přirozeném stavu je závislá na teplotě, vlhkosti a tloušťce izolační vrstvy. Čím vyšší je teplota a vlhkost, tím tenčí je tloušťka izolační vrstvy, tím kratší je doba zesítění a naopak delší. Vzhledem k tomu, že se teplota a vlhkost v jednotlivých regionech a ročních obdobích liší, dokonce i na stejném místě a ve stejnou dobu, teplota a vlhkost se dnes a zítra budou lišit. Proto by měl uživatel během používání materiálu určit dobu zesítění podle místní a převládající teploty a vlhkosti, jakož i specifikace kabelu a tloušťky izolační vrstvy.
Čas odeslání: 13. srpna 2022