Tiivistelmä: Silaanisilloitetun polyeteenieristysmateriaalin silloitusperiaatetta, luokitusta, formulaatiota, prosessia ja laitteistoa langoille ja kaapeleille kuvataan lyhyesti ja joitain silaanin luonnollisesti silloitetun polyeteenieristysmateriaalin ominaisuuksia sovelluksessa ja käytössä sekä materiaalin silloitusolosuhteisiin vaikuttavat tekijät esitellään.
Avainsanat: silaanin silloitus; Luonnollinen silloitus; Polyeteeni; Eristys; Johto ja kaapeli
Silaani-silloitettua polyeteenikaapelimateriaalia käytetään nykyään laajalti lanka- ja kaapeliteollisuudessa pienjännitekaapeleiden eristemateriaalina. Silloitettujen lankojen ja kaapelien sekä peroksidisilloitus- ja säteilysilloitusten valmistuksessa käytettävä materiaali verrattuna tarvittaviin valmistuslaitteisiin on yksinkertainen, helppokäyttöinen, alhainen kokonaiskustannus ja muita etuja, ja siitä on tullut johtava materiaali alhaisiin tuotteisiin. -jännitteinen ristisilloitettu kaapeli eristeellä.
1.Silane-silloitettu kaapelimateriaalin silloitusperiaate
Silaanisilloitetun polyeteenin valmistukseen liittyy kaksi pääprosessia: oksastus ja silloitus. Oksastusprosessissa polymeeri menettää H-atominsa tertiäärisessä hiiliatomissa vapaan initiaattorin ja pyrolyysin vaikutuksesta vapaiksi radikaaleiksi, jotka reagoivat vinyylisilaanin CH = CH2-ryhmän kanssa muodostaen trioksisilyyliesteriä sisältävän oksastetun polymeerin. ryhmä. Silloittamisprosessissa oksaspolymeeri hydrolysoidaan ensin veden läsnä ollessa silanolin tuottamiseksi, ja –OH kondensoituu viereisen Si-OH-ryhmän kanssa muodostaen Si-O-Si-sidoksen, jolloin polymeeri silloitetaan. makromolekyylit.
2.Silane-silloitettu kaapelimateriaali ja sen kaapelin valmistusmenetelmä
Kuten tiedät, silaanisilloitettuja kaapeleita ja niiden kaapeleita varten on olemassa kaksi- ja yksivaiheisia tuotantomenetelmiä. Ero kaksivaiheisen menetelmän ja yksivaiheisen menetelmän välillä on siinä, missä silaanioksastusprosessi suoritetaan, oksastusprosessi kaapelimateriaalin valmistajalla kaksivaiheisen menetelmän osalta, oksastusprosessi kaapelin valmistuslaitoksessa yksivaiheinen menetelmä. Suurimman markkinaosuuden omaava kaksivaiheinen silaanisilloitettu polyeteenieristemateriaali koostuu ns. A- ja B-materiaaleista, jolloin A-materiaali on silaanilla oksastettu polyeteeni ja B-materiaali on katalyytin perusseos. Eristysydin silloitetaan sitten lämpimässä vedessä tai höyryssä.
On olemassa toisenlainen kaksivaiheinen silaanisilloitettu polyeteenieriste, jossa A-materiaali valmistetaan eri tavalla viemällä vinyylisilaania suoraan polyeteeniin synteesin aikana polyeteenin saamiseksi, jossa on silaanihaaroittuneita ketjuja.
Yksivaiheisella menetelmällä on myös kaksi tyyppiä, perinteinen yksivaiheinen prosessi on erilaisia raaka-aineita kaavan mukaan suhteessa erityiseen tarkkuusmittausjärjestelmään, erityisesti suunniteltuun erityiseen suulakepuristimeen yhdessä vaiheessa oksastuksen ja suulakepuristuksen suorittamiseksi. Kaapelin eristysydin, tässä prosessissa, ei rakeistamista, ei tarvetta kaapelimateriaalin kasvien osallistumiseen, jonka kaapelitehdas suorittaa yksin. Tämä yksivaiheinen silaanisilloitettu kaapelituotantolaitteisto ja formulointitekniikka tuodaan enimmäkseen ulkomailta ja on kallista.
Kaapelimateriaalien valmistajat valmistavat toisen tyyppistä yksivaiheista silaanisilloitettua polyeteenieristemateriaalia, kaikki raaka-aineet kaavan mukaan suhteessa erityiseen sekoitusmenetelmään, pakataan ja myydään, ei ole A- ja B-materiaalia. Materiaali, kaapeli kasvi voi olla suoraan suulakepuristimessa suorittaa vaiheen samaan aikaan oksastus ja suulakepuristus kaapelin eristys ydin. Tämän menetelmän ainutlaatuinen piirre on, että kalliille erikoisekstruudereille ei tarvita, koska silaanioksastusprosessi voidaan suorittaa tavallisessa PVC-ekstruuderissa, ja kaksivaiheinen menetelmä eliminoi tarpeen sekoittaa A- ja B-materiaaleja ennen ekstruusiota.
3. Formulaation koostumus
Silaanisilloitetun polyeteenikaapelimateriaalin formulaatio koostuu yleensä perusmateriaalihartsista, initiaattorista, silaanista, antioksidantista, polymeroitumisen estäjästä, katalyytistä jne.
(1) Perushartsi on yleensä LDPE-hartsi, jonka sulamisindeksi (MI) on 2, mutta viime aikoina synteettisen hartsiteknologian ja kustannuspaineiden kehittyessä myös lineaarista matalatiheyksistä polyeteeniä (LLDPE) on alettu käyttää. käytetty tai osittain käytetty tämän materiaalin perushartsina. Eri hartseilla on usein merkittävä vaikutus oksastukseen ja silloittumiseen niiden sisäisen makromolekyylirakenteen erojen vuoksi, joten formulaatiota muokataan käyttämällä erilaisia perushartseja tai samantyyppisiä hartseja eri valmistajilta.
(2) Yleisesti käytetty käynnistin on di-isopropyyliperoksidi (DCP), avain on ymmärtää ongelman määrä, liian vähän silaanioksastamista varten ei riitä; liikaa aiheuttaa polyeteenin ristisilloitusta, mikä vähentää sen juoksevuutta, suulakepuristetun eristeen ytimen pinta karkea, vaikea puristaa järjestelmä. Koska lisättävän initiaattorin määrä on hyvin pieni ja herkkä, on tärkeää, että se levitetään tasaisesti, joten se lisätään yleensä yhdessä silaanin kanssa.
(3) Silaania käytetään yleensä vinyylityydyttymättömänä silaanina, mukaan lukien vinyylitrimetoksisilaani (A2171) ja vinyylitrietoksisilaani (A2151), koska A2171 hydrolysoituu nopeasti, joten valitse A2171 enemmän ihmisiä. Samoin silaanin lisäämisessä on ongelma, nykyiset kaapelimateriaalien valmistajat yrittävät saavuttaa sen alarajan vähentääkseen kustannuksia, koska silaani tuodaan maahan, hinta on kalliimpi.
(4) Antioksidantin tarkoituksena on varmistaa polyeteenin prosessoinnin ja kaapelin ikääntymisen eston vakaus ja lisätty, silaanin oksastusprosessissa oleva antioksidantti estää oksastusreaktiota, joten oksastusprosessi, hapettumisenestoaineen lisääminen olla varovainen, lisättävä määrä harkita DCP-määrää vastaamaan valintaa. Kaksivaiheisessa silloitusprosessissa suurin osa hapettumisenestoaineesta voidaan lisätä katalyytin pääerään, mikä voi vähentää vaikutusta oksastusprosessiin. Yksivaiheisessa silloitusprosessissa antioksidantti on läsnä koko oksastusprosessissa, joten lajin ja määrän valinta on tärkeämpää. Yleisimmin käytetyt antioksidantit ovat 1010, 168, 330 jne.
(5) Polymerisaation inhibiittoria lisätään estämään joitakin oksastus- ja ristisilloitusprosesseja, joissa sivureaktioita tapahtuu, oksastusprosessissa silloittumisen estävän aineen lisäämiseksi, voi tehokkaasti vähentää C2C-silloitusten esiintymistä, mikä parantaa käsittelyn juoksevuus, lisäksi oksasteen lisäämistä samoissa olosuhteissa edeltää silaanin hydrolyysi polymeroinnin inhibiittorilla, mikä voi vähentää oksastetun polyeteenin hydrolyysiä, mikä parantaa oksasmateriaalin pitkäaikaista stabiilisuutta.
(6) Katalyytit ovat usein organotinajohdannaisia (lukuun ottamatta luonnollista silloitusta), joista yleisin on dibutyylitinadilauraatti (DBDTL), jota lisätään yleensä perusseoksen muodossa. Kaksivaiheisessa prosessissa oksaste (A-materiaali) ja katalyytin peruserä (B-materiaali) pakataan erikseen ja A- ja B-materiaalit sekoitetaan keskenään ennen niiden lisäämistä suulakepuristimeen A-materiaalin esisilloittumisen estämiseksi. Yksivaiheisissa silaanisilloitettujen polyeteenieristeiden tapauksessa pakkauksessa olevaa polyeteeniä ei ole vielä oksastettu, joten esisilloitusongelmaa ei ole, eikä katalyyttiä siksi tarvitse pakata erikseen.
Lisäksi markkinoilla on saatavilla sekoitettuja silaaneja, jotka ovat silaanin, initiaattorin, hapettumisenestoaineen, joidenkin voiteluaineiden ja kuparinestoaineiden yhdistelmää ja joita käytetään yleisesti yksivaiheisissa silaanisilloitusmenetelmissä kaapelitehtaissa.
Siksi silaanisilloitetun polyeteenieristeen formulaatio, jonka koostumusta ei pidetä kovin monimutkaisena ja joka on saatavilla asiaankuuluvissa tiedoissa, mutta asianmukaiset tuotantokoostumukset, joiden viimeistely edellyttää joitain muutoksia, mikä vaatii täyden komponenttien roolin muotoilussa ja niiden vaikutuksen lain ja keskinäisen vaikutuksen ymmärtämiseen.
Monissa eri kaapelimateriaaleissa silaanista silloitettua kaapelimateriaalia (joko kaksivaiheista tai yksivaiheista) pidetään ainoana suulakepuristuksessa esiintyvänä kemiallisena prosessina, muut muodot, kuten polyvinyylikloridi (PVC) kaapelimateriaali ja polyeteeni (PE) kaapelimateriaali, suulakepuristusrakeistusprosessi on fyysinen sekoitusprosessi, vaikka kemiallinen ristisilloitus ja säteilytys silloittaisivat kaapelimateriaalia, olipa kyseessä sitten suulakepuristusrakeistusprosessi tai ekstruusiojärjestelmä Kaapeli, kemiallista prosessia ei tapahdu. , joten verrattuna silaani-silloitettujen kaapelimateriaalien tuotantoon ja kaapelieristyksen suulakepuristamiseen, prosessin ohjaus on tärkeämpää.
4. Kaksivaiheinen silaani-silloitettu polyeteenieristeen tuotantoprosessi
Kaksivaiheisen silaanisilloitettu polyeteenieristeen A valmistusprosessi voidaan esittää lyhyesti kuvassa 1.
Kuva 1 Kaksivaiheisen silaanisilloitettu polyeteenieristysmateriaalin A valmistusprosessi
Jotkut avainkohdat kaksivaiheisen silaani-silloitettu polyeteenieristeen tuotantoprosessissa:
(1) Kuivaus. Koska polyeteenihartsi sisältää pienen määrän vettä, korkeissa lämpötiloissa ekstrudoituna vesi reagoi nopeasti silyyliryhmien kanssa muodostaen silloittumisen, mikä vähentää sulatteen juoksevuutta ja tuottaa esisilloitusta. Valmis materiaali sisältää myös vettä vesijäähdytyksen jälkeen, mikä voi myös aiheuttaa esisilloitusta, jos sitä ei poisteta, ja se on myös kuivattava. Kuivauksen laadun varmistamiseksi käytetään syväkuivausyksikköä.
(2) Mittaus. Koska materiaalin koostumuksen tarkkuus on tärkeää, käytetään yleensä tuotua painohäviövaakaa. Polyeteenihartsi ja hapettumisenestoaine mitataan ja syötetään ekstruuderin syöttöaukon kautta, kun taas silaani ja initiaattori ruiskutetaan nestemäisen materiaalin pumpulla ekstruuderin toiseen tai kolmanteen piippuun.
(3) Ekstruusiooksastus. Silaanin oksastusprosessi saatetaan päätökseen ekstruuderissa. Ekstruuderin prosessiasetusten, mukaan lukien lämpötila, ruuviyhdistelmä, ruuvin nopeus ja syöttönopeus, on noudatettava periaatetta, että ekstruuderin ensimmäisessä osassa oleva materiaali voidaan sulattaa kokonaan ja sekoittaa tasaisesti, kun peroksidin ennenaikainen hajoaminen ei ole toivottavaa. ja että ekstruuderin toisessa osassa olevan täysin tasaisen materiaalin on hajotettava täysin ja oksastusprosessi on saatettu päätökseen. Tyypilliset suulakepuristimen osalämpötilat (LDPE) on esitetty taulukossa 1.
Taulukko 1 Kaksivaiheisen ekstruuderin vyöhykkeiden lämpötilat
| Työalue | Vyöhyke 1 | Alue 2 | Alue 3 ① | Alue 4 | Vyöhyke 5 |
| Lämpötila P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Työalue | Alue 6 | Vyöhyke 7 | Alue 8 | Alue 9 | Suu kuolee |
| Lämpötila °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① on paikka, jossa silaani lisätään.
Suulakepuristimen ruuvin nopeus määrittää viipymäajan ja materiaalin sekoitusvaikutuksen ekstruuderissa, jos viipymäaika on lyhyt, peroksidin hajoaminen on epätäydellistä; jos viipymäaika on liian pitkä, ekstrudoidun materiaalin viskositeetti kasvaa. Yleensä rakeen keskimääräistä viipymisaikaa ekstruuderissa tulisi kontrolloida initiaattorin hajoamisen puoliintumisajassa 5-10 kertaa. Syöttönopeudella ei ole vain tietty vaikutus materiaalin viipymäaikaan, vaan myös materiaalin sekoittumiseen ja leikkaamiseen, sopivan syöttönopeuden valitseminen on myös erittäin tärkeää.
(4) Pakkaus. Kaksivaiheinen silaani-silloitettu eristemateriaali tulee pakata alumiini-muovi-komposiittipusseihin suoraan ilmaan kosteuden poistamiseksi.
5. Yksivaiheinen silaani-silloitettu polyeteenieristemateriaalin tuotantoprosessi
Yksivaiheinen silaani-silloitettu polyeteenieristysmateriaali on oksastusprosessinsa vuoksi kaapelitehdasekstruusio kaapelin eristysytimessä, joten kaapelin eristeen suulakepuristuslämpötila on huomattavasti korkeampi kuin kaksivaiheisessa menetelmässä. Vaikka yksivaiheinen silaanisilloitettu polyeteenin eristyskaava on otettu täysin huomioon initiaattorin ja silaanin nopeassa hajoamisessa ja materiaalileikkauksessa, oksastusprosessin on taattava lämpötilalla, joka on yksivaiheinen silaanisilloitettu polyeteeni. eristeiden tuotantolaitos korosti toistuvasti oikean suulakepuristuslämpötilan valinnan tärkeyttä, yleinen suositeltu ekstruusiolämpötila on esitetty taulukossa 2.
Taulukko 2 Jokaisen vyöhykkeen yksivaiheinen ekstruuderin lämpötila ( yksikkö: ℃ )
| Alue | Vyöhyke 1 | Alue 2 | Vyöhyke 3 | Alue 4 | Laippa | Pää |
| Lämpötila | 160 | 190 | 200-210 | 220-230 | 230 | 230 |
Tämä on yksi yksivaiheisen silaanisilloitettu polyeteeniprosessin heikkouksista, jota ei yleensä vaadita ekstrudoitaessa kaapeleita kahdessa vaiheessa.
6. Tuotantolaitteet
Tuotantolaitteet ovat tärkeä prosessinhallinnan tae. Silaanisilloitettujen kaapelien valmistus vaatii erittäin korkeaa prosessinohjaustarkkuutta, joten tuotantolaitteiston valinta on erityisen tärkeää.
Kaksivaiheisen silaanisilloitetun polyeteenin eristemateriaalin tuotanto A-materiaalin tuotantolaitteet, tällä hetkellä kotimaisemmat isotrooppiset rinnakkaiset kaksoisruuviekstruuderit, joissa on tuotu painoton punnitus, tällaiset laitteet voivat täyttää prosessin ohjauksen tarkkuuden, pituuden ja halkaisijan valinnan vaatimukset. kaksoisruuvi ekstruuderi varmistaa, että materiaalin viipymäaika, valinta tuotu painoton punnitus varmistaa ainesosien tarkkuus. Tietysti laitteistossa on monia yksityiskohtia, joihin on kiinnitettävä täysi huomiota.
Kuten aiemmin mainittiin, kaapelitehtaan yksivaiheiset silaanisilloitettujen kaapelien tuotantolaitteet ovat maahantuotuja, kalliita, kotimaisilla laitevalmistajilla ei ole vastaavia tuotantolaitteita, syynä on yhteistyön puute laitevalmistajien sekä kaavojen ja prosessien tutkijoiden välillä.
7. Silaani luonnollinen silloitettu polyeteenieristemateriaali
Viime vuosina kehitetty silaani-luonnollinen silloitettu polyeteenieristemateriaali voidaan silloittaa luonnollisissa olosuhteissa muutamassa päivässä ilman höyry- tai lämpimään veteen upottamista. Verrattuna perinteiseen silaanin silloitusmenetelmään, tämä materiaali voi vähentää kaapelivalmistajien tuotantoprosessia, mikä vähentää tuotantokustannuksia ja lisää tuotannon tehokkuutta. Kaapelivalmistajat tunnustavat ja käyttävät yhä enemmän silaania, luonnollisesti silloitettua polyeteenieristystä.
Viime vuosina kotimainen silaani, luonnollinen silloitettu polyeteenieristys on kypsynyt ja sitä on valmistettu suuria määriä, ja sillä on tiettyjä hintaetuja tuontimateriaaleihin verrattuna.
7. 1 Formulaatioideoita silaanin luonnollisesti silloittuneille polyeteenieristeille
Silaani-luonnolliset ristisilloitetut polyeteenieristeet valmistetaan kaksivaiheisessa prosessissa, jossa on sama koostumus, joka koostuu perushartsista, initiaattorista, silaanista, antioksidantista, polymeroitumisen estäjästä ja katalyytistä. Silaanista valmistettujen luonnollisten silloitettujen polyeteenieristeiden formulointi perustuu A-materiaalin silaanin oksastusnopeuden lisäämiseen ja tehokkaamman katalyytin valintaan kuin silaanin lämminvesisilloitettu polyeteenieriste. Korkeamman silaanin oksastusnopeuden omaavien A-materiaalien käyttö yhdistettynä tehokkaampaan katalyyttiin mahdollistaa silaanisilloitetun polyeteenieristeen nopean silloitumisen jopa matalissa lämpötiloissa ja riittämättömällä kosteudella.
Maahantuotujen silaanien luonnollisesti silloitettujen polyeteenieristimien A-materiaalit syntetisoidaan kopolymeroinnilla, jossa silaanipitoisuutta voidaan säätää korkealle tasolle, kun taas korkean oksastusnopeuden omaavien A-materiaalien valmistaminen silaania oksastamalla on vaikeaa. Reseptissä käytettyä perushartsia, initiaattoria ja silaania tulee vaihdella ja säätää monipuolisuuden ja lisäyksen suhteen.
Resistin valinta ja sen annostuksen säätäminen ovat myös ratkaisevia, koska silaanin oksastusnopeuden lisääntyminen johtaa väistämättä enemmän CC:n silloitussivureaktioihin. A-materiaalin käsittelyn juoksevuuden ja pinnan kunnon parantamiseksi myöhempää kaapeliekstruusiota varten tarvitaan sopiva määrä polymeroitumisen inhibiittoria estämään tehokkaasti CC-silloitusta ja aiempaa esisilloitusta.
Lisäksi katalyyteillä on tärkeä rooli silloitusnopeuden lisäämisessä, ja ne tulisi valita tehokkaiksi katalyyteiksi, jotka sisältävät siirtymämetallivapaita alkuaineita.
7. 2 Luonnollisesti silloitettujen polyeteenieristeiden silloitusaika
Aika, joka kuluu silaanisen luonnollisen silloitetun polyeteenieristeen silloittamiseen sen luonnollisessa tilassa, riippuu lämpötilasta, kosteudesta ja eristekerroksen paksuudesta. Mitä korkeampi lämpötila ja kosteus, sitä ohuempi eristekerroksen paksuus, sitä lyhyempi silloitusaika tarvitaan ja sitä pidempi päinvastoin. Koska lämpötila ja kosteus vaihtelevat alueittain ja vuodenaikojen mukaan, jopa samassa paikassa ja samaan aikaan, lämpötila ja kosteus ovat tänään ja huomenna erilaisia. Siksi käyttäjän tulee materiaalin käytön aikana määrittää silloitusaika paikallisen ja vallitsevan lämpötilan ja kosteuden sekä kaapelin spesifikaatioiden ja eristekerroksen paksuuden mukaan.
Postitusaika: 13.8.2022