Kopsavilkums: Ir īsi aprakstīts stieplēm un kabeļiem paredzētā silāna šķērssašūta polietilēna izolācijas materiāla šķērssavienojuma princips, klasifikācija, formulēšana, process un aprīkojums, kā arī daži silāna dabiski šķērssašūta polietilēna izolācijas materiāla raksturlielumi pielietojumā un lietošanā, kā arī tiek ieviesti faktori, kas ietekmē materiāla šķērssavienojuma stāvokli.
Atslēgvārdi: Silāna šķērssaistīšana; Dabiskā šķērssaistīšana; polietilēns; Izolācija; Vads un kabelis
Silāna šķērssaistīto polietilēna kabeļu materiāls tagad tiek plaši izmantots vadu un kabeļu rūpniecībā kā izolācijas materiāls zemsprieguma strāvas kabeļiem. Materiāls šķērssaistītu vadu un kabeļu ražošanā, kā arī peroksīda šķērssavienojuma un apstarošanas šķērssavienojuma ražošanā, salīdzinot ar nepieciešamajām ražošanas iekārtām, ir vienkāršs, viegli lietojams, zemas visaptverošas izmaksas un citas priekšrocības, un tas ir kļuvis par vadošo materiālu zemas kvalitātes nodrošināšanai. -sprieguma šķērssavienojuma kabelis ar izolāciju.
1.Silane šķērssaistītā kabeļa materiāla šķērssavienojuma princips
Silāna šķērssaistītā polietilēna ražošanā ir iesaistīti divi galvenie procesi: potēšana un šķērssaistīšana. Potēšanas procesā polimērs zaudē savu H-atomu uz terciārā oglekļa atoma brīvā iniciatora un pirolīzes rezultātā brīvajos radikāļos, kas reaģē ar vinilsilāna grupu – CH = CH2, veidojot potētu polimēru, kas satur trioksisililesteri. grupai. Šķērssaistīšanas procesā potzaru polimērs vispirms tiek hidrolizēts ūdens klātbūtnē, lai iegūtu silanolu, un – OH kondensējas ar blakus esošo Si-OH grupu, veidojot Si-O-Si saiti, tādējādi sasaistot polimēru. makromolekulas.
2.Silane šķērssaistītā kabeļa materiāls un tā kabeļu ražošanas metode
Kā zināms, silāna šķērssavienotajiem kabeļiem un to kabeļiem ir divpakāpju un vienpakāpju ražošanas metodes. Atšķirība starp divpakāpju metodi un vienpakāpju metodi ir tajā, kur tiek veikts silāna potēšanas process, potēšanas process pie kabeļu materiāla ražotāja divpakāpju metodei, potēšanas process kabeļu ražošanas rūpnīcā. vienpakāpes metode. Divpakāpju silāna šķērssaistītais polietilēna izolācijas materiāls ar lielāko tirgus daļu sastāv no tā sauktajiem A un B materiāliem, kur A materiāls ir polietilēns, kas potēts ar silānu, un B materiāls ir katalizatora galvenā partija. Pēc tam izolācijas serdeņa tiek šķērssavienota siltā ūdenī vai tvaikā.
Ir vēl viens divpakāpju silāna šķērssaistītā polietilēna izolatora veids, kur A materiāls tiek ražots citā veidā, sintēzes laikā ievadot vinila silānu tieši polietilēnā, lai iegūtu polietilēnu ar silāna sazarotām ķēdēm.
Vienpakāpes metodei ir arī divi veidi, tradicionālais vienpakāpes process ir dažādas izejvielas saskaņā ar formulu īpašas precizitātes mērīšanas sistēmas proporcijā, kas vienā solī tiek izmantotas īpaši izstrādātā īpašā ekstrūderā, lai pabeigtu potēšanas un ekstrūzijas. kabeļa izolācijas kodols, šajā procesā nav granulēšanas, nav nepieciešama kabeļu materiāla rūpnīcas līdzdalība, kabeļu rūpnīcai jāpabeidz viena pati. Šī vienpakāpes silāna šķērssaistītā kabeļu ražošanas iekārta un formulēšanas tehnoloģija galvenokārt tiek importēta no ārzemēm un ir dārga.
Cita veida vienpakāpju silāna šķērssaistīto polietilēna izolācijas materiālu ražo kabeļu materiālu ražotāji, ir visas izejvielas saskaņā ar formulu attiecībā pret īpašu sajaukšanas metodi, iepako un pārdod, nav A materiāla un B. materiāls, kabeļu iekārta var būt tieši ekstrūderī, lai pabeigtu soli, vienlaikus potējot un izspiežot kabeļa izolācijas serdi. Šīs metodes unikālā iezīme ir tāda, ka nav nepieciešami dārgi speciālie ekstrūderi, jo silāna potēšanas procesu var pabeigt parastā PVC ekstrūderī, un divpakāpju metode novērš nepieciešamību pirms ekstrūzijas sajaukt A un B materiālus.
3. Formulācijas sastāvs
Silāna šķērssaistītā polietilēna kabeļa materiāla sastāvs parasti sastāv no pamatmateriāla sveķiem, iniciatora, silāna, antioksidanta, polimerizācijas inhibitora, katalizatora utt.
(1) Pamatsveķi parasti ir zema blīvuma polietilēna (LDPE) sveķi ar kušanas indeksu (MI) 2, taču pēdējā laikā, attīstoties sintētisko sveķu tehnoloģijai un izmaksu spiedienam, tiek izmantots arī lineārais zema blīvuma polietilēns (LLDPE). izmanto vai daļēji izmanto kā pamatsveķus šim materiālam. Dažādiem sveķiem bieži ir būtiska ietekme uz potēšanu un šķērssaistīšanu to iekšējās makromolekulārās struktūras atšķirību dēļ, tāpēc sastāvs tiks modificēts, izmantojot dažādus bāzes sveķus vai viena veida sveķus no dažādiem ražotājiem.
(2) Parasti izmantotais iniciators ir diizopropilperoksīds (DCP), galvenais ir saprast problēmas apjomu, nepietiek, lai izraisītu silāna potēšanu; pārāk daudz, lai radītu polietilēna šķērssavienojumu, kas samazina tā plūstamību, ekstrudētās izolācijas serdes virsma ir raupja, grūti izspiežama sistēma. Tā kā pievienotā iniciatora daudzums ir ļoti mazs un jutīgs, ir svarīgi to vienmērīgi izkliedēt, tāpēc to parasti pievieno kopā ar silānu.
(3) Silānu parasti izmanto vinila nepiesātināto silānu, tostarp vinila trimetoksisilānu (A2171) un viniltrietoksisilānu (A2151), jo A2171 hidrolīzes ātrums ir ātrs, tāpēc izvēlieties A2171 vairāk cilvēku. Tāpat ir problēma ar silāna pievienošanu, pašreizējie kabeļu materiālu ražotāji cenšas panākt tā apakšējo robežu, lai samazinātu izmaksas, jo silāns tiek importēts, cena ir dārgāka.
(4) Antioksidants nodrošina polietilēna apstrādes un kabeļu pretnovecošanās stabilitāti, un pievienotajam antioksidantam silāna potēšanas procesā ir potēšanas reakcijas kavēšanas loma, tāpēc potēšanas process, antioksidanta pievienošana. lai būtu piesardzīgs, pievienotā summa jāņem vērā, lai DCP atbilstu atlasei. Divpakāpju šķērssaistīšanas procesā lielāko daļu antioksidantu var pievienot katalizatora galvenajai partijai, kas var samazināt ietekmi uz potēšanas procesu. Vienpakāpes šķērssaistīšanas procesā antioksidants atrodas visā potēšanas procesā, tāpēc sugas un daudzuma izvēle ir svarīgāka. Parasti izmantotie antioksidanti ir 1010, 168, 330 utt.
(5) Polimerizācijas inhibitors tiek pievienots, lai kavētu dažus potēšanas un šķērssaistīšanas procesus, kas rodas blakusreakcijās, potēšanas procesā, lai pievienotu pretšķērssaistīšanas līdzekli, var efektīvi samazināt C2C šķērssaistīšanas rašanos, tādējādi uzlabojot apstrādes plūstamība, turklāt pirms transplantāta pievienošanas tādos pašos apstākļos tiks veikta silāna hidrolīze uz polimerizācijas inhibitora, var samazināt potētā polietilēna hidrolīzi, lai uzlabotu potzara materiāla ilgtermiņa stabilitāti.
(6) Katalizatori bieži ir alvas organiskie atvasinājumi (izņemot dabisko šķērssavienojumu), visizplatītākais ir dibutilalvas dilaurāts (DBDTL), ko parasti pievieno galvenā maisījuma veidā. Divpakāpju procesā transplantāts (A materiāls) un katalizatora galvenā partija (B materiāls) tiek iesaiņoti atsevišķi, un A un B materiāli tiek sajaukti kopā pirms pievienošanas ekstrūderim, lai novērstu A materiāla iepriekšēju šķērssaistīšanu. Vienpakāpju silāna šķērssavienojuma polietilēna izolāciju gadījumā iepakojumā esošais polietilēns vēl nav uzpotēts, līdz ar to nav problēmas ar iepriekšēju šķērssavienojumu un līdz ar to katalizators nav jāiepako atsevišķi.
Turklāt tirgū ir pieejami salikti silāni, kas ir silāna, iniciatora, antioksidanta, dažu smērvielu un pretvara aģentu kombinācija un parasti tiek izmantoti vienpakāpes silāna šķērssaistīšanas metodēs kabeļu rūpnīcās.
Tāpēc silāna šķērssašūtas polietilēna izolācijas sastāvs, kura sastāvs netiek uzskatīts par ļoti sarežģītu un ir pieejams attiecīgajā informācijā, bet gan atbilstošie ražošanas sastāvi, kuriem ir jāveic daži pielāgojumi, lai to pabeigtu, un kam nepieciešama pilnīga izpratne par komponentu lomu formulējumā un to ietekmes uz sniegumu likumu un savstarpējo ietekmi.
Daudzās kabeļu materiālu šķirnēs silāna šķērssaistītais kabeļu materiāls (divpakāpju vai vienpakāpju) tiek uzskatīts par vienīgo ķīmisko procesu veidu, kas notiek ekstrūzijas laikā, citas šķirnes, piemēram, polivinilhlorīda (PVC) kabeļu materiāls un polietilēna (PE) kabeļu materiāls, ekstrūzijas granulēšanas process ir fizisks sajaukšanas process, pat ja ķīmiskā šķērssaistīšana un apstarošana šķērssavieno kabeļu materiālu, neatkarīgi no tā, vai ekstrūzijas granulēšanas procesā vai ekstrūzijas sistēmas kabelis, ķīmiskais process nenotiek. , tāpēc, salīdzinot, silāna šķērssaistīta kabeļu materiāla ražošana un kabeļu izolācijas ekstrūzija, procesa kontrole ir svarīgāka.
4. Divpakāpju silāna šķērssavienojuma polietilēna izolācijas ražošanas process
Divpakāpju silāna šķērssašūtas polietilēna izolācijas A materiāla ražošanas procesu var īsi attēlot 1. attēlā.
1. attēls Divpakāpju silāna šķērssašūta polietilēna izolācijas materiāla A ražošanas process
Daži galvenie punkti divpakāpju silāna šķērssašūtas polietilēna izolācijas ražošanas procesā:
(1) Žāvēšana. Tā kā polietilēna sveķi satur nelielu daudzumu ūdens, ekstrudējot augstā temperatūrā, ūdens ātri reaģē ar sililgrupām, veidojot šķērssavienojumu, kas samazina kausējuma plūstamību un rada iepriekšēju šķērssavienojumu. Gatavais materiāls satur arī ūdeni pēc ūdens dzesēšanas, kas arī var izraisīt iepriekšēju šķērssavienojumu, ja tas netiek noņemts, un tas arī ir jāizžāvē. Lai nodrošinātu žāvēšanas kvalitāti, tiek izmantota dziļā žāvēšanas iekārta.
(2) Mērīšana. Tā kā materiāla formulēšanas precizitāte ir svarīga, parasti tiek izmantotas importētas svara zuduma svēršanas skalas. Polietilēna sveķus un antioksidantus mēra un padod caur ekstrūdera padeves atveri, savukārt silānu un iniciatoru ievada šķidrā materiāla sūknis ekstrūdera otrajā vai trešajā mucā.
(3) Ekstrūzijas potēšana. Silāna potēšanas process tiek pabeigts ekstrūderī. Ekstrūdera procesa iestatījumiem, tostarp temperatūrai, skrūvju kombinācijai, skrūves ātrumam un padeves ātrumam, jāievēro princips, ka materiālu ekstrūdera pirmajā daļā var pilnībā izkausēt un vienmērīgi sajaukt, ja nav vēlama priekšlaicīga peroksīda sadalīšanās. , un ka pilnībā viendabīgajam materiālam ekstrūdera otrajā daļā ir pilnībā jāsadalās un potēšanas process ir jāpabeidz, tipiskās ekstrūdera sekcijas temperatūras (LDPE) ir parādītas 1. tabulā.
1. tabula Divpakāpju ekstrūdera zonu temperatūras
| Darba zona | 1. zona | 2. zona | 3. zona ① | 4. zona | 5. zona |
| Temperatūra P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Darba zona | 6. zona | 7. zona | 8. zona | 9. zona | Mute mirst |
| Temperatūra °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①ir vieta, kur tiek pievienots silāns.
Ekstrūdera skrūves ātrums nosaka uzturēšanās laiku un materiāla sajaukšanas efektu ekstrūderī, ja uzturēšanās laiks ir īss, peroksīda sadalīšanās ir nepilnīga; ja uzturēšanās laiks ir pārāk garš, ekstrudētā materiāla viskozitāte palielinās. Kopumā granulu vidējais uzturēšanās laiks ekstrūderī ir jākontrolē iniciatora sadalīšanās pusperiodā 5-10 reizes. Padeves ātrumam ir ne tikai noteikta ietekme uz materiāla uzturēšanās laiku, bet arī uz materiāla sajaukšanos un cirpšanu, ļoti svarīgi ir arī izvēlēties atbilstošu padeves ātrumu.
(4) Iepakojums. Divpakāpju silāna šķērssaistītais izolācijas materiāls jāiepako alumīnija-plastmasas kompozītmateriālu maisos tiešā gaisā, lai novērstu mitrumu.
5. Vienpakāpju silāna šķērssašūta polietilēna izolācijas materiāla ražošanas process
Vienpakāpes silāna šķērssaistīšanas polietilēna izolācijas materiāls tā potēšanas procesa dēļ ir kabeļu izolācijas serdeņa kabeļu rūpnīcas ekstrūzijas procesā, tāpēc kabeļa izolācijas ekstrūzijas temperatūra ir ievērojami augstāka nekā divpakāpju metode. Lai gan vienpakāpes silāna šķērssaistītā polietilēna izolācijas formula ir pilnībā ņemta vērā iniciatora un silāna ātrā izkliedē un materiāla bīdē, potēšanas process ir jāgarantē temperatūrai, kas ir vienpakāpes silāna šķērssaistītais polietilēns. izolācijas ražotne vairākkārt uzsvēra pareizas ekstrūzijas temperatūras izvēles nozīmi, vispārīgā ieteicamā ekstrūzijas temperatūra ir parādīta 2. tabulā.
2. tabula Katras zonas vienpakāpes ekstrūdera temperatūra ( mērvienība: ℃ )
| Zona | 1. zona | 2. zona | 3. zona | 4. zona | Atloks | Galva |
| Temperatūra | 160 | 190 | 200–210 | 220-230 | 230 | 230 |
Šī ir viena no nepilnībām vienpakāpes silāna šķērssaistītā polietilēna procesā, kas parasti nav nepieciešams, ekstrudējot kabeļus divos posmos.
6.Ražošanas iekārtas
Ražošanas iekārtas ir svarīga procesa kontroles garantija. Silāna šķērssaistītu kabeļu ražošanai ir nepieciešama ļoti augsta procesa vadības precizitāte, tāpēc ražošanas iekārtu izvēle ir īpaši svarīga.
Divpakāpju silāna šķērssašūta polietilēna izolācijas materiāla A materiāla ražošanas iekārtu ražošana, pašlaik vairāk vietējā izotropiskā paralēlā divskrūvju ekstrūdera ar importētu bezsvara svēršanu, šādas ierīces var atbilst procesa kontroles precizitātes, garuma un diametra izvēles prasībām. divskrūves ekstrūderis, lai nodrošinātu materiāla uzturēšanās laiku, importētā bezsvara svēršanas izvēle, lai nodrošinātu sastāvdaļu precizitāti. Protams, ir daudzas iekārtas detaļas, kurām jāpievērš visa uzmanība.
Kā minēts iepriekš, kabeļu ražotnē esošās vienpakāpes silāna šķērssavienoto kabeļu ražošanas iekārtas ir importētas, dārgas, pašmāju iekārtu ražotājiem nav līdzīgu ražošanas iekārtu, iemesls ir sadarbības trūkums starp iekārtu ražotājiem un formulu un procesu pētniekiem.
7.Silane dabīgs šķērssaistīts polietilēna izolācijas materiāls
Pēdējos gados izstrādātais silāna dabīgais šķērssašūts polietilēna izolācijas materiāls dabiskos apstākļos var tikt sašūts dažu dienu laikā bez tvaika vai siltā ūdens iegremdēšanas. Salīdzinot ar tradicionālo silāna šķērssavienojuma metodi, šis materiāls var samazināt kabeļu ražotāju ražošanas procesu, vēl vairāk samazinot ražošanas izmaksas un palielinot ražošanas efektivitāti. Kabeļu ražotāji arvien vairāk atpazīst un izmanto silānu dabiski šķērssaistītu polietilēna izolāciju.
Pēdējos gados vietējā silāna dabiskā šķērssašūta polietilēna izolācija ir nobriedusi un ražota lielos daudzumos, ar zināmām cenu priekšrocībām salīdzinājumā ar importētajiem materiāliem.
7. 1 Formulēšanas idejas silāna dabiski šķērssaistītām polietilēna izolācijām
Silāna dabiskās šķērssašūtas polietilēna izolācijas tiek ražotas divpakāpju procesā ar tādu pašu sastāvu, kas sastāv no bāzes sveķiem, iniciatora, silāna, antioksidanta, polimerizācijas inhibitora un katalizatora. Silāna dabiskā šķērssašūta polietilēna izolatoru formula ir balstīta uz A materiāla silāna potēšanas ātruma palielināšanu un efektīvāka katalizatora izvēli nekā silāna siltā ūdens šķērssašūta polietilēna izolatori. A materiālu izmantošana ar lielāku silāna potēšanas ātrumu apvienojumā ar efektīvāku katalizatoru ļaus silāna šķērssaistītajam polietilēna izolatoram ātri izveidot šķērssavienojumu pat zemā temperatūrā un ar nepietiekamu mitrumu.
A-materiāli importētajiem silāna dabiski šķērssaistītiem polietilēna izolatoriem tiek sintezēti kopolimerizācijas ceļā, kur silāna saturu var kontrolēt augstā līmenī, savukārt A-materiālu ar augstu potēšanas ātrumu, potējot silānu, ražošana ir sarežģīta. Receptē izmantotie bāzes sveķi, iniciators un silāns ir jāmaina un jāpielāgo daudzveidības un pievienošanas ziņā.
Izšķiroša nozīme ir arī rezista izvēlei un tā devas pielāgošanai, jo silāna potēšanas ātruma palielināšanās neizbēgami izraisa vairāk CC šķērssaistīšanas blakusreakciju. Lai uzlabotu A materiāla apstrādes plūstamību un virsmas stāvokli turpmākai kabeļa ekstrūzijai, ir nepieciešams piemērots daudzums polimerizācijas inhibitora, lai efektīvi kavētu CC šķērssaistīšanu un iepriekšēju šķērssaistīšanu.
Turklāt katalizatoriem ir svarīga loma šķērssavienojuma ātruma palielināšanā, un tie ir jāizvēlas kā efektīvi katalizatori, kas satur elementus, kas nesatur pārejas metālus.
7. 2 Silāna dabiski šķērssaistītu polietilēna izolāciju šķērssavienojuma laiks
Laiks, kas nepieciešams, lai pabeigtu silāna dabiskā šķērssaistītā polietilēna izolācijas šķērssavienojumu tās dabiskajā stāvoklī, ir atkarīgs no temperatūras, mitruma un izolācijas slāņa biezuma. Jo augstāka temperatūra un mitrums, jo plānāks ir izolācijas slāņa biezums, jo īsāks ir nepieciešams šķērssavienojuma laiks, un jo ilgāks ir otrādi. Tā kā temperatūra un mitrums dažādos reģionos un sezonās atšķiras, pat vienā un tajā pašā vietā un tajā pašā laikā, temperatūra un mitrums šodien un rīt būs atšķirīgi. Tāpēc materiāla lietošanas laikā lietotājam ir jānosaka šķērssavienojuma laiks atbilstoši vietējai un dominējošajai temperatūrai un mitrumam, kā arī kabeļa specifikācijai un izolācijas slāņa biezumam.
Publicēšanas laiks: 13. augusts 2022