Lühidalt kirjeldatakse silaaniga ristseotud polüetüleenist traadi ja kaabli isolatsioonimaterjali ristsidumise põhimõtet, klassifikatsiooni, koostist, protsessi ja seadmeid ning mõningaid silaaniga looduslikult ristseotud polüetüleenist isolatsioonimaterjali kasutus- ja kasutusomadusi. tutvustatakse materjali ristsidumise seisundit mõjutavaid tegureid.
Märksõnad: silaani ristsidumine; Looduslik ristsidumine; Polüetüleen; Isolatsioon; Traat ja kaabel
Silaani ristseotud polüetüleenkaabli materjali kasutatakse nüüd laialdaselt traadi- ja kaablitööstuses madalpingekaablite isolatsioonimaterjalina. Võrreldes nõutavate tootmisseadmetega ristseotud traadi ja kaabli ning peroksiidi ristsidumise ja kiiritusega ristsidumise materjal on lihtne, hõlpsasti kasutatav, madalate kuludega ja muude eelistega, sellest on saanud madalate toodete juhtiv materjal. -pingega ristseotud kaabel isolatsiooniga.
1.Silane ristseotud kaabli materjali ristsidumise põhimõte
Silaaniga ristseotud polüetüleeni valmistamisel on kaks peamist protsessi: pookimine ja ristsidumine. Pookimisprotsessis kaotab polümeer oma H-aatomi tertsiaarsel süsinikuaatomil vaba initsiaatori toimel ja pürolüüsil vabadeks radikaalideks, mis reageerivad vinüülsilaani rühmaga – CH = CH2, saades trioksüsilüülestrit sisaldava poogitud polümeeri. rühm. Ristseostumisprotsessis hüdrolüüsitakse pookpolümeer kõigepealt vee juuresolekul, saades silanooli ja –OH kondenseerub külgneva Si-OH rühmaga, moodustades Si-O-Si sideme, ristsidestades seega polümeeri. makromolekulid.
2.Silane ristseotud kaabli materjal ja selle kaabli tootmismeetod
Nagu teate, on silaaniga ristseotud kaablite ja nende kaablite jaoks kahe- ja üheastmelised tootmismeetodid. Erinevus kaheetapilise meetodi ja üheetapilise meetodi vahel seisneb selles, kus toimub silaani pookimine, kaheetapilise meetodi puhul pookimisprotsess kaablimaterjali tootja juures ja pookimisprotsess kaabli tootmistehases üheastmeline meetod. Suurima turuosaga kaheastmeline silaaniga ristseotud polüetüleenist isoleermaterjal koosneb nn A- ja B-materjalidest, kusjuures A-materjal on silaaniga poogitud polüetüleen ja B-materjal on katalüsaatori põhipartii. Seejärel ristseotakse isoleeriv südamik soojas vees või aurus.
On olemas teist tüüpi kaheastmeline silaaniga ristseotud polüetüleenist isolaator, mille puhul A-materjali toodetakse erineval viisil, sisestades vinüülsilaani sünteesi käigus otse polüetüleeni, et saada silaani hargnenud ahelatega polüetüleeni.
Üheetapilisel meetodil on ka kahte tüüpi, traditsiooniline üheetapiline protsess on mitmesugused toorained vastavalt valemile spetsiaalse täppismõõtesüsteemi vahekorras, spetsiaalselt loodud spetsiaalsesse ekstruuderisse ühes etapis, et viia pookimine ja ekstrusioon lõpule. kaabli isolatsiooni südamik, selles protsessis ei granuleerita, ei ole vaja kaablimaterjali tehas osaleda, kaablitehase poolt üksi. See üheastmeline silaaniga ristseotud kaablite tootmisseade ja valmistamise tehnoloogia imporditakse enamasti välismaalt ja on kallis.
Teist tüüpi üheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsioonimaterjali toodavad kaablimaterjalide tootjad, kõik toorained vastavalt valemile spetsiaalse segamismeetodi vahekorras, pakendatakse ja müüakse, A- ja B-materjali pole. materjali, kaabli tehas võib olla otse ekstruuder, et lõpetada samm samal ajal pookimine ja ekstrusioon kaabli isolatsiooni südamik. Selle meetodi ainulaadne omadus on see, et puudub vajadus kallite spetsiaalsete ekstruuderite järele, kuna silaani pookimise protsessi saab lõpule viia tavalises PVC ekstruuderis ning kaheetapiline meetod välistab vajaduse segada A- ja B-materjale enne ekstrudeerimist.
3. Preparaadi koostis
Silaaniga ristseotud polüetüleenkaabli materjali koostis koosneb tavaliselt alusmaterjali vaigust, initsiaatorist, silaanist, antioksüdantist, polümerisatsiooni inhibiitorist, katalüsaatorist jne.
(1) Alusvaik on üldiselt madala tihedusega polüetüleen (LDPE) vaik sulamisindeksiga (MI) 2, kuid viimasel ajal on sünteetilise vaigu tehnoloogia arengu ja kulusurve tõttu hakatud kasutama ka lineaarset madala tihedusega polüetüleen (LLDPE). kasutatud või osaliselt kasutatud selle materjali alusvaiguna. Erinevatel vaigudel on nende sisemise makromolekulaarse struktuuri erinevuste tõttu sageli märkimisväärne mõju pookimisele ja ristsidumisele, mistõttu koostist muudetakse, kasutades erinevatelt tootjatelt erinevaid alusvaikusid või sama tüüpi vaiku.
(2) Tavaliselt kasutatav initsiaator on diisopropüülperoksiid (DCP), võti on probleemi suurusest aru saada, liiga vähesest silaani pookimise tekitamiseks ei piisa; liiga palju, et tekitada polüetüleenist ristsidumist, mis vähendab selle voolavust, ekstrudeeritud isolatsioonisüdamiku pind on kare, süsteemi raskesti pigistatav. Kuna lisatav initsiaatori kogus on väga väike ja tundlik, on oluline selle ühtlane hajutamine, mistõttu lisatakse see üldjuhul koos silaaniga.
(3) Silaani kasutatakse A2171 kiire hüdrolüüsikiiruse tõttu üldiselt vinüülküllastumata silaani, sealhulgas vinüültrimetoksüsilaani (A2171) ja vinüültrietoksüsilaani (A2151), seega valige A2171 rohkem inimesi. Samamoodi on probleem silaani lisamisega, praegused kaablimaterjalide tootjad üritavad kulude vähendamiseks saavutada selle alampiiri, kuna silaan tuuakse sisse, hind on kallim.
(4) Antioksüdant peab tagama polüetüleeni töötlemise ja kaabli vananemisvastase stabiilsuse ning lisatud, antioksüdant silaani pookimisprotsessis pärsib pookimisreaktsiooni, seega on pookimisprotsess, antioksüdandi lisamine. et olla ettevaatlik, lisatav summa arvestama DCP kogust, et see valik vastaks. Kaheetapilises ristsidumisprotsessis saab suurema osa antioksüdantidest lisada katalüsaatori põhipartiisse, mis võib vähendada mõju pookimisprotsessile. Üheetapilise ristsidumise protsessis on antioksüdant olemas kogu pookimisprotsessis, seega on liigi ja koguse valik olulisem. Tavaliselt kasutatavad antioksüdandid on 1010, 168, 330 jne.
(5) Polümerisatsiooni inhibiitorit lisatakse, et inhibeerida mõningaid pookimise ja kõrvalreaktsioonide ristsidumise protsesse, pookimisprotsessis ristsidumise vastase aine lisamiseks võib tõhusalt vähendada C2C ristsidumise esinemist, parandades seeläbi töötlemise voolavus, lisaks sellele eelneb siiriku lisamisele samades tingimustes silaani hüdrolüüs polümerisatsiooni inhibiitoril, võib vähendada poogitud polüetüleeni hüdrolüüsi, et parandada pookmaterjali pikaajalist stabiilsust.
(6) Katalüsaatorid on sageli tinaorgaanilised derivaadid (välja arvatud looduslik ristsidumine), kõige levinum on dibutüültinadilauraat (DBDTL), mida tavaliselt lisatakse põhiseguna. Kaheetapilises protsessis pakitakse pook (A-materjal) ja katalüsaatori põhipartii (B-materjal) eraldi ning A- ja B-materjalid segatakse kokku enne ekstruuderisse lisamist, et vältida A-materjali eelnevat ristsidumist. Üheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsiooni puhul ei ole pakendis olev polüetüleen veel poogitud, seega pole ristsidumise eelprobleemi ja seetõttu ei pea katalüsaatorit eraldi pakkima.
Lisaks on turul saadaval kombineeritud silaane, mis on kombinatsioon silaanist, initsiaatorist, antioksüdantist, mõningatest määrdeainetest ja vasevastastest ainetest ning mida tavaliselt kasutatakse kaablitehastes silaani üheastmelistes ristsidumiste meetodites.
Seetõttu tuleb kasutada silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsiooni koostist, mille koostist ei peeta väga keerukaks ja mis on asjakohases teabes saadaval, kuid vastavad tootmiskoostised, mida tuleb lõplikult kohandada, mis nõuab täielikku arusaamine komponentide rollist sõnastuses ning nende mõju sooritusvõimele ja vastastikusele mõjule.
Paljude kaablimaterjalide puhul peetakse silaaniga ristseotud kaablimaterjali (kas kaheetapiline või üheastmeline) ainsaks ekstrusioonil toimuvate keemiliste protsesside valikuks, muud sordid, nagu polüvinüülkloriid (PVC) kaablimaterjal ja polüetüleenist (PE) kaablimaterjal, ekstrusioonigranuleerimisprotsess on füüsiline segamisprotsess, isegi kui keemiline ristsidumine ja kiiritamine ristsiduvad kaablimaterjali, olgu siis ekstrusioonigranuleerimisprotsessis või ekstrusioonisüsteemi kaabel, keemilist protsessi ei toimu. , nii et võrreldes silaaniga ristseotud kaablimaterjalide ja kaabliisolatsiooni ekstrusiooni tootmisega on protsessi juhtimine olulisem.
4. Kaheastmeline silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsiooni tootmisprotsess
Kaheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsiooni A tootmisprotsessi saab lühidalt kujutada joonisel 1.
Joonis 1 Kaheetapilise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsioonimaterjali A tootmisprotsess
Mõned põhipunktid kaheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsiooni tootmisprotsessis:
(1) Kuivatamine. Kuna polüetüleenvaik sisaldab väikeses koguses vett, reageerib vesi kõrgel temperatuuril ekstrudeerimisel kiiresti silüülrühmadega, tekitades ristsidumise, mis vähendab sulandi voolavust ja tekitab eelristsidumise. Valmis materjal sisaldab ka pärast vesijahutust vett, mis võib samuti põhjustada eelristsidumist, kui seda ei eemaldata, ning see tuleb samuti kuivatada. Kuivatuskvaliteedi tagamiseks kasutatakse sügavkuivatusseadet.
(2) Mõõtmine. Kuna materjali koostise täpsus on oluline, kasutatakse tavaliselt imporditud kaalukaotuse kaalu. Polüetüleenvaiku ja antioksüdanti mõõdetakse ja juhitakse läbi ekstruuderi toitepordi, samal ajal kui silaan ja initsiaator süstitakse vedela materjali pumbaga ekstruuderi teises või kolmandas silindris.
(3) Ekstrusioonpookimine. Silaani pookimisprotsess viiakse lõpule ekstruuderis. Ekstruuderi protsessiseaded, sealhulgas temperatuur, kruvide kombinatsioon, kruvi kiirus ja etteandekiirus, peavad järgima põhimõtet, et ekstruuderi esimeses sektsioonis olev materjal võib olla täielikult sulanud ja ühtlaselt segatud, kui peroksiidi enneaegne lagunemine ei ole soovitav. ja et ekstruuderi teises sektsioonis olev täielikult ühtlane materjal peab olema täielikult lagunenud ja pookimisprotsess lõpule viidud. Tabelis 1 on näidatud ekstruuderi sektsiooni tüüpilised temperatuurid (LDPE).
Tabel 1 Kaheastmelise ekstruuderi tsoonide temperatuurid
| Töötsoon | 1. tsoon | 2. tsoon | 3. tsoon ① | 4. tsoon | 5. tsoon |
| Temperatuur P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Töötsoon | 6. tsoon | 7. tsoon | 8. tsoon | 9. tsoon | Suu sureb |
| Temperatuur °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①on silaani lisamise koht.
Ekstruuderi kruvi kiirus määrab ekstruuderis viibimise aja ja materjali segamisefekti, kui viibimisaeg on lühike, on peroksiidi lagunemine mittetäielik; kui viibimisaeg on liiga pikk, suureneb ekstrudeeritud materjali viskoossus. Üldiselt tuleks graanulite keskmist viibimisaega ekstruuderis kontrollida initsiaatori lagunemise poolestusajal 5-10 korda. Söötmiskiirus ei mõjuta mitte ainult materjali viibimisaega, vaid ka materjali segamist ja lõikamist, samuti on väga oluline valida sobiv söötmiskiirus.
(4) Pakend. Kaheastmeline silaaniga ristseotud isoleermaterjal tuleb niiskuse eemaldamiseks pakendada alumiinium-plast komposiitkottidesse otsese õhu käes.
5. Üheastmeline silaaniga ristseotud polüetüleenist isoleermaterjali tootmisprotsess
Üheastmeline silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsioonimaterjal on selle pookimisprotsessi tõttu kaabliisolatsiooni südamiku kaablitehases ekstrusioonis, seega on kaabliisolatsiooni ekstrusioonitemperatuur oluliselt kõrgem kui kaheetapilisel meetodil. Kuigi üheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsioonivalemit on initsiaatori ja silaani ning materjali nihke kiirel hajutamisel täielikult arvesse võetud, peab pookimisprotsess olema tagatud temperatuuriga, mis on üheastmeline silaaniga ristseotud polüetüleen. isolatsiooni tootmisettevõte rõhutas korduvalt ekstrusioonitemperatuuri õige valiku tähtsust, üldine soovitatav ekstrusioonitemperatuur on toodud tabelis 2.
Tabel 2 Iga tsooni üheastmeline ekstruuderi temperatuur ( ühik: ℃ )
| Tsoon | 1. tsoon | 2. tsoon | 3. tsoon | 4. tsoon | Äärik | Pea |
| Temperatuur | 160 | 190 | 200-210 | 220-230 | 230 | 230 |
See on üheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleeni protsessi üks nõrkustest, mida kaablite kaheastmelisel väljapressimisel üldjuhul ei nõuta.
6.Tootmisseadmed
Tootmisseadmed on protsessi juhtimise oluline tagatis. Silaaniga ristseotud kaablite tootmine nõuab väga kõrget protsessijuhtimise täpsust, mistõttu on tootmisseadmete valik eriti oluline.
Kaheastmelise silaaniga ristseotud polüetüleenist isolatsioonimaterjali A tootmine, praegu kodumaisem isotroopne paralleelne kahe kruviga ekstruuder imporditud kaaluta kaaluga, sellised seadmed vastavad protsessi juhtimise täpsuse, pikkuse ja läbimõõdu valiku nõuetele. kahe kruviga ekstruuder, et tagada materjali viibimisaeg, imporditud kaaluta kaalumise valik, et tagada koostisosade täpsus. Loomulikult on varustuses palju üksikasju, millele tuleb pöörata täit tähelepanu.
Nagu varem mainitud, on kaablitehases olevad üheastmelised silaanristseotud kaablite tootmisseadmed imporditud, kallid, kodumaistel seadmetootjatel pole sarnaseid tootmisseadmeid, põhjuseks on vähene koostöö seadmetootjate ning valemi- ja protsessiuurijate vahel.
7.Silane looduslik ristseotud polüetüleenist isolatsioonimaterjal
Viimastel aastatel välja töötatud naturaalsest ristseotud polüetüleenist isoleermaterjalist silaani saab looduslikes tingimustes ristsiduda mõne päevaga, ilma auru või sooja vette kastmata. Võrreldes traditsioonilise silaani ristsidumise meetodiga võib see materjal vähendada kaablitootjate tootmisprotsessi, vähendades veelgi tootmiskulusid ja suurendades tootmise efektiivsust. Kaablitootjad tunnustavad ja kasutavad üha enam silaani looduslikult ristseotud polüetüleenist isolatsiooni.
Viimastel aastatel on kodumaine silaanist looduslik ristseotud polüetüleenist isolatsioon valminud ja seda on toodetud suurtes kogustes, millel on imporditud materjalidega võrreldes teatud hinnaeelis.
7. 1 Silaani looduslikult ristseotud polüetüleenist isolatsiooni koostise ideed
Silaani looduslikke ristseotud polüetüleenist isolatsioone toodetakse kaheetapilise protsessiga, sama koostisega, mis koosneb alusvaigust, initsiaatorist, silaanist, antioksüdantist, polümerisatsiooni inhibiitorist ja katalüsaatorist. Silaani looduslike ristseotud polüetüleenist isolaatorite koostis põhineb materjali A silaani pookimiskiiruse suurendamisel ja tõhusama katalüsaatori valimisel kui silaani sooja veega ristseotud polüetüleenist isolaatorid. Suurema silaani pookimiskiirusega A materjalide kasutamine koos tõhusama katalüsaatoriga võimaldab silaaniga ristseotud polüetüleenist isolaatoril kiiresti ristsiduda isegi madalatel temperatuuridel ja ebapiisava niiskuse korral.
Imporditud silaani looduslikult ristseotud polüetüleenist isolaatorite A-materjalid sünteesitakse kopolümerisatsiooni teel, kus silaanisisaldust saab kõrgel tasemel kontrollida, samas kui suure pookimiskiirusega A-materjalide tootmine silaani pookimisega on keeruline. Retseptis kasutatavat alusvaiku, initsiaatorit ja silaani tuleks varieerida ja kohandada nii sordi kui ka lisamise osas.
Resisti valik ja selle annuse reguleerimine on samuti üliolulised, kuna silaani pookimiskiiruse suurenemine põhjustab paratamatult rohkem CC ristsidumise kõrvalreaktsioone. Selleks, et parandada A-materjali töötlemise voolavust ja pinna seisundit järgnevaks kaabliekstrusiooniks, on vaja sobivat kogust polümerisatsiooni inhibiitorit, et tõhusalt inhibeerida CC ristsidumist ja eelnevat ristsidumist.
Lisaks on katalüsaatoritel oluline roll ristsidumise kiiruse suurendamisel ja need tuleks valida tõhusate katalüsaatoritena, mis sisaldavad siirdemetallivabasid elemente.
7. 2 Silaaniga looduslikult ristseotud polüetüleenist isolatsiooni ristsidumise aeg
Silaani loodusliku ristseotud polüetüleenist isolatsiooni loomulikus olekus ristsidumise lõpuleviimiseks kuluv aeg sõltub temperatuurist, niiskusest ja isolatsioonikihi paksusest. Mida kõrgem on temperatuur ja õhuniiskus, seda õhem on isolatsioonikihi paksus, seda lühem on vajalik ristsidumise aeg ja seda pikem on vastupidi. Kuna temperatuur ja õhuniiskus on piirkonniti ja aastaaegadeti erinevad, on isegi samas kohas ja samal ajal erinev temperatuur ja õhuniiskus täna ja homme. Seetõttu peaks kasutaja materjali kasutamise ajal määrama ristsidumise aja vastavalt kohalikule ja valitsevale temperatuurile ja niiskusele, samuti kaabli spetsifikatsioonile ja isolatsioonikihi paksusele.
Postitusaeg: 13. august 2022