Резюме: Описани са накратко принципът на омрежване, класификацията, формулировката, процесът и оборудването на силан омрежен полиетиленов изолационен материал за проводници и кабели и някои характеристики на силан естествено омрежен полиетиленов изолационен материал при приложение и употреба, както и въведени са фактори, влияещи върху състоянието на омрежване на материала.
Ключови думи: силаново омрежване; Естествено омрежване; Полиетилен; изолация; Тел и кабел
Силанов омрежен полиетиленов кабелен материал сега се използва широко в промишлеността с проводници и кабели като изолационен материал за захранващи кабели за ниско напрежение. Материалът в производството на омрежени проводници и кабели и пероксидното омрежване и омрежването чрез облъчване в сравнение с необходимото производствено оборудване е просто, лесно за работа, ниска цялостна цена и други предимства, се превърна във водещ материал за ниски -напрежен омрежен кабел с изолация.
1. Силан омрежен принцип на омрежване на кабелен материал
Има два основни процеса, включени в производството на силан омрежен полиетилен: присаждане и омрежване. В процеса на присаждане полимерът губи своя Н-атом върху третичния въглероден атом под действието на свободен инициатор и пиролиза в свободни радикали, които реагират с –CH = CH2 групата на винил силан, за да произведат присаден полимер, съдържащ триоксисилилов естер група. В процеса на омрежване, присаденият полимер първо се хидролизира в присъствието на вода, за да се получи силанол, а – OH кондензира със съседната Si-OH група, за да образува връзката Si-O-Si, като по този начин омрежва полимера макромолекули.
2. Силанов омрежен кабелен материал и неговия метод за производство на кабели
Както знаете, съществуват двуетапни и едноетапни производствени методи за силанови омрежени кабели и техните кабели. Разликата между двуетапния метод и едноетапния метод се състои в това къде се извършва процесът на присаждане на силан, процесът на присаждане при производителя на кабелния материал за двуетапния метод, процесът на присаждане в завода за производство на кабели за едноетапен метод. Двуетапният силан омрежен полиетиленов изолационен материал с най-голям пазарен дял е съставен от така наречените А и В материали, като А материал е полиетиленът, присаден със силан, а В материалът е основната партида на катализатора. След това изолационната сърцевина се омрежва в топла вода или пара.
Има друг тип двуетапен силан омрежен полиетиленов изолатор, където А материалът се произвежда по различен начин, чрез въвеждане на винил силан директно в полиетилена по време на синтеза, за да се получи полиетилен със силанови разклонени вериги.
Едноетапният метод също има два вида, традиционният едноетапен процес е разнообразие от суровини според формулата в съотношението на специална система за прецизно измерване, в специално проектиран специален екструдер в една стъпка за завършване на присаждането и екструдирането на кабелна изолационна сърцевина, в този процес, без гранулиране, няма нужда от участие в завода за кабелни материали, от кабелната фабрика да завърши сама. Това едноетапно силаново омрежено оборудване за производство на кабели и технология за формулиране се внасят предимно от чужбина и са скъпи.
Друг вид едноетапен полиетиленов изолационен материал от омрежен силан се произвежда от производители на кабелни материали, всички суровини са съгласно формулата в съотношение на специален метод на смесване заедно, опаковани и продадени, няма материал A и B материал, кабелната инсталация може да бъде директно в екструдера, за да завърши стъпка едновременно с присаждане и екструдиране на изолационната сърцевина на кабела. Уникалната характеристика на този метод е, че няма нужда от скъпи специални екструдери, тъй като процесът на присаждане на силан може да бъде завършен в обикновен PVC екструдер, а двуетапният метод елиминира необходимостта от смесване на материали А и Б преди екструдиране.
3. Състав на формулировката
Формулата на силанов омрежен полиетиленов кабелен материал обикновено се състои от смола за основен материал, инициатор, силан, антиоксидант, инхибитор на полимеризацията, катализатор и др.
(1) Основната смола обикновено е смола от полиетилен с ниска плътност (LDPE) с индекс на стопяване (MI) 2, но напоследък, с развитието на технологията за синтетична смола и натиска върху разходите, линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE) също се използва използвани или частично използвани като основна смола за този материал. Различните смоли често имат значително влияние върху присаждането и омрежването поради разликите в тяхната вътрешна макромолекулна структура, така че формулировката ще бъде модифицирана чрез използване на различни основни смоли или един и същ тип смола от различни производители.
(2) Инициаторът, който обикновено се използва, е диизопропил пероксид (DCP), ключът е да се разбере количеството на проблема, твърде малко, за да причини присаждане на силан, не е достатъчно; твърде много, за да причини омрежване на полиетилен, което намалява неговата течливост, повърхността на екструдираната изолационна сърцевина е грапава, трудна за изстискване система. Тъй като количеството добавен инициатор е много малко и чувствително, важно е да се разпръсне равномерно, така че обикновено се добавя заедно със силан.
(3) Силанът обикновено се използва винил ненаситен силан, включително винил триметоксисилан (A2171) и винил триетоксисилан (A2151), поради бързата скорост на хидролиза на A2171, така че изберете A2171 повече хора. По същия начин има проблем с добавянето на силан, настоящите производители на кабелни материали се опитват да постигнат долната си граница, за да намалят разходите, тъй като силанът се внася, цената е по-скъпа.
(4) Антиоксидантът е да осигури стабилността на обработката на полиетилен и кабела против стареене и добавен, антиоксидантът в процеса на присаждане на силан има ролята на инхибиране на реакцията на присаждане, така че процесът на присаждане, добавянето на антиоксидант за да бъдете внимателни, добавеното количество да вземе предвид количеството DCP, за да съответства на избора. В двуетапния процес на омрежване по-голямата част от антиоксиданта може да се добави в основната партида на катализатора, което може да намали въздействието върху процеса на присаждане. При едноетапния процес на омрежване, антиоксидантът присъства в целия процес на присаждане, така че изборът на вид и количество е по-важен. Често използвани антиоксиданти са 1010, 168, 330 и др.
(5) Добавя се инхибитор на полимеризация, за да се инхибира някои процеси на присаждане и омрежване на странични реакции, в процеса на присаждане, за да се добави анти-омрежващ агент, може ефективно да намали появата на омрежване на C2C, като по този начин се подобри течливостта на обработка, в допълнение, добавянето на присадка при същите условия ще бъде предшествано от хидролизата на силан върху инхибитора на полимеризацията, може да намали хидролизата на присадения полиетилен, за да подобри дългосрочната стабилност на присадения материал.
(6) Катализаторите често са органокалаени производни (с изключение на естественото омрежване), като най-често срещаният е дибутилкалаен дилаурат (DBDTL), който обикновено се добавя под формата на мастербач. В двуетапния процес присадката (материал А) и основната партида на катализатора (материал В) се опаковат отделно и материалите А и В се смесват заедно, преди да се добавят към екструдера, за да се предотврати предварително омрежване на материала А. В случай на едноетапни силанови омрежени полиетиленови изолации, полиетиленът в опаковката все още не е присаден, така че няма проблем с предварително омрежване и следователно катализаторът не трябва да се опакова отделно.
Освен това на пазара има смесени силани, които са комбинация от силан, инициатор, антиоксидант, някои лубриканти и анти-медни агенти и обикновено се използват в едноетапни силанови омрежващи методи в кабелни инсталации.
Следователно формулировката на изолацията от омрежен полиетилен със силан, чийто състав не се счита за много сложен и е наличен в съответната информация, но подходящите производствени формули, подлежащи на някои корекции, за да се финализират, което изисква пълна разбиране на ролята на компонентите във формулировката и закона за тяхното въздействие върху работата и тяхното взаимно влияние.
В многото разновидности на кабелни материали омреженият кабелен материал със силан (двуетапен или едноетапен) се счита за единственото разнообразие от химични процеси, протичащи при екструдиране, други разновидности като кабелен материал от поливинилхлорид (PVC) и полиетиленов (PE) кабелен материал, процесът на екструзионно гранулиране е физически процес на смесване, дори ако химическото омрежване и облъчването на омрежващ кабелен материал, независимо дали в процеса на екструзионно гранулиране или екструзионна система Кабел, няма химичен процес , така че, за сравнение, производството на силанов омрежен кабелен материал и екструдиране на кабелна изолация, контролът на процеса е по-важен.
4. Двуетапен процес на производство на изолация от омрежен силан полиетилен
Производственият процес на двуетапния силанов омрежен полиетиленов изолационен материал А може да бъде представен накратко от Фигура 1.
Фигура 1 Производствен процес на двуетапен силанов омрежен полиетиленов изолационен материал А
Някои ключови моменти в производствения процес на двуетапна силанова омрежена полиетиленова изолация:
(1) Сушене. Тъй като полиетиленовата смола съдържа малко количество вода, когато се екструдира при високи температури, водата реагира бързо със силилните групи, за да се получи омрежване, което намалява течливостта на стопилката и създава предварително омрежване. Готовият материал също съдържа вода след водно охлаждане, което също може да причини предварително омрежване, ако не бъде отстранено, и също трябва да бъде изсушено. За да се осигури качествено изсушаване, се използва агрегат за дълбоко сушене.
(2) Измерване. Тъй като точността на състава на материала е важна, обикновено се използва вносна везна за претегляне на загуба на тегло. Полиетиленовата смола и антиоксидантът се измерват и подават през захранващия порт на екструдера, докато силанът и инициаторът се инжектират от помпа за течен материал във втория или третия цилиндър на екструдера.
(3) Екструзионно присаждане. Процесът на присаждане на силан е завършен в екструдера. Настройките на процеса на екструдера, включително температура, шнекова комбинация, скорост на шнека и скорост на подаване, трябва да следват принципа, че материалът в първата секция на екструдера може да бъде напълно разтопен и смесен равномерно, когато не е желано преждевременно разлагане на пероксида. и че напълно еднородният материал във втората секция на екструдера трябва да бъде напълно разложен и процесът на присаждане да е завършен, Типичните температури на секцията на екструдера (LDPE) са показани в таблица 1.
Таблица 1 Температури на зоните на двустепенния екструдер
| Работна зона | Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 ① | Зона 4 | Зона 5 |
| Температура P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Работна зона | Зона 6 | Зона 7 | Зона 8 | Зона 9 | Устата умира |
| Температура °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①е мястото, където се добавя силанът.
Скоростта на шнека на екструдера определя времето на престой и ефекта на смесване на материала в екструдера, ако времето на престой е кратко, разлагането на пероксида е непълно; ако времето на престой е твърде дълго, вискозитетът на екструдирания материал се увеличава. Като цяло, средното време на престой на гранулата в екструдера трябва да се контролира при полуживота на разлагане на инициатора от 5-10 пъти. Скоростта на подаване не само има известно влияние върху времето на престой на материала, но и върху смесването и срязването на материала, изборът на подходяща скорост на подаване също е много важен.
(4) Опаковка. Двуетапният омрежен силан изолационен материал трябва да бъде опакован в алуминиево-пластмасови композитни торби в директен въздух, за да се елиминира влагата.
5. Едноетапен процес на производство на изолационен материал от омрежен силан полиетилен
Едноетапен силанов омрежен полиетиленов изолационен материал поради неговия процес на присаждане е в кабелната фабрика за екструдиране на кабелната изолационна сърцевина, така че температурата на екструдиране на кабелната изолация е значително по-висока от двустепенния метод. Въпреки че формулата за изолация от едноетапен силанов омрежен полиетилен е напълно взета предвид при бързото разпръскване на инициатора и силан и срязване на материала, но процесът на присаждане трябва да бъде гарантиран от температурата, която е едноетапният силанов омрежен полиетилен заводът за производство на изолация многократно подчерта важността на правилния избор на температура на екструзия, общата препоръчителна температура на екструзия е показана в таблица 2.
Таблица 2 Температура на едностъпков екструдер за всяка зона (единица: ℃)
| Зона | Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 | Зона 4 | Фланец | Глава |
| температура | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Това е една от слабите страни на едноетапния силан омрежен полиетиленов процес, който обикновено не се изисква при екструдиране на кабели в две стъпки.
6.Производствено оборудване
Производственото оборудване е важна гаранция за контрол на процеса. Производството на силанови омрежени кабели изисква много висока степен на точност на управление на процеса, така че изборът на производствено оборудване е особено важен.
Производството на двуетапен силанов омрежен полиетиленов изолационен материал Оборудване за производство на материали, понастоящем по-домашен изотропен паралелен двушнеков екструдер с внесено безтегловно претегляне, такива устройства могат да отговорят на изискванията за точност на контрол на процеса, избор на дължина и диаметър на двушнековият екструдер, за да се гарантира, че времето за престой на материала, изборът на внесено безтегловно претегляне, за да се гарантира точността на съставките. Разбира се, има много детайли от оборудването, на които трябва да се обърне пълно внимание.
Както бе споменато по-рано, едноетапното силаново омрежено оборудване за производство на кабели в кабелния завод се внася, скъпо, местните производители на оборудване нямат подобно производствено оборудване, причината е липсата на сътрудничество между производителите на оборудване и изследователите на формули и процеси.
7. Силан естествен омрежен полиетиленов изолационен материал
Силан естествен омрежен полиетиленов изолационен материал, разработен през последните години, може да бъде омрежен при естествени условия в рамките на няколко дни, без пара или потапяне в топла вода. В сравнение с традиционния метод на кръстосано свързване със силан, този материал може да намали производствения процес за производителите на кабели, като допълнително намали производствените разходи и увеличи ефективността на производството. Силанова естествено омрежена полиетиленова изолация се признава все повече и се използва от производителите на кабели.
През последните години местната изолация от естествен омрежен полиетилен от силан узря и се произвежда в големи количества, с определени предимства в цената в сравнение с вносните материали.
7. 1 Идеи за формулиране на силанови естествено омрежени полиетиленови изолации
Изолациите от естествен омрежен полиетилен от силан се произвеждат в двуетапен процес, със същата формула, състояща се от основна смола, инициатор, силан, антиоксидант, инхибитор на полимеризацията и катализатор. Формулировката на силанови естествени омрежени полиетиленови изолатори се основава на увеличаване на степента на присаждане на силан на материала А и избор на по-ефективен катализатор от силанови топла вода омрежени полиетиленови изолатори. Използването на материали А с по-висока скорост на присаждане на силан, комбинирано с по-ефективен катализатор, ще позволи на силановия омрежен полиетиленов изолатор да се омрежва бързо дори при ниски температури и с недостатъчна влага.
А-материалите за внесени силанови естествено омрежени полиетиленови изолатори се синтезират чрез съполимеризация, където съдържанието на силан може да се контролира на високо ниво, докато производството на А-материали с високи скорости на присаждане чрез присаждане на силан е трудно. Основната смола, инициаторът и силанът, използвани в рецептата, трябва да се променят и коригират по отношение на разнообразието и добавянето.
Изборът на резиста и регулирането на неговата доза също са от решаващо значение, тъй като увеличаването на скоростта на присаждане на силана неизбежно води до повече странични реакции на CC омрежване. За да се подобри течливостта на обработката и състоянието на повърхността на материал А за последващо екструдиране на кабел, е необходимо подходящо количество инхибитор на полимеризацията за ефективно инхибиране на CC омрежването и предишното предварително омрежване.
В допълнение, катализаторите играят важна роля за увеличаване на скоростта на омрежване и трябва да бъдат избрани като ефективни катализатори, съдържащи елементи без преходни метали.
7. 2 Време на омрежване на силан естествено омрежени полиетиленови изолации
Времето, необходимо за завършване на омрежването на силановата естествена омрежена полиетиленова изолация в естественото й състояние зависи от температурата, влажността и дебелината на изолационния слой. Колкото по-високи са температурата и влажността, толкова по-тънка е дебелината на изолационния слой, толкова по-кратко е необходимото време за омрежване и колкото по-дълго е обратното. Тъй като температурата и влажността варират от регион на регион и от сезон на сезон, дори на едно и също място и по едно и също време, температурата и влажността днес и утре ще бъдат различни. Следователно, по време на използването на материала, потребителят трябва да определи времето за омрежване според местната и преобладаващата температура и влажност, както и спецификацията на кабела и дебелината на изолационния слой.
Време на публикуване: 13 август 2022 г