Апстракт: Накратко се опишани принципот на вкрстено поврзување, класификацијата, формулацијата, процесот и опремата на силилански изолационен материјал со вкрстено поврзување полиетилен за жица и кабел, а некои карактеристики на силиланскиот природно вкрстено поврзан полиетиленски изолационен материјал при примена и употреба, како и се воведуваат фактори кои влијаат на состојбата на вкрстено поврзување на материјалот.
Клучни зборови: Силанско вкрстено поврзување; Природно вкрстено поврзување; Полиетилен; Изолација; Жица и кабел
Силанскиот полиетиленски кабли со вкрстено поврзување сега е широко користен во индустријата за жици и кабли како изолационен материјал за нисконапонски енергетски кабли. Материјалот за производство на вкрстено поврзана жица и кабел, и вкрстено поврзување со пероксид и вкрстено поврзување со зрачење во споредба со потребната опрема за производство е едноставен, лесен за ракување, ниска сеопфатна цена и други предности, стана водечки материјал за ниски -напонски вкрстен кабел со изолација.
1. Принцип на вкрстено поврзување на материјалот од кабли со вкрстено поврзување со силин
Постојат два главни процеси кои се вклучени во изработката на силилански вкрстено поврзан полиетилен: калемење и вкрстено поврзување. Во процесот на калемење, полимерот го губи својот H-атом на терцијарниот јаглероден атом под дејство на слободниот иницијатор и пиролиза во слободни радикали, кои реагираат со – CH = CH2 групата на винил силиан за да произведат пресаден полимер кој содржи триоксисилил естер група. Во процесот на вкрстено поврзување, полимерот на графт најпрво се хидролизира во присуство на вода за да се произведе силанол, а – OH се кондензира со соседната група Si-OH за да се формира врската Si-O-Si, со што се вкрстува полимерот макромолекули.
2. Силански материјал за кабли со вкрстено поврзување и неговиот метод на производство на кабли
Како што знаете, постојат двостепени и едностепени методи на производство за кабли со вкрстено поврзување на силилан и нивните кабли. Разликата помеѓу методот во два чекора и методот во еден чекор лежи во тоа каде се спроведува процесот на калемење со силин, процесот на калемење кај производителот на материјалот за кабел за методот во два чекора, процесот на калемење во фабриката за производство на кабли за метод во еден чекор. Двостепениот изолационен материјал со вкрстено врзан полиетилен со силин со најголем удел на пазарот е составен од таканаречените материјали А и Б, при што материјалот А е полиетиленот пресаден со силиан, а материјалот Б е главната серија на катализаторот. Потоа, изолациското јадро се вкрстува во топла вода или пареа.
Постои уште еден вид силински полиетиленски изолатор со вкрстено поврзување во два чекора, каде што материјалот А се произведува на поинаков начин, со внесување на винил силилан директно во полиетиленот за време на синтезата за да се добие полиетилен со силилански разгранети синџири.
Методот во еден чекор, исто така, има два вида, традиционалниот процес во еден чекор е разновидност на суровини според формулата во однос на специјален прецизен систем за мерење, во специјално дизајниран специјален екструдер во еден чекор за да се заврши калемењето и истиснувањето на кабел изолација јадро, во овој процес, нема гранулација, нема потреба за кабел материјал фабрика учество, од страна на фабриката за кабел да се заврши сам. Оваа опрема за производство на кабли со вкрстено поврзување со силилан во еден чекор и технологија за формулација главно се увезува од странство и е скапа.
Друг тип на едностепен силилански полиетиленски изолациски материјал со вкрстено поврзување е произведен од производители на кабелски материјали, се сите суровини според формулата во однос на посебен метод на мешање заедно, спакуван и продаден, нема А материјал и Б материјал, кабел фабрика може да биде директно во екструдер за да се заврши чекор во исто време калемење и истиснување на кабел изолација јадро. Уникатната карактеристика на овој метод е тоа што нема потреба од скапи специјални екструдери, бидејќи процесот на калемење на силилан може да се заврши во обичен ПВЦ екструдер, а методот во два чекора ја елиминира потребата од мешање на материјалите А и Б пред истиснување.
3. Формулациски состав
Формулацијата на материјалот за кабли од полиетиленски кабли со вкрстено поврзување со силан е генерално составена од смола од основен материјал, иницијатор, силин, антиоксиданс, инхибитор на полимеризација, катализатор итн.
(1) Основната смола е генерално полиетиленска смола со мала густина (LDPE) со индекс на топење (MI) од 2, но неодамна, со развојот на технологијата на синтетичка смола и притисокот на трошоците, линеарен полиетилен со мала густина (LLDPE) исто така е се користи или делумно се користи како основна смола за овој материјал. Различните смоли често имаат значително влијание врз калемењето и вкрстено поврзување поради разликите во нивната внатрешна макромолекуларна структура, така што формулацијата ќе биде изменета со користење на различни базни смоли или ист тип на смола од различни производители.
(2) Иницијаторот што најчесто се користи е диизопропил пероксид (DCP), клучот е да се сфати количеството на проблемот, премалку за да се предизвика калемење со силан не е доволно; премногу за да предизвика полиетиленски вкрстено поврзување, што ја намалува неговата флуидност, површината на екструдираното изолационо јадро груба, тешко да се притисне систем. Бидејќи количината на додаден иницијатор е многу мала и чувствителна, важно е да се распрсне рамномерно, па затоа генерално се додава заедно со силинот.
(3) Силанот обично се користи винил незаситен силин, вклучувајќи винил триметоксисилан (A2171) и винил триетоксисилан (A2151), поради брзата стапка на хидролиза на A2171, затоа изберете A2171 повеќе луѓе. Слично на тоа, постои проблем со додавање на силин, сегашните производители на кабли материјал се обидуваат да ја постигнат неговата долна граница за да ги намалат трошоците, бидејќи силините се увезуваат, цената е поскапа.
(4) Антиоксиданс е да се обезбеди стабилност на обработката на полиетилен и кабел против стареење и додаден, антиоксиданс во процесот на калемење со силин има улога да ја инхибира реакцијата на калемење, така што процесот на калемење, додавање на антиоксиданс да се биде внимателен, додадената сума за да се земе предвид износот на DCP за да одговара на изборот. Во процесот на вкрстено поврзување во два чекора, најголемиот дел од антиоксидансот може да се додаде во главната серија на катализаторот, што може да го намали влијанието врз процесот на калемење. Во процесот на вкрстено поврзување во еден чекор, антиоксидансот е присутен во целиот процес на калемење, така што изборот на видот и количината е поважен. Најчесто користени антиоксиданси се 1010, 168, 330 итн.
(5) Полимеризација инхибитор се додава со цел да се инхибираат некои калемење и вкрстено поврзување на несакани реакции се случуваат, во процесот на калемење да се додаде средство против вкрстено поврзување, може ефикасно да ја намали појавата на C2C вкрстено поврзување, а со тоа да се подобри флуидноста на обработката, покрај тоа, додавањето на графтот во исти услови ќе му претходи хидролиза на силин на инхибиторот за полимеризација може да ја намали хидролизата на пресадениот полиетилен, за да ја подобри долгорочната стабилност на материјалот за графт.
(6) Катализаторите често се органотински деривати (освен за природно вкрстено поврзување), најчестиот е дибутилтин дилаурат (DBDTL), кој генерално се додава во форма на главна серија. Во процесот во два чекора, графтот (материјалот А) и главната серија на катализаторот (материјал Б) се пакуваат одделно, а материјалите А и Б се мешаат заедно пред да се додадат во екструдерот за да се спречи претходно вкрстено поврзување на материјалот А. Во случај на едностепени силилански вкрстени полиетиленски изолации, полиетиленот во пакувањето сè уште не е накалемен, така што нема проблем со претходно вкрстено поврзување и затоа катализаторот не треба да се пакува посебно.
Дополнително, на пазарот се достапни сложени силини, кои се комбинација од силин, иницијатор, антиоксиданс, некои лубриканти и средства против бакар, и генерално се користат во методите на вкрстено поврзување на силилан во еден чекор во постројките за кабли.
Затоа, формулацијата на силиланска изолација од полиетилен со вкрстено поврзување, чиј состав не се смета за многу сложен и е достапен во релевантните информации, но соодветните производствени формулации, предмет на одредени прилагодувања со цел да се финализира, што бара целосна разбирање на улогата на компонентите во формулацијата и законот за нивното влијание врз перформансите и нивното меѓусебно влијание.
Во многуте варијанти на кабелски материјали, вкрстено поврзаниот кабелски материјал (или двостепен или еден чекор) се смета за единствената разновидност на хемиски процеси што се случуваат при истиснување, други сорти како што се поливинил хлорид (ПВЦ) кабелски материјал и полиетиленски (PE) кабел материјал, процесот на истиснување гранулација е процес на физичко мешање, дури и ако хемискиот кабелски материјал за вкрстено поврзување и зрачење, без разлика дали во процесот на истиснување гранулација или во системот за истиснување Кабел, нема хемиски процес се случува , така што, во споредба, производството на силински вкрстено поврзани кабелски материјал и истиснување на изолацијата на кабелот, контролата на процесот е поважна.
4. Процес на производство на изолација од две чекори со вкрстено полиетиленски силилан
Процесот на производство на двостепената силиланска вкрстена полиетиленска изолација А материјалот може накратко да се претстави на Слика 1.
Слика 1 Процес на производство на двостепен силилански вкрстено полиетиленски изолационен материјал А
Некои клучни точки во процесот на производство на двостепена силиланска вкрстена полиетиленска изолација:
(1) Сушење. Бидејќи полиетиленската смола содржи мала количина на вода, кога се екструдира на високи температури, водата брзо реагира со силилните групи за да произведе вкрстено поврзување, што ја намалува флуидноста на топењето и создава претходно вкрстено поврзување. Готовиот материјал содржи и вода по водено ладење, што исто така може да предизвика претходно вкрстено поврзување ако не се отстрани, а исто така мора да се исуши. За да се обезбеди квалитетот на сушењето, се користи единица за длабоко сушење.
(2) Мерење. Бидејќи точноста на формулацијата на материјалот е важна, генерално се користи увезена вага за губење на тежината. Полиетиленската смола и антиоксидантот се мерат и се внесуваат преку влезната порта на екструдерот, додека силинот и иницијаторот се инјектираат со пумпа за течен материјал во втората или третата цевка на екструдерот.
(3) Калемење со екструзија. Процесот на калемење на силинот е завршен во екструдерот. Процесните поставки на екструдерот, вклучувајќи ја температурата, комбинацијата на завртки, брзината на завртката и брзината на напојување, мора да го следат принципот дека материјалот во првиот дел од екструдерот може целосно да се стопи и рамномерно да се измеша, кога не е посакувано предвремено распаѓање на пероксидот. , и дека целосно униформниот материјал во вториот дел од екструдерот мора целосно да се распадне и процесот на калемење да биде завршен, Типичните температури на пресекот на екструдерот (LDPE) се прикажани во Табела 1.
Табела 1 Температури на двостепените екструдерски зони
| 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 | Уста умре |
| Температура °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① е местото каде што се додава силинот.
Брзината на завртката на екструдерот го одредува времето на престој и ефектот на мешање на материјалот во екструдерот, ако времето на престој е кратко, распаѓањето на пероксидот е нецелосно; ако времето на престој е премногу долго, вискозноста на екструдираниот материјал се зголемува. Општо земено, просечното време на престој на гранулата во екструдерот треба да се контролира во полуживотот на распаѓање на иницијаторот од 5-10 пати. Брзината на хранење не само што има одредено влијание врз времето на престој на материјалот, туку и врз мешањето и стрижењето на материјалот, исто така е многу важно да изберете соодветна брзина на хранење.
(4) Пакување. Двостепениот силински вкрстено поврзан изолационен материјал треба да се пакува во композитни кеси од алуминиум-пластика во директен воздух за да се елиминира влагата.
5. Процес на производство на изолационен материјал со вкрстено поврзано полиетиленски силилан
Еден чекор силилан вкрстено поврзани полиетилен изолација материјал, бидејќи на своите калемење процес е во фабриката за кабел истиснување на кабел изолација јадро, така што кабел изолација истиснување температура е значително повисока од два чекора метод. Иако формулата за изолација со вкрстено врзан полиетилен со силин во еден чекор е целосно земена во предвид при брзата дисперзија на иницијаторот и силинот и материјалот за смолкнување, но процесот на калемење мора да биде гарантиран со температурата, која е вкрстено врзан силилан полиетилен во еден чекор. фабриката за производство на изолација постојано ја нагласуваше важноста на правилниот избор на температурата на истиснување, општата препорачана температура на истиснување е прикажана во Табела 2.
Табела 2 Едностепена температура на екструдер за секоја зона (единица: ℃)
| Зона | Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 | Зона 4 | Прирабница | Глава |
| Температура | 160 | 190 | 200-210 | 220-230 | 230 | 230 |
Ова е една од слабостите на процесот на вкрстено врзан полиетилен со силилан во еден чекор, кој генерално не е потребен при екструдирање на кабли во два чекори.
6.Опрема за производство
Производната опрема е важна гаранција за контрола на процесот. Производството на силински кабли со вкрстено поврзување бара многу висок степен на точност на контрола на процесот, така што изборот на опрема за производство е особено важен.
Производството на двостепен силински полиетиленски изолациски материјал со вкрстено поврзување Опрема за производство на материјал, моментално повеќе домашен изотропен паралелен екструдер со два завртки со увезено вагање без тежина, таквите уреди можат да ги задоволат барањата за точноста на контрола на процесот, изборот на должина и дијаметар на Екструдер со две завртки за да се осигура дека времето на престој на материјалот, изборот на увезени бестежински мерење за да се обезбеди точноста на состојките. Се разбира, има многу детали за опремата на кои треба да им се посвети целосно внимание.
Како што споменавме порано, опремата за производство на кабли со вкрстено поврзување на силилан во еден чекор во фабриката за кабли се увезува, скапи, домашните производители на опрема немаат слична опрема за производство, причината е недостатокот на соработка помеѓу производителите на опрема и истражувачите на формула и процес.
7.Silane природен вкрстено полиетиленски изолационен материјал
Силански природен вкрстено полиетиленски изолационен материјал развиен во последните години може да се вкрстува во природни услови во рок од неколку дена, без потопување со пареа или топла вода. Во споредба со традиционалниот метод на вкрстување на силилан, овој материјал може да го намали производниот процес за производителите на кабли, дополнително да ги намали трошоците за производство и да ја зголеми ефикасноста на производството. Силанската природно вкрстена полиетиленска изолација се повеќе се препознава и користи од производителите на кабли.
Во последните години, домашната силиланска природна вкрстена полиетиленска изолација созрева и се произведува во големи количини, со одредени предности во цената во однос на увезените материјали.
7. 1 Идеи за формулација за силилански природно вкрстени полиетиленски изолации
Силанските природни вкрстено поврзани полиетиленски изолации се произведуваат во процес во два чекора, со истата формулација која се состои од базна смола, иницијатор, силин, антиоксиданс, инхибитор на полимеризација и катализатор. Формулацијата на силилански природни вкрстено поврзани полиетиленски изолатори се заснова на зголемување на стапката на силинско калемење на материјалот А и избор на поефикасен катализатор од силиланските полиетиленски изолатори со вкрстено поврзана топла вода. Употребата на материјали А со поголема стапка на калемење на силина во комбинација со поефикасен катализатор ќе му овозможи на силиланскиот полиетиленски изолатор брзо да се вкрстува дури и при ниски температури и со недоволна влага.
А-материјалите за увезените силински природно вкрстено полиетиленски изолатори се синтетизираат со кополимеризација, каде што содржината на силилан може да се контролира на високо ниво, додека производството на А-материјали со високи стапки на калемење со калемење на силин е тешко. Основната смола, иницијаторот и силинот што се користат во рецептот треба да бидат разновидни и прилагодени во однос на разновидноста и додавањето.
Изборот на отпорот и прилагодувањето на неговата доза се исто така клучни, бидејќи зголемувањето на стапката на калемење на силинот неизбежно води до повеќе странични реакции на вкрстено поврзување на CC. Со цел да се подобри флуидноста на обработката и состојбата на површината на материјалот А за последователно истиснување на кабелот, потребна е соодветна количина на инхибитор на полимеризација за ефикасно да се инхибираат CC вкрстено поврзување и претходно претходно вкрстено поврзување.
Покрај тоа, катализаторите играат важна улога во зголемувањето на стапката на вкрстено поврзување и треба да бидат избрани како ефикасни катализатори кои содржат елементи без преодни метали.
7. 2 Време на вкрстено поврзување на силилански природно вкрстено полиетиленски изолации
Времето потребно за завршување на вкрстувањето на силиланската природна вкрстена полиетиленска изолација во природна состојба зависи од температурата, влажноста и дебелината на изолациониот слој. Колку е поголема температурата и влажноста, толку е потенка дебелината на изолациониот слој, толку е пократко потребното време на вкрстено поврзување и толку подолго е спротивното. Бидејќи температурата и влажноста варираат од регион до регион и од сезона до сезона, дури и на исто место и во исто време, температурата и влажноста денеска и утре ќе бидат различни. Затоа, за време на употребата на материјалот, корисникот треба да го одреди времето на вкрстување според локалната и преовладувачката температура и влажност, како и спецификацијата на кабелот и дебелината на изолациониот слој.
Време на објавување: 13 август 2022 година