Resumo: Descríbense brevemente o principio de reticulación, clasificación, formulación, proceso e equipamento do material illante de polietileno reticulado de silano para arame e cable, e algunhas características do material illante de polietileno reticulado naturalmente de silano na aplicación e uso, así como introdúcense factores que afectan á condición de reticulación do material.
Palabras chave: Reticulado de silano; Reticulado natural; polietileno; illamento; Fío e cable
O material para cables de polietileno reticulado de silano utilízase agora amplamente na industria de fíos e cables como material illante para cables de enerxía de baixa tensión. O material na fabricación de fíos e cables reticulados, e a reticulación de peróxido e a irradiación en comparación cos equipos de fabricación necesarios é sinxelo, fácil de operar, baixo custo global e outras vantaxes, converteuse no principal material para baixas calidades. -cable reticulado de tensión con illamento.
1.Principio de enlace cruzado de material de cable reticulado de silano
Hai dous procesos principais implicados na fabricación de polietileno reticulado de silano: o enxerto e o reticulado. No proceso de enxerto, o polímero perde o seu átomo H no átomo de carbono terciario baixo a acción do iniciador libre e a pirólise en radicais libres, que reaccionan co grupo - CH = CH2 do vinil silano para producir un polímero enxertado que contén un éster trioxisililo. grupo. No proceso de entrecruzamento, o polímero de enxerto hidrolízase primeiro en presenza de auga para producir silanol, e o -OH condénsase co grupo Si-OH adxacente para formar o enlace Si-O-Si, reticulando así o polímero. macromoléculas.
2.Material de cable reticulado de silano e o seu método de produción de cables
Como sabes, hai métodos de produción de dous pasos e dun paso para cables reticulados de silano e os seus cables. A diferenza entre o método de dous pasos e o método dun paso reside en que se realiza o proceso de enxerto de silano, o proceso de enxerto no fabricante de material de cable para o método de dous pasos, o proceso de enxerto na planta de fabricación de cables para o método dun paso. O material illante de polietileno reticulado de silano de dúas etapas con maior cota de mercado está composto polos chamados materiais A e B, sendo o material A o polietileno enxertado con silano e o material B o lote mestre do catalizador. O núcleo illante é entón reticulado en auga morna ou vapor.
Existe outro tipo de illante de polietileno reticulado de silano de dous pasos, onde o material A se produce dun xeito diferente, introducindo vinil silano directamente no polietileno durante a síntese para obter polietileno con cadeas ramificadas de silano.
O método dun paso tamén ten dous tipos, o proceso tradicional dun paso é unha variedade de materias primas segundo a fórmula na proporción do sistema de medición de precisión especial, nunha extrusora especial especialmente deseñada nun só paso para completar o enxerto e extrusión de núcleo de illamento do cable, neste proceso, sen granulación, sen necesidade de participación da planta de material de cable, a fábrica de cables para completar só. Este equipo de produción de cables reticulados de silano dun paso e tecnoloxía de formulación é principalmente importado do estranxeiro e é caro.
Outro tipo de material de illamento de polietileno reticulado de silano dun paso é producido polos fabricantes de materiais de cable, son todas as materias primas segundo a fórmula na proporción dun método especial de mestura, envasado e vendido, non hai material A e B. material, planta de cable pode ser directamente na extrusora para completar un paso ao mesmo tempo enxerto e extrusión do núcleo de illamento do cable. A característica única deste método é que non hai necesidade de extrusoras especiais caros, xa que o proceso de enxerto de silano pódese completar nunha extrusora de PVC normal e o método de dous pasos elimina a necesidade de mesturar materiais A e B antes da extrusión.
3. Composición da formulación
A formulación do material de cable de polietileno reticulado de silano está composta xeralmente por resina de material base, iniciador, silano, antioxidante, inhibidor de polimerización, catalizador, etc.
(1) A resina base é xeralmente unha resina de polietileno de baixa densidade (LDPE) cun índice de fusión (MI) de 2, pero recentemente, co desenvolvemento da tecnoloxía de resinas sintéticas e as presións de custo, tamén se foi o polietileno lineal de baixa densidade (LLDPE). usado ou parcialmente usado como resina base para este material. As diferentes resinas adoitan ter un impacto significativo no enxerto e a reticulación debido ás diferenzas na súa estrutura macromolecular interna, polo que a formulación modificarase empregando diferentes resinas de base ou o mesmo tipo de resina de diferentes fabricantes.
(2) O iniciador que se usa habitualmente é o peróxido de diisopropilo (DCP), a clave é comprender a cantidade do problema, demasiado pouco para provocar o enxerto de silano non é suficiente; demasiado para causar polietileno cross-linking, o que reduce a súa fluidez, a superficie do núcleo de illamento extruido áspero, difícil de espremer sistema. Como a cantidade de iniciador engadido é moi pequena e sensible, é importante dispersalo uniformemente, polo que xeralmente se engade xunto co silano.
(3) O silano xeralmente úsase vinilo silano insaturado, incluíndo vinilo trimetoxisilano (A2171) e vinilo trietoxisilano (A2151), debido á rápida taxa de hidrólise de A2171, polo que escolla A2171 máis persoas. Do mesmo xeito, hai un problema de engadir silano, os fabricantes de materiais de cable actuais están tentando acadar o seu límite inferior para reducir custos, porque o silano son importados, o prezo é máis caro.
(4) O antioxidante é garantir a estabilidade do procesamento de polietileno e do cable anti-envellecemento e engadido, o antioxidante no proceso de enxerto de silano ten o papel de inhibir a reacción de enxerto, polo que o proceso de enxerto, a adición de antioxidante para ter coidado, a cantidade engadida para considerar a cantidade de DCP para coincidir coa selección. No proceso de entrecruzamento en dous pasos, a maior parte do antioxidante pódese engadir ao lote mestre do catalizador, o que pode reducir o impacto no proceso de enxerto. No proceso de entrecruzamento dun paso, o antioxidante está presente en todo o proceso de enxerto, polo que é máis importante a elección da especie e da cantidade. Os antioxidantes que se usan habitualmente son 1010, 168, 330, etc.
(5) Engádese un inhibidor de polimerización para inhibir o proceso de enxerto e entrecruzamento de reaccións secundarias, no proceso de enxerto para engadir un axente anti-reticulado, pode reducir eficazmente a aparición de entrecruzamento C2C, mellorando así. A fluidez do procesamento, ademais, a adición dun enxerto nas mesmas condicións será precedida pola hidrólise de silano no inhibidor de polimerización pode reducir a hidrólise de polietileno enxertado, para mellorar a estabilidade a longo prazo do material do enxerto.
(6) Os catalizadores adoitan ser derivados de organoestaño (excepto para a reticulación natural), sendo o máis común o dilaurato de dibutilestaño (DBDTL), que se engade xeralmente en forma de masterbatch. No proceso de dúas etapas, o enxerto (material A) e o lote mestre do catalizador (material B) empaquetanse por separado e os materiais A e B mestúranse antes de engadirse á extrusora para evitar a reticulación previa do material A. No caso dos illamentos de polietileno reticulado de silano dun paso, o polietileno do paquete aínda non foi enxertado, polo que non hai ningún problema de reticulado previo e, polo tanto, o catalizador non é necesario empaquetar por separado.
Ademais, hai silanos compostos dispoñibles no mercado, que son unha combinación de silano, iniciador, antioxidante, algúns lubricantes e axentes anti-cobre, e úsanse xeralmente en métodos de reticulación de silano nun paso en plantas de cable.
Polo tanto, a formulación de illamento de polietileno reticulado de silano, cuxa composición non se considera moi complexa e está dispoñible na información pertinente, pero as formulacións de produción adecuadas, suxeitas a algúns axustes para finalizar, o que require unha completa comprensión do papel dos compoñentes na formulación e da lei do seu impacto no rendemento e da súa influencia mutua.
Nas moitas variedades de materiais de cable, o material de cable reticulado de silano (de dous pasos ou dun paso) considérase como a única variedade de procesos químicos que se producen na extrusión, outras variedades como o material de cable de cloruro de polivinilo (PVC) e material de cable de polietileno (PE), o proceso de granulación de extrusión é un proceso de mestura física, aínda que o material de cable de entrecruzamento e irradiación química entrecruzada, xa sexa no proceso de granulación por extrusión ou o cable do sistema de extrusión, non hai ningún proceso químico. , polo que, en comparación, a produción de material de cable reticulado de silano e extrusión de illamento de cables, o control do proceso é máis importante.
4. Proceso de produción de illamento de polietileno reticulado de silano en dous pasos
O proceso de produción do material de illamento A de polietileno reticulado de silano en dúas etapas pódese representar brevemente na Figura 1.
Figura 1 Proceso de produción de material illante de polietileno reticulado de silano en dúas etapas A
Algúns puntos clave no proceso de produción de illamento de polietileno reticulado de silano en dúas etapas:
(1) Secado. Como a resina de polietileno contén unha pequena cantidade de auga, cando se extruye a altas temperaturas, a auga reacciona rapidamente cos grupos sililo para producir a reticulación, o que reduce a fluidez da masa fundida e produce a reticulación previa. O material acabado tamén contén auga despois do arrefriamento por auga, que tamén pode provocar a reticulación previa se non se elimina, e tamén debe secar. Para garantir a calidade do secado, utilízase unha unidade de secado profundo.
(2) Medición. Como a precisión da formulación do material é importante, úsase xeralmente unha báscula de peso importada. A resina de polietileno e o antioxidante son medidos e alimentados a través do porto de alimentación da extrusora, mentres que o silano e o iniciador son inxectados por unha bomba de material líquido no segundo ou terceiro barril da extrusora.
(3) Enxerto por extrusión. O proceso de enxerto de silano complétase na extrusora. Os axustes do proceso da extrusora, incluíndo a temperatura, a combinación de parafusos, a velocidade do parafuso e a velocidade de alimentación, deben seguir o principio de que o material da primeira sección da extrusora pode ser totalmente fundido e mesturado uniformemente, cando non se desexa a descomposición prematura do peróxido. , e que o material totalmente uniforme na segunda sección da extrusora debe estar totalmente descomposto e o proceso de enxerto completado. As temperaturas típicas da sección da extrusora (LDPE) móstranse na táboa 1.
Táboa 1 Temperaturas das zonas de extrusora de dous pasos
| Zona de traballo | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Temperatura P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zona de traballo | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Morre a boca |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① é onde se engade o silano.
A velocidade do parafuso da extrusora determina o tempo de residencia e o efecto de mestura do material na extrusora, se o tempo de residencia é curto, a descomposición do peróxido é incompleta; se o tempo de residencia é demasiado longo, a viscosidade do material extruído aumenta. En xeral, o tempo medio de residencia do gránulo na extrusora debe controlarse na semivida de descomposición do iniciador de 5-10 veces. A velocidade de alimentación non só ten un certo impacto no tempo de residencia do material, senón tamén na mestura e corte do material, tamén é moi importante escoller unha velocidade de alimentación adecuada.
(4) Embalaxe. O material illante reticulado de silano en dúas etapas debe envasarse en bolsas compostas de aluminio e plástico ao aire directo para eliminar a humidade.
5. Proceso de produción de material illante de polietileno reticulado de silano dun paso
O material de illamento de polietileno reticulado de silano dun paso debido ao seu proceso de enxerto está na extrusión da fábrica de cables do núcleo de illamento do cable, polo que a temperatura de extrusión do illamento do cable é significativamente maior que o método de dous pasos. Aínda que a fórmula de illamento de polietileno reticulado de silano dun paso foi totalmente considerada na rápida dispersión do iniciador e do silano e do corte do material, pero o proceso de enxerto debe estar garantido pola temperatura, que é o polietileno reticulado de silano dun paso. A planta de produción de illamento destacou repetidamente a importancia da elección correcta da temperatura de extrusión, a temperatura de extrusión recomendada xeralmente móstrase na táboa 2.
Táboa 2 Temperatura do extrusor dun paso de cada zona (unidade: ℃)
| Zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Brida | Cabeza |
| Temperatura | 160 | 190 | 200~210 | 220 ~ 230 | 230 | 230 |
Esta é unha das debilidades do proceso de polietileno reticulado de silano dun paso, que xeralmente non se require cando se extruyen cables en dous pasos.
6.Equipos de produción
O equipo de produción é unha importante garantía do control do proceso. A produción de cables reticulados de silano require un grao moi alto de precisión de control do proceso, polo que a elección do equipo de produción é especialmente importante.
A produción de material de illamento de polietileno reticulado de silano en dous pasos Un equipo de produción de material, actualmente extrusora de dobre parafuso paralela isotrópica nacional con pesaxe ingrávida importada, tales dispositivos poden cumprir os requisitos de precisión de control do proceso, a elección da lonxitude e diámetro de a extrusora de dobre parafuso para garantir que o tempo de residencia do material, a elección de peso ingrávido importado para garantir a precisión dos ingredientes. Por suposto, hai moitos detalles do equipo aos que hai que prestar toda a atención.
Como se mencionou anteriormente, os equipos de produción de cables reticulados de silano dun paso na planta de cables son importados, caros, os fabricantes de equipos nacionais non teñen equipos de produción similares, a razón é a falta de cooperación entre os fabricantes de equipos e os investigadores de fórmulas e procesos.
7.Material illante natural de polietileno reticulado de silano
O material illante de polietileno reticulado natural de silano desenvolvido nos últimos anos pode ser reticulado en condicións naturais en poucos días, sen inmersión en vapor ou auga morna. En comparación co método tradicional de reticulado de silano, este material pode reducir o proceso de produción dos fabricantes de cables, reducindo aínda máis os custos de produción e aumentando a eficiencia da produción. O illamento de polietileno reticulado naturalmente con silano é cada vez máis recoñecido e utilizado polos fabricantes de cables.
Nos últimos anos, o illamento doméstico de polietileno reticulado natural de silano madurou e produciuse en grandes cantidades, con certas vantaxes no prezo en comparación cos materiais importados.
7. 1 Ideas de formulación de illamentos de polietileno reticulado naturalmente de silano
Os illamentos de polietileno reticulado natural de silano prodúcense nun proceso de dúas etapas, coa mesma formulación composta por resina base, iniciador, silano, antioxidante, inhibidor de polimerización e catalizador. A formulación de illantes de polietileno reticulado natural de silano baséase en aumentar a taxa de enxerto de silano do material A e seleccionar un catalizador máis eficiente que os illantes de polietileno reticulado en auga morna de silano. O uso de materiais A cunha maior taxa de enxerto de silano combinado cun catalizador máis eficiente permitirá que o illante de polietileno reticulado con silano se entrecruce rapidamente mesmo a baixas temperaturas e cunha humidade insuficiente.
Os materiais A para illantes de polietileno reticulado naturalmente de silano importados sintetízanse mediante copolimerización, onde o contido de silano pode controlarse a un alto nivel, mentres que a produción de materiais A con altas taxas de enxerto mediante o enxerto de silano é difícil. A resina base, o iniciador e o silano utilizados na receita deben ser variados e axustados en canto a variedade e adición.
A selección do resist e o axuste da súa dosificación tamén son cruciais, xa que un aumento da taxa de enxerto do silano leva inevitablemente a máis reaccións secundarias de reticulación CC. Para mellorar a fluidez do procesamento e o estado da superficie do material A para a posterior extrusión de cables, é necesaria unha cantidade adecuada de inhibidor de polimerización para inhibir eficazmente a reticulación CC e a reticulación previa previa.
Ademais, os catalizadores xogan un papel importante no aumento da taxa de reticulación e deben seleccionarse como catalizadores eficientes que conteñan elementos libres de metais de transición.
7. 2 Tempo de reticulación de illamentos de polietileno reticulado naturalmente de silano
O tempo necesario para completar a reticulación do illamento de polietileno reticulado natural de silano no seu estado natural depende da temperatura, humidade e espesor da capa de illamento. Canto maior sexa a temperatura e a humidade, máis fino é o espesor da capa de illamento, menor será o tempo de reticulación necesario e máis longo o contrario. Como a temperatura e a humidade varían dunha rexión a outra e dunha estación a outra, mesmo no mesmo lugar e ao mesmo tempo, a temperatura e a humidade hoxe e mañá serán diferentes. Polo tanto, durante o uso do material, o usuario debe determinar o tempo de entrecruzamento segundo a temperatura e humidade locais e predominantes, así como a especificación do cable e o grosor da capa de illamento.
Hora de publicación: 13-ago-2022