Sažetak: Ukratko su opisani princip umrežavanja, klasifikacija, formulacija, proces i oprema silan umreženog polietilenskog izolacijskog materijala za žice i kablove, te neke karakteristike silan prirodno umreženog polietilenskog izolacijskog materijala u primjeni i upotrebi. Uvode se faktori koji utiču na stanje umrežavanja materijala.
Ključne riječi: Silane cross-linking; Prirodno umrežavanje; polietilen; Izolacija; Žica i kabl
Silan umreženi polietilenski kablovski materijal se danas široko koristi u industriji žica i kablova kao izolacijski materijal za niskonaponske energetske kablove. Materijal za proizvodnju umreženih žica i kablova, peroksidno umrežavanje i umrežavanje zračenjem u poređenju sa potrebnom proizvodnom opremom je jednostavan, lak za rukovanje, niske sveobuhvatne cene i druge prednosti, postao je vodeći materijal za niske -naponski umreženi kabl sa izolacijom.
1.Silane umreženog kablovskog materijala princip umrežavanja
Dva su glavna procesa uključena u izradu silanskog umreženog polietilena: kalemljenje i umrežavanje. U procesu cijepljenja, polimer gubi svoj H-atom na tercijarnom atomu ugljika pod djelovanjem slobodnog inicijatora i pirolize u slobodne radikale, koji reagiraju sa –CH = CH2 grupom vinil silana kako bi se dobio cijepljeni polimer koji sadrži trioksisilil ester. grupa. U procesu umrežavanja, graft polimer se prvo hidrolizira u prisutnosti vode kako bi se proizveo silanol, a –OH kondenzira sa susjednom Si-OH grupom kako bi formirao Si-O-Si vezu, čime se umreži polimer. makromolekule.
2.Silane umreženi kabelski materijal i način njegove proizvodnje kabela
Kao što znate, postoje dvostepene i jednostepene metode proizvodnje za silanske umrežene kablove i njihove kablove. Razlika između metode u dva koraka i metode u jednom koraku leži u tome gdje se provodi proces cijepljenja silana, postupak cijepljenja kod proizvođača kabelskog materijala za dvostepenu metodu, proces cijepljenja u pogonu za proizvodnju kablova za metoda u jednom koraku. Dvostepeni silanski umreženi polietilenski izolacijski materijal sa najvećim tržišnim udjelom sastoji se od takozvanih A i B materijala, pri čemu je A materijal polietilen cijepljen silanom, a B materijal je glavna serija katalizatora. Izolaciona jezgra se zatim umrežava u toploj vodi ili pari.
Postoji još jedan tip silan umreženog polietilenskog izolatora u dva koraka, gdje se A materijal proizvodi na drugačiji način, uvođenjem vinil silana direktno u polietilen tokom sinteze kako bi se dobio polietilen sa silanskim razgranatim lancima.
Metoda u jednom koraku također ima dvije vrste, tradicionalni proces u jednom koraku je različite sirovine prema formuli u omjeru posebnog sistema preciznog doziranja, u posebno dizajnirani specijalni ekstruder u jednom koraku za završetak cijepljenja i ekstruzije kablovska izolaciona jezgra, u ovom procesu, nema granulacije, nema potrebe za učešćem postrojenja za kablovske materijale, od strane fabrike kablova da završi sama. Ova oprema za proizvodnju i tehnologiju formulacije umreženih kablova u jednom koraku se uglavnom uvozi iz inostranstva i skupa je.
Drugi tip jednostepenog silanskog umreženog polietilenskog izolacionog materijala proizvode proizvođači kablovskog materijala, sve su sirovine po formuli u omjeru posebnom metodom međusobnog miješanja, pakovanja i prodaje, nema A materijala i B materijala, postrojenje za kablove može biti direktno u ekstruderu kako bi se izvršio korak u isto vrijeme cijepljenje i ekstruzija izolacijske jezgre kabela. Jedinstvena karakteristika ove metode je da nema potrebe za skupim specijalnim ekstruderima, jer se proces cijepljenja silana može završiti u običnom PVC ekstruderu, a metoda u dva koraka eliminira potrebu za miješanjem A i B materijala prije ekstruzije.
3. Sastav formulacije
Formulacija materijala za kablove od polietilenskog umreženog silana uglavnom se sastoji od smole osnovnog materijala, inicijatora, silana, antioksidansa, inhibitora polimerizacije, katalizatora itd.
(1) Osnovna smola je generalno polietilenska smola niske gustine (LDPE) sa indeksom taljenja (MI) od 2, ali nedavno, sa razvojem tehnologije sintetičke smole i cenovnih pritisaka, linearni polietilen niske gustine (LLDPE) je takođe korištena ili djelomično korištena kao osnovna smola za ovaj materijal. Različite smole često imaju značajan uticaj na kalemljenje i umrežavanje zbog razlika u njihovoj unutrašnjoj makromolekularnoj strukturi, tako da će formulacija biti modifikovana upotrebom različitih baznih smola ili iste vrste smole različitih proizvođača.
(2) Inicijator koji se obično koristi je diizopropil peroksid (DCP), ključ je shvatiti količinu problema, premalo da bi izazvalo presađivanje silana nije dovoljno; previše da bi izazvalo umrežavanje polietilena, što smanjuje njegovu fluidnost, površina ekstrudirane izolacijske jezgre hrapava, teško stisnuta. Kako je količina dodanog inicijatora vrlo mala i osjetljiva, važno je da se ravnomjerno rasprši, pa se uglavnom dodaje zajedno sa silanom.
(3) Silan se općenito koristi vinil nezasićeni silan, uključujući vinil trimetoksisilan (A2171) i vinil trietoksisilan (A2151), zbog brze hidrolize A2171, pa odaberite A2171 više ljudi. Slično je i problem dodavanja silana, sadašnji proizvođači kablovskog materijala pokušavaju da ostvare njegovu donju granicu kako bi smanjili troškove, jer se silan uvozi, cijena mu je skuplja.
(4) Antioksidans je osigurati stabilnost obrade polietilena i kabla protiv starenja i dodavanja, antioksidans u procesu cijepljenja silana ima ulogu inhibicije reakcije cijepljenja, tako da proces cijepljenja, dodavanje antioksidansa da budete oprezni, količina dodana da se uzme u obzir količina DCP-a koja odgovara odabiru. U procesu umrežavanja u dva koraka, većina antioksidansa se može dodati u glavnu smjesu katalizatora, što može smanjiti utjecaj na proces cijepljenja. U procesu umrežavanja u jednom koraku, antioksidans je prisutan u cijelom procesu cijepljenja, pa je izbor vrste i količine važniji. Uobičajeni antioksidansi su 1010, 168, 330, itd.
(5) Inhibitor polimerizacije se dodaje kako bi se inhibirao neki proces presađivanja i unakrsnog povezivanja nuspojava, u procesu cijepljenja dodati agens protiv umrežavanja, može učinkovito smanjiti pojavu C2C umrežavanja, čime se poboljšava fluidnost obrade, osim toga, dodavanju grafta u istim uslovima prethodiće hidroliza silana na inhibitoru polimerizacije može smanjiti hidrolizu kalemljenog polietilena, kako bi se poboljšala dugoročna stabilnost materijala za kalemljenje.
(6) Katalizatori su često derivati organokalaj (osim prirodnog umrežavanja), a najčešći je dibutilkalaj dilaurat (DBDTL), koji se općenito dodaje u obliku masterbatcha. U procesu u dva koraka, graft (A materijal) i glavna serija katalizatora (B materijal) se pakuju odvojeno, a A i B materijali se miješaju zajedno prije nego što se dodaju u ekstruder kako bi se spriječilo prethodno umrežavanje A materijala. U slučaju izolacije od polietilenskog umreženog silana u jednom koraku, polietilen u pakovanju još nije nakalemljen, tako da ne postoji problem prethodnog umrežavanja i stoga katalizator nije potrebno posebno pakirati.
Osim toga, na tržištu su dostupni složeni silani, koji su kombinacija silana, inicijatora, antioksidansa, nekih maziva i agenasa protiv bakra, a općenito se koriste u metodama unakrsnog povezivanja silana u jednom koraku u postrojenjima kablova.
Stoga je formulacija izolacije od silanovog umreženog polietilena, čiji sastav se ne smatra vrlo složenim i dostupan je u relevantnim informacijama, ali su odgovarajuće proizvodne formulacije, podložne određenim prilagodbama u cilju finalizacije, što zahtijeva potpunu razumevanje uloge komponenti u formulaciji i zakona njihovog uticaja na performanse i njihovog međusobnog uticaja.
U mnogim varijantama kablovskih materijala, silanski umreženi kablovski materijal (bilo dvostepeni ili jednostepeni) smatra se jedinom vrstom hemijskih procesa koji se javljaju u ekstruziji, druge varijante kao što su polivinil hlorid (PVC) kablovski materijal i polietilenski (PE) kabelski materijal, proces ekstruzijske granulacije je proces fizičkog miješanja, čak i ako se kemijsko umrežavanje i zračenje umreženog kabelskog materijala, bilo u procesu ekstruzijske granulacije, ili u sistemu ekstruzije kabela, ne dolazi do kemijskog procesa , pa je, u poređenju sa proizvodnjom silanskog umreženog kablovskog materijala i ekstruzijom kablovske izolacije, važnija kontrola procesa.
4. Proces proizvodnje izolacije od polietilena u dva koraka
Proces proizvodnje dvostepenog silanskog umreženog polietilenskog izolacionog materijala A može se ukratko predstaviti slikom 1.
Slika 1 Proces proizvodnje dvostepenog silanskog umreženog polietilenskog izolacijskog materijala A
Nekoliko ključnih točaka u procesu proizvodnje dvostepene silanske umrežene polietilenske izolacije:
(1) Sušenje. Kako polietilenska smola sadrži malu količinu vode, kada se ekstrudira na visokim temperaturama, voda brzo reaguje sa silil grupama da bi proizvela unakrsno povezivanje, što smanjuje fluidnost taline i proizvodi prethodno umrežavanje. Gotovi materijal također sadrži vodu nakon hlađenja vodom, koja također može uzrokovati prethodno umrežavanje ako se ne ukloni, a također se mora osušiti. Kako bi se osigurala kvaliteta sušenja, koristi se jedinica za duboko sušenje.
(2) Merenje. Kako je tačnost formulacije materijala važna, uglavnom se koristi uvezena vaga za gubitak težine. Polietilenska smola i antioksidans se mjere i unose kroz ulazni otvor ekstrudera, dok se silan i inicijator ubrizgavaju pumpom za tekući materijal u drugu ili treću bačvu ekstrudera.
(3) Ekstruziono presađivanje. Proces cijepljenja silana je završen u ekstruderu. Postavke procesa ekstrudera, uključujući temperaturu, kombinaciju vijaka, brzinu pužanja i brzinu dodavanja, moraju slijediti princip da se materijal u prvom dijelu ekstrudera može potpuno rastaliti i ravnomjerno miješati, kada nije poželjno prerano raspadanje peroksida. , i da potpuno uniformni materijal u drugom dijelu ekstrudera mora biti potpuno razložen i proces cijepljenja završen, Tipične temperature sekcije ekstrudera (LDPE) prikazane su u Tabeli 1.
Tabela 1 Temperature zona dvostepenog ekstrudera
| Radna zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Temperatura P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Radna zona | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Mouth die |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① je mjesto gdje se dodaje silan.
Brzina vijka ekstrudera određuje vrijeme zadržavanja i učinak miješanja materijala u ekstruderu, ako je vrijeme zadržavanja kratko, razgradnja peroksida je nepotpuna; ako je vrijeme zadržavanja predugo, viskoznost ekstrudiranog materijala se povećava. Općenito, prosječno vrijeme zadržavanja granula u ekstruderu treba kontrolisati u poluživotu raspadanja inicijatora od 5-10 puta. Brzina hranjenja ne samo da ima određeni utjecaj na vrijeme zadržavanja materijala, već i na miješanje i smicanje materijala, odabir odgovarajuće brzine uvlačenja je također vrlo važan.
(4) Pakovanje. Dvostepeni silanski umreženi izolacijski materijal treba pakirati u aluminijsko-plastične kompozitne vreće u direktnom zraku kako bi se uklonila vlaga.
5. Proces proizvodnje izolacijskog materijala od silan umreženog polietilena u jednom koraku
Jednostepeni silanski umreženi polietilenski izolacijski materijal zbog svog procesa cijepljenja nalazi se u tvorničkom ekstruziji kablovske izolacijske jezgre, tako da je temperatura ekstruzije izolacije kabla znatno viša od metode u dva koraka. Iako je formula za izolaciju od polietilena u jednom koraku uzeta u obzir u brzoj disperziji inicijatora i silana i smicanja materijala, proces cijepljenja mora biti zajamčen temperaturom, što je jednostepeni silan umreženi polietilen Tvornica za proizvodnju izolacije više puta je naglašavala važnost pravilnog izbora temperature ekstruzije, opća preporučena temperatura ekstruzije je prikazana u Tabeli 2.
Tabela 2 Temperatura ekstrudera u jednom koraku svake zone (jedinica: ℃)
| Zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Prirubnica | Glava |
| Temperatura | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Ovo je jedna od slabosti jednostepenog silanskog procesa umreženog polietilena, koji generalno nije potreban kada se kablovi ekstrudiraju u dva koraka.
6.Proizvodna oprema
Proizvodna oprema je važna garancija kontrole procesa. Proizvodnja silanskih umreženih kablova zahteva veoma visok stepen preciznosti upravljanja procesom, pa je izbor proizvodne opreme posebno važan.
Proizvodnja dvostepenog silan umreženog polietilenskog izolacijskog materijala Oprema za proizvodnju materijala, trenutno više domaćih izotropnih paralelnih dvopužnih ekstrudera sa uvezenim bestežinskim vaganjem, takvi uređaji mogu zadovoljiti zahtjeve preciznosti kontrole procesa, izbora dužine i prečnika ekstruder s dva vijka kako bi se osiguralo vrijeme zadržavanja materijala, izbor uvezenog bestežinskog vaganja kako bi se osigurala točnost sastojaka. Naravno, postoje mnogi detalji opreme kojima treba posvetiti punu pažnju.
Kao što je ranije pomenuto, oprema za proizvodnju kablova u jednom koraku silana u tvornici kablova je uvozna, skupa, domaći proizvođači opreme nemaju sličnu proizvodnu opremu, razlog je nedostatak saradnje između proizvođača opreme i istraživača formula i procesa.
7.Silane prirodni umreženi polietilenski izolacijski materijal
Silane prirodni umreženi polietilenski izolacijski materijal razvijen posljednjih godina može se umrežiti u prirodnim uvjetima u roku od nekoliko dana, bez potapanja parom ili toplom vodom. U poređenju sa tradicionalnom metodom unakrsnog povezivanja silana, ovaj materijal može smanjiti proizvodni proces za proizvođače kablova, dodatno smanjujući troškove proizvodnje i povećavajući efikasnost proizvodnje. Izolacija od prirodno umreženog polietilena Silan sve je više prepoznata i korištena od strane proizvođača kablova.
Posljednjih godina domaća silanska izolacija od prirodnog umreženog polietilena je sazrela i proizvodi se u velikim količinama, uz određene prednosti u cijeni u odnosu na uvozne materijale.
7. 1 Ideje za formulaciju za izolaciju od prirodno umreženog polietilena od silana
Silane prirodne umrežene polietilenske izolacije proizvode se u procesu od dva koraka, sa istom formulacijom koja se sastoji od bazne smole, inicijatora, silana, antioksidansa, inhibitora polimerizacije i katalizatora. Formulacija silanskih izolatora od prirodnog umreženog polietilena zasniva se na povećanju brzine cijepljenja silana A materijala i odabiru efikasnijeg katalizatora od izolatora od polietilenskih izolatora umreženog toplom vodom iz silana. Upotreba A materijala sa većom stopom cijepljenja silana u kombinaciji sa efikasnijim katalizatorom omogućit će da se silan umreženi polietilenski izolator brzo umre čak i pri niskim temperaturama i uz nedovoljnu vlagu.
A-materijali za uvezene silanske prirodno umrežene polietilenske izolatore sintetiziraju se kopolimerizacijom, pri čemu se sadržaj silana može kontrolisati na visokom nivou, dok je proizvodnja A-materijala sa visokim stopama cijepljenja cijepljenjem silana otežana. Osnovna smola, inicijator i silan koji se koriste u receptu treba varirati i prilagođavati u smislu raznolikosti i dodataka.
Odabir rezista i prilagođavanje njegove doze su također ključni, jer povećanje stope cijepljenja silana neizbježno dovodi do više sporednih reakcija CC umrežavanja. Da bi se poboljšala fluidnost obrade i stanje površine A materijala za naknadno ekstruziju kabla, potrebna je odgovarajuća količina inhibitora polimerizacije da bi se efikasno inhibirao CC umrežavanje i prethodno prethodno umrežavanje.
Pored toga, katalizatori igraju važnu ulogu u povećanju brzine umrežavanja i treba ih odabrati kao efikasni katalizatori koji sadrže elemente bez prelaznih metala.
7. 2 Vrijeme umrežavanja izolacija od prirodno umreženog polietilena silana
Vrijeme potrebno da se završi umrežavanje izolacije od prirodnog polietilena od silana u njenom prirodnom stanju ovisi o temperaturi, vlažnosti i debljini izolacijskog sloja. Što su temperatura i vlažnost viša, debljina izolacijskog sloja je tanja, potrebno je vrijeme umrežavanja kraće, a suprotno je duže. Kako temperatura i vlažnost variraju od regije do regije i od sezone do sezone, čak i na istom mjestu iu isto vrijeme, temperatura i vlažnost zraka danas i sutra će biti različite. Stoga, prilikom upotrebe materijala, korisnik treba odrediti vrijeme umrežavanja prema lokalnoj i preovlađujućoj temperaturi i vlažnosti, kao i specifikaciji kabela i debljini izolacijskog sloja.
Vrijeme objave: 13.08.2022