Апстракт: Укратко су описани принцип умрежавања, класификација, формулација, процес и опрема силан умреженог полиетиленског изолационог материјала за жице и каблове, као и неке карактеристике силан природно умреженог полиетиленског изолационог материјала у примени и употреби. уводе се фактори који утичу на стање унакрсног повезивања материјала.
Кључне речи: Силан цросс-линкинг; Природно унакрсно повезивање; полиетилен; Изолација; Жица и кабл
Силан умрежени полиетиленски кабловски материјал се сада широко користи у индустрији жица и каблова као изолациони материјал за нисконапонске каблове за напајање. Материјал у производњи умрежене жице и кабла, пероксидно умрежавање и умрежавање зрачењем у поређењу са потребном производном опремом је једноставан, лак за руковање, ниске свеобухватне цене и друге предности, постао је водећи материјал за ниске -напонски умрежени кабл са изолацијом.
1.Силане умреженог кабловског материјала принцип умрежавања
Постоје два главна процеса укључена у израду силан умреженог полиетилена: калемљење и умрежавање. У процесу калемљења, полимер губи свој Х-атом на терцијарном атому угљеника под дејством слободног иницијатора и пиролизе у слободне радикале, који реагују са – ЦХ = ЦХ2 групом винил силана да би се добио калемљени полимер који садржи триоксисилил естар група. У процесу умрежавања, графт полимер се прво хидролизује у присуству воде да би се произвео силанол, а –ОХ се кондензује са суседном Си-ОХ групом да би формирао Си-О-Си везу, чиме се умрежи полимер. макромолекуле.
2. Силан умрежени кабловски материјал и начин његове производње каблова
Као што знате, постоје двостепене и једностепене методе производње за силанске умрежене каблове и њихове каблове. Разлика између методе у два корака и методе у једном кораку лежи у томе где се спроводи процес калемљења силана, процес калемљења код произвођача кабловског материјала за методу у два корака, процес калемљења у фабрици за производњу каблова за метода у једном кораку. Двостепени силански умрежени полиетиленски изолациони материјал са највећим тржишним уделом састоји се од такозваних А и Б материјала, при чему је А материјал полиетилен накалемљен силаном, а Б материјал је главна серија катализатора. Изолационо језгро се затим умрежава у топлој води или пари.
Постоји још један тип силан умреженог полиетиленског изолатора у два корака, где се А материјал производи на другачији начин, увођењем винил силана директно у полиетилен током синтезе да би се добио полиетилен са силанским разгранатим ланцима.
Метода у једном кораку такође има два типа, традиционални процес у једном кораку је разноврсност сировина према формули у односу посебног прецизног система за мерење, у посебно дизајнирани специјални екструдер у једном кораку за завршетак калемљења и екструзије кабловска изолациона језгра, у овом процесу, нема гранулације, нема потребе за учешћем фабрике кабловског материјала, од стране фабрике каблова да заврши сама. Ова опрема за производњу каблова са умреженим силаном у једном кораку и технологија формулације углавном се увозе из иностранства и скупа је.
Други тип једностепеног силанског умреженог полиетиленског изолационог материјала производе произвођачи кабловског материјала, све су сировине према формули у односу на посебан начин мешања заједно, пакују се и продају, нема А материјала и Б. материјала, постројење за каблове може бити директно у екструдеру како би се извршио корак у исто време калемљење и екструзија изолационог језгра кабла. Јединствена карактеристика ове методе је да нема потребе за скупим специјалним екструдерима, пошто се процес калемљења силана може завршити у обичном ПВЦ екструдеру, а метода у два корака елиминише потребу за мешањем А и Б материјала пре екструзије.
3. Састав формулације
Формулација силан умреженог полиетиленског кабловског материјала се генерално састоји од смоле основног материјала, иницијатора, силана, антиоксиданса, инхибитора полимеризације, катализатора итд.
(1) Основна смола је генерално полиетиленска смола ниске густине (ЛДПЕ) са индексом топљења (МИ) од 2, али недавно, са развојем технологије синтетичке смоле и ценовних притисака, линеарни полиетилен ниске густине (ЛЛДПЕ) је такође коришћена или делимично коришћена као основна смола за овај материјал. Различите смоле често имају значајан утицај на калемљење и унакрсно повезивање због разлика у њиховој унутрашњој макромолекуларној структури, тако да ће формулација бити модификована коришћењем различитих базних смола или исте врсте смоле различитих произвођача.
(2) Иницијатор који се обично користи је диизопропил пероксид (ДЦП), кључ је схватити количину проблема, премало да изазове калемљење силана није довољно; превише да изазове умрежавање полиетилена, што смањује његову флуидност, површина екструдованог изолационог језгра груба, тешко стиснута систем. Пошто је количина додатог иницијатора веома мала и осетљива, важно је да се равномерно распрши, па се углавном додаје заједно са силаном.
(3) Силан се генерално користи винил незасићени силан, укључујући винил триметоксисилан (А2171) и винил триетоксисилан (А2151), због брзе хидролизе А2171, па изаберите А2171 више људи. Слично, постоји проблем додавања силана, садашњи произвођачи кабловског материјала покушавају да остваре његову доњу границу да смање трошкове, јер се силан увози, цена је скупља.
(4) Антиоксиданс је да обезбеди стабилност обраде полиетилена и кабла против старења и додавања, антиоксиданс у процесу калемљења силана има улогу да инхибира реакцију калемљења, тако да процес калемљења, додавање антиоксиданса да будете опрезни, износ који је додат да би се узела у обзир количина ДЦП-а која одговара избору. У процесу унакрсног повезивања у два корака, већина антиоксиданса се може додати у главну серију катализатора, што може смањити утицај на процес калемљења. У процесу унакрсног повезивања у једном кораку, антиоксиданс је присутан у целом процесу калемљења, па је избор врсте и количине важнији. Често коришћени антиоксиданси су 1010, 168, 330, итд.
(5) Инхибитор полимеризације се додаје да би се инхибирао неки процес калемљења и унакрсног повезивања споредних реакција, у процесу калемљења да се дода агенс против унакрсног повезивања, може ефикасно смањити појаву Ц2Ц унакрсног повезивања, чиме се побољшава течност обраде, поред тога, додавању графта у истим условима претходиће хидролиза силана на инхибитору полимеризације може смањити хидролизу калемљеног полиетилена, како би се побољшала дугорочна стабилност материјала за калемљење.
(6) Катализатори су често деривати органокалај (осим природног умрежавања), а најчешћи је дибутилкалај дилаурат (ДБДТЛ), који се углавном додаје у облику мастербатцх-а. У процесу у два корака, графт (А материјал) и главна серија катализатора (Б материјал) се пакују одвојено, а А и Б материјали се мешају заједно пре додавања у екструдер како би се спречило претходно умрежавање А материјала. У случају једностепених силанских умрежених полиетиленских изолација, полиетилен у паковању још није накалемљен, тако да не постоји проблем претходног умрежавања и стога катализатор не треба да се пакује посебно.
Поред тога, на тржишту су доступни сложени силани, који су комбинација силана, иницијатора, антиоксиданса, неких мазива и агенаса против бакра, и генерално се користе у методама унакрсног повезивања силана у једном кораку у постројењима каблова.
Због тога је формулација изолације од силанског умреженог полиетилена, чији састав се не сматра веома сложеним и доступан је у релевантним информацијама, али су одговарајуће производне формулације, подложне одређеним прилагођавањима да би се финализовала, што захтева пуну разумевање улоге компоненти у формулацији и закона њиховог утицаја на перформансе и њиховог међусобног утицаја.
У многим варијантама кабловских материјала, силански умрежени кабловски материјал (било двостепени или једностепени) сматра се једином врстом хемијских процеса који се дешавају у екструзији, друге варијанте као што су поливинилхлоридни (ПВЦ) материјали каблова и полиетиленски (ПЕ) кабловски материјал, процес екструзијске гранулације је процес физичког мешања, чак и ако се хемијско умрежавање и зрачење умреженог кабловског материјала, било да је у процесу екструзијске гранулације, или у систему екструзије кабла, не дође до хемијског процеса , па је, у поређењу са производњом силанског умреженог кабловског материјала и екструзијом кабловске изолације, важнија контрола процеса.
4. Процес производње изолације од полиетилена у два корака
Процес производње двостепеног силанског умреженог полиетиленског изолационог материјала А може се укратко представити на слици 1.
Слика 1 Процес производње двостепеног силанског умреженог полиетиленског изолационог материјала А
Неке кључне тачке у процесу производње двостепене силанске умрежене полиетиленске изолације:
(1) Сушење. Пошто полиетиленска смола садржи малу количину воде, када се екструдира на високим температурама, вода брзо реагује са силил групама да би произвела унакрсно повезивање, што смањује флуидност растопа и производи претходно умрежавање. Готови материјал такође садржи воду након хлађења водом, која такође може проузроковати претходно умрежавање ако се не уклони, а такође се мора осушити. Да би се обезбедио квалитет сушења, користи се јединица за дубоко сушење.
(2) Мерење. Пошто је тачност формулације материјала важна, углавном се користи увезена вага за губитак тежине. Полиетиленска смола и антиоксиданс се мере и уносе кроз доводни отвор екструдера, док се силан и иницијатор убризгавају пумпом течног материјала у другу или трећу бачву екструдера.
(3) Екструзионо калемљење. Процес калемљења силана је завршен у екструдеру. Подешавања процеса екструдера, укључујући температуру, комбинацију шрафова, брзину шрафова и брзину додавања, морају да прате принцип да се материјал у првом делу екструдера може потпуно растопити и равномерно мешати, када није пожељно прерано распадање пероксида. , и да потпуно униформни материјал у другом делу екструдера мора бити потпуно разложен и процес калемљења завршен, Типичне температуре секције екструдера (ЛДПЕ) су приказане у табели 1.
Табела 1 Температуре зона двостепеног екструдера
| Радна зона | Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 ① | Зона 4 | Зона 5 |
| Температура П °Ц | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Радна зона | Зона 6 | Зона 7 | Зона 8 | Зона 9 | Уста умиру |
| Температура °Ц | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
① је место где се додаје силан.
Брзина вијка екструдера одређује време задржавања и ефекат мешања материјала у екструдеру, ако је време задржавања кратко, разлагање пероксида је непотпуно; ако је време задржавања предуго, вискозност екструдираног материјала се повећава. Уопштено говорећи, просечно време задржавања гранула у екструдеру треба контролисати у полуживоту разлагања иницијатора од 5-10 пута. Брзина храњења не само да има одређени утицај на време задржавања материјала, већ и на мешање и смицање материјала, такође је веома важно одабрати одговарајућу брзину храњења.
(4) Паковање. Двостепени силански умрежени изолациони материјал треба да се пакује у алуминијум-пластичне композитне кесе у директном ваздуху да би се елиминисала влага.
5. Процес производње изолационог материјала од полиетилена у једном кораку
Једностепени силански умрежени полиетиленски изолациони материјал због свог процеса калемљења је у фабричком екструзији кабловског изолационог језгра, тако да је температура екструзије изолације кабла знатно виша од методе у два корака. Иако је формула за изолацију од полиетилена у једном кораку у потпуности узета у обзир у брзој дисперзији иницијатора и силана и смицања материјала, процес калемљења мора бити загарантован температуром, што је једностепени силан умрежени полиетилен фабрика за производњу изолације је више пута наглашавала важност правилног избора температуре екструзије, општа препоручена температура екструзије је приказана у табели 2.
Табела 2 Температура екструдера у једном кораку за сваку зону (јединица: ℃)
| Зона | Зона 1 | Зона 2 | Зона 3 | Зона 4 | Прирубница | Глава |
| Температура | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Ово је једна од слабости једностепеног силанског процеса умреженог полиетилена, који генерално није потребан када се каблови екструдирају у два корака.
6.Производна опрема
Производна опрема је важна гаранција контроле процеса. Производња силанских умрежених каблова захтева веома висок степен тачности управљања процесом, па је избор производне опреме посебно важан.
Производња двостепеног силанског умреженог полиетиленског изолационог материјала Опрема за производњу материјала, тренутно више домаћег изотропног паралелног екструдера са два вијка са увезеним бестежинским вагањем, такви уређаји могу испунити захтеве тачности контроле процеса, избора дужине и пречника екструдер са два вијка како би се осигурало време задржавања материјала, избор увезеног бестежинског вагања како би се осигурала тачност састојака. Наравно, постоји много детаља о опреми којима треба посветити пуну пажњу.
Као што је раније поменуто, опрема за производњу каблова у једном кораку силана у фабрици каблова је увозна, скупа, домаћи произвођачи опреме немају сличну производну опрему, разлог је недостатак сарадње између произвођача опреме и истраживача формуле и процеса.
7.Силане природни умрежени полиетиленски изолациони материјал
Силане природни умрежени полиетиленски изолациони материјал развијен последњих година може се умрежити у природним условима у року од неколико дана, без потапања паром или топлом водом. У поређењу са традиционалном методом унакрсног повезивања силана, овај материјал може смањити производни процес за произвођаче каблова, додатно смањујући трошкове производње и повећавајући ефикасност производње. Изолација од природно умреженог полиетилена Силан је све више препозната и коришћена од стране произвођача каблова.
Последњих година домаћа силанска изолација од природног умреженог полиетилена је сазрела и производи се у великим количинама, са одређеним предностима у цени у односу на увозне материјале.
7. 1 Идеје за формулацију за изолације од природно умреженог полиетилена од силана
Силане природне умрежене полиетиленске изолације се производе у процесу у два корака, са истом формулацијом која се састоји од базне смоле, иницијатора, силана, антиоксиданса, инхибитора полимеризације и катализатора. Формулација силанских изолатора од природног умреженог полиетилена заснива се на повећању брзине калемљења силана материјала А и одабиру ефикаснијег катализатора од изолатора од полиетиленских изолатора умреженог у топлој води. Употреба А материјала са већом стопом калемљења силана у комбинацији са ефикаснијим катализатором омогућиће силанском умреженом полиетиленском изолатору да се брзо умре чак и на ниским температурама и са недовољном влагом.
А-материјали за увезене силанске природно умрежене полиетиленске изолаторе се синтетишу кополимеризацијом, где се садржај силана може контролисати на високом нивоу, док је производња А-материјала са високим стопама калемљења калемљењем силана отежана. Основна смола, иницијатор и силан који се користе у рецепту треба да буду разноврсни и прилагођени у смислу разноликости и додавања.
Одабир резиста и прилагођавање његове дозе су такође кључни, јер повећање стопе калемљења силана неизбежно доводи до више споредних реакција ЦЦ умрежавања. Да би се побољшала флуидност обраде и стање површине А материјала за накнадно екструзију кабла, потребна је одговарајућа количина инхибитора полимеризације да би се ефикасно инхибирао ЦЦ умрежавање и претходно претходно умрежавање.
Поред тога, катализатори играју важну улогу у повећању брзине умрежавања и требало би да буду одабрани као ефикасни катализатори који садрже елементе без прелазних метала.
7. 2 Време умрежавања изолација од природно умреженог полиетилена са силаном
Време потребно да се заврши умрежавање изолације од природног полиетилена од силана у њеном природном стању зависи од температуре, влажности и дебљине изолационог слоја. Што су температура и влажност већа, дебљина изолационог слоја је тања, потребно је време умрежавања краће, а супротно је дуже. Како температура и влажност варирају од региона до региона и од сезоне до сезоне, чак и на истом месту иу исто време, температура и влажност ваздуха данас и сутра ће бити различите. Стога, током употребе материјала, корисник треба да одреди време унакрсног повезивања према локалној и преовлађујућој температури и влажности, као и спецификацији кабла и дебљини изолационог слоја.
Време поста: 13.08.2022