Abstract: Ang prinsipyo ng cross-linking, pag-uuri, pagbabalangkas, proseso at kagamitan ng silane cross-linked polyethylene insulating material para sa wire at cable ay maikling inilalarawan, at ilang mga katangian ng silane na natural na cross-linked polyethylene insulating material sa aplikasyon at paggamit pati na rin sa Ang mga salik na nakakaapekto sa kondisyon ng cross-linking ng materyal ay ipinakilala.
Mga Keyword: Silane cross-linking; Natural na cross-linking; Polyethylene; pagkakabukod; Wire at cable
Silane cross-linked polyethylene cable material ay malawakang ginagamit ngayon sa industriya ng wire at cable bilang isang insulating material para sa mga low-voltage power cable. Ang materyal sa paggawa ng cross-linked wire at cable, at peroxide cross-linking at irradiation cross-linking kumpara sa mga kagamitan sa pagmamanupaktura na kinakailangan ay simple, madaling patakbuhin, mababang komprehensibong gastos at iba pang mga pakinabang, ay naging nangungunang materyal para sa mababang -boltahe cross-linked cable na may pagkakabukod.
1. Silane cross-linked cable materyal cross-linking prinsipyo
Mayroong dalawang pangunahing proseso na kasangkot sa paggawa ng silane cross-linked polyethylene: grafting at cross-linking. Sa proseso ng paghugpong, ang polimer ay nawawala ang H-atom nito sa tertiary carbon atom sa ilalim ng pagkilos ng free initiator at pyrolysis sa mga libreng radical, na tumutugon sa – CH = CH2 grupo ng vinyl silane upang makabuo ng grafted polymer na naglalaman ng trioxysilyl ester pangkat. Sa proseso ng cross-linking, ang graft polymer ay unang na-hydrolysed sa presensya ng tubig upang makabuo ng silanol, at ang - OH ay nakikipag-condenses sa katabing pangkat ng Si-OH upang mabuo ang Si-O-Si bond, kaya nag-cross-link sa polymer. macromolecules.
2. Silane cross-linked cable material at ang paraan ng paggawa ng cable nito
Tulad ng alam mo, mayroong dalawang-hakbang at isang-hakbang na mga pamamaraan ng produksyon para sa silane cross-linked cable at kanilang mga cable. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang-hakbang na pamamaraan at ang isang-hakbang na pamamaraan ay nakasalalay sa kung saan isinasagawa ang proseso ng silane grafting, ang proseso ng paghugpong sa tagagawa ng cable material para sa dalawang-hakbang na pamamaraan, ang proseso ng paghugpong sa planta ng pagmamanupaktura ng cable para sa isang hakbang na pamamaraan. Ang two-step silane cross-linked polyethylene insulating material na may pinakamalaking market share ay binubuo ng tinatawag na A at B na materyales, na ang A material ay ang polyethylene na pinaghugpong ng silane at B na materyal ang catalyst master batch. Ang insulating core ay pagkatapos ay cross-linked sa maligamgam na tubig o singaw.
May isa pang uri ng two-step silane cross-linked polyethylene insulator, kung saan ang materyal na A ay ginawa sa ibang paraan, sa pamamagitan ng direktang pagpasok ng vinyl silane sa polyethylene sa panahon ng synthesis upang makakuha ng polyethylene na may silane branched chain.
Ang isang hakbang na pamamaraan ay mayroon ding dalawang uri, ang tradisyonal na proseso ng isang hakbang ay isang iba't ibang mga hilaw na materyales ayon sa formula sa ratio ng espesyal na sistema ng pagsukat ng katumpakan, sa isang espesyal na idinisenyong espesyal na extruder sa isang hakbang upang makumpleto ang paghugpong at pagpilit ng cable pagkakabukod core, sa prosesong ito, walang butil, hindi na kailangan para sa paglahok ng halaman ng cable materyal, sa pamamagitan ng cable factory upang makumpleto nang mag-isa. Ang one-step silane cross-linked cable production equipment at formulation technology na ito ay kadalasang inaangkat mula sa ibang bansa at mahal.
Ang isa pang uri ng one-step silane cross-linked polyethylene insulation material ay ginawa ng mga tagagawa ng cable material, ay ang lahat ng mga hilaw na materyales ayon sa formula sa ratio ng isang espesyal na paraan ng paghahalo, nakabalot at ibinebenta, walang A na materyal at B materyal, cable planta ay maaaring direkta sa extruder upang makumpleto ang isang hakbang sa parehong oras paghugpong at pagpilit ng cable pagkakabukod core. Ang natatanging tampok ng pamamaraang ito ay hindi na kailangan ng mga mamahaling espesyal na extruder, dahil ang proseso ng silane grafting ay maaaring makumpleto sa isang ordinaryong PVC extruder, at ang dalawang-hakbang na pamamaraan ay nag-aalis ng pangangailangan na paghaluin ang A at B na mga materyales bago ang pagpilit.
3. Komposisyon ng pagbabalangkas
Ang pagbabalangkas ng silane cross-linked polyethylene cable material ay karaniwang binubuo ng base material resin, initiator, silane, antioxidant, polymerization inhibitor, catalyst, atbp.
(1) Ang base resin ay karaniwang isang low density polyethylene (LDPE) resin na may melt index (MI) na 2, ngunit kamakailan, sa pagbuo ng synthetic resin technology at cost pressures, ang linear low density polyethylene (LLDPE) ay naging din. ginamit o bahagyang ginagamit bilang base resin para sa materyal na ito. Ang iba't ibang resin ay kadalasang may malaking epekto sa grafting at cross-linking dahil sa mga pagkakaiba sa kanilang panloob na macromolecular na istraktura, kaya't ang formulation ay mababago sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang base resins o ang parehong uri ng resin mula sa iba't ibang mga tagagawa.
(2) Ang initiator na karaniwang ginagamit ay diisopropyl peroxide (DCP), ang susi ay upang maunawaan ang dami ng problema, masyadong maliit upang maging sanhi ng silane paghugpong ay hindi sapat; masyadong maraming upang maging sanhi ng polyethylene cross-linking, na binabawasan ang pagkalikido nito, ang ibabaw ng extruded pagkakabukod core magaspang, mahirap na pisilin sistema. Dahil ang dami ng initiator na idinagdag ay napakaliit at sensitibo, mahalagang ikalat ito nang pantay-pantay, kaya karaniwan itong idinaragdag kasama ng silane.
(3) Silane ay karaniwang ginagamit vinyl unsaturated silane, kabilang ang vinyl trimethoxysilane (A2171) at vinyl triethoxysilane (A2151), dahil sa mabilis na hydrolysis rate ng A2171, kaya pumili ng A2171 mas maraming tao. Katulad nito, may problema sa pagdaragdag ng silane, sinusubukan ng kasalukuyang mga tagagawa ng cable material na makamit ang mas mababang limitasyon nito upang mabawasan ang mga gastos, dahil ang silane ay na-import, ang presyo ay mas mahal.
(4) Anti-oxidant ay upang matiyak ang katatagan ng polyethylene processing at cable anti-aging at idinagdag, anti-oxidant sa silane paghugpong proseso ay may papel na ginagampanan ng inhibiting ang paghugpong reaksyon, kaya ang paghugpong proseso, ang pagdaragdag ng anti-oxidant upang mag-ingat, ang halagang idinagdag upang isaalang-alang ang halaga ng DCP upang tumugma sa pagpili. Sa dalawang-hakbang na proseso ng cross-linking, karamihan sa antioxidant ay maaaring idagdag sa catalyst master batch, na maaaring mabawasan ang epekto sa proseso ng paghugpong. Sa isang hakbang na proseso ng cross-linking, ang antioxidant ay naroroon sa buong proseso ng paghugpong, kaya ang pagpili ng mga species at dami ay mas mahalaga. Ang mga karaniwang ginagamit na antioxidant ay 1010, 168, 330, atbp.
(5) Polymerization inhibitor ay idinagdag upang pagbawalan ang ilang grafting at cross-linking proseso ng side reactions mangyari, sa proseso ng paghugpong upang magdagdag ng isang anti-cross-linking agent, ay maaaring epektibong bawasan ang paglitaw ng C2C cross-linking, at dahil doon pagpapabuti ang pagpoproseso pagkalikido, sa karagdagan, ang pagdaragdag ng isang graft sa parehong mga kondisyon ay preceded sa pamamagitan ng hydrolysis ng silane sa polymerization inhibitor ay maaaring mabawasan ang hydrolysis ng grafted polyethylene, upang mapabuti ang pang-matagalang katatagan ng graft materyal.
(6) Ang mga catalyst ay kadalasang organotin derivatives (maliban sa natural na crosslinking), ang pinakakaraniwan ay dibutyltin dilaurate (DBDTL), na karaniwang idinaragdag sa anyo ng isang masterbatch. Sa dalawang hakbang na proseso, ang graft (A material) at ang catalyst master batch (B material) ay hiwalay na nakabalot at ang A at B na materyales ay pinaghalo bago idagdag sa extruder upang maiwasan ang pre-crosslinking ng A material. Sa kaso ng one-step silane cross-linked polyethylene insulatations, ang polyethylene sa package ay hindi pa na-grafted, kaya walang pre-cross-linking na problema at samakatuwid ang catalyst ay hindi kailangang i-package nang hiwalay.
Bilang karagdagan, mayroong mga compounded silanes na magagamit sa merkado, na isang kumbinasyon ng silane, initiator, antioxidant, ilang mga lubricant at anti-copper agent, at karaniwang ginagamit sa one-step na silane cross-linking na pamamaraan sa mga cable plant.
Samakatuwid, ang pagbabalangkas ng silane cross-linked polyethylene insulation, ang komposisyon na kung saan ay hindi itinuturing na napaka-kumplikado at magagamit sa may-katuturang impormasyon, ngunit ang naaangkop na mga formulation ng produksyon, napapailalim sa ilang mga pagsasaayos upang makumpleto, na nangangailangan ng isang buong pag-unawa sa papel ng mga sangkap sa pagbabalangkas at ang batas ng kanilang epekto sa pagganap at ang kanilang impluwensya sa isa't isa.
Sa maraming uri ng cable materials, ang silane cross-linked cable material (maaaring dalawang-hakbang o isang-hakbang) ay itinuturing na ang tanging iba't ibang mga kemikal na proseso na nagaganap sa extrusion, iba pang mga varieties tulad ng polyvinyl chloride (PVC) cable material at polyethylene (PE) cable material, ang proseso ng extrusion granulation ay isang pisikal na proseso ng paghahalo, kahit na ang kemikal na cross-linking at irradiation cross-linking cable material, kung sa proseso ng extrusion granulation, o extrusion system Cable, walang prosesong kemikal ang nangyayari. , kaya, sa paghahambing, ang produksyon ng silane cross-linked cable materyal at cable pagkakabukod pagpilit, proseso control ay mas mahalaga.
4. Dalawang-hakbang na silane cross-linked polyethylene insulation proseso ng produksyon
Ang proseso ng paggawa ng dalawang-hakbang na silane cross-linked polyethylene insulation Ang isang materyal ay maaaring mailarawan sa madaling sabi ng Figure 1.
Figure 1 Proseso ng produksyon ng two-step silane cross-linked polyethylene insulating material A
Ang ilang mga pangunahing punto sa proseso ng produksyon ng dalawang-hakbang na silane cross-linked polyethylene insulation:
(1) Pagpapatuyo. Dahil ang polyethylene resin ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng tubig, kapag pinalabas sa mataas na temperatura, ang tubig ay mabilis na tumutugon sa mga silyl group upang makagawa ng cross-linking, na binabawasan ang pagkalikido ng natutunaw at gumagawa ng pre-cross-linking. Ang natapos na materyal ay naglalaman din ng tubig pagkatapos ng paglamig ng tubig, na maaari ding maging sanhi ng pre-crosslinking kung hindi maalis, at dapat ding tuyo. Upang matiyak ang kalidad ng pagpapatayo, ginagamit ang isang malalim na yunit ng pagpapatayo.
(2) Pagsusukat. Dahil mahalaga ang katumpakan ng formulation ng materyal, karaniwang ginagamit ang imported loss-in-weight weighing scale. Ang polyethylene resin at antioxidant ay sinusukat at pinapakain sa pamamagitan ng feed port ng extruder, habang ang silane at initiator ay tinuturok ng likidong materyal na bomba sa ikalawa o ikatlong bariles ng extruder.
(3) Extrusion grafting. Ang proseso ng paghugpong ng silane ay nakumpleto sa extruder. Ang mga setting ng proseso ng extruder, kabilang ang temperatura, kumbinasyon ng turnilyo, bilis ng turnilyo at rate ng feed, ay dapat sundin ang prinsipyo na ang materyal sa unang seksyon ng extruder ay maaaring ganap na matunaw at magkahalo nang pantay, kapag hindi ninanais ang maagang pagkabulok ng peroxide , at na ang ganap na pare-parehong materyal sa ikalawang seksyon ng extruder ay dapat na ganap na mabulok at ang proseso ng paghugpong, ay ipinapakita sa Talahanayan 1.
Talahanayan 1 Mga temperatura ng mga two-step extruder zone
| Working zone | Zone 1 | Zone 2 | Zone 3 ① | Zone 4 | Zone 5 |
| Temperatura P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Working zone | Zone 6 | Zone 7 | Zone 8 | Zone 9 | Mamatay ang bibig |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①ay kung saan idinaragdag ang silane.
Tinutukoy ng bilis ng extruder screw ang oras ng paninirahan at ang epekto ng paghahalo ng materyal sa extruder, kung maikli ang oras ng paninirahan, hindi kumpleto ang agnas ng peroxide; kung ang oras ng paninirahan ay masyadong mahaba, ang lagkit ng extruded na materyal ay tumataas. Sa pangkalahatan, ang average na oras ng paninirahan ng butil sa extruder ay dapat kontrolin sa initiator decomposition kalahating buhay ng 5-10 beses. Ang bilis ng pagpapakain ay hindi lamang may isang tiyak na epekto sa oras ng paninirahan ng materyal, kundi pati na rin sa paghahalo at paggugupit ng materyal, pumili ng angkop na bilis ng pagpapakain ay napakahalaga din.
(4) Pag-iimpake. Ang two-step silane cross-linked insulating material ay dapat na nakabalot sa aluminum-plastic composite bag sa direktang hangin upang maalis ang moisture.
5. One-step silane cross-linked polyethylene insulating material na proseso ng produksyon
Ang one-step silane cross-linked polyethylene insulation material dahil sa proseso ng paghugpong nito ay nasa cable factory extrusion ng cable insulation core, kaya ang cable insulation extrusion temperature ay makabuluhang mas mataas kaysa sa two-step na paraan. Kahit na ang one-step silane cross-linked polyethylene insulation formula ay ganap na isinasaalang-alang sa mabilis na pagpapakalat ng initiator at silane at materyal na paggugupit, ngunit ang proseso ng paghugpong ay dapat na ginagarantiyahan ng temperatura, na kung saan ay ang one-step silane cross-linked polyethylene. Ang planta ng produksyon ng pagkakabukod ay paulit-ulit na binibigyang diin ang kahalagahan ng tamang pagpili ng temperatura ng extrusion, ang pangkalahatang inirerekomendang temperatura ng extrusion ay ipinapakita sa Talahanayan 2.
Talahanayan 2 Isang hakbang na temperatura ng extruder ng bawat zone ( unit: ℃ )
| Sona | Zone 1 | Zone 2 | Zone 3 | Zone 4 | Flange | Ulo |
| Temperatura | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Ito ay isa sa mga kahinaan ng one-step silane cross-linked polyethylene na proseso, na sa pangkalahatan ay hindi kinakailangan kapag nag-extruding ng mga cable sa dalawang hakbang.
6. Kagamitan sa produksyon
Ang kagamitan sa produksyon ay isang mahalagang garantiya ng kontrol sa proseso. Ang paggawa ng silane cross-linked cable ay nangangailangan ng napakataas na antas ng katumpakan ng kontrol sa proseso, kaya ang pagpili ng kagamitan sa produksyon ay partikular na mahalaga.
Ang produksyon ng two-step silane cross-linked polyethylene insulation material Isang materyal na kagamitan sa produksyon, kasalukuyang mas domestic isotropic parallel twin-screw extruder na may imported na walang timbang na pagtimbang, ang mga naturang device ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng proseso ng kontrol katumpakan, ang pagpili ng haba at diameter ng ang twin-screw extruder upang matiyak na ang materyal na oras ng paninirahan, ang pagpili ng import na walang timbang na pagtimbang upang matiyak ang katumpakan ng mga sangkap. Siyempre maraming mga detalye ng kagamitan na kailangang bigyan ng buong atensyon.
Tulad ng nabanggit kanina, ang one-step silane cross-linked cable production equipment sa cable plant ay imported, mahal, domestic equipment manufacturers ay walang katulad na production equipment, ang dahilan ay ang kakulangan ng kooperasyon sa pagitan ng equipment manufacturer at formula and process researchers.
7.Silane natural na cross-linked polyethylene insulation material
Silane natural cross-linked polyethylene insulating material na binuo sa mga nakaraang taon ay maaaring i-cross-link sa ilalim ng mga natural na kondisyon sa loob ng ilang araw, nang walang singaw o mainit na tubig na paglulubog. Kung ikukumpara sa tradisyunal na paraan ng cross-linking ng silane, ang materyal na ito ay maaaring bawasan ang proseso ng produksyon para sa mga tagagawa ng cable, higit pang mabawasan ang mga gastos sa produksyon at pagtaas ng kahusayan sa produksyon. Ang Silane na natural na cross-linked polyethylene insulation ay lalong kinikilala at ginagamit ng mga cable manufacturer.
Sa mga nagdaang taon, ang domestic silane na natural na cross-linked polyethylene insulation ay nag-mature na at ginawa sa maraming dami, na may ilang mga pakinabang sa presyo kumpara sa mga imported na materyales.
7. 1 Mga ideya sa pagbabalangkas para sa silane na natural na cross-linked polyethylene insulatations
Silane natural cross-linked polyethylene insulations ay ginawa sa isang dalawang-hakbang na proseso, na may parehong pormulasyon na binubuo ng base resin, initiator, silane, antioxidant, polymerization inhibitor at catalyst. Ang pagbabalangkas ng silane natural cross-linked polyethylene insulators ay batay sa pagtaas ng silane grafting rate ng A material at pagpili ng mas mahusay na catalyst kaysa silane warm water cross-linked polyethylene insulators. Ang paggamit ng A na materyales na may mas mataas na silane grafting rate na sinamahan ng mas mahusay na catalyst ay magbibigay-daan sa silane cross-linked polyethylene insulator na mabilis na mag-cross-link kahit na sa mababang temperatura at may hindi sapat na kahalumigmigan.
Ang mga A-material para sa imported na silane na natural na naka-cross-link na polyethylene insulators ay na-synthesize ng copolymerization, kung saan ang nilalaman ng silane ay maaaring kontrolin sa isang mataas na antas, samantalang ang produksyon ng mga A-material na may mataas na grafting rate sa pamamagitan ng grafting silane ay mahirap. Ang base resin, initiator at silane na ginamit sa recipe ay dapat na iba-iba at iakma sa mga tuntunin ng pagkakaiba-iba at karagdagan.
Ang pagpili ng paglaban at ang pagsasaayos ng dosis nito ay mahalaga din, dahil ang pagtaas sa rate ng paghugpong ng silane ay hindi maaaring hindi humahantong sa mas maraming CC crosslinking side reactions. Upang mapabuti ang pagkalikido ng pagproseso at kondisyon ng ibabaw ng materyal na A para sa kasunod na pag-extrusion ng cable, kinakailangan ang isang angkop na dami ng polymerization inhibitor upang epektibong pigilan ang CC crosslinking at naunang pre-crosslinking.
Bilang karagdagan, ang mga catalyst ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagtaas ng crosslinking rate at dapat mapili bilang mahusay na mga catalyst na naglalaman ng mga elementong walang metal na transisyon.
7. 2 Oras ng pag-crosslink ng silane na natural na naka-crosslink na mga insulasyon ng polyethylene
Ang oras na kinakailangan upang makumpleto ang cross-linking ng silane natural cross-linked polyethylene insulation sa natural nitong estado ay nakasalalay sa temperatura, halumigmig at kapal ng layer ng pagkakabukod. Kung mas mataas ang temperatura at halumigmig, mas payat ang kapal ng layer ng pagkakabukod, mas maikli ang oras ng crosslinking na kinakailangan, at mas mahaba ang kabaligtaran. Dahil nag-iiba ang temperatura at halumigmig sa bawat rehiyon at sa bawat panahon, kahit na sa parehong lugar at sa parehong oras, ang temperatura at halumigmig ngayon at bukas ay magkakaiba. Samakatuwid, sa panahon ng paggamit ng materyal, dapat matukoy ng gumagamit ang oras ng cross-linking ayon sa lokal at umiiral na temperatura at halumigmig, pati na rin ang detalye ng cable at ang kapal ng layer ng pagkakabukod.
Oras ng post: Aug-13-2022