Samenvatting: Het verknopingsprincipe, de classificatie, de formulering, het proces en de uitrusting van met silaan verknoopt polyethyleen isolatiemateriaal voor draad en kabel worden kort beschreven, en enkele kenmerken van silaan natuurlijk verknoopt polyethyleen isolatiemateriaal in toepassing en gebruik, evenals factoren die de verknopingstoestand van het materiaal beïnvloeden, worden geïntroduceerd.
Trefwoorden: silaanverknoping; Natuurlijke verknoping; Polyethyleen; Isolatie; Draad en kabel
Silaan-vernet polyethyleen kabelmateriaal wordt nu veel gebruikt in de draad- en kabelindustrie als isolatiemateriaal voor laagspanningskabels. Het materiaal bij de vervaardiging van verknoopte draad en kabel, en peroxide-vernetting en bestralingsvernetting, vergeleken met de vereiste productieapparatuur, is eenvoudig, gemakkelijk te bedienen, lage uitgebreide kosten en andere voordelen, is het leidende materiaal geworden voor lage -spanningsvernetkabel met isolatie.
1.Silaan verknoopt kabelmateriaal verknopingsprincipe
Er zijn twee hoofdprocessen betrokken bij het maken van silaanvernet polyethyleen: enten en verknopen. Tijdens het entproces verliest het polymeer zijn H-atoom op het tertiaire koolstofatoom onder invloed van de vrije initiator en pyrolyse tot vrije radicalen, die reageren met de – CH = CH2 groep van vinylsilaan om een geënt polymeer te produceren dat een trioxysilylester bevat. groep. Bij het verknopingsproces wordt het entpolymeer eerst gehydrolyseerd in aanwezigheid van water om silanol te produceren, en de –OH condenseert met de aangrenzende Si-OH-groep om de Si-O-Si-binding te vormen, waardoor het polymeer wordt verknoopt. macromoleculen.
2.Silaan verknoopt kabelmateriaal en de kabelproductiemethode
Zoals u weet, bestaan er tweestaps- en éénstapsproductiemethoden voor verknoopte silaankabels en hun kabels. Het verschil tussen de tweestapsmethode en de eenstapsmethode ligt in de plaats waar het silaan-entproces wordt uitgevoerd, het entproces bij de fabrikant van kabelmateriaal voor de tweestapsmethode, het entproces in de kabelfabriek voor de eenstapsmethode. Het tweestaps silaanvernet polyethyleen isolatiemateriaal met het grootste marktaandeel is samengesteld uit de zogenaamde A- en B-materialen, waarbij A-materiaal het met silaan geënt polyethyleen is en B-materiaal de katalysatormasterbatch is. De isolatiekern wordt vervolgens verknoopt in warm water of stoom.
Er is een ander type tweestaps silaanverknoopte polyethyleenisolator, waarbij het A-materiaal op een andere manier wordt geproduceerd, door tijdens de synthese vinylsilaan rechtstreeks in het polyethyleen te introduceren, waardoor polyethyleen met vertakte silaanketens wordt verkregen.
Eenstapsmethode heeft ook twee typen, het traditionele eenstapsproces is een verscheidenheid aan grondstoffen volgens de formule in de verhouding van een speciaal precisiedoseersysteem, in een speciaal ontworpen speciale extruder in één stap om het enten en extruderen te voltooien van kabelisolatiekern, in dit proces geen granulatie, geen noodzaak voor deelname aan kabelmateriaalfabrieken, door de kabelfabriek om alleen te voltooien. Deze eenstaps productieapparatuur en formuleringstechnologie voor silaanvernetkabels wordt meestal uit het buitenland geïmporteerd en is duur.
Een ander type silaan-vernet polyethyleen-isolatiemateriaal in één stap wordt geproduceerd door fabrikanten van kabelmateriaal, alle grondstoffen volgens de formule in de verhouding van een speciale methode van samenmengen, verpakt en verkocht, er is geen A-materiaal en B materiaal, kabelinstallatie kan direct in de extruder zijn om een stap te voltooien en tegelijkertijd de kabelisolatiekern te enten en te extruderen. Het unieke kenmerk van deze methode is dat er geen dure speciale extruders nodig zijn, omdat het silaan-entingproces kan worden voltooid in een gewone PVC-extruder, en de tweestapsmethode elimineert de noodzaak om A- en B-materialen vóór de extrusie te mengen.
3. Samenstelling van de formulering
De formulering van silaanverknoopt polyethyleenkabelmateriaal bestaat over het algemeen uit basismateriaalhars, initiator, silaan, antioxidant, polymerisatieremmer, katalysator, enz.
(1) De basishars is over het algemeen een hars van polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) met een smeltindex (MI) van 2, maar onlangs, met de ontwikkeling van synthetische harstechnologie en druk op de kosten, is ook lineair polyethyleen met lage dichtheid (LLDPE) geïntroduceerd. gebruikt of gedeeltelijk gebruikt als basishars voor dit materiaal. Verschillende harsen hebben vaak een aanzienlijke impact op het enten en verknopen vanwege verschillen in hun interne macromoleculaire structuur, dus de formulering zal worden aangepast door verschillende basisharsen of hetzelfde type hars van verschillende fabrikanten te gebruiken.
(2) De gewoonlijk gebruikte initiator is diisopropylperoxide (DCP). De sleutel is om de omvang van het probleem te begrijpen; te weinig om silaantransplantatie te veroorzaken is niet genoeg; te veel om polyethyleenverknoping te veroorzaken, waardoor de vloeibaarheid ervan wordt verminderd, het oppervlak van de geëxtrudeerde isolatiekern ruw, moeilijk in te drukken systeem. Omdat de toegevoegde hoeveelheid initiator erg klein en gevoelig is, is het belangrijk om deze gelijkmatig te verdelen, zodat deze doorgaans samen met het silaan wordt toegevoegd.
(3) Silaan wordt over het algemeen gebruikt vinylonverzadigd silaan, inclusief vinyltrimethoxysilaan (A2171) en vinyltriethoxysilaan (A2151), vanwege de snelle hydrolysesnelheid van A2171, dus kies meer mensen voor A2171. Op dezelfde manier is er een probleem met het toevoegen van silaan; de huidige fabrikanten van kabelmateriaal proberen de ondergrens te bereiken om de kosten te verlagen, omdat de silaan wordt geïmporteerd, de prijs duurder is.
(4) Anti-oxidant is om de stabiliteit van polyethyleenverwerking en kabel-anti-veroudering te garanderen en toegevoegd, anti-oxidant in het silaan-entproces heeft de rol van het remmen van de entreactie, dus het entproces, de toevoeging van antioxidant om voorzichtig te zijn, wordt bij het toegevoegde bedrag rekening gehouden met de hoeveelheid DCP die overeenkomt met de selectie. Bij het tweestapsvernettingsproces kan het grootste deel van de antioxidant aan de katalysatormasterbatch worden toegevoegd, waardoor de impact op het entproces kan worden verminderd. Bij het eenstaps verknopingsproces is de antioxidant aanwezig in het gehele entproces, dus de keuze van de soort en de hoeveelheid is belangrijker. Veelgebruikte antioxidanten zijn 1010, 168, 330, enz.
(5) Polymerisatieremmer wordt toegevoegd om een bepaald ent- en verknopingsproces van nevenreacties te remmen, in het entproces om een anti-verknopingsmiddel toe te voegen, kan het optreden van C2C-verknoping effectief worden verminderd, waardoor het wordt verbeterd de verwerkingsvloeibaarheid, bovendien zal de toevoeging van een transplantaat onder dezelfde omstandigheden worden voorafgegaan door de hydrolyse van silaan op de polymerisatieremmer, kan de hydrolyse van geënt polyethyleen verminderen, om de stabiliteit op lange termijn van het transplantaatmateriaal te verbeteren.
(6) Katalysatoren zijn vaak organotinderivaten (behalve de natuurlijke verknoping), waarvan dibutyltindilauraat (DBDTL) de meest voorkomende is, dat doorgaans wordt toegevoegd in de vorm van een masterbatch. In het tweestapsproces worden het transplantaat (A-materiaal) en de katalysatormasterbatch (B-materiaal) afzonderlijk verpakt en worden de A- en B-materialen met elkaar gemengd voordat ze aan de extruder worden toegevoegd om voorverknoping van het A-materiaal te voorkomen. In het geval van eenstaps silaanverknoopte polyethyleenisolaties is het polyethyleen in de verpakking nog niet geënt, dus er is geen voorvernettingsprobleem en daarom hoeft de katalysator niet afzonderlijk te worden verpakt.
Bovendien zijn er samengestelde silanen op de markt verkrijgbaar, die een combinatie zijn van silaan, initiator, antioxidant, sommige smeermiddelen en antikopermiddelen, en die over het algemeen worden gebruikt bij silaanvernettingsmethoden in één stap in kabelfabrieken.
Daarom is de formulering van isolatie van silaanvernet polyethyleen, waarvan de samenstelling niet als zeer complex wordt beschouwd en beschikbaar is in de relevante informatie, maar de juiste productieformuleringen, onder voorbehoud van enkele aanpassingen om te kunnen worden afgerond, waarvoor een volledige inzicht in de rol van de componenten in de formulering en de wet van hun impact op de prestaties en hun wederzijdse invloed.
In de vele soorten kabelmaterialen wordt met silaan verknoopt kabelmateriaal (tweestaps of éénstaps) beschouwd als de enige verscheidenheid aan chemische processen die plaatsvinden bij extrusie, andere varianten zoals polyvinylchloride (PVC) kabelmateriaal en polyethyleen (PE) kabelmateriaal, het extrusiegranulatieproces is een fysiek mengproces, zelfs als het chemische verknoping- en bestralingsvernettingskabelmateriaal, of het nu gaat om het extrusiegranulatieproces of het extrusiesysteem Kabel, er geen chemisch proces plaatsvindt In vergelijking daarmee is de productie van silaanverknoopt kabelmateriaal en de extrusie van kabelisolatie en procesbeheersing belangrijker.
4. Tweestaps silaanvernet polyethyleenisolatieproductieproces
Het productieproces van het tweestaps silaanvernet polyethyleen isolatiemateriaal A kan kort worden weergegeven in figuur 1.
Figuur 1 Productieproces van tweestaps silaanvernet polyethyleen isolatiemateriaal A
Enkele belangrijke punten in het productieproces van tweestaps silaanvernet polyethyleen isolatie:
(1) Drogen. Omdat de polyethyleenhars een kleine hoeveelheid water bevat, reageert het water, wanneer het bij hoge temperaturen wordt geëxtrudeerd, snel met de silylgroepen, waardoor verknoping ontstaat, waardoor de vloeibaarheid van de smelt wordt verminderd en voorverknoping ontstaat. Het afgewerkte materiaal bevat na afkoeling met water ook water, dat ook voorvernetting kan veroorzaken als het niet wordt verwijderd, en moet ook worden gedroogd. Om de kwaliteit van het drogen te waarborgen wordt gebruik gemaakt van een diepdroogunit.
(2) Meten. Omdat de nauwkeurigheid van de materiaalformulering belangrijk is, wordt doorgaans een geïmporteerde weegschaal met gewichtsverlies gebruikt. De polyethyleenhars en het antioxidant worden afgemeten en door de toevoerpoort van de extruder gevoerd, terwijl het silaan en de initiator worden geïnjecteerd door een pomp voor vloeibaar materiaal in het tweede of derde vat van de extruder.
(3) Extrusie-enten. Het entproces van silaan wordt in de extruder voltooid. De procesinstellingen van de extruder, inclusief temperatuur, schroefcombinatie, schroefsnelheid en voedingssnelheid, moeten het principe volgen dat het materiaal in het eerste deel van de extruder volledig gesmolten en gelijkmatig gemengd kan worden, wanneer voortijdige ontleding van het peroxide niet gewenst is. en dat het volledig uniforme materiaal in de tweede sectie van de extruder volledig moet worden afgebroken en het entproces moet worden voltooid. Typische extrudersectietemperaturen (LDPE) worden weergegeven in Tabel 1.
Tabel 1 Temperaturen van de tweestapsextruderzones
| Werkzone | Zone 1 | Zone 2 | Zone 3 ① | Zone 4 | Zone 5 |
| Temperatuur P°C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Werkzone | Zone 6 | Zone 7 | Zone 8 | Zone 9 | Mond sterven |
| Temperatuur °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①is waar het silaan wordt toegevoegd.
De snelheid van de extruderschroef bepaalt de verblijftijd en het mengeffect van het materiaal in de extruder. Als de verblijftijd kort is, is de peroxide-ontleding onvolledig; als de verblijftijd te lang is, neemt de viscositeit van het geëxtrudeerde materiaal toe. Over het algemeen moet de gemiddelde verblijftijd van de korrel in de extruder worden gecontroleerd, waarbij de halfwaardetijd van de ontleding van de initiator 5-10 keer bedraagt. De voedingssnelheid heeft niet alleen een zekere invloed op de verblijftijd van het materiaal, maar ook op het mengen en afschuiven van het materiaal. Het kiezen van een geschikte voedingssnelheid is ook erg belangrijk.
(4) Verpakking. Tweestaps silaanvernet isolatiemateriaal moet in directe lucht worden verpakt in aluminium-kunststofcomposietzakken om vocht te verwijderen.
5. Eenstaps silaanvernet polyethyleen isolatiemateriaalproductieproces
Eenstaps silaan verknoopt polyethyleen isolatiemateriaal vanwege het entproces vindt plaats in de kabelfabrieksextrusie van de kabelisolatiekern, dus de extrusietemperatuur van de kabelisolatie is aanzienlijk hoger dan bij de tweestapsmethode. Hoewel de isolatieformule van silaanvernet polyethyleen in één stap volledig is overwogen bij de snelle verspreiding van initiator en silaan en materiaalafschuiving, moet het entproces worden gegarandeerd door de temperatuur, die het eenstaps silaanvernet polyethyleen is isolatieproductie-installatie benadrukte herhaaldelijk het belang van de juiste keuze van de extrusietemperatuur; de algemeen aanbevolen extrusietemperatuur wordt weergegeven in Tabel 2.
Tabel 2 Eénstaps extrudertemperatuur van elke zone (eenheid: ℃)
| Zone | Zone 1 | Zone 2 | Zone 3 | Zone 4 | Flens | Hoofd |
| Temperatuur | 160 | 190 | 200~210 | 220~230 | 230 | 230 |
Dit is een van de zwakke punten van het eenstaps proces van silaanvernet polyethyleen, dat doorgaans niet nodig is bij het extruderen van kabels in twee stappen.
6. Productieapparatuur
De productieapparatuur is een belangrijke garantie voor procesbeheersing. De productie van met silaan verknoopte kabels vereist een zeer hoge mate van procescontrolenauwkeurigheid, dus de keuze van de productieapparatuur is bijzonder belangrijk.
De productie van tweestaps silaan verknoopt polyethyleen isolatiemateriaal. Een materiaalproductieapparatuur, momenteel meer huishoudelijke isotrope parallelle dubbelschroefsextruder met geïmporteerde gewichtloze weging, dergelijke apparaten kunnen voldoen aan de eisen van procescontrolenauwkeurigheid, de keuze van lengte en diameter van de dubbelschroefsextruder om ervoor te zorgen dat de verblijftijd van het materiaal, de keuze voor geïmporteerd gewichtloos wegen om de nauwkeurigheid van de ingrediënten te garanderen. Natuurlijk zijn er veel details van de apparatuur die de volledige aandacht verdienen.
Zoals eerder vermeld, zijn de eenstaps silaanverknoopte kabelproductieapparatuur in de kabelfabriek geïmporteerde, dure, binnenlandse fabrikanten van apparatuur hebben geen vergelijkbare productieapparatuur, de reden is het gebrek aan samenwerking tussen fabrikanten van apparatuur en formule- en procesonderzoekers.
7.Silaan natuurlijk verknoopt polyethyleen isolatiemateriaal
Silaan natuurlijk vernet polyethyleen isolatiemateriaal dat de afgelopen jaren is ontwikkeld, kan onder natuurlijke omstandigheden binnen enkele dagen worden vernet, zonder onderdompeling in stoom of warm water. Vergeleken met de traditionele silaanvernettingsmethode kan dit materiaal het productieproces voor kabelfabrikanten verkorten, waardoor de productiekosten verder worden verlaagd en de productie-efficiëntie wordt verhoogd. Silaan-natuurlijk verknoopte polyethyleenisolatie wordt steeds meer erkend en gebruikt door kabelfabrikanten.
De afgelopen jaren is de natuurlijke silaan-isolatie van vernet polyethyleen volwassen geworden en in grote hoeveelheden geproduceerd, met bepaalde prijsvoordelen in vergelijking met geïmporteerde materialen.
7. 1 Formuleringsideeën voor silaan-natuurlijk verknoopte polyethyleenisolaties
Silaan natuurlijke verknoopte polyethyleen isolaties worden geproduceerd in een tweestapsproces, met dezelfde formulering bestaande uit basishars, initiator, silaan, antioxidant, polymerisatieremmer en katalysator. De formulering van silaan natuurlijke verknoopte polyethyleen isolatoren is gebaseerd op het verhogen van de silaan-entsnelheid van het A-materiaal en het selecteren van een efficiëntere katalysator dan silaan warm water verknoopte polyethyleen isolatoren. Het gebruik van A-materialen met een hogere silaanentsnelheid gecombineerd met een efficiëntere katalysator zal het mogelijk maken dat de met silaan verknoopte polyethyleenisolator snel verknoopt, zelfs bij lage temperaturen en met onvoldoende vocht.
De A-materialen voor geïmporteerde silaan-natuurlijk verknoopte polyethyleenisolatoren worden gesynthetiseerd door copolymerisatie, waarbij het silaangehalte op een hoog niveau kan worden gecontroleerd, terwijl de productie van A-materialen met hoge entsnelheden door het enten van silaan moeilijk is. De in de receptuur gebruikte basishars, initiator en silaan moeten qua variatie en toevoeging gevarieerd en aangepast worden.
De selectie van de resist en de aanpassing van de dosering ervan zijn ook cruciaal, omdat een toename van de entsnelheid van het silaan onvermijdelijk leidt tot meer CC-verknopingsnevenreacties. Om de verwerkingsvloeibaarheid en oppervlakteconditie van het A-materiaal voor daaropvolgende kabelextrusie te verbeteren, is een geschikte hoeveelheid polymerisatieremmer vereist om CC-verknoping en voorafgaande voorverknoping effectief te remmen.
Bovendien spelen katalysatoren een belangrijke rol bij het verhogen van de verknopingssnelheid en moeten ze worden geselecteerd als efficiënte katalysatoren die overgangsmetaalvrije elementen bevatten.
7. 2 Verknopingstijd van silaan-natuurlijk verknoopte polyethyleenisolaties
De tijd die nodig is om de vernetting van silaan natuurlijke vernet polyethyleen isolatie in zijn natuurlijke staat te voltooien, is afhankelijk van de temperatuur, vochtigheid en dikte van de isolatielaag. Hoe hoger de temperatuur en vochtigheid, hoe dunner de dikte van de isolatielaag, hoe korter de vereiste vernettingstijd, en hoe langer het tegenovergestelde. Omdat de temperatuur en vochtigheid variëren van regio tot regio en van seizoen tot seizoen, zelfs op dezelfde plaats en op hetzelfde tijdstip, zullen de temperatuur en vochtigheid vandaag en morgen anders zijn. Daarom moet de gebruiker tijdens het gebruik van het materiaal de vernettingstijd bepalen op basis van de lokale en heersende temperatuur en vochtigheid, evenals de specificatie van de kabel en de dikte van de isolatielaag.
Posttijd: 13 augustus 2022