(有配方)硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料的生产工艺
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料Revised by Hanlin on 10 January 2021硅烷交联聚乙烯电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料目前在我国电线电缆行业得到广泛的应用。
该材料在制造交联电线电缆时,与过氧化物交联和辐照交联相比,具有所需制造设备简单,操作方便,综合成本低等优点,已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料。
1 硅烷交联电缆料交联原理制成硅烷交联聚乙烯主要有两个过程:接枝和交联。
在接枝过程中,聚合物在游离引发剂及热解成的自由基作用下,失去叔碳原子上的H原子产生自由基,该自由基与乙烯基硅烷的-CH=CH2基反应,生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。
在交联过程中,接枝聚合物首先在水的作用下发生水解生成硅醇,-OH与邻近的Si-O-H基团缩合形成Si-O-Si键,从而使聚合物大分子间产生交联。
2 硅烷交联电缆料及其电缆的生产方式大家知道,硅烷交联电缆料及其电缆的生产有二步法和一步法之分。
二步法和一步法的不同在于硅烷接枝过程在什么地方进行,接枝过程在电缆料生产商处进行的为二步法,接枝过程在电缆制造厂进行的为一步法。
目前国内市场占有量最大的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料由所谓的A料和B料组成,A料为已接枝了硅烷的聚乙烯,B料为催化剂母料,其重量比一般为A∶B=95∶5,A料和B料由电缆料厂制成后售于电缆厂,电缆厂在使用前将A料和B料按比例混合后,在普通挤出机中即可挤制电缆绝缘线芯,而后在温水或蒸汽中使绝缘层交联。
还有一类的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料,其A料的生产方式不同,是在合成聚乙烯时引入乙烯基硅烷直接得到含有硅烷支链的聚乙烯,这种方法本质上是树脂的生产技术,须由大型石化企业来完成。
最早进入我国的LINKLON硅烷料的A料便属这一类型。
目前,DOW和BOREALIS硅烷料也为这一类型,国内的石化企业中没有该类型的产品。
一步法也有两种类型,传统的一步法工艺是将各种原料按配方中的配比由特制的精密计量系统,投入专门设计的专用挤出机中一步完成接枝和挤制电缆绝缘线芯,在这一过程中,不需要造粒,不需要电缆料厂的参与,由电缆厂独自完成。
硅烷交联聚乙烯的制备及生产工艺的优化
毕业设计（论文）论文题目：硅烷交联聚乙烯的制备及生产工艺的优化系部：电气工程系专业：电线电缆制造技术班级：2014级06班学生姓名：田丰保学号：140314218指导教师：白志强2017年5月3日摘要综述国内外硅烷交联聚乙烯技术的研究进展及应用情况，介绍了硅烷交联聚乙烯的生产工艺、配方的研究、制品的性能及应用等指出硅烷交联技术在聚乙烯改性方面应用前景和研究新方向。
本文介绍了为保证硅烷交联聚乙烯料具有最稳定的质量和满足客户高要求，主要采用六西格玛管理方法对工艺进行优化，提高性能，提高生产过程能力，降低性能波动性。
关键词：交联工艺、工艺优化、硅烷交联聚乙烯ABSTRACTResearch progress and application situation at home and abroad of silane crosslinked polyethylene technology,introduces the production process of silane crosslinked polyethylene,formulation research,product performance and application that silane crosslinked polyethylene modified technology in the applications and new research directions.This paper introduces for silane crosslinked polyethylene material has the most stable quality and meet customer requirements,mainly to optimize the process,using six sigma management method to improve the performance,improve the production process capability,reduce the performance volatility.Key words:Crosslinking technology,process optimization,silane crosslinked polyethylene目录摘要 (I)绪论 (1)第1章scp1的简介 (2)1.1scp的发展历程 (2)1.2scp的配方 (2)1.3scp的用途和前景 (4)第2章scp的制备 (5)2.1scp的反应机理 (5)2.2工艺流程 (8)2.3设备的简介 (12)2.4scp的生产中温度的设定 (14)第3章scp的优化 (16)3.1优化方案的设计、分析与验证 (16)3.2优化前后特点的对比 (22)第4章结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)硅烷交联聚乙烯silicone crosslinked polyethylene（缩写scp）II绪论硅烷交联又称温水交联，1960年由英国道康宁公司提出开发，也称为Sioplas 法，即硅烷接枝交联工艺，它是接枝和挤出分成两个工序进行。
硅烷交联聚乙烯配方工艺
硅烷接枝反应体系的流变行为
图3-11：硅烷接枝体系剪切应力和剪切速率之间的关系
图3-12：硅烷接枝体系表观粘度和非牛顿剪切速率关系曲线
图3-14：硅烷接枝体系的非牛顿指数 图3-13：硅烷接枝体系表观粘度和剪切应力之间关系曲线
水份对硅烷交联聚乙烯熔体流动性的影响
图3-16：含水量对MFR的影响
l 3.4.1 硅烷交联高密度聚乙烯的微观形态 l 3.4.2 硅烷交联聚乙烯的性能
3.4.2.1 交联对密度的影响 3.4.2.2 交联对结晶性能的影响 3.4.2.3 交联对力学性能的影响 3.4.2.4 交联对热性能的影响
硅烷交联聚乙烯配方工艺
硅烷交联高密度聚乙烯的微观结构
图3-22未交联HDPE
+5 -7
70 0 2.3 1.5×1015 37 2×104 -77
单位 MPa
% % %
% %
Ω.m KV.m
℃
实验方法 GB1040 GB1040 GB2951.7
GB2951.18
GB1409 GB1410 GB1408 GB1409 GB5470
无卤阻燃电缆料基础树脂选择
表3-15：EVA对LLDPE复合体系力学性能和阻燃性能的影响
凝胶含量，%
40.6
58.7
56.2
45.2
MFR（g/10min） 0.48
0.12
0.15
0.22
引发剂用量对凝胶含量和熔体流动速率的影响
硅烷种类对凝胶含量和熔体流动速率的影响
硅烷种类 凝胶含量，% MFR，g/10min
A151 58.4 0.45
A171 60.3 0.38
A172 62.1 0.17
交联聚乙烯绝缘电缆工艺流程
交联聚乙烯绝缘电缆工艺流程交联聚乙烯绝缘电缆那可是个很有趣的东西呢！它的工艺流程也很值得一聊。
一、原料准备。
这就像是做菜要先准备食材一样。
生产交联聚乙烯绝缘电缆得先把各种原料准备好。
聚乙烯树脂那肯定是主角啦，就像做菜的主要食材一样重要。
除了它呢，还得有交联剂，这个交联剂就像是调料，能让聚乙烯发生奇妙的变化。
还有抗氧剂之类的助剂，这就像是给这道菜加的营养补充剂，能让电缆在各种环境下都能好好的。
把这些原料按照一定的比例混合起来，就像是把食材和调料按照食谱的比例搭配好一样，这可是个很需要精确性的活儿呢。
二、挤出成型。
原料准备好啦，就开始挤出成型喽。
想象一下，把混合好的原料放进一个超级大的“注射器”一样的设备里，这个设备就叫挤出机。
挤出机里面有个螺杆，螺杆就像一个大力士，不停地把原料往前推。
在这个过程中，原料会被加热，变得软软的，就像融化的巧克力一样。
然后通过一个模具，这个模具就像是一个超级精确的塑形器，把软软的原料挤成我们想要的电缆的形状，比如说圆形的电缆芯。
这个过程可不容易呢，温度得控制好，要是太热了，原料可能就烧焦啦，要是太冷了，又挤不出来。
就像烤蛋糕，温度不对，蛋糕就失败了。
三、交联反应。
电缆芯挤出来了，但还没有完成使命哦。
接下来就是交联反应啦。
这一步就像是给电缆芯来个超级变身。
把电缆芯放到交联设备里，这个设备会让之前加进去的交联剂发挥作用。
交联剂会让聚乙烯分子之间像手拉手一样连接起来，形成一个超级紧密的网络结构。
这个过程就像是给电缆芯穿上了一层超级坚固的铠甲，让它能够承受更高的电压，更恶劣的环境。
这一步也需要严格控制条件呢，压力、温度、时间都得恰到好处，不然这层“铠甲”可能就不那么完美啦。
四、屏蔽层和护套层的制作。
电缆芯变得强大之后，还得给它穿上“衣服”呢。
这就是屏蔽层和护套层的制作。
屏蔽层就像是一个保镖，能保护电缆不受外界电磁场的干扰。
一般会用金属材料来做屏蔽层，就像给电缆芯围上一圈金属护盾。
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-硅烷交联聚乙烯电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料目前在我国电线电缆行业得到广泛的应用。
该材料在制造交联电线电缆时,与过氧化物交联和辐照交联相比,具有所需制造设备简单,操作方便,综合成本低等优点,已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料。
1硅烷交联电缆料交联原理制成硅烷交联聚乙烯主要有两个过程:接枝和交联。
在接枝过程中,聚合物在游离引发剂及热解成的自由基作用下,失去叔碳原子上的H 原子产生自由基,该自由基与乙烯基硅烷的- CH = CH2 基反应,生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。
在交联过程中,接枝聚合物首先在水的作用下发生水解生成硅醇, - OH 与邻近的Si - O - H 基团缩合形成Si- O - Si 键,从而使聚合物大分子间产生交联。
2硅烷交联电缆料及其电缆的生产方式大家知道,硅烷交联电缆料及其电缆的生产有二步法和一步法之分。
二步法和一步法的不同在于硅烷接枝过程在什么地方进行,接枝过程在电缆料生产商处进行的为二步法,接枝过程在电缆制造厂进行的为一步法。
目前国内市场占有量最大的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料由所谓的A 料和B 料组成,A 料为已接枝了硅烷的聚乙烯,B 料为催化剂母料,其重量比一般为A∶B = 95∶5 ,A 料和B 料由电缆料厂制成后售于电缆厂,电缆厂在使用前将A 料和B 料按比例混合后,在普通挤出机中即可挤制电缆绝缘线芯,而后在温水或蒸汽中使绝缘层交联。
还有一类的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料,其A 料的生产方式不同,是在合成聚乙烯时引入乙烯基硅烷直接得到含有硅烷支链的聚乙烯,这种方法本质上是树脂的生产技术,须由大型石化企业来完成。
最早进入我国的LINKLON 硅烷料的A 料便属这一类型。
目前,DOW和BOREALIS 硅烷料也为这一类型,国内的石化企业中没有该类型的产品。
硅烷自然交联电缆料生产技术
硅烷自然交联聚乙烯绝缘料近年来研发的硅烷自然交联聚乙烯绝缘料,可以在自然条件下几天内即可完成交联,无需蒸汽或温水浸泡。
与传统的硅烷交联方式相比,该材料能为电缆制造厂减少生产工序,进一步降低生产成本,提高生产效率。
硅烷自然交联聚乙烯绝缘料已得到越来越多电缆制造厂家的认可和使用。
目前市场上的进口料, 主要来自DOW 和BOREALIS。
近年来国产的硅烷自然交联聚乙烯绝缘料技术已成熟,并已大批量生产,与进口料相比,在价格上具有一定的优势。
1硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的配方思路硅烷自然交联聚乙烯绝缘料采用二步法的生产方式,其配方同样由基材树脂、引发剂、硅烷、抗氧剂、阻聚剂和催化剂组成。
相对于硅烷温水交联聚乙烯绝缘料,硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的配方应从提高A 料的硅烷接枝率以及选择更高效的催化剂着手。
使用硅烷接枝率较高的A 料配合高效催化剂,才能使硅烷交联聚乙烯绝缘料即使在低温、水分不充足时也能快速交联。
进口硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的A 料都采用共聚法合成,其硅烷含量可控制在较高水平,而采用接枝硅烷的方法生产具有高接枝率的A 料则相当困难。
配方中使用的基材树脂、引发剂、硅烷从品种和添加量上都应变化和调整。
阻聚剂的选择及其用量的调整也至关重要,因为硅烷接枝率的提高必然导致更多C - C 交联副反应的发生。
为了提高A 料在后续挤制电缆时的加工流动性及表面状况,需加入适量的阻聚剂以有效抑制C - C 交联和先期预交联。
另外,催化剂对提高交联速度起着重要作用,应选择使用含过渡金属无素的高效催化剂。
2硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的交联时间硅烷自然交联聚乙烯绝缘料在自然状态下完成交联所需时间与温度、湿度及绝缘层厚度有关。
温度、湿度越高,绝缘层厚度越薄,所需交联时间则越短,反之则越长。
由于不同地区不同季节的气温和湿度都不相同,即使在同一地点同一时间段,今天和明天的气温和湿度都是变化的。
因而该材料在使用过程中,使用者应根据当地及当时的气温、湿度,以及电缆的规格、绝缘层的厚度来确定交联时间。
硅烷交联聚乙烯电力电缆绝缘料的研制
硅烷交联聚乙烯电力电缆绝缘料的研制作者：张建耀， 刘少成， 许平， 丛日新， 谢侃， Zhang Jianyao， Liu Shaocheng， Xu Ping ， Cong Rixin， Xie Kan作者单位：张建耀,Zhang Jianyao(常熟理工学院化学与材料工程系,江苏,常熟,215500)， 刘少成,许平,丛日新,谢侃,Liu Shaocheng,Xu Ping,Cong Rixin,Xie Kan(中国石化齐鲁股份有限公司树脂研究所,山东,淄博,255400)刊名：合成树脂及塑料英文刊名：CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS年，卷(期)：2005,22(6)被引用次数：3次参考文献(6条)1.沈经纬;叶南飚;左胜武硅烷与聚乙烯接枝反应的研究[期刊论文]-四川大学学报(工程科学版) 2002(01)2.俞强;林明德;李锦春硅烷接枝交联HDPE/LLDPE的研究[期刊论文]-石油化工高等学校学报 1999(03)3.金日光高聚物流变学及其在加工中的应用 19864.牟国培聚合物填料的润湿和化学法表面处理 1999(03)5.俞强;李锦春;林明德硅烷接枝交联聚乙烯的研究[期刊论文]-高分子材料科学与工程 1999(04)6.刘颖;龙文保;吴大鸣硅烷交联聚乙烯管材生产过程中的化学反应及其主要影响因素[期刊论文]-塑料科技2001(04)本文读者也读过(10条)1.陈定坚对硅烷交联聚乙烯电缆的探讨[期刊论文]-沿海企业与科技2009(11)2.张建耀.刘少成.许平.黄峰.Zhang Jianyao.Liu Shaocheng.Xu Ping.Huang Feng EVA改性硅烷交联聚乙烯绝缘料[期刊论文]-合成树脂及塑料2005,22(4)3.谢侃.张建耀.刘少成.许平.陈冬梅.张佐光.XIE Kan.ZHANG Jian-yao.LIU Shao-cheng.XU Ping.CHEN Dong-mei .ZHANG Zuo-guang硅烷交联聚乙烯电力电缆绝缘料基础树脂的性能[期刊论文]-高分子材料科学与工程2006,22(1)4.吴大鸣.任冬云两步法硅烷交联聚乙烯及其制品加工[期刊论文]-塑料工业2001,29(6)5.黎驹.LI Ju中小企业硅烷交联聚乙烯绝缘单线制造的探索[期刊论文]-电线电缆2006(6)6.张建耀.Zhang Jianyao交联聚乙烯绝缘料用基础树脂的性能研究[期刊论文]-塑料科技2005(6)7.常洪宇.杨玉文.杨玉龙硅烷交联聚乙烯应用工艺研究[期刊论文]-化学与粘合2001(3)8.王寿泰.汤海滨低成本硅烷固相载体一步法交联聚乙烯绝缘料的研制[会议论文]-20029.姚飞麟.YAO Fei-ling硅烷交联聚乙烯电缆修补试验[期刊论文]-电线电缆2000(4)10.李秀峰.荣文光.胡旭辉.高彧交联条件对硅烷交联聚乙烯电缆绝缘性能的影响[期刊论文]-电线电缆2006(3)引证文献(3条)1.陈文博.张勇.林磊.张新电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响[期刊论文]-电线电缆 2012(1)2.杨超.栾维涛.徐洪霞2005年我国工程塑料应用进展[期刊论文]-工程塑料应用 2006(7)3.张爱霞.周勤.曾向宏.陈莉2005年国内有机硅进展[期刊论文]-有机硅材料 2006(3)本文链接：/Periodical_hcszjsl200506002.aspx。
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料
硅烷交联聚乙烯电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料目前在我国电线电缆行业得到广泛的应用..该材料在制造交联电线电缆时;与过氧化物交联和辐照交联相比;具有所需制造设备简单;操作方便;综合成本低等优点;已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料..1硅烷交联电缆料交联原理制成硅烷交联聚乙烯主要有两个过程:接枝和交联..在接枝过程中;聚合物在游离引发剂及热解成的自由基作用下;失去叔碳原子上的H原子产生自由基;该自由基与乙烯基硅烷的-CH=CH2基反应;生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物..在交联过程中;接枝聚合物首先在水的作用下发生水解生成硅醇;-OH与邻近的Si-O-H基团缩合形成Si-O-Si键;从而使聚合物大分子间产生交联..2硅烷交联电缆料及其电缆的生产方式大家知道;硅烷交联电缆料及其电缆的生产有二步法和一步法之分..二步法和一步法的不同在于硅烷接枝过程在什么地方进行;接枝过程在电缆料生产商处进行的为二步法;接枝过程在电缆制造厂进行的为一步法..目前国内市场占有量最大的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料由所谓的A料和B料组成;A料为已接枝了硅烷的聚乙烯;B料为催化剂母料;其重量比一般为A∶B=95∶5;A料和B料由电缆料厂制成后售于电缆厂;电缆厂在使用前将A料和B料按比例混合后;在普通挤出机中即可挤制电缆绝缘线芯;而后在温水或蒸汽中使绝缘层交联..还有一类的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料;其A料的生产方式不同;是在合成聚乙烯时引入乙烯基硅烷直接得到含有硅烷支链的聚乙烯;这种方法本质上是树脂的生产技术;须由大型石化企业来完成..最早进入我国的LINKLON硅烷料的A料便属这一类型..目前;DOW和BOREALIS硅烷料也为这一类型;国内的石化企业中没有该类型的产品..一步法也有两种类型;传统的一步法工艺是将各种原料按配方中的配比由特制的精密计量系统;投入专门设计的专用挤出机中一步完成接枝和挤制电缆绝缘线芯;在这一过程中;不需要造粒;不需要电缆料厂的参与;由电缆厂独自完成..此类一步法硅烷交联电缆的生产装置及配方技术大多为国外引进;价格昂贵..另一类一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料是由电缆料生产厂家生产;是将所有原料按配方中的配比经一种特殊方法混合在一起;包装后出售;没有A料和B料之分;电缆厂可直接在挤出机中一步同时完成接枝和挤制电缆绝缘线芯..该方法的独到之处是无需昂贵的专用挤出机;在普通的PVC挤出机中即能完成硅烷接枝过程;且省去了二步法在挤出前A料和B料需混合的劳作..3配方组成硅烷交联聚乙烯电缆料的配方一般由基材树脂、引发剂、硅烷、抗氧剂、阻聚剂、催化剂等组成..1基材树脂一般是熔体指数MI为2的低密度聚乙烯LDPE树脂;但近来随合成树脂技术的发展及成本压力;线性低密度聚乙烯LLDPE也用作或部分用作该材料的基材树脂..不同的树脂往往由于其大分子内部结构的差异;对其接枝交联产生很大影响;所以使用不同的基材树脂或不同生产厂的同一种类型的树脂;其配方也将随之而修正..2引发剂常用的为过氧化二异丙苯DCP;关键是把握量的问题;过少导致硅烷接枝不够;过多引起聚乙烯交联;从而使其流动性降低;挤出的绝缘线芯表面粗糙;挤制困难..由于引发剂的加入量很小;又很敏感;所以怎样分散均匀也很重要;一般将其溶入硅烷一起加入..3硅烷一般采用乙烯基不饱和硅烷;包括乙烯基三甲氧基硅烷A2171和乙烯基三乙氧基硅烷A2151;由于A2171的水解速率快;所以选用A2171者较多..同样;硅烷也有一个加入量的问题;目前各电缆料生产厂都力图做到其下限以降低成本;因为硅烷都为进口;价格较贵..4抗氧剂是为了保证聚乙烯加工过程中的稳定性及电缆的抗老化而加入;抗氧剂在硅烷接枝过程中有抑制接枝反应的作用;所以;接枝过程中;抗氧剂的添加要慎重;加入量的选择要考虑与DCP量的匹配..在二步法交联过程中;大部分的抗氧剂可在催化剂母料中加入;这样能减少对接枝过程的影响..而在一步法交联过程中;抗氧剂存在于整个接枝过程;所以其品种和量的选择更为重要..常用的抗氧剂有1010、168、330等..5阻聚剂加入是为了抑制一些接枝和交联过程的副反应发生;在接枝过程加入一种防交联剂;能有效地降低C2C交联的发生;从而提高加工流动性;另外;加入一种在相同条件下会先于接枝上的硅烷水解的阻聚剂能降低接枝聚乙烯的水解;提高接枝料的长期稳定性..6催化剂常为有机锡衍生物自然交联除外;最通用的是二月桂酸二丁基锡DBDTL;一般以母料形式加入..在二步法中;接枝料A料和催化剂母料B料是分别包装;在加入挤出机前才把A料和B料混在一起;这样是为了防止A料的预交联..而在一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料中;包装中的聚乙烯还未曾接枝;所以不存在预交联问题;故而催化剂无需分开包装..另外;市场上有售复配的硅烷;这种复配的硅烷是把硅烷、引发剂、抗氧剂、一些润滑剂及抗铜剂复配在一起;在电缆厂中进行的一步法硅烷交联方法一般用此类复配硅烷;而目前大多数电缆料厂不用此类复配的硅烷;原因是价格太贵..所以;硅烷交联聚乙烯绝缘料的配方;其组成被认为不是很复杂;且在有关的资料中均可获得;但合适的生产配方;须经过一番调整才能定型;这需要对配方中各组分的作用和其对性能影响的规律以及它们相互间的影响有充分的认识..在目前众多的电缆料品种中;硅烷交联电缆料无论是二步法还是一步法被认为是唯一在挤出中有化学过程发生的品种;其他品种如聚氯乙烯PVC电缆料及聚乙烯PE电缆料;其挤出造粒过程是一种物理共混过程;即使是化学交联和辐照交联电缆料;无论在挤出造粒过程;还是挤制电缆时;均无化学过程发生;所以;相比较而言;生产硅烷交联电缆料及电缆绝缘挤制时;工艺控制更为重要..二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料生产工艺二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料A料的生产工艺可由图1简单地表示..图1二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料A料生产工艺二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料生产工艺中的几个要点:1干燥..由于聚乙烯树脂含少量的水分;在高温挤出时;水会迅速与硅烷基反应产生交联;使熔体流动性下降;产生预交联;所以聚乙烯树脂在喂入挤出机前必须干燥..成品料由于经过水冷后也含有水分;不去除同样会引起预交联;也必须经过干燥..为了保证干燥的质量;需采用深度干燥装置..2计量..由于该材料配方计量的准确性很重要;一般采用进口失重式计量称;聚乙烯树脂和抗氧剂等经计量;由挤出机的喂料口喂入;硅烷和引发剂由液料泵在挤出机的第二节或第三节机筒注入..3挤出接枝..硅烷的接枝过程在挤出机中完成;挤出机的工艺设置包括温度、螺杆的组合、螺杆的转速和喂料速度等;须遵循这样的原则:物料在挤出机的前段能充分熔融混合均匀;这时不希望过氧化物过早的分解;充分均匀的物料在经过挤出机的后段时;其中的过氧化物须能完全的分解;并完成接枝过程;典型的挤出机各区段温度LDPE见表1..表1二步法挤出机各区段的温度工作区1区2区3区①4区5区温度P℃140 145 120 160 170工作区6区7区8区9区口模温度℃180 190 195 205 195①为硅烷加入处..挤出机螺杆转速决定物料在挤出机中的停留时间和混合效果;停留时间短;过氧化物分解不完全;停留时间过长;挤出物料的粘度增加..一般;粒料在挤出机中的平均停留时间应控制在引发剂分解半衰期的5～10倍..喂料速度不仅对物料的停留时间有一定影响;还对物料的混合和剪切有影响;选择一个适当的喂料速度也很重要..4包装..二步法硅烷交联绝缘料应采用铝塑复合袋直空包装以杜绝潮气..一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料生产工艺一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料由于其接枝过程是在电缆厂挤制电缆绝缘线芯时进行的;所以电缆绝缘的挤制温度要明显高于二步法..虽然在一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料配方中已充分考虑了引发剂和硅烷的快速分散以及物料的剪切;但接枝过程必须得由温度来保证;这也就是一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料生产厂反复强调正确选择挤出温度重要性的原因;一般推荐的挤出温度见表2..表2一步法挤出机各区段的温度单位:℃区段1区2区3区4区法兰机头温度160 190 200～210 220～230 230 230而用二步法挤制电缆时一般无需这么高的温度;这也是一步法硅烷交联聚乙烯的一个弱点..5生产设备生产设备是工艺控制的重要保证;生产硅烷交联电缆时;对工艺控制精度的要求非常高;所以生产设备的选择显得尤为重要..生产二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料A料的生产装备;目前较多采用国产的同向平行双螺杆挤出机配进口失重式计量称;这类装置能满足工艺控制精度的要求;选用长径比较大的双螺杆挤出机以保证物料的停留时间;选用进口失重式计量称以保证配料的精确性..当然设备上还有许多细节问题需要引起充分的重视..前面也谈到;在电缆厂中进行的一步法硅烷交联电缆的生产设备都为进口;价格昂贵;国内设备制造厂没有类似的生产设备;原因是设备制造商与配方及工艺研究者缺乏合作..6硅烷自然交联聚乙烯绝缘料近年来研发的硅烷自然交联聚乙烯绝缘料;可以在自然条件下几天内即可完成交联;无需蒸汽或温水浸泡..与传统的硅烷交联方式相比;该材料能为电缆制造厂减少生产工序;进一步降低生产成本;提高生产效率..硅烷自然交联聚乙烯绝缘料已得到越来越多电缆制造厂家的认可和使用..目前市场上的进口料;主要来自DOW和BOREALIS..近年来国产的硅烷自然交联聚乙烯绝缘料技术已成熟;并已大批量生产;与进口料相比;在价格上具有一定的优势..6.1硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的配方思路硅烷自然交联聚乙烯绝缘料采用二步法的生产方式;其配方同样由基材树脂、引发剂、硅烷、抗氧剂、阻聚剂和催化剂组成..相对于硅烷温水交联聚乙烯绝缘料;硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的配方应从提高A料的硅烷接枝率以及选择更高效的催化剂着手..使用硅烷接枝率较高的A料配合高效催化剂;才能使硅烷交联聚乙烯绝缘料即使在低温、水分不充足时也能快速交联..进口硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的A料都采用共聚法合成;其硅烷含量可控制在较高水平;而采用接枝硅烷的方法生产具有高接枝率的A料则相当困难..配方中使用的基材树脂、引发剂、硅烷从品种和添加量上都应变化和调整..阻聚剂的选择及其用量的调整也至关重要;因为硅烷接枝率的提高必然导致更多C-C交联副反应的发生..为了提高A料在后续挤制电缆时的加工流动性及表面状况;需加入适量的阻聚剂以有效抑制C-C交联和先期预交联..另外;催化剂对提高交联速度起着重要作用;应选择使用含过渡金属无素的高效催化剂..6.2硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的交联时间硅烷自然交联聚乙烯绝缘料在自然状态下完成交联所需时间与温度、湿度及绝缘层厚度有关..温度、湿度越高;绝缘层厚度越薄;所需交联时间则越短;反之则越长..由于不同地区不同季节的气温和湿度都不相同;即使在同一地点同一时间段;今天和明天的气温和湿度都是变化的..因而该材料在使用过程中;使用者应根据当地及当时的气温、湿度;以及电缆的规格、绝缘层的厚度来确定交联时间..图2为该材料在温度为23±2℃;相对湿度为75±5%的空气中;试样厚度为1.2±1.0mm双面暴露;其热延伸率随放置时间的变化趋势..图2热延伸率随放置时间的变化趋势有时为了缩短检测所需时间;硅烷自然交联聚乙烯绝缘料也采用水煮的方法而使其快速交联..图3为硅烷自然交联料和温水交联料都置于90±2℃的水中;试样厚度为1.2±0.1mm双面暴露;二者的热延伸率随在温水中放置时间的变化状况..图3硅烷自然交联料和温水交联料的热延伸率随温水中放置时间的变化状况从图3可以看出;硅烷自然交联聚乙烯绝缘料也可以在温水中短时间内使其交联..在我国北方地区气候干燥的冬天;使用硅烷自然交联聚乙烯绝缘料时;建议采用短时间温水浸泡或蒸汽熏蒸的方法使其交联..。
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料
硅烷交联聚乙烯电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料目前在我国电线电缆行业得到广泛的应用。
该材料在制造交联电线电缆时,与过氧化物交联和辐照交联相比,具有所需制造设备简单,操作方便,综合成本低等优点,已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料。
1硅烷交联电缆料交联原理制成硅烷交联聚乙烯主要有两个过程:接枝和交联。
在接枝过程中,聚合物在游离引发剂及热解成的自由基作用下,失去叔碳原子上的H 原子产生自由基,该自由基与乙烯基硅烷的- CH = CH2 基反应,生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。
在交联过程中,接枝聚合物首先在水的作用下发生水解生成硅醇, - OH 与邻近的Si - O - H 基团缩合形成Si- O - Si 键,从而使聚合物大分子间产生交联。
2硅烷交联电缆料及其电缆的生产方式大家知道,硅烷交联电缆料及其电缆的生产有二步法和一步法之分。
二步法和一步法的不同在于硅烷接枝过程在什么地方进行,接枝过程在电缆料生产商处进行的为二步法,接枝过程在电缆制造厂进行的为一步法。
目前国内市场占有量最大的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料由所谓的A 料和B 料组成,A 料为已接枝了硅烷的聚乙烯,B 料为催化剂母料,其重量比一般为A∶B = 95∶5 ,A 料和B 料由电缆料厂制成后售于电缆厂,电缆厂在使用前将A 料和B 料按比例混合后,在普通挤出机中即可挤制电缆绝缘线芯,而后在温水或蒸汽中使绝缘层交联。
还有一类的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料,其A 料的生产方式不同,是在合成聚乙烯时引入乙烯基硅烷直接得到含有硅烷支链的聚乙烯,这种方法本质上是树脂的生产技术,须由大型石化企业来完成。
最早进入我国的LINKLON 硅烷料的A 料便属这一类型。
目前,DOW和BOREALIS 硅烷料也为这一类型,国内的石化企业中没有该类型的产品。
一步法也有两种类型,传统的一步法工艺是将各种原料按配方中的配比由特制的精密计量系统,投入专门设计的专用挤出机中一步完成接枝和挤制电缆绝缘线芯,在这一过程中,不需要造粒,不需要电缆料厂的参与,由电缆厂独自完成。