硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料完整版
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硅烷交联聚乙烯绝缘料
相 容性 差 、 产 品硬 度高 、 不耐 环境 应 力开 裂 等 问题 ， 使 其 达 到 国内先进水 平 。 市场需 求分 析 ： 我 国 已经 发展 成 为世 界 最大 的 电 线 电缆 制造 国。随着 人们对 环 境 的重视 程 度 的增 加 ， 无 卤阻燃产 品应 用 越来 越 广 泛 ， 例 如 在 家 电行业 、 建 材、 电信 、 汽 车 等一 些 行 业 对 无 卤阻燃 电线 电缆 具 有 很 大 的需求 。在 电器方 面 ， 我 国 已经 成 为世 界最 大 的 电器生 产 国和世界 最 大的 电器 出 口国 ， 考虑 到一 些 国 家对含 卤素制 品进 口的限制 而生产的变相 “ 技术壁 垒” ， 因此无 卤阻燃 电线 电缆 在 家 电行业 上 有 非 常 大 的应用 前景 。国内 已有 相关 规定 ， 要 求 高层 建筑 必 须 采 用无 卤阻燃 电线 电缆 。另外 ， 电信 基础 设 备用 线 和 汽车用线 中在 阻燃的基础 上都 附加 了无 卤化 的要 求 等 等， 无论是 国内还是国外 ， 无卤化是阻燃电线电缆发展 的方 向， 市场前景非 常广 阔 ， 具有很大 的市场潜 力 。 市 场竞 争分 析 ： 该 产 品与 同类 产 品相 比 ， 具 有 燃 烧时发烟量少 ， 释放出有毒气体少 ， 减少对人体及仪 器 设备 的伤 害 ， 同时腐蚀 性 能 、 力 学性 能 、 电性 能及 挤 出加工性能均优于同类产 品； 其优势在于技术成熟 、 原 料易得 、 成 本低廉 、 市 场前景 广 阔。
项 目信息
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ０ Ｌ ｏ Ｇ Ｙ Ａ Ｎ Ｄ ＭＡ Ｒ Ｋ Ｅ Ｔ
Ｖｏ １ ． ２１， Ｎｏ ． ７， ２ ０１ ４
求 调整 产 品的 型号 ， 做好 应 对 措 施 ， 才 能减 少 市 场 风 险， 保证 项 目的正 常运 营 。 ２ ） 新产品开发风险。 目前国 内各 大汽车集 团不 断更新 各种 重型 车 ， 新 的制 动鼓 不 断诞 生 。 由于新 产 品市场 需求 量小 ， 技术要求高， 因 此 技术 和设 备 力 量 必 须过 硬 ， 才 能 适 应 行业 的发 展 ， 才 能适 应 日新 月 异 的市场 。 ３ ） 经 营 风险 。短期竞 争 风险 目前 ， 国内市 场上 需 求制动鼓的主要有主机厂和备件客户 。主机 厂生产 新 的汽 车 ， 制 动 鼓 需 求 量 较 大 。 因 为 制 动 鼓 是 易 损 件， 所 以备件 市场 需求量 更 大 。 由于生 产制 动 鼓 的企 业 太多 、 价格 和 质 量 差 异太 大 ， 备 件 市场 已经 形 成 混 乱 的局 面 。当然 随着政 府 的调 控 ， 不 断 淘 汰落 后 高能 耗产业 ， 生产制动鼓的小企业将被淘汰。制动鼓的生 产 将逐 步走 向 品牌 化 ， 以 品牌 效 应 争 取 广 阔的 市 场 。 因此 ， 从 长远 看 ， 制 动鼓制 造 商 的发 展前 景仍很 光 明 。
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料（五）
硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料（五）6. 3 色母料对硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的影响硅烷自然交联聚乙烯绝缘料一般为本色,制成有色标的电缆时,需加入色母料,发现色母料不同的品种或加入量都会影响该材料的交联速度,严重时甚至会造成热延伸不合格。
为了考察不同色母料厂家的黄色母料及其用量对热延伸的影响,进行了对比试验,表1列出了厚度为1. 2 ±0.1 mm 的试片在90 ±2 ℃的水中分别放置30 min 和60 min 后的热延伸值。
表1 不同厂家生产的黄色色母料对热延伸的影响(单位:%)色母料A厂色母料热延伸B厂色母料热延伸添加量P‰30 min 60 min 30 min 60 min4 断拉长断断2 150 95 断拉长1 70 55 100 85-0 65 55 -表2 列出了使用A厂的红、黄、兰、绿色母料,在添加量为1 ‰的情况下,厚度为1. 2 ±0. 1 mm 的试片在90 ±2 ℃的水中放置30 min 后的热延伸值。
表2 不同颜色的色母料对热延伸的影响色母料红黄兰绿热延伸% 80 70 70 60分析以上数据可以认为色母料对硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的交联有影响。
使用者需对色母料的生产厂商及其用量进行选择确定,建议色母料使用量为1‰。
另外,对于已长期开包的色母料,使用前应进行烘干,并用衡器准确称量,切勿凭经验粗略抓取,然后使用搅拌装置将A 料、B料及色母料三者混合均匀后再用于挤制电缆绝缘线芯。
6. 4 炭黑母料对硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的影响使用硅烷自然交联聚乙烯绝缘料制造架空电缆时需要加入炭黑母料,以满足其耐气候老化要求。
在欧洲协调文件HD626 中,TIX型XLPE 绝缘料的炭黑含量要求大于2. 0 %或(2. 5 ±0. 5)%。
与色母料一样,炭黑本身的品种,不同厂家生产的炭黑母料及其用量都会对硅烷自然交联聚乙烯绝缘料的交联产生影响。
研究发现,随炭黑含量的增加(0.5 %～2.5 %),该料的交联速度减慢,但不影响其充分交联后的热延伸结果。
硅烷交联聚乙烯绝缘料配方
硅烷交联聚乙烯绝缘料配方说到硅烷交联聚乙烯，听起来是不是有点高深莫测？别担心，咱们今天就来聊聊这个“神秘物质”的来龙去脉，保证让你听完后也能成为小专家，别人问你都能对答如流！1. 什么是硅烷交联聚乙烯？首先，咱得搞清楚这货到底是什么。
简单来说，硅烷交联聚乙烯，顾名思义，它是一种用硅烷和聚乙烯结合而成的材料。
你想啊，聚乙烯就像一个普通的工薪族，而硅烷则是那个给他加薪的老板，这两者一结合，嘿，立刻就能让这个普通的工薪族变得更强大、更有保障。
这个过程叫做交联，听上去就很厉害吧！1.1 硅烷交联的好处你可能会问，为什么非得交联不可？这就要说到它的优势了。
首先，交联能让聚乙烯的耐热性提高，也就是说，它能在高温环境下依旧保持性能，这在一些电缆、管道等行业里可是大大的加分项哦！其次，它的耐化学性也提升了，简单来说，就是不怕油啊、酸啊什么的，真是百毒不侵。
1.2 应用场景你听说过家里的电线吗？很多电线就是用这种材料做的。
硅烷交联聚乙烯在电缆绝缘、管道系统等方面都有广泛应用，简直是个“隐形战士”！它耐磨、耐用，能让电线的寿命延长不少，真是一分钱一分货。
2. 配方组成说了这么多，接下来咱就得聊聊怎么做出这种神奇的材料了。
你以为这事儿简单？可没那么容易，这可是个配方艺术，来来来，听我给你细细道来。
2.1 原材料首先，你得准备好基本的原料：聚乙烯、硅烷、交联剂，还有一些填料和添加剂。
这就好比做菜，缺了调料，味道可就差远了。
聚乙烯是主角，硅烷是配角，交联剂就是让他们“牵手”的红娘，缺一不可。
2.2 配制过程准备好了材料，接下来的步骤就像是你在厨房里炒菜。
先把聚乙烯和填料混合在一起，然后慢慢加入硅烷和交联剂。
这个过程中要不断搅拌，不能让它们“分道扬镳”。
搅拌的时候，可以想象自己是在跳舞，得轻快、得有节奏，让每个原料都能充分融合，才能产生完美的化学反应。
3. 生产与应用配方做好了，接下来就是生产的过程。
想象一下，在工厂里，机器咕噜咕噜地转动，原料被加热、混合，最后变成了一卷卷的绝缘材料，真是个“变魔术”的过程。
硅烷交联电缆料
10KV硅烷交联电缆料
一、描述
硅烷交联聚乙烯绝缘料，由95 份硅烷接枝低密度聚乙烯料（简称A 料）和5 份催化剂母料（简称B 料）组成，适用于10kV 及以下
中低压电线电缆。
本产品采用电缆料专用高洁净度低密度聚乙烯树脂及成熟的接枝工艺，杂质含量低，主要具有以下特点：
◆该产品适合挤压式、半挤管式和挤管式模具生产；
◆使用该产品生产的电缆线面光亮、放线速度快，有利于提高生产效率；
◆杂质含量极低，电性能优异。
二、规范
所制电缆经温水交联后符合IEC 60502-2004，GB/T12706-2002。
以上1-4 项典型值数据为A、B 料按95:5 均匀混合后采用挤片法制成1mm 样带，90℃煮水4 小时后获得的；5-9 项典型值数据为A 料采用模压法制样，制样条件为180℃、
15min、
液压机压力大于15MPa。
二步法 硅烷交联聚乙烯电缆料
二步法硅烷交联聚乙烯电缆料
二步法硅烷交联聚乙烯电缆料是一种常见的电缆绝缘材料，具
有优异的绝缘性能和耐热性能。
这种材料的制备过程通常包括两个
步骤，首先是聚乙烯基料的制备，然后是硅烷交联剂的添加和交联
反应。
在第一步中，聚乙烯基料通常是通过聚合乙烯单体得到的，制
备过程中需要考虑聚合反应的温度、压力、催化剂种类和用量等因素，以及对聚合产物的后处理工艺，如挤出、颗粒化等。
在第二步中，硅烷交联剂通常是通过将含有硅烷基团的化合物
加入到聚乙烯基料中，然后通过加热或者加入交联助剂等方式进行
交联反应，从而形成交联结构。
这种交联结构能够显著提高聚乙烯
的热稳定性和机械性能，使其成为优秀的电缆绝缘材料。
从材料性能角度来看，二步法硅烷交联聚乙烯电缆料具有优异
的耐热性、耐老化性、电气性能和机械性能，能够满足电力电缆在
不同工作环境下的要求。
同时，这种材料还具有良好的加工性能，
能够通过挤出、注塑等方式制备成型，适用于各种电缆的生产制造。
总的来说，二步法硅烷交联聚乙烯电缆料是一种性能优异、制
备工艺相对成熟的电缆绝缘材料，具有广泛的应用前景和市场需求。
15kv及以下硅烷交联聚乙烯绝缘料
耐人工气候老化实验
老化 42 天后 拉伸强度最大变化率 13 断裂伸长率最大变化率 ≤± 30 ≤± 30
42 天与 21 天比较
拉伸强度最大变化率 断裂伸长率最大变化率 ≤± 15 ≤± 15
3.2 配方设计
B料配方 LDPE树脂 ST-1513 P-21 50 2.2 3 用高混机混合均匀后用同向 平行双螺杆水冷拉条挤出机 挤出切粒，备用
技术性能指标
序号 1 2 3 性 能 拉伸强度 断裂伸长率 冲击脆化温度（-76℃） 热老化试验（135℃，168hr） 4 拉伸强度最大变化率 断裂伸长率最大变化率 热延伸（ （200± 3）℃× 15min× 0.2MPa） 5 载荷下最大伸长率 冷却后最大永久伸长率 6 7 8 9 10 11 12 凝胶含量 介质损耗因数 50Hz,20℃ 相对介电常数 50Hz,20℃ 20℃时体积电阻率 介电强度 杂质含量(≥0.175mm） 耐环境应力开裂 ≥1000 ≤100 ≤5 ≥60 ≤1×10-3 ≤2.35 ≥1×1014 ≥25 ≤80 ≤5 80 ≤5× 10-4 ≤2.35 ≥1.0× 1014 ≥25 ≤±20 ≤±20 ≤± 20 ≤± 20 YJG-1 ≥13.5 ≥350 ≤15/30 YJWG-10 ≥13.5 ≥350 ≤15/30
材 料 费 外
辅助材料费 外购成品及元器件 费 小计 五金模具加工 小计 专用测试设备仪器 费 专用工艺装备费 零星技术措施费
费
费
原材料检测 小计 固定资产使用费 小计 工资费 小计 管理费 小计
协
费 专 用
合 计
109.0
费
产品生产成本
项目简介
1.2 项目开发的基础条件
设备方面：小试和中试设备利用现有设备即可，如需生产需购买同 相平行双螺杆挤出机，和高速混合机，真空转鼓等，增条生产线设备投资 不到50万元。 材料方面：需要根据项目需求购买多种材料，材料均属于市场化产 品，容易购买。 技术方面：中央研究院技术人员已掌握硅烷交联聚乙烯电缆料的配 方和生产工艺，具备开发本产品的资源和技术能力。
一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料使用方法
20.3 MPa
2
断裂伸长率
GB/T1040
520 %
3
热老化试验（135℃，168hr）
拉伸强度最大变化率
-4%
断裂伸长率最大变化率
GB/T2951.2
3%
4
热延伸（200±3）℃×15min×0.2MPa
载荷下最大伸长率
75%
冷却后最大永久伸长率
GB/T2951.5
2.5%
5
冲击脆化温度（-76℃）
GB 5470
-
通过
6
介电强度
GB/T1408.1
MV/m
33
7
介质损耗因数50Hz,20℃
GB 1409
-
3.0×10-4
8
相对介电常数50Hz,20℃
GB 1409
-
2.25
9
体积电阻率20℃
GB 1410
Ω.m
1.9×1015
10
凝胶含量
JB/T10437
70%
以上1-4项典型值数据为采用挤压法制样，在95℃水中煮6小时后获得的；5-9项典型值数据为采用模式压法制样，制样条件为180℃、15min、液压机压力大于15MPa。典型值数据不宜作为标准，材料标准参见JB/T10437-2004。
℃
≤-76
T.S
GB5470
空气箱老化后机械性能
（135℃±3 168h）
R
GB/T2951.7
5
抗张强度变化率
﹪
≤±20
断裂伸长率变化率
﹪
≤±20
6
热延伸率（200℃0.2Mpa15min）
负荷下伸长率
﹪
≤
冷却后永久变形
2
断裂伸长率
GB/T1040
520 %
3
热老化试验（135℃，168hr）
拉伸强度最大变化率
-4%
断裂伸长率最大变化率
GB/T2951.2
3%
4
热延伸（200±3）℃×15min×0.2MPa
载荷下最大伸长率
75%
冷却后最大永久伸长率
GB/T2951.5
2.5%
5
冲击脆化温度（-76℃）
GB 5470
-
通过
6
介电强度
GB/T1408.1
MV/m
33
7
介质损耗因数50Hz,20℃
GB 1409
-
3.0×10-4
8
相对介电常数50Hz,20℃
GB 1409
-
2.25
9
体积电阻率20℃
GB 1410
Ω.m
1.9×1015
10
凝胶含量
JB/T10437
70%
以上1-4项典型值数据为采用挤压法制样，在95℃水中煮6小时后获得的；5-9项典型值数据为采用模式压法制样，制样条件为180℃、15min、液压机压力大于15MPa。典型值数据不宜作为标准，材料标准参见JB/T10437-2004。
℃
≤-76
T.S
GB5470
空气箱老化后机械性能
（135℃±3 168h）
R
GB/T2951.7
5
抗张强度变化率
﹪
≤±20
断裂伸长率变化率
﹪
≤±20
6
热延伸率（200℃0.2Mpa15min）
负荷下伸长率
﹪
≤
冷却后永久变形
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。
一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料使用说明
一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料产品编号：YJG产品简介：一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料是采用独特的配方和工艺技术，无A、B料之分，也无需添加其它任何催化剂和助剂（碳黑和色母料除外），使得生产操作更为简便易行，且具有较宽的加工范围和高效率的加工速度，具有优良的介电性能、耐环境应力开裂及耐热性能，还兼有良好的物理机械性能，如抗拉、抗弯曲、抗振动、抗扭等。
应用于低压电线电缆上。
材料标准参见JB/T10437-2004。
10kV及以下一步法黑色硅烷交联聚乙烯架空绝缘料是在一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料中加入聚乙烯黑色母料，它的单元包装是由24.625kg硅烷接枝低密度聚乙烯料和0.375kg黑色母料（简称C料）组成。
材料标准参见JB/10260-2001。
详细说明：序号性能测试方法单位一步法硅烷交联料典型值YJG1拉伸强度GB/T104020.3 MPa2断裂伸长率GB/T1040520 %3热老化试验（135℃，168hr）拉伸强度最大变化率-4%断裂伸长率最大变化率GB/T2951.23%4热延伸（200±3）℃×15min×0.2MPa载荷下最大伸长率75%冷却后最大永久伸长率GB/T2951.52.5%5冲击脆化温度（-76℃）GB 5470-通过6介电强度GB/T1408.1MV/m337介质损耗因数50Hz,20℃GB 1409-3.0×10-48相对介电常数50Hz,20℃GB 1409-2.259体积电阻率20℃GB 1410Ω.m1.9×101510凝胶含量JB/T1043770%以上1-4项典型值数据为采用挤压法制样，在95℃水中煮6小时后获得的；5-9项典型值数据为采用模式压法制样，制样条件为180℃、15min、液压机压力大于15MPa。
典型值数据不宜作为标准，材料标准参见JB/T10437-2004。
三、挤出工艺1、挤出设备：长径比20/1-28/1，螺杆为等距不等深普通型；料筒要有良好的温控装置以便取得取佳挤出效果；冷却水温建议采用逐段冷却法，减少绝缘内应力；必要时加40-60目不锈钢滤网一片。
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硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]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 160170工作区6区7区8区9区口模温度℃180 190 195 205 195 ①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160190200～210220～230230230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。