硅烷接枝交联聚乙烯的研究

硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料的成型工艺研究硅烷交联聚丙烯/聚烯烃弹性体(PP/POE)共混材料和聚丙烯/三元乙丙橡胶(PP/EPDM)共混材料以其优异的冲击韧性被广泛应用于生产生活的许多方面。

但是聚丙烯种类繁多,各类型内部构成差异巨大,如何选择更适用于硅烷交联改性的基体种类,成为了实际生产加工中亟待解决的问题。

以PP为基体的硅烷交联共混材料可用来制作大型塑料板材,在实际生产中得到应用广泛。

但是传统生产大型塑料板材的设备及方法落后,严重影响制品的性能和使用寿命。

本工作采用嵌段耐冲击共聚聚丙烯(PP-B)与均聚聚丙烯(PP-H)为基体制备了硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料,通过多种测试和表征方法对各材料的结构、性能和形貌进行了研究。

在对硅烷交联PP/EPDM共混材料的非等温动力学研究中发现EPDM和支化或交联的凝胶颗粒可以起到异相成核的作用,明显提高了 PP的初始结晶温度和结晶峰温度。

进一步对比了与硅烷交联PP/POE共混材料的性能差异,发现硅烷交联PP/POE共混材料更适合应用于实际生产。

最后对硅烷交联PP/POE共混材料为基体的大型塑料板材“挤注压”一体化成型工艺进行了研究,得出硅烷交联PP/POE 共混材料的最佳挤出与模压工艺参数。

主要研究工作如下:(1)分别采用嵌段耐冲击共聚聚丙烯(PP-B)与均聚聚丙烯(PP-H)为基体树脂,制备了硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料。

红外光谱分析(FTIR)测试证明乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)成功接枝到硅烷交联PP/POE(EPDM)共混材料上。

通过差示扫描量热法(DSC)分析发现,POE或EPDM的引入以及硅烷交联结构的生成,使得PP相的结晶度明显降低,而热稳定却得到一定的提升。

PP-B本身的冲击强度远大于PP-H,但是在与POE和EPDM硅烷交联后,其冲击强度却低于PP-H,这是因为PP-B中存在的乙烯同时发生交联,导致形成了过多的硅烷交联结构,使得材料的抗冲击性能有所降低。

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。

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。

浅析交联聚乙烯绝缘电缆交联工艺摘要：本文主要是介绍了交联聚乙烯绝缘电缆的优势与几种交联工艺，并且分析对比了过氧化物化学交联、硅烷交联和辐照交联的性能特点，及其在电力电缆中的应用。

关键词：电线电缆；交联聚乙烯；交联工艺交联聚乙烯（XLPE）绝缘电缆是目前应用最广泛的电力电缆之一，其性能的优劣、质量的高低，直接影响到输配电系统的运行状况。

目前交联聚乙烯交联工艺主要有过氧化物化学交联、硅烷交联（又称温水交联）、辐照交联等。

一、交联聚乙烯电缆的优势（一）XLPE与PE、PVC电气性能比较交联聚乙烯的电气性能优于聚氯乙烯。

聚氯乙烯的介质损耗较大，因而不适用于高频和高压的场合，用于低压电力电缆的聚氯乙烯因温升载流量低，传输容量小、过载能力差等原因，在一些大城市的电力部门聚氯乙烯绝缘电缆正逐步被交联聚乙烯电缆所取代。

虽然聚乙烯电绝缘性能优良；但聚乙烯对于环境应力是很敏感的，耐热老化性差。

（二）机械性能比较1）交联聚乙烯与热塑性聚乙烯比较，提高了耐热变形性，改善了高温下的力学性能，改进了耐环境应力龟裂与耐热老化性能，增强了耐化学稳定性和耐溶剂性，减少了冷流性，绝缘电阻高，介质损耗角正切小，基本上不随温度的改变而改变，基本保持了原来的电气性能。

所以使用了交联聚乙烯可使电缆的长期工作温度从70℃提高到90℃[1]。

2）交联聚乙烯较热塑性聚乙烯有一个明显的优点就是加入了大量的填充料而不显著降低其伸长率。

因此，在1KV级以下电缆所用的交联聚乙烯中常常加入大量的粉料以降低其生产成本或获得某些特殊性能。

3）交联聚乙烯与聚氯乙烯比较，XLPE抗热变性比PVC好，抗过载能力强。

XLPE短路运行温度最高可达250℃。

而PVC耐热性差，其80℃持续4h其变性可达50%。

当电缆过载运行时易造成绝缘老化及软化变性而引起击穿，PVC老化引起电缆火灾事故占电火灾事故总数的50%。

4）交联聚乙烯密度比聚氯乙烯小40%左右，可以明显减轻架空线的质量。

第五章硅烷交联技术第一节硅烷交联工艺硅烷交联是在温水中进行的,故又称为温水交联。

这种方法设备简单，价格便宜，工艺灵活，可以着色，改变规格时不需浪费大量电缆，所以是生产中、低压电缆的比较合适的方式。

一、硅烷交联的化学反应硅烷交联是化学交联的一种，它有两步法、一步法和共聚法等多种方法。

但它们的化学反应基本相同，其化学反应过程大致如下：1、引发剂DGP分解成游离基2、在DCP的触发下，吸引乙烯链上的氢，使聚乙烯分子链生成游离基（也称为脱氢反应）···——CH2——CH2——CH2——···+···——CH2——CH2——CH2——···+3、生成接枝聚乙烯后游离基接枝剂以A151(乙烯基三甲氰基硅烷)为例：···——CH2—CH—CH2—···+CH2=CH—Si(OCH3)生成接枝聚乙烯接上了含有硅氧烷基的枝链CH2—CH—Si(OCH3)3···—CH2—CH—CH2—···+···—CH2—CH2—CH2—···CH2—CH—Si(OCH3)3···—CH2—CH—CH2—···+ ··—CH2—CH—CH2—···4、水解缩合生成硅醇，最后形成全部硅烷分子接到聚乙烯烯链上去。

有两种反应机制：从上面反应式可以看出，硅烷交联反应与一般化学交联一样，DCP 分解，在聚乙烯上形成接点。

由于硅烷与聚乙烯接枝，进一步常规化学交联受到阻止，同时接点从聚乙烯链上移到硅烷分子上，。

当硅烷分子在别的聚乙烯上吸取一个H，从而起到进一步接枝的传播作用。

硅烷XLPE简介及二步法硅烷交联工艺控制本文介绍硅烷交联的交联原理，并通过实际经验分析硅烷交联生产过程的控制要求，及注意事项，同时也经过数据验证硅烷交联料的线芯蒸汽时间。

标签：硅烷交联聚乙烯；挤出机；低压电力电缆现阶段低压电力电缆、交联聚乙烯绝缘控制电缆绝缘材料采用硅烷交联料，硅烷交联料在电缆厂加工简便，只需要普通挤出机挤出在经过水煮交联或着蒸汽房蒸汽交联即可，操作简单，设备占地面积小（见图1），电缆行业普遍使用硅烷交联料。

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硅烷交联料分两种一种是一步法交联料，另一种是二步法交联料。

所谓的一步法硅烷交联料是指接枝过程在电缆制造厂进行绝缘挤出时完成的，二步法是指接枝过程在硅烷交联料生产厂家预先完成的。

现阶段电缆厂家普遍使用二步法硅烷交联料，二步法交联料分A料即已接枝了硅烷的聚乙烯和B料为催化剂母料，其分配比（重量）一般为A∶B=95∶5，电缆厂生产绝缘线芯时需将A、B料配比好混合均匀后在普通挤出机上挤出，生产好的绝缘线芯再经过水煮或蒸汽交联。

另一种一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料是由硅烷交联料生产厂家生产，是将所有料按配方中的配比经一种特殊方法混合在一起，包装在一个袋内，电缆厂可直接在普通挤出机中一步同时完成成接枝和挤制电缆绝缘线芯。

该方法的独到之处在普通的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 二步法硅烷交联加工工艺控制（1）挤出配模时，拉伸比一般为2.5～4，配模系数为1.1～1.2为宜，模芯内径为D（导体外径）+2～5mm，同时提高模套口的光洁程度，减少流道凸台，从而降低熔体破裂，提高表面质量，经现场验证发现我们公司50mm2以下圆形紧压铜导体挤包XLPE绝缘时产品配模系数在1.25～1.35之间，模芯内径为D（导体外径）+4～8mm，配模系数越大绝缘挤压越紧密，产品质量越高，但是材料消耗却越大，特别对于非紧压导体如扇形、瓦形铜导体，由于单丝间的缝隙大，配模系数越大，将会导致嵌入导体缝隙间材料越多。

目前国内市场上的交联聚乙烯管材主要为两类硅烷交联聚乙烯管材和过氧化物交联聚乙烯管材。

过氧化物交联管材生产由于交联在挤出过程中完成，工艺控制要求高，其生产效率低，产品质量不稳定。

从化学结构分析，过氧化物交联聚乙烯分子结构中存在大量c一c交联结构，该结构中的叔碳原子极不稳定，易受氧攻击，从而影响其寿命且在相同交联度条件下，根据交联网络方程和Mooney一Riul im方程其交联点密度远远低于硅烷交联聚乙烯的交联点密度，因而高温下的强度也较低。

在GB/T18992一2003中，规定其交联度须大于70％；在DIN16893中，则规定须大于75‰。

在欧美，日本等国己很少有纯过氧化物PEX冷热水管生产，大部分．与EVOH复合挤出带防渗氧性（高速硅烷交联聚乙烯PEXa管设备-图例）的管材。

从220℃下氧化诱导期测试结果看，防渗氧层PEXa管材远远大于纯PEXa管材。

纯过氧化物交联聚乙烯管材从工业规模、生产稳定性及应用的角度来看，是属于一种淘汰工艺。

目前，在欧洲仅俄罗斯等少数几个国家，允许纯过氧化物交联聚乙烯管材生产，大多数国家都要求过氧化物交联聚乙烯管材加阻隔层（一般阻隔层加色母以同时满足遮光要求）。

从应用量来看，过氧化物交联聚乙烯管材(PEXa)用量在逐步降低，而硅烷交联聚乙烯管材呈明显上升趋势。

国内目前大量引进纯过氧化物交联聚乙烯管材和生产线后患无穷。

在内蒙包头抽检中，纯过氧化物交联聚乙烯管材95℃165h，4·6MPa环应力这一指标几近全军覆没。

硅烷交联聚乙烯（PEXa）管材生产工艺一般为先在挤出机中完成接枝反应，而后接枝聚乙烯管材在温水或蒸汽中蒸煮完成固化交联。

由于其挤出过程中不发生固化反应，接枝后的聚乙烯可溶可熔，具有流动性。

因而其工艺控制要求简单，生产过程易于控制，产品质量稳定，产量高，巾80挤出机产量每分钟高达25M（巾20管材）。

该工艺又称温和的交联工艺。

该工艺适合大规模工业化生产，所生产的产品结构为山硅氧键联接的网络结构，在高温下，具有较高的液压强度。

磷氮阻燃材料硅烷交联
硅烷交联聚乙烯是一种阻燃材料，主要用于电缆和电线的绝缘层。

硅烷交联技术是通过引入特定的硅烷基团，利用其反应活性来实现高分子材料的交联。

这一过程使得材料在加工时具有流动性，而在加工完成后逐渐固化，形成三维网络结构。

这种结构可以提高材料的热稳定性、电气性能和耐环境性能。

磷氮阻燃剂则是一种常用的阻燃剂，通过在材料中引入磷和氮元素来提高其阻燃性能。

磷元素可以促进材料在燃烧过程中的成炭作用，形成难以燃动的炭层，而氮元素则可以稀释可燃气体，降低燃烧温度。

将磷氮阻燃剂与硅烷交联聚乙烯结合，可以制备出具有优异阻燃性能的硅烷交联聚乙烯阻燃材料。

这种材料在保持硅烷交联聚乙烯原有的优良电气性能和耐环境性能的同时，还具有出色的阻燃性能，能够满足各种电线电缆的阻燃要求。

乙烯基三乙氧基硅烷交联聚乙烯乙烯基三乙氧基硅烷（简称VTEOS）是一种常用的交联剂，可用于聚乙烯的交联改性。

在这篇文章中，我们将详细介绍VTEOS交联聚乙烯的性质、制备方法、应用以及其对聚乙烯性能的影响。

VTEOS交联聚乙烯具有良好的热稳定性、机械性能和绝缘性能，因此在电线电缆、汽车线束、管道和绝缘材料等领域有广泛的应用。

首先，让我们来了解一下VTEOS的制备方法。

VTEOS的合成方法通常采用光氧化聚合反应。

具体步骤为：将VTEOS引入反应器中，加入适量的光引发剂，并进行紫外光照射。

通过这一反应，VTEOS分子中的乙烯基与三乙氧基硅烷基发生聚合反应，形成交联剂VTEOS。

VTEOS交联聚乙烯的制备方法主要有两种：热交联和辐射交联。

热交联方法是将VTEOS交联剂加入聚乙烯中，经过高温热处理，使交联剂与聚乙烯分子发生化学反应，形成交联结构。

而辐射交联方法则是利用电子束或γ射线辐照聚乙烯/VTEOS混合物，通过电离辐射的能量使交联剂与聚乙烯发生化学交联。

VTEOS交联聚乙烯的应用广泛且多样化。

首先，VTEOS交联聚乙烯在电线电缆行业中有重要的应用。

由于其优异的绝缘性能和耐热性，VTEOS交联聚乙烯可以用于制造高压电缆和电线，能够有效降低电线电缆的电阻和损耗，提供更好的电气性能。

其次，VTEOS交联聚乙烯在汽车行业也有广泛的应用。

交联聚乙烯材料可以用于制造汽车线束，提高汽车电路的可靠性和耐用性，同时还能够提供优异的耐高温性能，适应汽车工作环境的需求。

此外，VTEOS交联聚乙烯还可以用于制造高温管道和绝缘材料。

由于其热稳定性和耐高温性能，VTEOS交联聚乙烯在高温管道输送介质时具有出色的耐腐蚀性和耐老化性能。

同时，VTEOS交联聚乙烯也可以用于制造绝缘材料，提供更好的绝缘性能，确保电器设备的正常运行。

总结起来，VTEOS交联聚乙烯作为一种重要的交联剂，在电线电缆、汽车线束、管道和绝缘材料等领域具有广泛的应用。

LDPE HDPE LLDPE的硅烷接枝反应安彦杰1,纪春怡2,柳春山3(1.大庆石化公司研究院,黑龙江大庆163714;2.大庆润滑油一厂,黑龙江大庆163714;(3.大庆石化公司炼油厂,黑龙江大庆163714) 摘要:研究了DCP(过氧化异丙苯)为引发剂,A171(乙烯基三甲氧基硅烷)与A151(乙烯基三乙氧基硅烷)在LDPE(低密度聚乙烯),HDPE(高密度聚乙烯),L LDPE(线性低密度聚乙烯)上的接枝反应。

A171接枝反应过程中,当过氧化物的加入量为0.2%时,活化能为正值。

而当加入量为0.05%、0.1%、0.15%、0.25%时,活化能为负值。

尽管过氧化物在PE(聚乙烯)中交联反应程度的顺序为:LDP E>LL DPE>HDPE,但A171接枝反应程度的顺序为L LDPE>LDP E>HDPE。

与A171相比,A151在LDPE上具有较高的接枝反应速率,但它在水交联反应过程中,呈现出相对较低的反应速率。

通过研究加入过氧化物量的变化对A171接枝反应热的影响,可知在过氧化物未达到一定量前(这个数值取决于所加入的硅烷的量),当过氧化物增加时,反应热是随之增加的。

关键词:PE;接枝反应;硅烷;反应热;活化能Silane Grafting Reactions of LDPE,HDPE and LLDPEAN Yan-jie1,JI Chun-yi2,LI U Chun-shan3(1.Research Institute of Daqing Petrochemical Co.,Daqing163714,China;2.Daqing N o.1Lubricating Oil Blending P lant,Daqing163714,China;3.Refinery of Daqing Petrochemical Co.,Daqing163714,China)A bstract:With dicumyl pero xide(DCP)as initiator,the g rafting reactions of vinyl trimethoxysilane A171and vinyl triethoxysilane A151with LDPE,HDPE and LLDPE w ere studied.The apparent activation energy of A171g rafting reactions w as positive when the reactions were induced by0.2phr of peroxide.The apparent activ ation energies were neg ative when0.05,0.1,0.15,and0.25phr of peroxide w ere used. The extents of A171grafting reactions with PE w ere in the order of LLDPE>LDPE>HDPE,althoug h the ex tents of peroxide crosslinking w ere in the o rder of LDPE>LLDPE>HDPE.As compared with A171, A151produced a relatively hig h ex tent of grafting reactions w ith LDPE,but show ed a relatively low rate of w ater crosslinkling reactions of the silane grafted LDPE.The study of the effects of the amount of peroxide on A171g rafting reaction heats demonstrated that the extent of silane grafting reactions increased propor-tio nally as peroxide was increased until a certain amount(the value was dependent on the amuount of silane used).Beyond this amount of perox de,the silane grafting did not increase,w hereas the peroxide crosslink-ing appeared to increase significantly with the increase of the amounts of peroxide.Keywords:PE;Grafting Reactions;Silane;Reaction Heat;Activation Energy 近几年,通过硅烷接枝来获得交联PE越来越来受到人们的重视,这是因为它具有:易加工、低费用、低成本投入以及加工过程中材料呈现出的优良性能。