Hợp chất cách điện cáp Polyethylene liên kết ngang Silane

Báo chí công nghệ

Hợp chất cách điện cáp Polyethylene liên kết ngang Silane

Tóm tắt: Trình bày tóm tắt nguyên lý liên kết ngang, phân loại, công thức, quy trình và thiết bị của vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang silan dùng cho dây và cáp và một số đặc tính của vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang silan trong ứng dụng và sử dụng cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến điều kiện liên kết ngang của vật liệu được đưa ra.

Từ khóa: Liên kết ngang Silane; Liên kết ngang tự nhiên; Polyetylen; Cách nhiệt; Dây và cáp
Vật liệu cáp polyetylen liên kết ngang silane hiện được sử dụng rộng rãi trong ngành dây và cáp làm vật liệu cách điện cho cáp điện hạ thế. Vật liệu trong sản xuất dây và cáp liên kết ngang, liên kết ngang peroxide và liên kết ngang chiếu xạ so với thiết bị sản xuất yêu cầu là đơn giản, dễ vận hành, chi phí toàn diện thấp và các ưu điểm khác, đã trở thành vật liệu hàng đầu cho chi phí thấp. -cáp nối chéo điện áp có cách điện.

1. Nguyên tắc liên kết ngang của vật liệu cáp liên kết ngang

Có hai quá trình chính liên quan đến việc tạo ra polyetylen liên kết ngang silane: ghép và liên kết ngang. Trong quá trình ghép, polyme mất nguyên tử H trên nguyên tử cacbon bậc ba dưới tác dụng của chất khởi đầu tự do và nhiệt phân thành các gốc tự do, phản ứng với nhóm –CH = CH2 của vinyl silan để tạo ra polyme ghép có chứa este trioxysilyl nhóm. Trong quá trình liên kết ngang, polyme ghép trước tiên bị thủy phân khi có mặt nước để tạo ra silanol và –OH ngưng tụ với nhóm Si-OH liền kề để tạo thành liên kết Si-O-Si, do đó liên kết ngang polyme đại phân tử.

2. Vật liệu cáp liên kết ngang Silane và phương pháp sản xuất cáp của nó

Như bạn đã biết, có các phương pháp sản xuất hai bước và một bước đối với cáp liên kết ngang silane và cáp của chúng. Sự khác biệt giữa phương pháp hai bước và phương pháp một bước nằm ở chỗ thực hiện quy trình ghép silane, quy trình ghép tại nhà sản xuất vật liệu cáp đối với phương pháp hai bước, quy trình ghép tại nhà máy sản xuất cáp đối với phương pháp hai bước. phương pháp một bước. Vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang silan hai bước có thị phần lớn nhất bao gồm các vật liệu được gọi là vật liệu A và B, với vật liệu A là polyetylen ghép với silan và vật liệu B là lô xúc tác chính. Lõi cách điện sau đó được liên kết chéo trong nước ấm hoặc hơi nước.

Có một loại chất cách điện polyetylen liên kết ngang silan hai bước khác, trong đó vật liệu A được sản xuất theo cách khác, bằng cách đưa vinyl silan trực tiếp vào polyetylen trong quá trình tổng hợp để thu được polyetylen với chuỗi phân nhánh silane.
Phương pháp một bước cũng có hai loại, quy trình một bước truyền thống là nhiều loại nguyên liệu thô theo công thức theo tỷ lệ của hệ thống đo lường chính xác đặc biệt, thành một máy đùn đặc biệt được thiết kế đặc biệt trong một bước để hoàn thành việc ghép và ép đùn Lõi cách điện cáp, trong quá trình này, không tạo hạt, không cần sự tham gia của nhà máy vật liệu cáp, do nhà máy cáp tự hoàn thành. Công nghệ và thiết bị sản xuất cáp liên kết ngang silane một bước này hầu hết được nhập khẩu từ nước ngoài và đắt tiền.

Một loại vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane một bước khác được sản xuất bởi các nhà sản xuất vật liệu cáp, là tất cả các nguyên liệu thô theo công thức theo tỷ lệ của một phương pháp đặc biệt trộn lẫn với nhau, đóng gói và bán, không có vật liệu A và B vật liệu, nhà máy cáp có thể được trực tiếp trong máy đùn để hoàn thành một bước đồng thời ghép và đùn lõi cách điện cáp. Điểm độc đáo của phương pháp này là không cần máy đùn đặc biệt đắt tiền, vì quá trình ghép silane có thể được hoàn thành trong máy đùn PVC thông thường và phương pháp hai bước giúp loại bỏ nhu cầu trộn vật liệu A và B trước khi ép đùn.

3. Thành phần công thức

Công thức của vật liệu cáp polyetylen liên kết ngang silane thường bao gồm nhựa nguyên liệu cơ bản, chất khởi đầu, silane, chất chống oxy hóa, chất ức chế trùng hợp, chất xúc tác, v.v.

(1) Nhựa cơ bản nói chung là nhựa polyetylen (LDPE) mật độ thấp với chỉ số nóng chảy (MI) là 2, nhưng gần đây, với sự phát triển của công nghệ nhựa tổng hợp và áp lực chi phí, polyetylen mật độ thấp tuyến tính (LLDPE) cũng đã được được sử dụng hoặc sử dụng một phần làm nhựa nền cho vật liệu này. Các loại nhựa khác nhau thường có tác động đáng kể đến khả năng ghép và liên kết ngang do sự khác biệt về cấu trúc đại phân tử bên trong của chúng, do đó công thức sẽ được sửa đổi bằng cách sử dụng các loại nhựa gốc khác nhau hoặc cùng loại nhựa của các nhà sản xuất khác nhau.
(2) Chất khởi đầu thường được sử dụng là diisopropyl peroxide (DCP), điều quan trọng là phải nắm bắt được mức độ của vấn đề, quá ít để ghép silane là không đủ; quá nhiều gây ra liên kết ngang polyetylen, làm giảm tính lưu động của nó, bề mặt lõi cách nhiệt ép đùn thô ráp, hệ thống khó ép. Vì lượng chất khơi mào được thêm vào rất nhỏ và nhạy cảm, điều quan trọng là phải phân tán nó đều, vì vậy nó thường được thêm vào cùng với silane.
(3) Silane thường được sử dụng là silane không bão hòa vinyl, bao gồm vinyl trimethoxysilane (A2171) và vinyl triethoxysilane (A2151), do tốc độ thủy phân nhanh của A2171 nên nhiều người chọn A2171 hơn. Tương tự, có vấn đề về việc bổ sung silane, các nhà sản xuất vật liệu cáp hiện nay đang cố gắng đạt được giới hạn thấp hơn để giảm chi phí, vì silane được nhập khẩu nên giá thành đắt hơn.
(4) Chất chống oxy hóa là để đảm bảo tính ổn định của quá trình xử lý polyetylen và cáp chống lão hóa và được bổ sung, chất chống oxy hóa trong quá trình ghép silane có vai trò ức chế phản ứng ghép, do đó quá trình ghép, việc bổ sung chất chống oxy hóa hãy cẩn thận, số tiền được thêm vào phải xem xét lượng DCP phù hợp với lựa chọn. Trong quy trình liên kết ngang hai bước, hầu hết chất chống oxy hóa có thể được thêm vào trong lô xúc tác chính, điều này có thể làm giảm tác động đến quá trình ghép. Trong quy trình liên kết ngang một bước, chất chống oxy hóa có mặt trong toàn bộ quá trình ghép, do đó việc lựa chọn loài và số lượng quan trọng hơn. Các chất chống oxy hóa thường được sử dụng là 1010, 168, 330, v.v.
(5) Chất ức chế trùng hợp được thêm vào để ức chế một số phản ứng phụ xảy ra trong quá trình ghép và liên kết ngang, trong quá trình ghép để thêm chất chống liên kết ngang, có thể làm giảm hiệu quả sự xuất hiện của liên kết ngang C2C, từ đó cải thiện Ngoài ra, tính lưu loát của quá trình xử lý, ngoài ra, việc bổ sung mảnh ghép trong cùng điều kiện sẽ diễn ra trước quá trình thủy phân silane trên chất ức chế trùng hợp có thể làm giảm quá trình thủy phân polyetylen ghép, để cải thiện độ ổn định lâu dài của vật liệu ghép.
(6) Chất xúc tác thường là các dẫn xuất organotin (ngoại trừ liên kết ngang tự nhiên), phổ biến nhất là dibutyltin dilaurate (DBDTL), thường được thêm vào dưới dạng masterbatch. Trong quy trình hai bước, mảnh ghép (vật liệu A) và lô xúc tác chính (vật liệu B) được đóng gói riêng biệt và vật liệu A và B được trộn với nhau trước khi thêm vào máy đùn để ngăn chặn sự liên kết ngang của vật liệu A. Trong trường hợp cách điện polyetylen liên kết ngang silan một bước, polyetylen trong bao bì vẫn chưa được ghép nên không có vấn đề liên kết ngang trước và do đó chất xúc tác không cần phải được đóng gói riêng.

Ngoài ra, trên thị trường còn có các loại silane hỗn hợp, là sự kết hợp của silane, chất khởi đầu, chất chống oxy hóa, một số chất bôi trơn và chất chống đồng, và thường được sử dụng trong các phương pháp liên kết ngang silane một bước trong các nhà máy cáp.
Do đó, việc xây dựng công thức cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane, thành phần của nó không được coi là phức tạp lắm và có sẵn trong các thông tin liên quan, nhưng các công thức sản xuất phù hợp, phải chịu một số điều chỉnh để hoàn thiện, đòi hỏi phải có sự nghiên cứu đầy đủ. hiểu biết về vai trò của các thành phần trong công thức và quy luật tác động của chúng đến hiệu suất và ảnh hưởng lẫn nhau của chúng.
Trong nhiều loại vật liệu cáp, vật liệu cáp liên kết ngang silan (hai bước hoặc một bước) được coi là loại quá trình hóa học duy nhất xảy ra trong quá trình ép đùn, các loại khác như vật liệu cáp polyvinyl clorua (PVC) và Vật liệu cáp polyetylen (PE), quá trình tạo hạt đùn là một quá trình trộn vật lý, ngay cả khi vật liệu cáp liên kết ngang và chiếu xạ hóa học, cho dù trong quá trình tạo hạt ép đùn hay hệ thống ép đùn Cáp, không có quá trình hóa học nào xảy ra , vì vậy, so sánh, việc sản xuất vật liệu cáp liên kết ngang silane và đùn cách điện cáp, kiểm soát quá trình là quan trọng hơn.

4. Quy trình sản xuất vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane hai bước

Quy trình sản xuất vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane hai bước có thể được trình bày ngắn gọn bằng Hình 1.

Hình 1 Quy trình sản xuất vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang silan hai bước A

Hai bước-silane-liên kết ngang-polyethylene-cách nhiệt-sản xuất-quy trình-300x63-1

Một số điểm chính trong quy trình sản xuất vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane hai bước:
(1) Sấy khô. Vì nhựa polyetylen chứa một lượng nhỏ nước nên khi ép đùn ở nhiệt độ cao, nước sẽ phản ứng nhanh với các nhóm silyl để tạo ra liên kết ngang, làm giảm tính lưu động của chất nóng chảy và tạo ra liên kết ngang trước. Vật liệu hoàn thiện còn chứa nước sau khi làm nguội bằng nước, nếu không loại bỏ cũng có thể gây ra hiện tượng liên kết ngang và cũng phải được sấy khô. Để đảm bảo chất lượng sấy, người ta sử dụng thiết bị sấy sâu.
(2) Đo sáng. Vì độ chính xác của công thức nguyên liệu rất quan trọng nên thường sử dụng cân giảm trọng lượng nhập khẩu. Nhựa polyetylen và chất chống oxy hóa được đo và nạp qua cổng cấp liệu của máy đùn, trong khi silan và chất khởi đầu được bơm bằng bơm vật liệu lỏng vào thùng thứ hai hoặc thứ ba của máy đùn.
(3) Ghép đùn. Quá trình ghép silane được hoàn thành trong máy đùn. Các cài đặt quy trình của máy đùn, bao gồm nhiệt độ, tổ hợp trục vít, tốc độ trục vít và tốc độ cấp liệu, phải tuân theo nguyên tắc rằng vật liệu trong phần đầu tiên của máy đùn có thể được nóng chảy hoàn toàn và trộn đồng đều, khi không muốn phân hủy sớm peroxide. và vật liệu đồng nhất hoàn toàn trong phần thứ hai của máy đùn phải được phân hủy hoàn toàn và quá trình ghép được hoàn thành. Nhiệt độ phần máy đùn điển hình (LDPE) được thể hiện trong Bảng 1.

Bảng 1 Nhiệt độ của vùng máy đùn hai bước

Vùng làm việc Khu 1 Khu 2 Khu 3 ① Khu 4 Khu 5
Nhiệt độ P°C 140 145 120 160 170
Vùng làm việc Khu 6 Khu 7 Khu 8 Khu 9 Miệng chết
Nhiệt độ °C 180 190 195 205 195

①là nơi silane được thêm vào.
Tốc độ của trục vít máy đùn xác định thời gian lưu trú và hiệu ứng trộn của vật liệu trong máy đùn, nếu thời gian lưu trú ngắn thì quá trình phân hủy peroxide không hoàn toàn; nếu thời gian lưu quá dài, độ nhớt của vật liệu ép đùn sẽ tăng lên. Nói chung, thời gian lưu trú trung bình của hạt trong máy đùn phải được kiểm soát trong thời gian bán hủy của chất khởi đầu là 5-10 lần. Tốc độ cấp liệu không chỉ có tác động nhất định đến thời gian lưu trú của vật liệu mà còn đến quá trình trộn và cắt của vật liệu, việc chọn tốc độ cấp liệu phù hợp cũng rất quan trọng.
(4) Bao bì. Vật liệu cách nhiệt liên kết ngang silane hai bước phải được đóng gói trong túi composite nhôm-nhựa trong không khí trực tiếp để loại bỏ độ ẩm.

5. Quy trình sản xuất vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang silane một bước

Vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang silane một bước do quá trình ghép của nó là trong quá trình ép đùn lõi cách điện của nhà máy cáp, do đó nhiệt độ đùn cách điện cáp cao hơn đáng kể so với phương pháp hai bước. Mặc dù công thức cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane một bước đã được xem xét đầy đủ trong quá trình phân tán nhanh chóng của chất khởi đầu, silane và vật liệu cắt, nhưng quá trình ghép phải được đảm bảo bởi nhiệt độ, đó là polyetylen liên kết ngang silane một bước nhà máy sản xuất vật liệu cách nhiệt nhấn mạnh nhiều lần tầm quan trọng của việc lựa chọn chính xác nhiệt độ đùn, nhiệt độ đùn được khuyến nghị chung được thể hiện trong Bảng 2.

Bảng 2 Nhiệt độ máy đùn một bước của từng vùng (đơn vị: oC)

Vùng Khu 1 Khu 2 Khu 3 Khu 4 mặt bích Cái đầu
Nhiệt độ 160 190 200~210 220~230 230 230

Đây là một trong những điểm yếu của quy trình polyetylen liên kết ngang silane một bước, thường không cần thiết khi đùn cáp theo hai bước.

6.Thiết bị sản xuất

Thiết bị sản xuất là một sự đảm bảo quan trọng cho việc kiểm soát quá trình. Việc sản xuất cáp liên kết ngang silane đòi hỏi độ chính xác điều khiển quá trình rất cao, vì vậy việc lựa chọn thiết bị sản xuất là đặc biệt quan trọng.
Sản xuất vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silan hai bước Một thiết bị sản xuất vật liệu, hiện nay là máy đùn trục vít song song đẳng hướng trong nước với trọng lượng không trọng lượng nhập khẩu, các thiết bị này có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác kiểm soát quy trình, lựa chọn chiều dài và đường kính của máy đùn trục vít đôi để đảm bảo thời gian lưu giữ nguyên liệu, lựa chọn cân không trọng lượng nhập khẩu để đảm bảo độ chính xác của nguyên liệu. Tất nhiên có nhiều chi tiết về thiết bị cần được quan tâm đầy đủ.
Như đã đề cập trước đó, thiết bị sản xuất cáp liên kết ngang silane một bước trong nhà máy cáp là nhập khẩu, đắt tiền, các nhà sản xuất thiết bị trong nước không có thiết bị sản xuất tương tự, nguyên nhân là do thiếu sự hợp tác giữa nhà sản xuất thiết bị và các nhà nghiên cứu công thức, quy trình.

7.Silane vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang tự nhiên

Vật liệu cách điện polyetylen liên kết ngang tự nhiên silane được phát triển trong những năm gần đây có thể được liên kết ngang trong điều kiện tự nhiên trong vòng vài ngày mà không cần ngâm hơi nước hoặc nước ấm. So với phương pháp liên kết ngang silane truyền thống, vật liệu này có thể giảm bớt quy trình sản xuất cho các nhà sản xuất cáp, giảm hơn nữa chi phí sản xuất và tăng hiệu quả sản xuất. Vật liệu cách nhiệt polyethylen liên kết ngang tự nhiên Silane ngày càng được các nhà sản xuất cáp công nhận và sử dụng.
Trong những năm gần đây, vật liệu cách nhiệt polyethylene liên kết ngang tự nhiên silane trong nước đã trưởng thành và được sản xuất với số lượng lớn, có những ưu điểm nhất định về giá so với nguyên liệu nhập khẩu.

7. 1 Ý tưởng xây dựng vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang silane tự nhiên
Chất cách điện polyetylen liên kết ngang tự nhiên silane được sản xuất theo quy trình hai bước, với cùng công thức bao gồm nhựa gốc, chất khơi mào, silan, chất chống oxy hóa, chất ức chế trùng hợp và chất xúc tác. Việc xây dựng các chất cách điện polyetylen liên kết ngang tự nhiên silane dựa trên việc tăng tốc độ ghép silane của vật liệu A và chọn chất xúc tác hiệu quả hơn so với chất cách điện polyetylen liên kết ngang nước ấm silane. Việc sử dụng vật liệu A có tốc độ ghép silane cao hơn kết hợp với chất xúc tác hiệu quả hơn sẽ cho phép chất cách điện polyetylen liên kết ngang silane liên kết ngang nhanh chóng ngay cả ở nhiệt độ thấp và không đủ độ ẩm.
Vật liệu A cho chất cách điện polyetylen liên kết ngang tự nhiên silane nhập khẩu được tổng hợp bằng phương pháp đồng trùng hợp, trong đó hàm lượng silane có thể được kiểm soát ở mức cao, trong khi việc sản xuất vật liệu A với tỷ lệ ghép cao bằng cách ghép silane là rất khó. Nhựa nền, chất khơi mào và silane được sử dụng trong công thức phải đa dạng và được điều chỉnh về mặt đa dạng và bổ sung.

Việc lựa chọn chất kháng và điều chỉnh liều lượng của nó cũng rất quan trọng, vì việc tăng tốc độ ghép của silane chắc chắn sẽ dẫn đến nhiều phản ứng phụ liên kết ngang CC hơn. Để cải thiện tính lưu động trong xử lý và tình trạng bề mặt của vật liệu A cho quá trình đùn cáp tiếp theo, cần có một lượng chất ức chế trùng hợp thích hợp để ức chế hiệu quả liên kết ngang CC và liên kết ngang trước đó.
Ngoài ra, chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ liên kết ngang và nên được chọn làm chất xúc tác hiệu quả có chứa các nguyên tố không chứa kim loại chuyển tiếp.

7.2 Thời gian liên kết ngang của cách điện polyetylen liên kết ngang silan tự nhiên
Thời gian cần thiết để hoàn thành việc liên kết ngang của vật liệu cách nhiệt polyetylen liên kết ngang tự nhiên silane ở trạng thái tự nhiên phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm và độ dày của lớp cách nhiệt. Nhiệt độ và độ ẩm càng cao, độ dày của lớp cách nhiệt càng mỏng thì thời gian liên kết ngang cần thiết càng ngắn và ngược lại càng dài. Do nhiệt độ và độ ẩm thay đổi theo từng vùng, từng mùa, thậm chí ở cùng một địa điểm và cùng thời điểm nên nhiệt độ và độ ẩm hôm nay và ngày mai sẽ khác nhau. Do đó, trong quá trình sử dụng vật liệu, người dùng nên xác định thời gian liên kết ngang theo nhiệt độ và độ ẩm cục bộ và phổ biến, cũng như thông số kỹ thuật của cáp và độ dày của lớp cách điện.


Thời gian đăng: 13-08-2022