Gearfetting: It prinsipe fan crosslinking, klassifikaasje, formulearring, proses en apparatuer fan silaan-cross-keppele polyetyleen isolearjend materiaal foar tried en kabel wurde koart beskreaun, en guon skaaimerken fan silaan natuerlik cross-keppele polyetyleen isolearjend materiaal yn tapassing en gebrûk, lykas faktoaren dy't de crosslinking-tastân fan it materiaal beynfloedzje, wurde yntrodusearre.
Kaaiwurden: Silaan-crosslinking; Natuerlike crosslinking; Polyethyleen; Isolaasje; Tried en kabel
Silane-cross-linked polyethylene kabelmateriaal wurdt no in soad brûkt yn 'e tried- en kabelyndustry as in isolearjend materiaal foar leechspanningsstroomkabels. It materiaal yn 'e produksje fan cross-linked tried en kabel, en peroxide-crosslinking en bestraling-crosslinking yn ferliking mei de fereaske produksjeapparatuer is ienfâldich, maklik te betsjinjen, lege wiidweidige kosten en oare foardielen, is it it liedende materiaal wurden foar leechspannings cross-linked kabel mei isolaasje.
1. Silane cross-linked kabelmateriaal cross-linking prinsipe
Der binne twa haadprosessen belutsen by it meitsjen fan silaan-crosslinked polyetyleen: enten en crosslinking. Yn it entenproses ferliest it polymeer syn H-atoom op it tertiêre koalstofatoom ûnder de aksje fan frije inisjator en pyrolyse yn frije radikalen, dy't reagearje mei de – CH = CH2-groep fan vinylsilaan om in geënte polymeer te produsearjen mei in trioxysilylestergroep. Yn it crosslinkingproses wurdt it entpolymeer earst hydrolysearre yn 'e oanwêzigens fan wetter om silanol te produsearjen, en de – OH kondinsearret mei de oanbuorjende Si-OH-groep om de Si-O-Si-bining te foarmjen, wêrtroch't de polymeermakromolekulen crosslinke wurde.
2. Silaan-ferbûn kabelmateriaal en syn kabelproduksjemetoade
Lykas jo witte, binne der twa-stap en ien-stap produksjemetoaden foar silaan-ferbûne kabels en harren kabels. It ferskil tusken de twa-stap metoade en de ien-stap metoade leit yn wêr't it silaan-entproses útfierd wurdt, it entproses by de kabelmateriaalfabrikant foar de twa-stap metoade, it entproses yn 'e kabelproduksjefabryk foar de ien-stap metoade. It twa-stap silaan-ferbûne polyetyleen isolearjende materiaal mei it grutste merkoandiel is gearstald út 'e saneamde A- en B-materialen, wêrby't A-materiaal it polyetyleen is dat ent is mei silaan en B-materiaal de katalysatormasterbatch. De isolearjende kearn wurdt dan ferbûn yn waarm wetter of stoom.
Der is in oar type twa-staps silaan-ferbûne polyetyleenisolator, wêrby't it A-materiaal op in oare manier produsearre wurdt, troch vinylsilaan direkt yn it polyetyleen yn te fieren tidens de synteze om polyetyleen mei silaan-fertakke keatlingen te krijen.
De ienstapmetoade hat ek twa soarten, it tradisjonele ienstapproses is in ferskaat oan grûnstoffen neffens de formule yn 'e ferhâlding fan in spesjaal presyzje-mjitsysteem, om yn ien stap it enten en ekstrudearjen fan 'e kabelisolaasjekearn yn in spesjaal ûntworpen spesjale extruder te foltôgjen, yn dit proses is der gjin granulaasje, gjin needsaak foar dielname fan kabelmateriaalplanten, troch de kabelfabryk sels foltôge. Dizze ienstap silaan-crosslinked kabelproduksjeapparatuer en formulearringstechnology wurde meast ymportearre út it bûtenlân en binne djoer.
In oar type ienstaps silaan-krúsferbûn polyetyleen-isolaasjemateriaal wurdt produsearre troch kabelmateriaalfabrikanten. Alle grûnstoffen wurde neffens de formule yn in spesjale ferhâldingsmetoade byinoar mingd, ynpakt en ferkocht. Der is gjin A-materiaal en B-materiaal. De kabelplant kin direkt yn 'e extruder pleatst wurde om tagelyk de kabelisolaasjekearn te enten en te extrudearjen. It unike skaaimerk fan dizze metoade is dat der gjin djoere spesjale extruders nedich binne, om't it silaan-entproses yn in gewoane PVC-extruder foltôge wurde kin. De twastapsmetoade elimineert de needsaak om A- en B-materialen foar de extrudearring te mingen.
3. Formulearringskomposysje
De formulearring fan silaan-cross-linked polyetyleen kabelmateriaal bestiet oer it algemien út basismateriaalhars, inisjator, silaan, antioxidant, polymerisaasje-ynhibitor, katalysator, ensfh.
(1) De basishars is oer it algemien in leechdichte polyetyleen (LDPE) hars mei in smeltyndeks (MI) fan 2, mar koartlyn, mei de ûntwikkeling fan keunstharstechnology en kostendruk, is lineêr leechdichte polyetyleen (LLDPE) ek brûkt of foar in part brûkt as basishars foar dit materiaal. Ferskillende harsen hawwe faak in wichtige ynfloed op enten en crosslinking fanwegen ferskillen yn har ynterne makromolekulêre struktuer, sadat de formulearring oanpast wurdt troch it brûken fan ferskate basisharsen of itselde type hars fan ferskate fabrikanten.
(2) De gewoan brûkte inisjator is diisopropylperoxide (DCP), de kaai is om de omfang fan it probleem te begripen, te min om silaan-enting te feroarsaakjen is net genôch; te folle om polyetyleen-crosslinking te feroarsaakjen, wat de floeiberens ferminderet, it oerflak fan 'e ekstrudearre isolaasjekearn rûch, it systeem is lestich te drukken. Omdat de tafoege hoemannichte inisjator tige lyts en gefoelich is, is it wichtich om it evenredich te fersprieden, dus wurdt it oer it algemien tegearre mei de silaan tafoege.
(3) Silaan wurdt oer it algemien brûkt as ûnfersêde vinylsilaan, ynklusyf vinyltrimetoxysilaan (A2171) en vinyltriethoxysilaan (A2151). Troch de rappe hydrolysesnelheid fan A2171 kieze mear minsken foar A2171. Likegoed is der in probleem mei it tafoegjen fan silaan. De hjoeddeiske kabelmateriaalfabrikanten besykje de legere limyt te berikken om kosten te ferminderjen, om't de silaan ymportearre wurdt, is de priis djoerder.
(4) Antioksidanten binne bedoeld om de stabiliteit fan polyetyleenferwurking en anty-aging fan kabels te garandearjen en tafoege te wurden. Antioksidanten hawwe de rol fan it remmen fan 'e entenreaksje yn it entenproses. Dêrom moat by it entenproses foarsichtich antioksidanten tafoege wurde, sadat de hoemannichte DCP oerienkomt mei de seleksje. Yn it twa-staps crosslinkingproses kin it measte fan 'e antioksidant tafoege wurde oan 'e katalysatormasterbatch, wat de ynfloed op it entenproses ferminderje kin. Yn it ien-staps crosslinkingproses is de antioksidant oanwêzich yn it heule entenproses, dus de kar fan soarte en hoemannichte is wichtiger. Faak brûkte antioksidanten binne 1010, 168, 330, ensfh.
(5) In polymerisaasje-ynhibitor wurdt tafoege om guon sydreaksjes fan it enten en crosslinking-proses te remmen. Yn it enten kin in anty-crosslinking-agint tafoege wurde om it foarkommen fan C2C-crosslinking effektyf te ferminderjen, wêrtroch't de ferwurkingsfluiditeit ferbettere wurdt. Dêrneist kin de tafoeging fan in ent ûnder deselde omstannichheden foarôfgien wurde troch de hydrolyse fan silaan op 'e polymerisaasje-ynhibitor, dy't de hydrolyse fan ented polyethyleen ferminderje kin en de stabiliteit fan it entmateriaal op lange termyn ferbetteret.
(6) Katalysators binne faak organotin-derivaten (útsein natuerlike crosslinking), de meast foarkommende is dibutyltindilauraat (DBDTL), dat oer it algemien tafoege wurdt yn 'e foarm fan in masterbatch. Yn it twastapsproses wurde de ent (A-materiaal) en de katalysatormasterbatch (B-materiaal) apart ynpakt en wurde de A- en B-materialen mei-inoar mingd foardat se tafoege wurde oan 'e extruder om foarferbinning fan it A-materiaal te foarkommen. Yn it gefal fan ienstaps silaan-crosslinked polyetyleenisolaasjes is it polyetyleen yn 'e ferpakking noch net ent, dus is der gjin probleem mei foarferbinning en dêrom hoecht de katalysator net apart ynpakt te wurden.
Derneist binne der gearstalde silanen op 'e merk beskikber, dy't in kombinaasje binne fan silaan, inisjator, antioxidant, guon smeermiddels en anty-koper aginten, en wurde oer it generaal brûkt yn ienstaps silaan-crosslinkingmetoaden yn kabelplanten.
Dêrom is de formulearring fan silaan-cross-linked polyetyleenisolaasje, wêrfan de gearstalling net as heul kompleks beskôge wurdt en beskikber is yn 'e relevante ynformaasje, mar de passende produksjeformuleringen, ûnder foarbehâld fan wat oanpassingen om te finalisearjen, wat in folslein begryp fereasket fan 'e rol fan' e komponinten yn 'e formulearring en de wet fan har ynfloed op prestaasjes en har ûnderlinge ynfloed.
Yn 'e protte farianten fan kabelmaterialen wurdt silaan-crosslinked kabelmateriaal (twa-stap of ien-stap) beskôge as de ienige ferskaat oan gemyske prosessen dy't foarkomme by ekstruzje. Oare farianten lykas polyvinylchloride (PVC) kabelmateriaal en polyetyleen (PE) kabelmateriaal, wêrby't it ekstruzjegranulaasjeproses in fysyk mingproses is, binne gjin gemyske prosessen oanwêzich by it gemysk crosslinken en bestralen fan kabelmateriaal, of it no yn it ekstruzjegranulaasjeproses of yn it ekstruzjesysteem fan kabels is. Dêrom is proseskontrôle wichtiger yn ferliking mei de produksje fan silaan-crosslinked kabelmateriaal en kabelisolaasje-ekstruzje.
4. Twa-stap silaan-cross-linked polyetyleen isolaasje produksjeproses
It produksjeproses fan it twa-staps silaan-ferbûne polyetyleenisolaasjemateriaal A kin koart werjûn wurde troch figuer 1.
Figuer 1 Produksjeproses fan twa-stap silaan-ferbûn polyetyleen isolaasjemateriaal A
Guon wichtige punten yn it produksjeproses fan twa-stap silaan-ferbûne polyetyleenisolaasje:
(1) Droegjen. Omdat de polyetyleenhars in lytse hoemannichte wetter befettet, reagearret it wetter by hege temperatueren rap mei de silylgroepen om crosslinking te produsearjen, wat de floeiberens fan 'e smelt ferminderet en foar-crosslinking produseart. It ôfmakke materiaal befettet ek wetter nei wetterkuolling, dat ek foar-crosslinking kin feroarsaakje as it net fuorthelle wurdt, en moat ek droege wurde. Om de kwaliteit fan it droegjen te garandearjen, wurdt in djippe droechienheid brûkt.
(2) Mjitting. Omdat de krektens fan 'e materiaalformulering wichtich is, wurdt oer it algemien in ymportearre gewichtsverliesskaal brûkt. De polyetyleenhars en antioxidant wurde mjitten en troch de feedpoarte fan 'e extruder fiede, wylst de silaan en inisjator troch in floeibere materiaalpomp yn 'e twadde of tredde loop fan' e extruder ynjektearre wurde.
(3) Ekstrusje-enting. It entingproses fan silaan wurdt foltôge yn 'e ekstruder. De prosesynstellingen fan 'e ekstruder, ynklusyf temperatuer, skroefkombinaasje, skroefsnelheid en feedsnelheid, moatte it prinsipe folgje dat it materiaal yn 'e earste seksje fan' e ekstruder folslein smelte en unifoarm mingd wurde kin, as te betiid ûntbining fan 'e peroxide net winske is, en dat it folslein unifoarme materiaal yn 'e twadde seksje fan' e ekstruder folslein ûntbûn wurde moat en it entingproses foltôge wurde moat. Typyske ekstruderseksjetemperatueren (LDPE) wurde werjûn yn tabel 1.
Tabel 1 Temperatueren fan 'e twa-staps ekstruderzones
| Wurkgebiet | Sône 1 | Sône 2 | Sône 3 ① | Sône 4 | Sône 5 |
| Temperatuer P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Wurkgebiet | Sône 6 | Sône 7 | Sône 8 | Sône 9 | Mûle stjerre |
| Temperatuer °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①is wêr't de silaan tafoege wurdt.
De snelheid fan 'e skroef fan 'e extruder bepaalt de ferbliuwstiid en it mingeffekt fan it materiaal yn 'e extruder. As de ferbliuwstiid koart is, is de peroxide-ûntbining ûnfolslein; as de ferbliuwstiid te lang is, nimt de viskositeit fan it extrudearre materiaal ta. Yn 't algemien moat de gemiddelde ferbliuwstiid fan 'e granule yn 'e extruder kontroleare wurde, sadat de healweardetiid fan 'e inisjator-ûntbining 5-10 kear sa heech is. De fiedingssnelheid hat net allinich in bepaalde ynfloed op 'e ferbliuwstiid fan it materiaal, mar ek op it mingen en skuorjen fan it materiaal. It kiezen fan in passende fiedingssnelheid is ek tige wichtich.
(4) Ferpakking. Twa-staps silaan-krúsferbûn isolaasjemateriaal moat yn aluminium-plestik kompositsekken yn direkte loft ferpakt wurde om focht te ferwiderjen.
5. Ien-stap silaan cross-linked polyetyleen isolearjend materiaal produksjeproses
Ien-stap silaan cross-linked polyetyleen isolaasjemateriaal fanwegen syn entproses is yn 'e kabelfabryk-ekstrudering fan kabelisolaasjekearn, sadat de ekstruderingstemperatuer fan kabelisolaasje signifikant heger is as de twa-stapmetoade. Hoewol de ien-stap silaan cross-linked polyetyleen isolaasjeformule folslein beskôge is yn 'e rappe fersprieding fan inisjator en silaan en materiaalskuor, moat it entproses garandearre wurde troch de temperatuer, wat de ien-stap silaan cross-linked polyetyleen isolaasjeproduksjeplant werhelle it belang fan 'e juste kar fan ekstruderingstemperatuer is, de algemien oanrikkemandearre ekstruderingstemperatuer wurdt werjûn yn tabel 2.
Tabel 2 Ienstap-ekstrudertemperatuer fan elke sône (ienheid: ℃)
| Sône | Sône 1 | Sône 2 | Sône 3 | Sône 4 | Flens | Holle |
| Temperatuer | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Dit is ien fan 'e swakkens fan it ienstapsproses fan silaan-cross-linked polyetyleen, dat oer it algemien net fereaske is by it ekstrudearjen fan kabels yn twa stappen.
6. Produksjeapparatuer
De produksjeapparatuer is in wichtige garânsje foar proseskontrôle. De produksje fan silaan-ferbûne kabels fereasket in tige hege mjitte fan proseskontrôlekrektens, dus de kar fan produksjeapparatuer is benammen wichtich.
De produksje fan twa-stap silaan-cross-linked polyetyleen isolaasjemateriaal In materiaal produksjeapparatuer, op it stuit mear húshâldlike isotropyske parallelle twilling-skroef-extruder mei ymportearre gewichtleaze weagjen, sokke apparaten kinne foldwaan oan 'e easken fan proseskontrôle-krektens, de kar fan lingte en diameter fan' e twilling-skroef-extruder om te soargjen dat de ferbliuwstiid fan it materiaal, de kar fan ymportearre gewichtleaze weagjen om de krektens fan 'e yngrediïnten te garandearjen. Fansels binne d'r in protte details fan 'e apparatuer dy't folle oandacht moatte krije.
Lykas earder neamd, binne de ien-stap silaan-cross-linked kabelproduksjeapparatuer yn 'e kabelfabryk ymportearre, djoer, en ynlânske apparatuerfabrikanten hawwe gjin ferlykbere produksjeapparatuer, de reden is it gebrek oan gearwurking tusken apparatuerfabrikanten en formule- en prosesûndersikers.
7. Silane natuerlik krúsferbûn polyetyleen isolaasjemateriaal
Silaan natuerlik cross-linked polyetyleen isolaasjemateriaal dat yn 'e lêste jierren ûntwikkele is, kin ûnder natuerlike omstannichheden binnen in pear dagen cross-linked wurde, sûnder ûnderdompeling yn stoom of waarm wetter. Yn ferliking mei de tradisjonele silaan cross-linking metoade kin dit materiaal it produksjeproses foar kabelfabrikanten ferminderje, wêrtroch't de produksjekosten fierder fermindere wurde en de produksjeeffisjinsje ferhege wurdt. Silaan natuerlik cross-linked polyetyleen isolaasje wurdt hieltyd mear erkend en brûkt troch kabelfabrikanten.
Yn 'e lêste jierren is binnenlânske silaan natuerlike cross-linked polyetyleenisolaasje folwoeksener wurden en is yn grutte hoemannichten produsearre, mei bepaalde foardielen yn priis yn ferliking mei ymportearre materialen.
7. 1 Formulearringsideeën foar silaan natuerlik cross-linked polyetyleenisolaasjes
Natuerlike cross-linked polyetyleenisolaasjes fan silaan wurde produsearre yn in twa-stapsproses, mei deselde formulearring besteande út basishars, inisjator, silaan, antioxidant, polymerisaasje-ynhibitor en katalysator. De formulearring fan natuerlike cross-linked polyetyleenisolatoaren fan silaan is basearre op it ferheegjen fan de silaan-entingsnelheid fan it A-materiaal en it selektearjen fan in effisjintere katalysator as waarmwetter-cross-linked polyetyleenisolatoaren fan silaan. It gebrûk fan A-materialen mei in hegere silaan-entingsnelheid yn kombinaasje mei in effisjintere katalysator sil de silaan-cross-linked polyetyleenisolator yn steat stelle om fluch te crosslinken, sels by lege temperatueren en mei ûnfoldwaande focht.
De A-materialen foar ymportearre silaan natuerlik cross-linked polyetyleen isolatoaren wurde synthetisearre troch copolymerisaasje, wêrby't it silaangehalte op in heech nivo kontroleare wurde kin, wylst de produksje fan A-materialen mei hege enten troch enten fan silaan lestich is. De basishars, inisjator en silaan dy't yn it resept brûkt wurde, moatte farieare en oanpast wurde yn termen fan ferskaat en tafoeging.
De seleksje fan 'e resist en de oanpassing fan syn dosaasje binne ek krúsjaal, om't in ferheging fan 'e entingsnelheid fan it silaan ûnûntkomber liedt ta mear CC-crosslinking-sidereaksjes. Om de ferwurkingsfluiditeit en oerflakkondysje fan it A-materiaal foar de folgjende kabelekstrudering te ferbetterjen, is in gaadlike hoemannichte polymerisaasje-ynhibitor nedich om CC-crosslinking en foarôfgeande pre-crosslinking effektyf te remmen.
Derneist spylje katalysatoren in wichtige rol by it ferheegjen fan 'e crosslinking-snelheid en moatte selektearre wurde as effisjinte katalysatoren dy't oergongsmetaalfrije eleminten befetsje.
7. 2 Ferbiningstiid fan silaan natuerlik ferbûne polyetyleenisolaasjes
De tiid dy't nedich is om de crosslinking fan silaan natuerlike cross-linked polyethylene isolaasje yn syn natuerlike steat te foltôgjen, is ôfhinklik fan 'e temperatuer, fochtigens en dikte fan' e isolaasjelaach. Hoe heger de temperatuer en fochtigens, hoe tinner de dikte fan 'e isolaasjelaach, hoe koarter de crosslinkingtiid dy't nedich is, en hoe langer it tsjinoerstelde. Om't de temperatuer en fochtigens ferskille fan regio ta regio en fan seizoen ta seizoen, sels op itselde plak en tagelyk, sille de temperatuer en fochtigens hjoed en moarn oars wêze. Dêrom moat de brûker by it brûken fan it materiaal de crosslinkingtiid bepale neffens de lokale en hearskjende temperatuer en fochtigens, lykas de spesifikaasje fan 'e kabel en de dikte fan' e isolaasjelaach.
Pleatsingstiid: 13 augustus 2022