Resumo: O princípio de reticulação, classificação, formulação, processo e equipamento do material isolante de polietileno reticulado com silano para fios e cabos são brevemente descritos, e algumas características do material isolante de polietileno reticulado naturalmente com silano na aplicação e uso, bem como fatores que afetam a condição de reticulação do material são introduzidos.
Palavras-chave: Reticulação de Silano; Reticulação natural; Polietileno; Isolamento; Fio e cabo
O material de cabo de polietileno reticulado com silano é agora amplamente utilizado na indústria de fios e cabos como material isolante para cabos de energia de baixa tensão. O material na fabricação de fios e cabos reticulados, e reticulação de peróxido e reticulação de irradiação em comparação com o equipamento de fabricação necessário é simples, fácil de operar, baixo custo abrangente e outras vantagens, tornou-se o principal material para baixo -cabo reticulado de tensão com isolamento.
1. Princípio de reticulação de material de cabo reticulado de silano
Existem dois processos principais envolvidos na fabricação de polietileno reticulado com silano: enxerto e reticulação. No processo de enxerto, o polímero perde seu átomo de H no átomo de carbono terciário sob a ação do iniciador livre e da pirólise em radicais livres, que reagem com o grupo – CH = CH2 do vinil silano para produzir um polímero enxertado contendo um éster trioxissilílico. grupo. No processo de reticulação, o polímero de enxerto é primeiro hidrolisado na presença de água para produzir silanol, e o –OH condensa com o grupo Si-OH adjacente para formar a ligação Si-O-Si, reticulando assim o polímero. macromoléculas.
2.Material de cabo reticulado de silano e seu método de produção de cabos
Como você sabe, existem métodos de produção em duas etapas e em uma etapa para cabos reticulados de silano e seus cabos. A diferença entre o método de duas etapas e o método de uma etapa reside no local onde o processo de enxerto de silano é realizado, o processo de enxerto no fabricante do material do cabo para o método de duas etapas, o processo de enxerto na fábrica de cabos para o método de uma etapa. O material isolante de polietileno reticulado com silano de duas etapas com maior participação de mercado é composto pelos chamados materiais A e B, sendo o material A o polietileno enxertado com silano e o material B sendo o lote mestre do catalisador. O núcleo isolante é então reticulado em água morna ou vapor.
Existe outro tipo de isolador de polietileno reticulado com silano de duas etapas, onde o material A é produzido de forma diferente, introduzindo vinil silano diretamente no polietileno durante a síntese para obter polietileno com cadeias ramificadas de silano.
O método de uma etapa também tem dois tipos, o processo tradicional de uma etapa é uma variedade de matérias-primas de acordo com a fórmula na proporção do sistema de medição de precisão especial, em uma extrusora especial especialmente projetada em uma única etapa para completar o enxerto e extrusão de núcleo de isolamento do cabo, neste processo, sem granulação, sem necessidade de participação da planta de material de cabo, pela fábrica de cabos para completar sozinha. Este equipamento de produção de cabos reticulados de silano de uma etapa e tecnologia de formulação é principalmente importado do exterior e é caro.
Outro tipo de material de isolamento de polietileno reticulado com silano de uma etapa é produzido por fabricantes de materiais para cabos, é todas as matérias-primas de acordo com a fórmula na proporção de um método especial de mistura, embalado e vendido, não há material A e B material, a planta do cabo pode estar diretamente na extrusora para completar uma etapa ao mesmo tempo de enxerto e extrusão do núcleo de isolamento do cabo. A característica única deste método é que não há necessidade de extrusoras especiais caras, pois o processo de enxerto de silano pode ser concluído em uma extrusora de PVC comum, e o método de duas etapas elimina a necessidade de misturar materiais A e B antes da extrusão.
3. Composição da formulação
A formulação do material do cabo de polietileno reticulado com silano é geralmente composta de resina de material base, iniciador, silano, antioxidante, inibidor de polimerização, catalisador, etc.
(1) A resina base é geralmente uma resina de polietileno de baixa densidade (LDPE) com um índice de fusão (MI) de 2, mas recentemente, com o desenvolvimento da tecnologia de resina sintética e pressões de custo, o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) também tem sido usado ou parcialmente usado como resina base para este material. Resinas diferentes têm frequentemente um impacto significativo no enxerto e na reticulação devido a diferenças na sua estrutura macromolecular interna, pelo que a formulação será modificada utilizando diferentes resinas de base ou o mesmo tipo de resina de diferentes fabricantes.
(2) O iniciador comumente usado é o peróxido de diisopropila (DCP), a chave é entender a quantidade do problema, muito pouco para causar enxerto de silano não é suficiente; demais para causar reticulação do polietileno, o que reduz sua fluidez, a superfície do núcleo de isolamento extrudado é áspera e difícil de espremer o sistema. Como a quantidade de iniciador adicionada é muito pequena e sensível, é importante dispersá-la uniformemente, por isso geralmente é adicionado junto com o silano.
(3) O silano é geralmente usado silano insaturado de vinil, incluindo vinil trimetoxissilano (A2171) e vinil trietoxissilano (A2151), devido à rápida taxa de hidrólise de A2171, então escolha A2171 para mais pessoas. Da mesma forma, há um problema de adição de silano, os atuais fabricantes de materiais para cabos estão tentando atingir seu limite inferior para reduzir custos, porque o silano é importado, o preço é mais caro.
(4) O antioxidante visa garantir a estabilidade do processamento do polietileno e do cabo antienvelhecimento e adicionado, o antioxidante no processo de enxerto de silano tem o papel de inibir a reação do enxerto, portanto, o processo de enxerto, a adição de antioxidante para ter cuidado, o valor adicionado deve considerar a quantidade de DCP que corresponde à seleção. No processo de reticulação em duas etapas, a maior parte do antioxidante pode ser adicionada no lote mestre do catalisador, o que pode reduzir o impacto no processo de enxerto. No processo de reticulação em uma etapa, o antioxidante está presente em todo o processo de enxertia, por isso a escolha da espécie e da quantidade é mais importante. Os antioxidantes comumente usados são 1010, 168, 330, etc.
(5) O inibidor de polimerização é adicionado a fim de inibir algum processo de enxerto e reações secundárias de reticulação, no processo de enxerto para adicionar um agente anti-reticulação, pode efetivamente reduzir a ocorrência de reticulação C2C, melhorando assim a fluidez do processamento, além disso, a adição de um enxerto nas mesmas condições será precedida pela hidrólise do silano no inibidor de polimerização pode reduzir a hidrólise do polietileno enxertado, para melhorar a estabilidade a longo prazo do material de enxerto.
(6) Os catalisadores são frequentemente derivados organoestânicos (excepto para reticulação natural), sendo o mais comum o dilaurato de dibutilestanho (DBDTL), que é geralmente adicionado sob a forma de masterbatch. No processo de duas etapas, o enxerto (material A) e o lote mestre de catalisador (material B) são embalados separadamente e os materiais A e B são misturados antes de serem adicionados à extrusora para evitar a pré-reticulação do material A. No caso de isolamentos de polietileno reticulado com silano de uma etapa, o polietileno na embalagem ainda não foi enxertado, portanto não há problema de pré-reticulação e, portanto, o catalisador não precisa ser embalado separadamente.
Além disso, existem silanos compostos disponíveis no mercado, que são uma combinação de silano, iniciador, antioxidante, alguns lubrificantes e agentes anticobre, e são geralmente usados em métodos de reticulação de silano de uma etapa em fábricas de cabos.
Portanto, a formulação do isolamento de polietileno reticulado com silano, cuja composição não é considerada muito complexa e está disponível nas informações relevantes, mas as formulações de produção adequadas, sujeitas a alguns ajustes para serem finalizadas, o que requer uma análise completa compreensão do papel dos componentes na formulação e da lei do seu impacto no desempenho e na sua influência mútua.
Nas muitas variedades de materiais de cabos, o material de cabo reticulado com silano (de duas etapas ou de uma etapa) é considerado a única variedade de processos químicos que ocorrem na extrusão, outras variedades, como material de cabo de cloreto de polivinila (PVC) e material do cabo de polietileno (PE), o processo de granulação por extrusão é um processo de mistura física, mesmo que o material do cabo de reticulação química e reticulação por irradiação, seja no processo de granulação por extrusão ou no sistema de extrusão Cabo, não ocorre nenhum processo químico , portanto, em comparação, a produção de material de cabo reticulado de silano e extrusão de isolamento de cabo, o controle do processo é mais importante.
4. Processo de produção de isolamento de polietileno reticulado com silano em duas etapas
O processo de produção do material isolante de polietileno reticulado com silano A em duas etapas pode ser brevemente representado pela Figura 1.
Figura 1 Processo de produção de material isolante de polietileno reticulado com silano em duas etapas A
Alguns pontos-chave no processo de produção de isolamento de polietileno reticulado com silano em duas etapas:
(1) Secagem. Como a resina de polietileno contém uma pequena quantidade de água, quando extrudada em altas temperaturas, a água reage rapidamente com os grupos silil para produzir reticulação, o que reduz a fluidez do fundido e produz pré-reticulação. O material acabado também contém água após o resfriamento com água, o que também pode causar pré-reticulação se não for removido, e também deve ser seco. Para garantir a qualidade da secagem, é utilizada uma unidade de secagem profunda.
(2) Medição. Como a precisão da formulação do material é importante, geralmente é utilizada uma balança importada com perda de peso. A resina de polietileno e o antioxidante são medidos e alimentados através da porta de alimentação da extrusora, enquanto o silano e o iniciador são injetados por uma bomba de material líquido no segundo ou terceiro cilindro da extrusora.
(3) Enxerto de extrusão. O processo de enxertia do silano é finalizado na extrusora. As configurações do processo da extrusora, incluindo temperatura, combinação de rosca, velocidade da rosca e taxa de alimentação, devem seguir o princípio de que o material na primeira seção da extrusora pode ser totalmente fundido e misturado uniformemente, quando a decomposição prematura do peróxido não é desejada , e que o material totalmente uniforme na segunda seção da extrusora deve ser totalmente decomposto e o processo de enxerto concluído. As temperaturas típicas da seção da extrusora (LDPE) são mostradas na Tabela 1.
Tabela 1 Temperaturas das zonas extrusoras de duas etapas
| Zona de trabalho | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Temperatura P°C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zona de trabalho | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Boca morre |
| Temperatura °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①é onde o silano é adicionado.
A velocidade da rosca extrusora determina o tempo de residência e o efeito de mistura do material na extrusora, se o tempo de residência for curto, a decomposição do peróxido é incompleta; se o tempo de residência for muito longo, a viscosidade do material extrudado aumenta. Em geral, o tempo médio de residência do grânulo na extrusora deve ser controlado na meia-vida de decomposição do iniciador de 5 a 10 vezes. A velocidade de alimentação não só tem um certo impacto no tempo de residência do material, mas também na mistura e cisalhamento do material, escolher uma velocidade de alimentação adequada também é muito importante.
(4) Embalagem. O material isolante reticulado de silano de duas etapas deve ser embalado em sacos compostos de alumínio-plástico ao ar direto para eliminar a umidade.
5. Processo de produção de material isolante de polietileno reticulado com silano em uma etapa
O material de isolamento de polietileno reticulado com silano de uma etapa devido ao seu processo de enxerto está na extrusão do núcleo de isolamento do cabo na fábrica de cabos, de modo que a temperatura de extrusão do isolamento do cabo é significativamente mais alta do que o método de duas etapas. Embora a fórmula de isolamento de polietileno reticulado com silano de uma etapa tenha sido totalmente considerada na rápida dispersão do iniciador e do silano e do cisalhamento do material, mas o processo de enxerto deve ser garantido pela temperatura, que é o polietileno reticulado com silano de uma etapa planta de produção de isolamento enfatizou repetidamente a importância da escolha correta da temperatura de extrusão, a temperatura de extrusão geral recomendada é mostrada na Tabela 2.
Tabela 2 Temperatura da extrusora de uma etapa de cada zona (unidade: ℃)
| Zona | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Flange | Cabeça |
| Temperatura | 160 | 190 | 200~210 | 220~230 | 230 | 230 |
Este é um dos pontos fracos do processo de polietileno reticulado com silano de uma etapa, que geralmente não é necessário ao extrusar cabos em duas etapas.
6. Equipamento de produção
Os equipamentos de produção são uma importante garantia de controle do processo. A produção de cabos reticulados de silano requer um alto grau de precisão no controle do processo, por isso a escolha do equipamento de produção é particularmente importante.
A produção de material de isolamento de polietileno reticulado de silano de duas etapas Um equipamento de produção de material, atualmente mais extrusora de parafuso duplo paralelo isotrópico doméstico com pesagem sem peso importada, tais dispositivos podem atender aos requisitos de precisão de controle de processo, a escolha de comprimento e diâmetro de a extrusora de parafuso duplo para garantir que o tempo de residência do material, a escolha da pesagem sem peso importada para garantir a precisão dos ingredientes. É claro que há muitos detalhes do equipamento que precisam receber total atenção.
Conforme mencionado anteriormente, os equipamentos de produção de cabos reticulados de silano de uma etapa na fábrica de cabos são importados, caros, os fabricantes de equipamentos nacionais não possuem equipamentos de produção semelhantes, o motivo é a falta de cooperação entre fabricantes de equipamentos e pesquisadores de fórmulas e processos.
7.Silano material de isolamento de polietileno reticulado natural
O material isolante de polietileno reticulado natural silano desenvolvido nos últimos anos pode ser reticulado em condições naturais em poucos dias, sem vapor ou imersão em água morna. Comparado com o método tradicional de reticulação de silano, este material pode reduzir o processo de produção para fabricantes de cabos, reduzindo ainda mais os custos de produção e aumentando a eficiência da produção. O isolamento de polietileno reticulado naturalmente com silano é cada vez mais reconhecido e utilizado pelos fabricantes de cabos.
Nos últimos anos, o isolamento doméstico de polietileno reticulado natural com silano amadureceu e tem sido produzido em grandes quantidades, com certas vantagens de preço em relação aos materiais importados.
7. 1 Idéias de formulação para isolamentos de polietileno reticulado naturalmente com silano
Os isolamentos naturais de polietileno reticulado de silano são produzidos em um processo de duas etapas, com a mesma formulação composta por resina base, iniciador, silano, antioxidante, inibidor de polimerização e catalisador. A formulação de isoladores de polietileno reticulado natural de silano é baseada no aumento da taxa de enxerto de silano do material A e na seleção de um catalisador mais eficiente do que os isoladores de polietileno reticulado com água quente de silano. O uso de materiais A com maior taxa de enxerto de silano combinado com um catalisador mais eficiente permitirá que o isolador de polietileno reticulado com silano faça ligações cruzadas rapidamente, mesmo em baixas temperaturas e com umidade insuficiente.
Os materiais A para isoladores de polietileno reticulados naturalmente com silano importados são sintetizados por copolimerização, onde o teor de silano pode ser controlado em alto nível, enquanto a produção de materiais A com altas taxas de enxerto por enxerto de silano é difícil. A resina base, iniciador e silano utilizados na receita devem ser variados e ajustados em termos de variedade e adição.
A seleção da resistência e o ajuste da sua dosagem também são cruciais, pois um aumento na taxa de enxerto do silano leva inevitavelmente a mais reações colaterais de reticulação CC. A fim de melhorar a fluidez do processamento e a condição da superfície do material A para subsequente extrusão do cabo, é necessária uma quantidade adequada de inibidor de polimerização para inibir eficazmente a reticulação CC e a pré-reticulação anterior.
Além disso, os catalisadores desempenham um papel importante no aumento da taxa de reticulação e devem ser selecionados como catalisadores eficientes contendo elementos isentos de metais de transição.
7. 2 Tempo de reticulação de isolamentos de polietileno reticulado naturalmente com silano
O tempo necessário para completar a reticulação do isolamento de polietileno reticulado natural de silano em seu estado natural depende da temperatura, umidade e espessura da camada de isolamento. Quanto mais elevada for a temperatura e a humidade, mais fina será a espessura da camada de isolamento, menor será o tempo de reticulação necessário e maior será o oposto. Como a temperatura e a umidade variam de região para região e de estação para estação, mesmo no mesmo local e ao mesmo tempo, a temperatura e a umidade hoje e amanhã serão diferentes. Portanto, durante a utilização do material, o usuário deverá determinar o tempo de reticulação de acordo com a temperatura e umidade local e predominante, bem como a especificação do cabo e a espessura da camada de isolamento.
Horário da postagem: 13 de agosto de 2022