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电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响

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电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响

发布日期:2018-09-17 作者: 点击:

交联聚乙烯(XLPE)因具有优良的物理机械性能、电性能及方便可靠的加工性能已被众多的电缆厂商所青睐。


   众所周知,聚乙烯(PE)具有优良的物理和化学性能,且易于加工。但它熔点较低,耐热变形性差,制品的机械强度欠佳,为了提高PE的使用性能,国内外学者研究了不同的改性方法,交联是其中的一种。 

   目前,交联的方法主要有硅烷交联、过氧化物交联及辐照交联。过氧化物交联主要用于中高压电缆的生产,辐照交联主要用于绝缘较薄的细线生产,而硅烷交联主要用于低压电缆的生产。

   硅烷XLPE在挤出过程中会有很多因素制约其成品性能,特别是反映交联程度的热延伸这一指标,

   经常出现不合格甚至样品刚刚放进老化箱就被拉断的情况。因此就需了解其交联机理,严格中间过程控制以保障终成品的性能。  

  1、硅烷交联的工艺原理  

   硅烷交联也称温水交联,1960年由英国道康宁公司开发,也称为SioplasE法。硅烷交联工艺可分为一步法和二步法,目前使用较广的是二步法和固相一步法硅烷交联工艺。 

   硅烷交联可分为两个过程,首先过程是利用DCP分解成游离基并作引发剂把不饱和硅烷分子和聚乙烯分子接枝,产生活f生硅烷基形成了俗称的A料;第二个过程是将A料与俗称为B料的催化剂在一定的温度下进行水解反应,形成网状X~PE分子结构。  

  2、影响热延伸指标的因素 

   硅烷XLPE的热延伸指标是反映交联度的一个重要参考值,往往也是人们较为关注的,影响热延伸的几个主要因素为:  

  (1)基础树脂的影响。不同的树脂往往由于大分子内部结构的差异,对其交联程度会有很大影响,一般多用熔体指数(MI)为2的低密度聚乙烯(LDPE)树脂 

  (2)引发剂用量的影响。常用的引发剂过氧化二异丙苯(DCP)的用量是个关键问题,过少导致硅烷接枝不够,过多则会引起过度交联,从而使流动性降低,挤出绝缘表面粗糙,挤出困难。 

  (3)硅烷用量的影响。硅烷一般采用乙烯基不饱和硅烷,因硅烷大多进口,各大材料厂商用量都力图做到其下限以降低成本。 

  (4)挤出温度及色母料的影响。硅烷XLPE的挤出温度应在一定范围内,较低的温度会导致热延伸的不合格,这与其A、B料的混合程度及塑化程度有关;色母料的配比一样会影响热延伸指标,主要是其中的有机颜料和分散剂对其交联过程有一定抑制作用。 

  本文主要分析挤出温度和色母料配比对热延伸指标的影响。

  3、验证试验 

  3.1主要设备与材料 

  老化箱(XG—CN2);冲片机(KY-4025);切片机(SQ.300);蒸汽交联发生装置,蒸汽交联房;硅烷自然XLPE绝缘料大线料(CAX-9100);硅烷自然XLPE绝缘料小线料(CAX-9100H);PE色母料(5080)。

  3.2试验结果与讨论

  (1)挤出温度对热延伸的影响 

  型号:CJV92/SC;规格:16mm、25mm、70mm;材料:硅烷自然XLPE大线料CAX.9100,PE色母料(5080);颜色:红、黄、蓝。试验结果表明:在较低挤出温度下,所有样品的热延伸指标都不合格;而在中温挤出温度下,整体水平较低温下有了很大改善;高温挤出条件下,所有样品全部合格。 

  挤出温度对硅烷XLPE绝缘的热延伸有较大影响,尤其是均化段和压缩段的温度。这不难从交联机理上看出,在较低挤出温度下,有机锡催化剂(B料)与接枝母料(A料)塑化不充分,两者未能充分混合,处于半塑化状态,这样,有机锡催化剂的化学键未能打开,使得在交联过程中,B料没有起到足够的催化效果,导致终脱水缩合时产生的交联键较少,甚至无交联键产生,这样空间结构交联键密度低,交联不足,终被拉断。

  (2)色母料对热延伸的影响 

  试验结果表明:色母料配比对硅烷XLPE的热延伸有一定影响,大部分材料厂家推荐的配比为1%o~3%‰,我们从l‰到10%o都进行了验证,色母料比例从1%oN5l%o实验结果均合格且基本一致,当色母料配比为10%0时,出现热延伸不合格。 

  众所周知,色母料的主要成分为颜料、载体、分散剂,现从这三种主要成分分析色母料对硅烷XLPE热延伸的影响。

  载体即为色母料的基体,通常以与制品树脂相同的树脂为载体,两者相容性好,一般情况只要选择专用色母料对其成品性能影响较小。

  分散剂即为促使颜料充分分散并且不再凝聚的高分子化合物,通常为PE低分子蜡等。往往由于生产厂家所采用的分散剂质量不好造成扩散互溶不良,影响制品的物理机械性能。 

  通过以上试验及分析,可以总结以下结论:色母料配比对硅烷XLPE的热延伸的确有影响,但在实际生产过程中,色母料配比如控制在一定的范围内(5%0以内),其影响效果不是很大,但达到10%o时,出现了热延伸不合格。 

  4、结论 

  (1)挤出温度对硅烷XLPE的热延伸指标影响较大,在允许的温度范围内,稍高的挤出温度对其热延伸指标有利。

  (2)色母料的配比对硅烷XLPE的热延伸指标有一定影响,配比如控制在一定范围内对热延伸影响较小,但超过一定的范围可导致热延伸不合格。(本文来自互联网)


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