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硅烷交聯(lián)電纜
發(fā)布時(shí)間：
2022-11-26
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硅烷交聯(lián)又稱(chēng)溫水交聯(lián)，1960年英國(guó)道康寧公司(Dow—Coning)提出開(kāi)發(fā)的，也稱(chēng)為Sioplas法，即硅烷接枝交聯(lián)工藝，它是把接枝和擠出分成兩個(gè)工序進(jìn)行，第一步由絕緣料廠將硅烷交聯(lián)劑與基料在擠出機(jī)上接枝和擠出造粒，該料稱(chēng)為A料，同時(shí)還提供催化劑和著色劑的母料，稱(chēng)B料。第二步是電纜廠將A，B料以95：5的比例混合。并在普通擠出機(jī)上擠包在電纜導(dǎo)體上，再放入70℃～90℃溫水中交聯(lián)也可以在蒸汽房中交聯(lián)。該工藝投資成本低，可用一般的擠出機(jī)進(jìn)行加工，材料價(jià)格適中，得到廣泛地應(yīng)用。
但也存在以下缺點(diǎn)：(1)接枝聚乙烯容易與空氣中水分發(fā)生先期交聯(lián)，縮短了貯存時(shí)間，一般貯存期為半年。(2)接枝聚乙烯與催化劑母料的混合物，貯存期一般不超過(guò)3h，所以需要邊混合邊擠塑。(3)由于二步法通過(guò)多次的混合，容易導(dǎo)致雜質(zhì)的混入，故只能用于10kV及以下電纜絕緣的制造。
為了克服Sioplas的局限性，1977年英國(guó)BICC和瑞士Maillefer公司合作，在道康寧公司發(fā)明的兩步法基礎(chǔ)上，又發(fā)明了一步法硅烷交聯(lián)工藝，也稱(chēng)作Monosil工藝。它將聚乙烯基料、抗氧劑和液態(tài)硅烷同時(shí)計(jì)量、混合，即是將接枝反應(yīng)和添加催化劑過(guò)程合并，并采用長(zhǎng)徑比為30：1的擠出機(jī)將絕緣擠包在電纜導(dǎo)體上，即將絕緣層的接枝和擠出由一個(gè)步驟來(lái)完成，故稱(chēng)為一步法。它的材料成本最低，雜質(zhì)的污染機(jī)會(huì)減少，而且材料貯存期可以大大增加。但是這種工藝技術(shù)難度大，設(shè)備投資比二步法大，需要配備一套液態(tài)硅烷的送料系統(tǒng)。
到了八十年代日本菱克隆公司在吸取兩步法和一步法的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)共聚法。共聚法也是使用硅烷共聚單體——乙烯基－三甲氧基硅烷，只是采用的工藝不同。該工藝不是把有機(jī)硅烷接枝到聚合物鏈上，而是在聚合過(guò)程中導(dǎo)入可水解硅烷，從而產(chǎn)生一種易于加工的硅烷共聚物，其方法是在高壓反應(yīng)釜中，使乙烯與硅烷共聚單體發(fā)生共聚反應(yīng)，這項(xiàng)工藝的關(guān)鍵是，所選用的共聚單體必須是含有一種能夠與乙烯發(fā)生反應(yīng)生成聚合物鏈的不飽和基團(tuán)。乙烯硅烷共聚物與Sioplas接枝化合物結(jié)構(gòu)上基本相同。
由于硅烷共聚物的制造是在反應(yīng)釜中進(jìn)行的，所以它能夠確保高的清潔度，而且也避免了接枝時(shí)過(guò)氧化物殘?jiān)奈廴締?wèn)題。硅烷共聚物更為主要的優(yōu)點(diǎn)是，在聚合反應(yīng)時(shí)因?yàn)楣柰楣簿蹎误w一次投入，實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)晶格的有規(guī)則分布，所以所需的硅烷量要比硅烷接枝化合物需要的硅烷的含量低。由于共聚法工藝的先進(jìn)和獨(dú)特。制得的硅烷交聯(lián)聚乙烯料具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)貯存穩(wěn)定性好，存貯時(shí)間一般可超過(guò)一年，而接枝產(chǎn)品只有六個(gè)月。
(2)共聚法交聯(lián)聚乙烯加工過(guò)程中，混入的游離物及雜質(zhì)極少，因而提高了電纜絕緣性能和機(jī)械性能。
(3)它在普通的擠塑機(jī)上加工時(shí)，產(chǎn)生的氣體較少，成型加工穩(wěn)定性好。
以后又相繼開(kāi)發(fā)了固相一步法工藝和固化硅烷工藝。固相一步法工藝是將硅烷通過(guò)白碳黑等載體滲吸到PE基料中去。固化硅烷工藝是為了改進(jìn)硅烷送料方式，可將液態(tài)硅烷吸附在多孔性聚丙烯塑料或PE塑料中，形成固化硅烷。這兩種均是一步法派生出來(lái)。最近市場(chǎng)又派生出一種用50％共聚聚料和50％基料摻和而成的共混料，在國(guó)內(nèi)也有較多應(yīng)用。
到目前為止，已有七種硅烷交聯(lián)工藝生產(chǎn)方式，其中有三種是派生出來(lái)的。這七種方法中，除了Monosil一步法設(shè)備投資較多，共聚料材料價(jià)格較高外，其余均可利用原有設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)；具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成品率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
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