Abstrak: Prinsip ikatan silang, klasifikasi, formulasi, proses dan peralatan bahan isolasi polietilen ikatan silang silan untuk kawat dan kabel dijelaskan secara singkat, dan beberapa karakteristik bahan isolasi polietilen ikatan silang silan secara alami dalam aplikasi dan penggunaan serta faktor-faktor yang mempengaruhi kondisi ikatan silang material diperkenalkan.
Kata Kunci: Ikatan silang silan; Tautan silang alami; Polietilen; Isolasi; Kawat dan kabel
Material kabel polietilen cross-linked silane kini banyak digunakan dalam industri kawat dan kabel sebagai bahan isolasi kabel listrik tegangan rendah. Bahan dalam pembuatan kawat dan kabel ikatan silang, serta ikatan silang peroksida dan ikatan silang iradiasi dibandingkan dengan peralatan manufaktur yang dibutuhkan sederhana, mudah dioperasikan, biaya komprehensif rendah dan keunggulan lainnya, telah menjadi bahan unggulan untuk harga rendah -kabel tegangan silang dengan isolasi.
1. Prinsip ikatan silang bahan kabel silane
Ada dua proses utama yang terlibat dalam pembuatan polietilen ikatan silang silan: pencangkokan dan ikatan silang. Dalam proses pencangkokan, polimer kehilangan atom H-nya pada atom karbon tersier di bawah aksi inisiator bebas dan pirolisis menjadi radikal bebas, yang bereaksi dengan gugus – CH = CH2 vinil silan untuk menghasilkan polimer cangkok yang mengandung trioksisilil ester. kelompok. Dalam proses ikatan silang, polimer cangkok pertama-tama dihidrolisis dengan adanya air untuk menghasilkan silanol, dan – OH mengembun dengan gugus Si-OH yang berdekatan untuk membentuk ikatan Si-O-Si, sehingga polimer tersebut berikatan silang. makromolekul.
2. Bahan kabel cross-linked Silane dan metode produksi kabelnya
Seperti yang Anda ketahui, ada metode produksi dua langkah dan satu langkah untuk kabel ikatan silang silan dan kabelnya. Perbedaan metode dua langkah dengan metode satu langkah terletak pada tempat dilakukannya proses pencangkokan silan, proses pencangkokan di pabrik pembuat material kabel untuk metode dua langkah, proses pencangkokan di pabrik pembuatan kabel untuk metode dua langkah, proses pencangkokan di pabrik pembuatan kabel untuk metode dua langkah, proses pencangkokan di pabrik pembuatan kabel untuk metode satu langkah. Bahan isolasi polietilen ikatan silang silan dua langkah dengan pangsa pasar terbesar terdiri dari apa yang disebut bahan A dan B, dengan bahan A sebagai polietilen yang dicangkokkan dengan silan dan bahan B sebagai batch master katalis. Inti isolasi kemudian dihubungkan silang dalam air hangat atau uap.
Ada jenis lain dari isolator polietilen ikatan silang silan dua langkah, di mana bahan A diproduksi dengan cara yang berbeda, dengan memasukkan vinil silan langsung ke dalam polietilen selama sintesis untuk mendapatkan polietilen dengan rantai bercabang silan.
Metode satu langkah juga memiliki dua jenis, proses satu langkah tradisional adalah berbagai bahan baku sesuai formula dalam rasio sistem pengukuran presisi khusus, menjadi ekstruder khusus yang dirancang khusus dalam satu langkah untuk menyelesaikan pencangkokan dan ekstrusi. inti isolasi kabel, dalam proses ini, tidak ada granulasi, tidak perlu partisipasi pabrik bahan kabel, oleh pabrik kabel untuk menyelesaikannya sendiri. Peralatan produksi dan teknologi formulasi kabel silan silang satu langkah ini sebagian besar diimpor dari luar negeri dan harganya mahal.
Jenis lain dari bahan isolasi polietilen ikatan silang silan satu langkah diproduksi oleh produsen bahan kabel, semua bahan baku sesuai formula dengan perbandingan metode pencampuran khusus, dikemas dan dijual, tidak ada bahan A dan B material, pabrik kabel dapat langsung di ekstruder untuk menyelesaikan langkah sekaligus pencangkokan dan ekstrusi inti isolasi kabel. Fitur unik dari metode ini adalah tidak memerlukan ekstruder khusus yang mahal, karena proses pencangkokan silan dapat diselesaikan dalam ekstruder PVC biasa, dan metode dua langkah menghilangkan kebutuhan untuk mencampur bahan A dan B sebelum ekstrusi.
3. Komposisi formulasi
Formulasi bahan kabel polietilen ikatan silang silan umumnya terdiri dari bahan dasar resin, inisiator, silan, antioksidan, penghambat polimerisasi, katalis, dll.
(1) Resin dasar umumnya merupakan resin polietilen densitas rendah (LDPE) dengan indeks leleh (MI) 2, namun belakangan ini, seiring dengan berkembangnya teknologi resin sintetis dan tekanan biaya, polietilen densitas rendah linier (LLDPE) juga telah digunakan. digunakan atau sebagian digunakan sebagai resin dasar untuk bahan ini. Resin yang berbeda seringkali mempunyai dampak yang signifikan terhadap pencangkokan dan ikatan silang karena perbedaan struktur makromolekul internalnya, sehingga formulasinya akan dimodifikasi dengan menggunakan resin dasar yang berbeda atau jenis resin yang sama dari produsen yang berbeda.
(2) Inisiator yang umum digunakan adalah diisopropil peroksida (DCP), kuncinya adalah memahami jumlah masalahnya, terlalu sedikit menyebabkan pencangkokan silan tidak cukup; terlalu banyak menyebabkan ikatan silang polietilen, yang mengurangi fluiditasnya, permukaan inti insulasi yang diekstrusi menjadi kasar, dan sistem sulit diperas. Karena jumlah inisiator yang ditambahkan sangat kecil dan sensitif, maka penting untuk membubarkannya secara merata, sehingga umumnya ditambahkan bersama dengan silan.
(3) Silana umumnya menggunakan vinil silan tak jenuh, termasuk vinil trimethoxysilane (A2171) dan vinyl triethoxysilane (A2151), karena laju hidrolisis A2171 yang cepat, sehingga lebih banyak orang memilih A2171. Begitu pula dengan masalah penambahan silan, saat ini produsen bahan kabel berusaha mencapai batas bawah untuk menekan biaya, karena silan diimpor maka harganya lebih mahal.
(4) Anti oksidan adalah untuk menjamin kestabilan pengolahan polietilen dan anti penuaan kabel dan ditambahkan, anti oksidan pada proses pencangkokan silan berperan menghambat reaksi pencangkokan, sehingga pada proses pencangkokan, penambahan anti oksidan hati-hati, jumlah yang ditambahkan harus mempertimbangkan jumlah DCP agar sesuai dengan pilihan. Dalam proses ikatan silang dua langkah, sebagian besar antioksidan dapat ditambahkan dalam batch master katalis, yang dapat mengurangi dampak pada proses pencangkokan. Dalam proses ikatan silang satu langkah, antioksidan hadir dalam keseluruhan proses pencangkokan, sehingga pemilihan spesies dan jumlah menjadi lebih penting. Antioksidan yang umum digunakan adalah 1010, 168, 330, dst.
(5) Inhibitor polimerisasi ditambahkan untuk menghambat beberapa proses pencangkokan dan terjadinya reaksi samping ikatan silang, dalam proses pencangkokan untuk menambahkan zat anti-ikatan silang, secara efektif dapat mengurangi terjadinya ikatan silang C2C, sehingga meningkatkan fluiditas pemrosesan, selain itu, penambahan cangkok pada kondisi yang sama akan didahului dengan hidrolisis silan pada inhibitor polimerisasi dapat mengurangi hidrolisis polietilen cangkok, untuk meningkatkan stabilitas jangka panjang bahan cangkok.
(6) Katalis seringkali merupakan turunan organotin (kecuali ikatan silang alami), yang paling umum adalah dibutiltin dilaurat (DBDTL), yang umumnya ditambahkan dalam bentuk masterbatch. Dalam proses dua langkah, graft (bahan A) dan batch master katalis (bahan B) dikemas secara terpisah dan bahan A dan B dicampur bersama sebelum ditambahkan ke ekstruder untuk mencegah pra-ikatan silang bahan A. Dalam kasus insulasi polietilen ikatan silang silan satu langkah, polietilen dalam kemasannya belum dicangkok, sehingga tidak ada masalah pra-ikatan silang dan oleh karena itu katalis tidak perlu dikemas secara terpisah.
Selain itu, terdapat silan majemuk yang tersedia di pasaran, yang merupakan kombinasi silan, inisiator, antioksidan, beberapa pelumas dan zat anti-tembaga, dan umumnya digunakan dalam metode ikatan silang silan satu langkah di pabrik kabel.
Oleh karena itu, formulasi insulasi polietilen ikatan silang silan, yang komposisinya dianggap tidak terlalu rumit dan tersedia dalam informasi yang relevan, tetapi formulasi produksi yang sesuai, harus melalui beberapa penyesuaian untuk penyelesaiannya, yang memerlukan penyelesaian penuh. pemahaman tentang peran komponen-komponen dalam perumusan dan hukum dampaknya terhadap kinerja dan saling mempengaruhi.
Dalam banyak jenis bahan kabel, bahan kabel ikatan silang silan (baik dua langkah atau satu langkah) dianggap sebagai satu-satunya jenis proses kimia yang terjadi dalam ekstrusi, varietas lain seperti bahan kabel polivinil klorida (PVC) dan bahan kabel polietilen (PE), proses granulasi ekstrusi merupakan proses pencampuran secara fisik, meskipun bahan kabel pengikat silang kimia dan bahan kabel pengikat silang iradiasi, baik pada proses granulasi ekstrusi, maupun sistem ekstrusi Kabel, tidak terjadi proses kimia. , jadi, sebagai perbandingan, produksi bahan kabel silan cross-linked dan ekstrusi insulasi kabel, pengendalian proses lebih penting.
4. Proses produksi insulasi polietilen ikatan silang silan dua langkah
Proses produksi bahan isolasi polietilen ikatan silang silan dua langkah A dapat secara singkat diwakili oleh Gambar 1.
Gambar 1 Proses produksi bahan isolasi polietilen ikatan silang silan dua langkah A
Beberapa poin penting dalam proses produksi insulasi polietilen ikatan silang silan dua langkah:
(1) Pengeringan. Karena resin polietilen mengandung sedikit air, ketika diekstrusi pada suhu tinggi, air bereaksi dengan cepat dengan gugus silil untuk menghasilkan ikatan silang, yang mengurangi fluiditas lelehan dan menghasilkan ikatan silang sebelumnya. Bahan jadi juga mengandung air setelah pendinginan air, yang juga dapat menyebabkan pra-ikatan silang jika tidak dihilangkan, dan juga harus dikeringkan. Untuk menjamin kualitas pengeringan, digunakan unit pengeringan dalam.
(2) Pengukuran. Karena keakuratan formulasi bahan itu penting, timbangan penimbangan berat yang diimpor biasanya digunakan. Resin polietilen dan antioksidan diukur dan diumpankan melalui port umpan ekstruder, sedangkan silan dan inisiator disuntikkan oleh pompa bahan cair ke dalam barel kedua atau ketiga ekstruder.
(3) Pencangkokan ekstrusi. Proses pencangkokan silan selesai di ekstruder. Pengaturan proses ekstruder, termasuk suhu, kombinasi sekrup, kecepatan sekrup, dan laju pengumpanan, harus mengikuti prinsip bahwa bahan di bagian pertama ekstruder dapat dicairkan sepenuhnya dan tercampur secara merata, bila dekomposisi dini peroksida tidak diinginkan. , dan bahan yang sepenuhnya seragam di bagian kedua ekstruder harus terurai sepenuhnya dan proses pencangkokan selesai, Suhu bagian ekstruder tipikal (LDPE) ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1 Suhu zona ekstruder dua langkah
| Zona kerja | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 ① | Zona 4 | Zona 5 |
| Suhu P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Zona kerja | Zona 6 | Zona 7 | Zona 8 | Zona 9 | Mulut mati |
| Suhu °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①Di sinilah silan ditambahkan.
Kecepatan sekrup ekstruder menentukan waktu tinggal dan efek pencampuran bahan dalam ekstruder, jika waktu tinggalnya singkat maka penguraian peroksida tidak sempurna; jika waktu tinggal terlalu lama, viskositas bahan yang diekstrusi akan meningkat. Secara umum, waktu tinggal rata-rata butiran dalam ekstruder harus dikontrol dalam waktu paruh dekomposisi inisiator sebesar 5-10 kali. Kecepatan pengumpanan tidak hanya berdampak tertentu pada waktu tinggal material, tetapi juga pada pencampuran dan geser material, memilih kecepatan pengumpanan yang sesuai juga sangat penting.
(4) Pengemasan. Bahan insulasi ikatan silang silan dua langkah harus dikemas dalam kantong komposit aluminium-plastik di udara langsung untuk menghilangkan kelembapan.
5. Proses produksi bahan isolasi polietilen ikatan silang silan satu langkah
Bahan insulasi polietilen ikatan silang silan satu langkah karena proses pencangkokannya berada di ekstrusi inti insulasi kabel di pabrik kabel, sehingga suhu ekstrusi insulasi kabel secara signifikan lebih tinggi daripada metode dua langkah. Meskipun formula insulasi polietilen ikatan silang silan satu langkah telah sepenuhnya dipertimbangkan dalam dispersi cepat inisiator dan silan serta geser material, namun proses pencangkokan harus dijamin oleh suhu, yaitu polietilen ikatan silang silan satu langkah. pabrik produksi insulasi berulang kali menekankan pentingnya pilihan suhu ekstrusi yang tepat, suhu ekstrusi umum yang direkomendasikan ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2 Suhu ekstruder satu langkah setiap zona (satuan: ℃)
| Daerah | Zona 1 | Zona 2 | Zona 3 | Zona 4 | Flens | Kepala |
| Suhu | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Ini adalah salah satu kelemahan proses polietilen ikatan silang silan satu langkah, yang umumnya tidak diperlukan saat mengekstrusi kabel dalam dua langkah.
6. Peralatan produksi
Peralatan produksi merupakan jaminan penting pengendalian proses. Produksi kabel ikatan silang silan memerlukan tingkat akurasi pengendalian proses yang sangat tinggi, sehingga pemilihan peralatan produksi sangatlah penting.
Produksi bahan insulasi polietilen ikatan silang silan dua langkah Sebuah peralatan produksi material, saat ini ekstruder sekrup kembar paralel isotropik dalam negeri dengan penimbangan tanpa bobot yang diimpor, perangkat tersebut dapat memenuhi persyaratan akurasi kontrol proses, pilihan panjang dan diameter ekstruder sekrup kembar untuk memastikan waktu tinggal material, pilihan penimbangan tanpa bobot yang diimpor untuk memastikan keakuratan bahan. Tentu banyak detail perlengkapan yang perlu diperhatikan secara penuh.
Seperti disebutkan sebelumnya, peralatan produksi kabel silan satu langkah di pabrik kabel diimpor, mahal, produsen peralatan dalam negeri tidak memiliki peralatan produksi serupa, alasannya adalah kurangnya kerjasama antara produsen peralatan dan peneliti formula dan proses.
7. Bahan isolasi polietilen ikatan silang alami Silane
Bahan isolasi polietilen ikatan silang alami silan yang dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir dapat dihubungkan silang dalam kondisi alami dalam beberapa hari, tanpa perendaman uap atau air hangat. Dibandingkan dengan metode ikatan silang silan tradisional, bahan ini dapat mengurangi proses produksi bagi produsen kabel, sehingga mengurangi biaya produksi dan meningkatkan efisiensi produksi. Insulasi polietilen ikatan silang silan secara alami semakin dikenal dan digunakan oleh produsen kabel.
Dalam beberapa tahun terakhir, insulasi polietilen ikatan silang alami silan dalam negeri telah matang dan diproduksi dalam jumlah besar, dengan keunggulan harga tertentu dibandingkan bahan impor.
7. 1 Ide formulasi untuk insulasi polietilen ikatan silang silan alami
Insulasi polietilen ikatan silang alami silan diproduksi dalam proses dua langkah, dengan formulasi yang sama yang terdiri dari resin dasar, inisiator, silan, antioksidan, penghambat polimerisasi, dan katalis. Formulasi isolator polietilen ikatan silang alami silan didasarkan pada peningkatan laju pencangkokan silan dari bahan A dan pemilihan katalis yang lebih efisien daripada isolator polietilen ikatan silang air hangat silan. Penggunaan bahan A dengan laju pencangkokan silan yang lebih tinggi dikombinasikan dengan katalis yang lebih efisien akan memungkinkan isolator polietilen ikatan silang silan untuk melakukan ikatan silang dengan cepat bahkan pada suhu rendah dan dengan kelembapan yang tidak mencukupi.
Bahan A untuk isolator polietilen ikatan silang alami silan impor disintesis melalui kopolimerisasi, di mana kandungan silan dapat dikontrol pada tingkat tinggi, sedangkan produksi bahan A dengan tingkat pencangkokan tinggi dengan mencangkok silan sulit dilakukan. Resin dasar, inisiator dan silan yang digunakan dalam resep harus bervariasi dan disesuaikan dalam hal variasi dan penambahan.
Pemilihan resistensi dan penyesuaian dosisnya juga penting, karena peningkatan laju pencangkokan silan pasti akan menyebabkan lebih banyak reaksi samping pengikatan silang CC. Untuk meningkatkan fluiditas pemrosesan dan kondisi permukaan bahan A untuk ekstrusi kabel berikutnya, diperlukan sejumlah inhibitor polimerisasi yang sesuai untuk secara efektif menghambat ikatan silang CC dan pra-ikatan silang sebelumnya.
Selain itu, katalis berperan penting dalam meningkatkan laju ikatan silang dan harus dipilih sebagai katalis efisien yang mengandung unsur bebas logam transisi.
7. 2 Waktu ikatan silang insulasi polietilen berikatan silang alami silan
Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan penyambungan silang insulasi polietilen ikatan silang alami silan dalam keadaan aslinya bergantung pada suhu, kelembapan, dan ketebalan lapisan insulasi. Semakin tinggi suhu dan kelembaban, semakin tipis ketebalan lapisan isolasi, semakin pendek waktu pengikatan silang yang diperlukan, dan sebaliknya semakin lama. Karena suhu dan kelembapan bervariasi dari satu wilayah ke wilayah lain dan dari musim ke musim, bahkan di tempat dan waktu yang sama, suhu dan kelembapan hari ini dan besok akan berbeda. Oleh karena itu, selama penggunaan material, pengguna harus menentukan waktu ikatan silang sesuai dengan suhu dan kelembaban lokal dan yang berlaku, serta spesifikasi kabel dan ketebalan lapisan insulasi.
Waktu posting: 13 Agustus-2022