輻照交聯(lián)造粒機(jī),輻照交聯(lián)電纜料造粒機(jī)(圖示)
聚乙烯的交聯(lián)可以采用輻照交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)和硅烷交聯(lián)三種方法.化學(xué)交聯(lián)電纜料的生產(chǎn)方法有一步法、兩步法二種.其中一步法是直接將交聯(lián)劑加入到PE粒子中,進(jìn)行包裝,在放線時(shí)直接擠出電纜;兩步法是先制備均一的聚乙烯電纜料,然后由電纜廠擠出,生產(chǎn)交聯(lián)電纜.由于國內(nèi)的電纜生產(chǎn)廠很多,因此一步法、兩步法電纜料的均有較好市場(chǎng).
二、技術(shù)簡介 本公司在交聯(lián)聚乙烯電纜料己有10多年的生產(chǎn)歷史.提供的技術(shù)是本公司使用的成熟配方,能提供一步法、兩步法二種生產(chǎn)化學(xué)交聯(lián)接枝聚乙烯電纜料的生產(chǎn)技術(shù),其中,兩步法生產(chǎn)的電纜料質(zhì)量穩(wěn)定可靠,大小粗細(xì)線均可使用;但設(shè)備投資大;一步法設(shè)備投資小,操作簡單,但產(chǎn)品質(zhì)量沒有兩步穩(wěn)定,一般用于生產(chǎn)大粗線上.一、概念
交聯(lián)電纜通常是指電纜的絕緣層采用交聯(lián)材料.最常用的材料為交聯(lián)聚乙烯(XLPE).交聯(lián)工藝過程是將線性分子結(jié)構(gòu)的聚乙烯(PE)材料通過特定的加工方式,使其形成體型網(wǎng)狀分線結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯.使得長期允許工作混充由700C提高到900C(或更高),短路允許溫度由1400C提高到2500C(或更高),在保持其原有優(yōu)良電氣性能的前提下,大大地提高了實(shí)際使用性能.目前電纜行業(yè)生產(chǎn)交聯(lián)電纜的工藝方式分為三類:第一類 過氧化物化學(xué)交聯(lián),包括飽合蒸氣交聯(lián)、惰性氣體交聯(lián)、熔鹽交聯(lián)、硅油交聯(lián),國內(nèi)均采用第二種即干法化學(xué)交聯(lián);惰性氣體交聯(lián)---――干法化學(xué)交聯(lián)采用加入過氧化合物交聯(lián)劑的聚乙烯絕緣材料,通過三層共擠完成導(dǎo)體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后,連續(xù)均勻地通過充滿高溫、高壓氮?dú)獾拿芊饨宦?lián)管完成交聯(lián)過程.傳熱媒體為氮?dú)?/span>(惰性氣體),交聯(lián)聚乙烯電氣性能優(yōu)良、生產(chǎn)范圍可達(dá)500KV級(jí).硅烷化學(xué)交聯(lián)――溫水交聯(lián)采用加入硅烷交聯(lián)劑的聚乙烯絕緣材料,通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后,將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-950C熱水中進(jìn)行水解交聯(lián),由于濕法交聯(lián)會(huì)影響絕緣層中的含水量.一般最高電壓等級(jí)僅達(dá)10KV.輻照交聯(lián)――物理交聯(lián)采用經(jīng)過改性的聚乙烯絕緣料,通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后,將冷卻后的絕緣線芯,均勻通過高能電子加速器的輻照掃描窗口完成交聯(lián)過程.輻照交聯(lián)電纜料中不加入交聯(lián)劑,在交聯(lián)時(shí)是由高能電子加速器產(chǎn)生的高能電子束有效穿透絕緣層,通過能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)的,因?yàn)殡娮訋в泻芨叩哪芰?而且均勻地穿過絕緣層,所以形成的交聯(lián)鍵結(jié)合能量高,穩(wěn)定性好.表現(xiàn)出的物理性能為,耐熱性能優(yōu)于化學(xué)交聯(lián)電纜.但由于受加速器能量級(jí)的-(一般不超過電子束有效穿透厚度為10mm以下,考慮幾何因數(shù),生產(chǎn)電纜的電壓等級(jí)僅能達(dá)到10KV,優(yōu)勢(shì)在6KV以下.
硅烷的用量直接影響交聯(lián)程度.采用工藝1
時(shí), 凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)一直隨硅烷的用量平緩增加, 但是
最大的交聯(lián)度也小于30 %; 而采用工藝2 時(shí), 凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)在硅烷的用量少于3 份時(shí), 隨硅烷用量的增加而增加, 并在硅烷用量達(dá)到3 份時(shí)達(dá)到了最大點(diǎn),之后略有下降.說明在采用工藝1 時(shí), 硅烷未能有效的與EVA 進(jìn)行接枝反應(yīng), 產(chǎn)生的部分凝膠只能是EVA 與硅烷發(fā)生了部分交聯(lián)反應(yīng)或者是直接與過氧化物進(jìn)行了交聯(lián).采用工藝2 則反應(yīng)完全, 并出現(xiàn)接枝飽和點(diǎn), 低于此飽和點(diǎn)的用量將明顯的縮減交聯(lián)度, 而高于此飽和點(diǎn)的用量并不能增加交聯(lián)度, 多余的硅烷游離在EVA 中, 不但不能改善材料的性能,甚至可能形成弱應(yīng)力點(diǎn)圖2 硅烷用量和凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系圖3 硅烷用量與拉伸強(qiáng)度和伸長率的關(guān)系圖3 為硅烷用量與拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率之間的關(guān)系.隨體系的交聯(lián)度的提高, 分子鏈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)困難, 相當(dāng)于提高了分子鏈的剛性, 使拉伸強(qiáng)度上升, 斷裂伸長率下降.215 引發(fā)劑的影響圖4 為引發(fā)劑用量與凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系, 如圖4 工藝2 中所示, 用量少, 得到的凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)明顯降低, 無法改善材料的交聯(lián)性能; 但用量過多, 凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)也出現(xiàn)下降的趨勢(shì).原因如下: 初始DCP的增加會(huì)增加接枝的質(zhì)量分?jǐn)?shù), 提高了凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù), 但當(dāng)其達(dá)到某一極限時(shí), 會(huì)產(chǎn)生由于接枝過度增加導(dǎo)致PE 大分子鏈上所含官能團(tuán)數(shù)量急劇增長, 大分子鏈段運(yùn)動(dòng)受阻, 官能團(tuán)之間發(fā)生碰撞交聯(lián)反應(yīng)機(jī)會(huì)減少, 致使凝膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)反而出現(xiàn)降低, 甚至DCP在用量較大時(shí)會(huì)奪取PE 的活性點(diǎn)直接參與反應(yīng), 形成早期的交聯(lián)鍵而使硅烷喪失交聯(lián)的機(jī)會(huì)和可能.
