Xulosa: Sim va kabel uchun silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materialining o'zaro bog'lanish printsipi, tasnifi, formulasi, jarayoni va uskunalari qisqacha tavsiflangan va silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materialining qo'llanilishi va ishlatilishidagi ba'zi xususiyatlari, shuningdek, materialning o'zaro bog'lanish holatiga ta'sir qiluvchi omillar kiritilgan.
Kalit so'zlar: Silan o'zaro bog'lanishi; Tabiiy o'zaro bog'lanish; Polietilen; Izolyatsiya; Sim va kabel
Silan o'zaro bog'langan polietilen kabel materiali hozirda sim va kabel sanoatida past kuchlanishli elektr kabellari uchun izolyatsion material sifatida keng qo'llaniladi. O'zaro bog'langan sim va kabel ishlab chiqarishda ishlatiladigan material, peroksid o'zaro bog'lanishi va nurlanish o'zaro bog'lanishi talab qilinadigan ishlab chiqarish uskunalari bilan solishtirganda oddiy, ishlatish oson, arzon va boshqa afzalliklarga ega bo'lib, past kuchlanishli o'zaro bog'langan kabel izolyatsiyasi uchun yetakchi materialga aylandi.
1. Silan o'zaro bog'langan kabel materialining o'zaro bog'lanish printsipi
Silan o'zaro bog'langan polietilenni tayyorlashda ikkita asosiy jarayon mavjud: payvandlash va o'zaro bog'lash. Payvandlash jarayonida polimer erkin initsiator va piroliz ta'sirida uchlamchi uglerod atomidagi H-atomini yo'qotadi, ular erkin radikallarga aylanadi, ular vinil silanning –CH = CH2 guruhi bilan reaksiyaga kirishib, trioksisilil efir guruhini o'z ichiga olgan payvandlangan polimer hosil qiladi. O'zaro bog'lash jarayonida payvandlangan polimer avval suv ishtirokida silanol hosil qilish uchun gidrolizlanadi va –OH qo'shni Si-OH guruhi bilan kondensatsiyalanib, Si-O-Si bog'lanishini hosil qiladi, shu bilan polimer makromolekulalarini o'zaro bog'laydi.
2. Silan o'zaro bog'langan kabel materiali va uni ishlab chiqarish usuli
Ma'lumki, silanli o'zaro bog'langan kabellar va ularning kabellari uchun ikki bosqichli va bir bosqichli ishlab chiqarish usullari mavjud. Ikki bosqichli usul va bir bosqichli usul o'rtasidagi farq silan payvandlash jarayoni qayerda amalga oshirilishida, ikki bosqichli usul uchun kabel materiallari ishlab chiqaruvchisida payvandlash jarayonida, bir bosqichli usul uchun kabel ishlab chiqarish zavodida payvandlash jarayonida. Eng katta bozor ulushiga ega bo'lgan ikki bosqichli silanli o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materiali A va B materiallaridan iborat bo'lib, A materiali silan bilan payvandlangan polietilen, B materiali esa katalizatorning asosiy partiyasi hisoblanadi. Keyin izolyatsiya yadrosi iliq suvda yoki bug'da o'zaro bog'lanadi.
Ikki bosqichli silanli o'zaro bog'langan polietilen izolyatorining yana bir turi mavjud, bu yerda A materiali boshqa usulda, silanli tarmoqlangan zanjirli polietilenni olish uchun sintez paytida vinil silanni to'g'ridan-to'g'ri polietilenga kiritish orqali ishlab chiqariladi.
Bir bosqichli usulning ikki turi mavjud: an'anaviy bir bosqichli jarayon - bu formulaga muvofiq turli xil xom ashyolarni maxsus aniqlik o'lchash tizimining nisbati bo'yicha maxsus ishlab chiqilgan maxsus ekstruderga bir bosqichda payvandlash va kabel izolyatsiya yadrosini ekstruziya qilish uchun kiritish. Bu jarayonda granulyatsiya yo'q, kabel materiallari zavodining ishtiroki talab qilinmaydi, kabel zavodi tomonidan yakka o'zi bajariladi. Ushbu bir bosqichli silan o'zaro bog'langan kabel ishlab chiqarish uskunalari va formulalash texnologiyasi asosan chet eldan import qilinadi va qimmat.
Yana bir turdagi bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materiali kabel materiallari ishlab chiqaruvchilari tomonidan ishlab chiqariladi, barcha xom ashyo formulaga muvofiq maxsus aralashtirish usulida, qadoqlangan va sotiladigan nisbatda bo'ladi, A va B materiallari yo'q, kabel zavodi to'g'ridan-to'g'ri ekstruderda bo'lishi mumkin, shu bilan birga simi izolyatsiya yadrosini payvandlash va ekstruziya qilish bosqichini yakunlash mumkin. Ushbu usulning o'ziga xos xususiyati shundaki, qimmatbaho maxsus ekstruderlarga ehtiyoj yo'q, chunki silan payvandlash jarayoni oddiy PVX ekstruderda bajarilishi mumkin va ikki bosqichli usul ekstruziyadan oldin A va B materiallarini aralashtirish zaruratini yo'q qiladi.
3. Formulalar tarkibi
Silan o'zaro bog'langan polietilen kabel materialining formulasi odatda asosiy material qatroni, initsiator, silan, antioksidant, polimerizatsiya inhibitori, katalizator va boshqalardan iborat.
(1) Asosiy qatron odatda eritish indeksi (MI) 2 ga teng bo'lgan past zichlikdagi polietilen (LDPE) qatronidir, ammo yaqinda sintetik qatron texnologiyasi va narx bosimining rivojlanishi bilan ushbu material uchun asosiy qatron sifatida chiziqli past zichlikdagi polietilen (LLDPE) ham ishlatilgan yoki qisman ishlatilgan. Turli xil qatronlar ko'pincha ichki makromolekulyar tuzilishidagi farqlar tufayli payvandlash va o'zaro bog'lanishga sezilarli ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun formulalar turli ishlab chiqaruvchilarning turli xil asosiy qatronlari yoki bir xil turdagi qatronlar yordamida o'zgartiriladi.
(2) Odatda ishlatiladigan initsiator diizopropil peroksid (DCP) bo'lib, asosiysi muammoning miqdorini tushunishdir, silan payvandlash uchun juda oz miqdorda bo'lsa, bu yetarli emas; polietilen o'zaro bog'lanishiga olib keladigan juda ko'p miqdorda bo'lsa, bu uning suyuqligini pasaytiradi, ekstruziya qilingan izolyatsiya yadrosining yuzasi qo'pol va siqish qiyin bo'ladi. Qo'shilgan initsiator miqdori juda oz va sezgir bo'lgani uchun uni teng ravishda tarqatish muhimdir, shuning uchun u odatda silan bilan birga qo'shiladi.
(3) Silan odatda vinil to'yinmagan silan sifatida ishlatiladi, jumladan, vinil trimetoksisilan (A2171) va vinil trietoksisilan (A2151), A2171 ning tez gidroliz tezligi tufayli, shuning uchun ko'proq odamlar A2171 ni tanlang. Xuddi shunday, silan qo'shish muammosi ham mavjud, hozirgi kabel materiallari ishlab chiqaruvchilari xarajatlarni kamaytirish uchun uning pastki chegarasiga erishishga harakat qilmoqdalar, chunki silan import qilinadi, narxi qimmatroq.
(4) Antioksidant polietilenni qayta ishlash va kabelning qarishga qarshi va qo'shilishining barqarorligini ta'minlash uchun ishlatiladi. Silan payvandlash jarayonida antioksidant payvandlash reaksiyasini inhibe qilish rolini o'ynaydi, shuning uchun payvandlash jarayonida antioksidant qo'shilganda ehtiyot bo'lish kerak, qo'shilgan miqdor tanlovga mos keladigan DCP miqdorini hisobga olish kerak. Ikki bosqichli o'zaro bog'lash jarayonida antioksidantning ko'p qismi katalizatorning asosiy partiyasiga qo'shilishi mumkin, bu esa payvandlash jarayoniga ta'sirini kamaytirishi mumkin. Bir bosqichli o'zaro bog'lash jarayonida antioksidant butun payvandlash jarayonida mavjud, shuning uchun tur va miqdorni tanlash muhimroq. Odatda ishlatiladigan antioksidantlar 1010, 168, 330 va boshqalar.
(5) Polimerizatsiya inhibitori ba'zi payvandlash va o'zaro bog'lanish jarayonini inhibe qilish uchun qo'shiladi, payvandlash jarayonida o'zaro bog'lanishga qarshi vositani qo'shish C2C o'zaro bog'lanishning paydo bo'lishini samarali ravishda kamaytirishi va shu bilan ishlov berish suyuqligini yaxshilashi mumkin, bundan tashqari, xuddi shu sharoitda payvand qo'shilishi polimerizatsiya inhibitori ustiga silan gidrolizidan oldin payvandlangan polietilen gidrolizini kamaytirishi va payvand materialining uzoq muddatli barqarorligini oshirishi mumkin.
(6) Katalizatorlar ko'pincha organotin hosilalari hisoblanadi (tabiiy o'zaro bog'lanishdan tashqari), eng keng tarqalgani dibutiltin dilaurat (DBDTL) bo'lib, u odatda masterbatch shaklida qo'shiladi. Ikki bosqichli jarayonda payvand (A materiali) va katalizatorning asosiy partiyasi (B materiali) alohida qadoqlanadi va A va B materiallari A materialining oldindan o'zaro bog'lanishini oldini olish uchun ekstruderga qo'shilishdan oldin aralashtiriladi. Bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyalarida paketdagi polietilen hali payvandlanmagan, shuning uchun oldindan o'zaro bog'lanish muammosi yo'q va shuning uchun katalizatorni alohida qadoqlash shart emas.
Bundan tashqari, bozorda silan, initiator, antioksidant, ba'zi moylash materiallari va misga qarshi vositalarning kombinatsiyasi bo'lgan va odatda kabel zavodlarida bir bosqichli silan o'zaro bog'lash usullarida qo'llaniladigan aralash silanlar mavjud.
Shuning uchun, tarkibi juda murakkab deb hisoblanmaydigan va tegishli ma'lumotlarda mavjud bo'lgan silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasining formulasi, ammo yakuniy ishlab chiqarish formulalari ba'zi o'zgarishlarga duchor bo'ladi, bu esa formuladagi komponentlarning rolini va ularning ishlashga ta'siri qonunini va ularning o'zaro ta'sirini to'liq tushunishni talab qiladi.
Kabel materiallarining ko'p turlarida silan o'zaro bog'langan kabel materiali (ikki bosqichli yoki bir bosqichli) ekstruziyada sodir bo'ladigan yagona kimyoviy jarayonlar turi hisoblanadi, polivinilxlorid (PVX) kabel materiali va polietilen (PE) kabel materiali kabi boshqa turlarda ekstruziya granulyatsiyasi jarayoni fizik aralashtirish jarayonidir, hatto kimyoviy o'zaro bog'lanish va nurlanish o'zaro bog'langan kabel materialida ham, ekstruziya granulyatsiyasi jarayonida yoki ekstruziya tizimidagi kabelda bo'lsin, hech qanday kimyoviy jarayon sodir bo'lmaydi, shuning uchun taqqoslaganda, silan o'zaro bog'langan kabel materiali va kabel izolyatsiyasini ekstruziya qilish jarayonini boshqarish muhimroqdir.
4. Ikki bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasini ishlab chiqarish jarayoni
Ikki bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasining ishlab chiqarish jarayoni A materialini qisqacha 1-rasm bilan ifodalash mumkin.
1-rasm. Ikki bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materialini ishlab chiqarish jarayoni A
Ikki bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasini ishlab chiqarish jarayonidagi ba'zi muhim jihatlar:
(1) Quritish. Polietilen qatroni oz miqdorda suvni o'z ichiga olganligi sababli, yuqori haroratda ekstruziya qilinganda, suv silil guruhlari bilan tez reaksiyaga kirishib, o'zaro bog'lanish hosil qiladi, bu esa eritmaning suyuqligini kamaytiradi va oldindan o'zaro bog'lanishni hosil qiladi. Tayyor material suv bilan sovutilgandan keyin ham suvni o'z ichiga oladi, agar u olib tashlanmasa, oldindan o'zaro bog'lanishni keltirib chiqarishi mumkin va uni quritish ham kerak. Quritish sifatini ta'minlash uchun chuqur quritish moslamasidan foydalaniladi.
(2) O'lchash. Material formulasining aniqligi muhim bo'lganligi sababli, odatda import qilingan vazn yo'qotish tarozisi qo'llaniladi. Polietilen qatroni va antioksidant o'lchanadi va ekstruderning oziqlantirish porti orqali uzatiladi, silan va initsiator esa suyuq material nasosi orqali ekstruderning ikkinchi yoki uchinchi barreliga yuboriladi.
(3) Ekstruziya payvandlash. Silanni payvandlash jarayoni ekstruderda yakunlanadi. Ekstruderning jarayon sozlamalari, jumladan, harorat, vint kombinatsiyasi, vint tezligi va oziqlantirish tezligi, peroksidning muddatidan oldin parchalanishi istalmagan hollarda ekstruderning birinchi qismidagi material to'liq eritib, bir tekis aralashtirilishi mumkinligi va ekstruderning ikkinchi qismidagi to'liq bir xil material to'liq parchalanib, payvandlash jarayoni tugallanishi kerakligi tamoyiliga amal qilishi kerak. Ekstruderning odatiy qismi harorati (LDPE) 1-jadvalda keltirilgan.
1-jadval. Ikki bosqichli ekstruder zonalarining harorati
| Ish zonasi | 1-zona | 2-zona | 3-zona ① | 4-zona | 5-zona |
| Harorat P °C | 140 ta | 145 | 120 ta | 160 ta | 170 |
| Ish zonasi | 6-zona | 7-zona | 8-zona | 9-zona | Og'iz o'lishi |
| Harorat °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①silan qo'shiladigan joy.
Ekstruder vintining tezligi materialning ekstruderda qolish vaqtini va aralashtirish effektini belgilaydi, agar qolish vaqti qisqa bo'lsa, peroksid parchalanishi to'liq bo'lmaydi; agar qolish vaqti juda uzun bo'lsa, ekstruderlangan materialning yopishqoqligi oshadi. Umuman olganda, granulaning ekstruderda o'rtacha qolish vaqti initsiatorning parchalanish yarim umrida 5-10 marta nazorat qilinishi kerak. Oziqlantirish tezligi nafaqat materialning qolish vaqtiga, balki materialning aralashishi va qirqilishiga ham ma'lum ta'sir ko'rsatadi, mos keladigan oziqlantirish tezligini tanlash ham juda muhimdir.
(4) Qadoqlash. Ikki bosqichli silan o'zaro bog'langan izolyatsiya materiali namlikni yo'qotish uchun alyuminiy-plastik kompozit paketlarga to'g'ridan-to'g'ri havoda qadoqlanishi kerak.
5. Bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materiallarini ishlab chiqarish jarayoni
Bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materiali payvandlash jarayoni tufayli kabel zavodida simi izolyatsiya yadrosini ekstruziya qilish jarayonida bo'ladi, shuning uchun kabel izolyatsiyasining ekstruziya harorati ikki bosqichli usulga qaraganda ancha yuqori. Bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya formulasi initsiator va silanning tez tarqalishi va materialni kesishda to'liq ko'rib chiqilgan bo'lsa-da, lekin payvandlash jarayoni harorat bilan kafolatlanishi kerak, bu bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya ishlab chiqarish zavodi ekstruziya haroratini to'g'ri tanlash muhimligini bir necha bor ta'kidlagan, umumiy tavsiya etilgan ekstruziya harorati 2-jadvalda keltirilgan.
2-jadval. Har bir zonaning bir bosqichli ekstruder harorati (birlik: ℃)
| Zona | 1-zona | 2-zona | 3-zona | 4-zona | Flanj | Bosh |
| Harorat | 160 ta | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Bu bir bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen jarayonining zaif tomonlaridan biri bo'lib, kabellarni ikki bosqichda ekstruziya qilishda odatda talab qilinmaydi.
6. Ishlab chiqarish uskunalari
Ishlab chiqarish uskunalari jarayonni boshqarishning muhim kafolati hisoblanadi. Silan o'zaro bog'langan kabellarni ishlab chiqarish juda yuqori darajadagi jarayonni boshqarish aniqligini talab qiladi, shuning uchun ishlab chiqarish uskunalarini tanlash ayniqsa muhimdir.
Ikki bosqichli silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materialini ishlab chiqarish. Hozirgi kunda import qilingan vaznsiz tortish bilan mahalliy izotropik parallel egizak vintli ekstruderlar ko'proq qo'llaniladi. Bunday qurilmalar jarayonni boshqarish aniqligi talablariga javob berishi mumkin, materialning turish vaqtini ta'minlash uchun egizak vintli ekstruderning uzunligi va diametrini tanlash, ingredientlarning aniqligini ta'minlash uchun import qilingan vaznsiz tortishni tanlash. Albatta, uskunaning ko'plab tafsilotlariga to'liq e'tibor berish kerak.
Avval aytib o'tilganidek, kabel zavodidagi bir bosqichli silan o'zaro bog'langan kabel ishlab chiqarish uskunalari import qilinadi, qimmat, mahalliy uskunalar ishlab chiqaruvchilarida shunga o'xshash ishlab chiqarish uskunalari yo'q, buning sababi uskunalar ishlab chiqaruvchilari va formulalar va jarayonlar tadqiqotchilari o'rtasidagi hamkorlikning yo'qligidir.
7. Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materiali
So'nggi yillarda ishlab chiqilgan silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiya materiali tabiiy sharoitlarda bir necha kun ichida, bug' yoki iliq suvga botirmasdan o'zaro bog'lanishi mumkin. An'anaviy silan o'zaro bog'lash usuli bilan taqqoslaganda, bu material kabel ishlab chiqaruvchilari uchun ishlab chiqarish jarayonini kamaytirishi, ishlab chiqarish xarajatlarini yanada kamaytirishi va ishlab chiqarish samaradorligini oshirishi mumkin. Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasi kabel ishlab chiqaruvchilari tomonidan tobora ko'proq tan olinmoqda va qo'llanilmoqda.
So'nggi yillarda mahalliy silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasi yetuklikka erishdi va ko'p miqdorda ishlab chiqarildi, import qilingan materiallarga nisbatan narx jihatidan ma'lum afzalliklarga ega.
7. 1 Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyalari uchun formulalar g'oyalari
Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyalari ikki bosqichli jarayonda ishlab chiqariladi, xuddi shu formulaga asos qatroni, initsiator, silan, antioksidant, polimerizatsiya inhibitori va katalizator kiradi. Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatorlarining formulasi A materialining silan payvandlash tezligini oshirishga va silan iliq suvli o'zaro bog'langan polietilen izolyatorlariga qaraganda samaraliroq katalizatorni tanlashga asoslangan. Yuqori silan payvandlash tezligiga ega A materiallarini samaraliroq katalizator bilan birgalikda ishlatish silan o'zaro bog'langan polietilen izolyatorining past haroratlarda va namlik yetarli bo'lmagan hollarda ham tezda o'zaro bog'lanishiga imkon beradi.
Import qilingan silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatorlari uchun A-materiallar kopolimerizatsiya yo'li bilan sintez qilinadi, bu yerda silan miqdorini yuqori darajada nazorat qilish mumkin, silanni payvandlash orqali esa yuqori payvandlash tezligiga ega A-materiallarni ishlab chiqarish qiyin. Retseptda ishlatiladigan asosiy qatron, initsiator va silan xilma-xilligi va qo'shilishi jihatidan o'zgartirilishi va sozlanishi kerak.
Rezistorni tanlash va uning dozasini sozlash ham juda muhimdir, chunki silanning payvandlash tezligining oshishi muqarrar ravishda ko'proq CC o'zaro bog'lanish yon reaksiyalariga olib keladi. Keyingi kabel ekstruziyasi uchun A materialining ishlov berish suyuqligini va sirt holatini yaxshilash maqsadida, CC o'zaro bog'lanishini va oldingi o'zaro bog'lanishni samarali ravishda inhibe qilish uchun mos miqdorda polimerizatsiya inhibitori talab qilinadi.
Bundan tashqari, katalizatorlar o'zaro bog'lanish tezligini oshirishda muhim rol o'ynaydi va o'tish metallisiz elementlarni o'z ichiga olgan samarali katalizatorlar sifatida tanlanishi kerak.
7. 2 Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyalarining o'zaro bog'lanish vaqti
Silan tabiiy o'zaro bog'langan polietilen izolyatsiyasini tabiiy holatida o'zaro bog'lashni yakunlash uchun zarur bo'lgan vaqt izolyatsiya qatlamining harorati, namligi va qalinligiga bog'liq. Harorat va namlik qanchalik yuqori bo'lsa, izolyatsiya qatlamining qalinligi shunchalik yupqa bo'ladi, o'zaro bog'lash vaqti shuncha qisqa bo'ladi va aksincha, bu uzoqroq bo'ladi. Harorat va namlik mintaqadan mintaqaga va mavsumdan mavsumga, hatto bir joyda va bir vaqtning o'zida ham o'zgarib turganligi sababli, bugungi va ertaga harorat va namlik har xil bo'ladi. Shuning uchun, materialdan foydalanish paytida foydalanuvchi o'zaro bog'lash vaqtini mahalliy va mavjud harorat va namlikka, shuningdek, kabelning xususiyatlariga va izolyatsiya qatlamining qalinligiga qarab belgilashi kerak.
Nashr vaqti: 2022-yil 13-avgust