電纜制造工藝對硅烷交聯聚乙烯熱延伸的影響
閱讀：3034發布時間：2013-02-25
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天津電纜總廠橡塑電纜廠
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電纜制造工藝對硅烷交聯聚乙烯熱延伸的影響
交聯聚乙烯（XLPE）因具有優良的物理機械性能、電性能及方便可靠的加工性能已被眾多的電纜廠商所青睞。
*，聚乙烯（PE）具有優良的物理和化學性能，且易于加工。但它熔點較低，耐熱變形性差，制品的機械強度欠佳，為了提高PE的使用性能，國內外學者研究了不同的改性方法，交聯是其中的一種。
目前，交聯的方法主要有硅烷交聯、過氧化物交聯及輻照交聯。過氧化物交聯主要用于中高壓電纜的生產，輻照交聯主要用于絕緣較薄的細線生產，而硅烷交聯主要用于低壓電纜的生產。
硅烷XLPE在擠出過程中會有很多因素制約其成品性能，特別是反映交聯程度的熱延伸這一指標，
經常出現不合格甚至樣品剛剛放進老化箱就被拉斷的情況。因此就需了解其交聯機理，嚴格中間過程控制以保證zui終成品的性能。
1、硅烷交聯的工藝原理
硅烷交聯也稱溫水交聯，1960年由英國道康寧公司開發，也稱為SioplasE法。硅烷交聯工藝可分為一步法和二步法，目前使用較廣的是二步法和固相一步法硅烷交聯工藝。
硅烷交聯可分為兩個過程，*個過程是利用DCP分解成游離基并作引發劑把不飽和硅烷分子和聚乙烯分子接枝，產生活f生硅烷基形成了俗稱的A料；第二個過程是將A料與俗稱為B料的催化劑在一定的溫度下進行水解反應，形成網狀X~PE分子結構。
2、影響熱延伸指標的因素
硅烷XLPE的熱延伸指標是反映交聯度的一個重要參考值，往往也是人們zui為關注的，影響熱延伸的幾個主要因素為：
（1）基礎樹脂的影響。不同的樹脂往往由于大分子內部結構的差異，對其交聯程度會有很大影響，一般多用熔體指數（MI）為2的低密度聚乙烯（LDPE）樹脂。
（2）引發劑用量的影響。常用的引發劑過氧化二異丙苯（DCP）的用量是個關鍵問題，過少導致硅烷接枝不夠，過多則會引起過度交聯，從而使流動性降低，擠出絕緣表面粗糙，擠出困難。
（3）硅烷用量的影響。硅烷一般采用乙烯基不飽和硅烷，因硅烷大多進口，各大材料廠商用量都力圖做到其下限以降低成本。
（4）擠出溫度及色母料的影響。硅烷XLPE的擠出溫度應在一定范圍內，較低的溫度會導致熱延伸的不合格，這與其A、B料的混合程度及塑化程度有關；色母料的配比一樣會影響熱延伸指標，主要是其中的有機顏料和分散劑對其交聯過程有一定抑制作用。
本文主要分析擠出溫度和色母料配比對熱延伸指標的影響。
3、驗證試驗
3．1主要設備與材料
擠塑機組，泰州市金聯立電工機械有限公司；69o擠塑機組（SJ-9O），無錫南方電工機械有限
公司；老化箱（XG—CN2），南通宏大實驗儀器有限公司；沖片機（KY-4025），江都市開源試驗機械廠；切片機（SQ．300），江都市開源試驗機械廠；蒸汽交聯發生裝置，蒸汽交聯房；硅烷自然XLPE絕緣料大線料（CAX-9100），上海凱波；硅烷自然XLPE絕緣料小線料（CAX-9100H），上海凱波；PE色母料（5080），鼎彩。
3．2試驗結果與討論
（1）擠出溫度對熱延伸的影響
型號：CJV92／SC；規格：16mm、25mm、70mm；材料：硅烷自然XLPE大線料CAX．9100，PE色母料（5080）；顏色：紅、黃、藍。試驗結果表明：在較低擠出溫度下，所有樣品的熱延伸指標都不合格；而在中溫擠出溫度下，整體水平較低溫下有了很大改善；高溫擠出條件下，所有樣品全部合格。
擠出溫度對硅烷XLPE絕緣的熱延伸有較大影響，尤其是均化段和壓縮段的溫度。這不難從交聯機理上看出，在較低擠出溫度下，有機錫催化劑（B料）與接枝母料（A料）塑化不充分，兩者未能充分混合，處于半塑化狀態，這樣，有機錫催化劑的化學鍵未能打開，使得在交聯過程中，B料沒有起到足夠的催化效果，導致zui終脫水縮合時產生的交聯鍵較少，甚至無交聯鍵產生，這樣空間結構交聯鍵密度低，交聯不足，zui終被拉斷。
（2）色母料對熱延伸的影響
試驗結果表明：色母料配比對硅烷XLPE的熱延伸有一定影響，大部分材料廠家推薦的配比為1％o～3％‰，我們從l‰到10％o都進行了驗證，色母料比例從1％oN5l％o實驗結果均合格且基本一致，當色母料配比為10％0時，出現熱延伸不合格。
*，色母料的主要成分為顏料、載體、分散劑，現從這三種主要成分分析色母料對硅烷XLPE熱延伸的影響。
載體即為色母料的基體，通常以與制品樹脂相同的樹脂為載體，兩者相容性，一般情況只要選擇色母料對其成品性能影響較小。
分散劑即為促使顏料充分分散并且不再凝聚的高分子化合物，通常為PE低分子蠟等。往往由于生產廠家所采用的分散劑質量不好造成擴散互溶不良，影響制品的物理機械性能。
通過以上試驗及分析，可以總結以下結論：色母料配比對硅烷XLPE的熱延伸的確有影響，但在實際生產過程中，色母料配比如控制在一定的范圍內（5％0以內），其影響效果不是很大，但達到10％o時，出現了熱延伸不合格。
4、結論
（1）擠出溫度對硅烷XLPE的熱延伸指標影響較大，在允許的溫度范圍內，稍高的擠出溫度對其熱延伸指標有利。
（2）色母料的配比對硅烷XLPE的熱延伸指標有一定影響，配比如控制在一定范圍內對熱延伸影響較小，但超過一定的范圍可導致熱延伸不合格。
