最火电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响

电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响

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电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响来源:中国五金商机日期:众所周知，聚乙烯（PE）具有优良的物理和化学性能，且易于加工。但它熔点较低，耐热变形性差，制品的机械强度欠佳，为了提高PE的使用性能，国内外学者研究了不同的改性方法，交联是其中的一种。

众所周知，聚乙烯（PE）具有优良的物理和化学性能，且易于加工。但它熔点较低，耐热变形性差，制品的机械强度欠佳，为了提高PE的使用性能，国内外学者研究了不同的改性方法，交联是其中的一种。

电缆制造工艺对硅烷交联聚乙烯热延伸的影响

交联聚乙烯（XLPE）因具有优良的物理机械性能、电性能及方便可靠的加工性能已被众多的电缆厂商所青睐。

众所周知，聚乙烯（PE）具有优良的物理和化学性能，且易于加工。但它熔点较低，耐热变形性差，制品的机械强度欠佳，为了提高PE的使用性能，国内外学者研究了不同的改性方法，交联是其中的一种。

目前，交联的方法主要有硅烷交联、过氧化物交联及辐照交联。过氧化物交联主要用于中高压电缆的生产，辐照交联主要用于绝缘较薄的细线生产，而硅烷交联主要用于低压电缆的生产。

硅烷XLPE在挤出过程中会有很多因素制约其成品性能，特别是反映交联程度的热延伸这一指标，

经常出现不合格甚至样品刚刚放进老化箱就被拉断的情况。因此就需了解其交联机理，严格中间过程控制以保证最终成品的性能。

1、硅烷交联的工艺原理

硅烷交联也称温水交联，1960年由英国道康宁公司开发，也称为SioplasE法。硅烷交联工艺可分为一步法和二步法，目前使用较广的是二步法和固相一步法硅烷交联工艺。

硅烷交联可分为两个过程，第一个过程是利用DCP分解成游离基并作引发剂把不饱和硅烷分子和聚乙烯分子接枝，产生活f生硅烷基形成了俗称的A料；第二个过程是将A料与俗称为B料的催化剂在一定的温度下进行水解反应，形成状X~PE分子结构。

2、影响热延伸指标的因素

硅烷XLPE的热延伸指标是反映交联度的一个重要参考值，往往也是人们最为关注的，影响热延伸的几个主要因素为：

（1）基础树脂的影响。不同的树脂往往由于大分子内部结构的差异，对其交联程度会有很大影响，一般多用熔体指数（MI）为2的低密度聚乙烯（LDPE）树脂。

（2）引发剂用量的影响。常用的引发剂过氧化二异丙苯（DCP）的用量是个关键问题，过少导致硅烷接枝不够，取3处中最小1处的平均直径计算横截面面积过多则会引起过度交联，从而使流动性降低，挤出绝缘表面粗糙，挤出困难。

（3）硅烷用量的影响。硅烷一般采用乙烯基不饱和硅烷，因硅烷大多进口，各大材料厂商用量都力图做到其下限以降低成本。

（4）挤出温度及色母料的影响。硅烷XLPE的挤出温度应在一定范围内，较低的温度会导致热延伸的不合格，这与其A、B料的混合程度及塑化程度有关；色母料的配比一样会影响热延伸指标，主要是其中的有机颜料和分散剂对其交联过程有一定抑制作用。

本文主要分析挤出温度和色母料配比对热延伸指标的影响。

3、验证试验

3．1主要设备与材料

挤塑机组，泰州市金联立电工机械有限公司；69o挤塑机组（SJ-9O），无锡南方电工机械有限

公司；老化箱（XG—CN2），南通宏大实验仪器有限公司；冲片机（KY-4025），江都市开源试验机械厂；切片机（SQ．300），江都市开源试验机械厂；蒸汽交联发生装置，蒸汽交联房；硅烷自然XLPE绝缘料大线料（CAX-9100），上海凯波；硅烷自然XLPE绝缘料小线料（CAX-9100H），上海凯波；PE色母料（5080），鼎彩。

3．2试验结果与讨论

（1）挤出温度对热延伸的影响

型号：CJV92／SC；规格：16mm、25mm、70mm；材料：硅烷自然XLPE大线料CAX．9100，PE色母料（5080）；颜色：红、黄、蓝。试验结果表明：在较低挤出温度下，所有样品的热延伸指标都不合格；而在中温挤出温度下，整体水平较低温下有了很大改善；高温挤出条件下，所有样品全部合格。

挤出温度对硅烷XLPE绝缘的热延伸有较大影响，尤其是均化段和压缩段的温度。这不难从交联机理上看出，在较低挤出温度下，有机锡催化剂（B料）与接枝母料（A料）塑化不充分，两者未能充分混合，处于半塑化状态，这样，有机锡催化剂的化学键未能打开，使得在交联过程中，B料没有起到足够的催化效果，导致最终脱水缩合时产生的交联键较少，甚至无交联键产生，这样空间结构交联键密度低，交联不足，最终被拉断。

（2）色母料对热延伸的影响

试验结果表明：色母料配比对硅烷XLPE的热延伸有一定影响，大部分材料厂家推荐的配比为1％o～3％‰，我们从l‰到10％o都进行了验证，色母料比例从1％oN5l％o实验结果均合格且基本一致，当色母料配比为10％0时，出现热延伸不合格。

众所周知，色母料的主要成分为颜料、载体、分散剂，现从这三种主要成分分析色母料对硅烷XLPE热延伸的影响。

载体即为色母料的基体，通常以与制品树脂相同的树脂为载体，两者相容性最好，一般情况只要选择专用色母料对其成品性能影响较小。

分散剂即为促使颜料充分分散并且不再凝聚的高分子化合物，通常为PE低分子蜡等。往往由于生产厂家所采用的分散剂质量不好各种原材料价格的上涨给中铝山西新材料公司的生产带来了巨大的压力造成扩散互溶不良，影响制品的物理机械性能。

通过以上试验及分析，可以总结以下结论：色母料配比对硅烷XLPE的热延伸的确有影响，但在实际生产过程中，色母料配比如控制在一定的范围内（5％0以内），其影响效果不是很大，但达到10％o时，出现了热延伸不合格。

4、结论

（1）挤出温度对硅烷XLPE的热延伸指标影响较大，在允许的温度范围内，稍高的挤出温度对其热延伸指标有利。

（2）色母料的配比对硅烷XLPE的热延伸指标有一定影响，配比如控制在一定范围内对热延伸影响较小，但超过一定的范围可导致热延伸不合格。

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