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硅烷交聯電纜
發布時間：
2022-11-26
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硅烷交聯又稱溫水交聯，1960年英國道康寧公司(Dow—Coning)提出開發的，也稱為Sioplas法，即硅烷接枝交聯工藝，它是把接枝和擠出分成兩個工序進行，第一步由絕緣料廠將硅烷交聯劑與基料在擠出機上接枝和擠出造粒，該料稱為A料，同時還提供催化劑和著色劑的母料，稱B料。第二步是電纜廠將A，B料以95：5的比例混合。并在普通擠出機上擠包在電纜導體上，再放入70℃～90℃溫水中交聯也可以在蒸汽房中交聯。該工藝投資成本低，可用一般的擠出機進行加工，材料價格適中，得到廣泛地應用。
但也存在以下缺點：(1)接枝聚乙烯容易與空氣中水分發生先期交聯，縮短了貯存時間，一般貯存期為半年。(2)接枝聚乙烯與催化劑母料的混合物，貯存期一般不超過3h，所以需要邊混合邊擠塑。(3)由于二步法通過多次的混合，容易導致雜質的混入，故只能用于10kV及以下電纜絕緣的制造。
為了克服Sioplas的局限性，1977年英國BICC和瑞士Maillefer公司合作，在道康寧公司發明的兩步法基礎上，又發明了一步法硅烷交聯工藝，也稱作Monosil工藝。它將聚乙烯基料、抗氧劑和液態硅烷同時計量、混合，即是將接枝反應和添加催化劑過程合并，并采用長徑比為30：1的擠出機將絕緣擠包在電纜導體上，即將絕緣層的接枝和擠出由一個步驟來完成，故稱為一步法。它的材料成本最低，雜質的污染機會減少，而且材料貯存期可以大大增加。但是這種工藝技術難度大，設備投資比二步法大，需要配備一套液態硅烷的送料系統。
到了八十年代日本菱克隆公司在吸取兩步法和一步法的優點基礎上開發共聚法。共聚法也是使用硅烷共聚單體——乙烯基－三甲氧基硅烷，只是采用的工藝不同。該工藝不是把有機硅烷接枝到聚合物鏈上，而是在聚合過程中導入可水解硅烷，從而產生一種易于加工的硅烷共聚物，其方法是在高壓反應釜中，使乙烯與硅烷共聚單體發生共聚反應，這項工藝的關鍵是，所選用的共聚單體必須是含有一種能夠與乙烯發生反應生成聚合物鏈的不飽和基團。乙烯硅烷共聚物與Sioplas接枝化合物結構上基本相同。
由于硅烷共聚物的制造是在反應釜中進行的，所以它能夠確保高的清潔度，而且也避免了接枝時過氧化物殘渣的污染問題。硅烷共聚物更為主要的優點是，在聚合反應時因為硅烷共聚單體一次投入，實現了交聯晶格的有規則分布，所以所需的硅烷量要比硅烷接枝化合物需要的硅烷的含量低。由于共聚法工藝的先進和獨特。制得的硅烷交聯聚乙烯料具有以下優點：
(1)貯存穩定性好，存貯時間一般可超過一年，而接枝產品只有六個月。
(2)共聚法交聯聚乙烯加工過程中，混入的游離物及雜質極少，因而提高了電纜絕緣性能和機械性能。
(3)它在普通的擠塑機上加工時，產生的氣體較少，成型加工穩定性好。
以后又相繼開發了固相一步法工藝和固化硅烷工藝。固相一步法工藝是將硅烷通過白碳黑等載體滲吸到PE基料中去。固化硅烷工藝是為了改進硅烷送料方式，可將液態硅烷吸附在多孔性聚丙烯塑料或PE塑料中，形成固化硅烷。這兩種均是一步法派生出來。最近市場又派生出一種用50％共聚聚料和50％基料摻和而成的共混料，在國內也有較多應用。
到目前為止，已有七種硅烷交聯工藝生產方式，其中有三種是派生出來的。這七種方法中，除了Monosil一步法設備投資較多，共聚料材料價格較高外，其余均可利用原有設備進行生產；具有生產工藝簡單、成品率高、生產成本低等優點。
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