Crynodeb: Disgrifir yn fyr egwyddor, dosbarthiad, fformiwleiddiad, proses ac offer trawsgysylltu deunydd inswleiddio polyethylen wedi'i drawsgysylltu â silan ar gyfer gwifren a chebl, a chyflwynir rhai nodweddion deunydd inswleiddio polyethylen wedi'i drawsgysylltu'n naturiol â silan mewn cymhwysiad a defnydd yn ogystal â ffactorau sy'n effeithio ar gyflwr trawsgysylltu'r deunydd.
Allweddeiriau: Trawsgysylltu silan; Trawsgysylltu naturiol; Polyethylen; Inswleiddio; Gwifren a chebl
Mae deunydd cebl polyethylen trawsgysylltiedig silane bellach yn cael ei ddefnyddio'n helaeth yn y diwydiant gwifrau a cheblau fel deunydd inswleiddio ar gyfer ceblau pŵer foltedd isel. Mae'r deunydd wrth gynhyrchu gwifrau a cheblau trawsgysylltiedig, a chroesgysylltu perocsid a chroesgysylltu arbelydru o'i gymharu â'r offer gweithgynhyrchu sydd eu hangen yn syml, yn hawdd i'w weithredu, yn gost gynhwysfawr isel ac mae wedi dod yn ddeunydd blaenllaw ar gyfer ceblau trawsgysylltiedig foltedd isel gydag inswleiddio.
1. Egwyddor croesgysylltu deunydd cebl wedi'i draws-gysylltu â silane
Mae dau brif broses yn gysylltiedig â gwneud polyethylen wedi'i groesgysylltu â silan: impio a chroesgysylltu. Yn y broses impio, mae'r polymer yn colli ei atom-H ar yr atom carbon trydyddol o dan weithred cychwynnydd rhydd a pyrolisis i mewn i radicalau rhydd, sy'n adweithio â'r grŵp – CH = CH2 o silan finyl i gynhyrchu polymer wedi'i impio sy'n cynnwys grŵp ester trioxysilyl. Yn y broses groesgysylltu, caiff y polymer impio ei hydrolysu yn gyntaf ym mhresenoldeb dŵr i gynhyrchu silanol, ac mae'r – OH yn cyddwyso â'r grŵp Si-OH cyfagos i ffurfio'r bond Si-O-Si, gan groesgysylltu'r macromoleciwlau polymer.
2. Deunydd cebl wedi'i groesgysylltu â silane a'i ddull cynhyrchu cebl
Fel y gwyddoch, mae dulliau cynhyrchu dau gam ac un cam ar gyfer ceblau wedi'u croesgysylltu â silan a'u ceblau. Y gwahaniaeth rhwng y dull dau gam a'r dull un cam yw lle mae'r broses impio silan yn cael ei chynnal, y broses impio yn y gwneuthurwr deunydd cebl ar gyfer y dull dau gam, y broses impio yn y ffatri gweithgynhyrchu cebl ar gyfer y dull un cam. Mae'r deunydd inswleiddio polyethylen wedi'i groesgysylltu â silan dau gam sydd â'r gyfran fwyaf o'r farchnad yn cynnwys y deunyddiau a elwir yn A a B, gyda deunydd A yn polyethylen wedi'i impio â silan a deunydd B yn brif swp y catalydd. Yna caiff y craidd inswleiddio ei groesgysylltu mewn dŵr cynnes neu stêm.
Mae math arall o inswleiddiwr polyethylen trawsgysylltiedig silan dau gam, lle mae'r deunydd A yn cael ei gynhyrchu mewn ffordd wahanol, trwy gyflwyno silan finyl yn uniongyrchol i'r polyethylen yn ystod synthesis i gael polyethylen gyda chadwyni canghennog silan.
Mae gan y dull un cam ddau fath hefyd, y broses un cam draddodiadol yw amrywiaeth o ddeunyddiau crai yn ôl y fformiwla yng nghymhareb system fesur manwl gywir arbennig, i mewn i allwthiwr arbennig wedi'i gynllunio'n arbennig mewn un cam i gwblhau impio ac allwthio craidd inswleiddio cebl, yn y broses hon, nid oes angen gronynniad, nid oes angen i blanhigyn deunydd cebl gymryd rhan, gan y ffatri gebl ei hun i'w gwblhau. Mae'r offer cynhyrchu cebl traws-gysylltiedig silane un cam hwn a'r dechnoleg ffurfio yn cael ei fewnforio'n bennaf o dramor ac mae'n ddrud.
Math arall o ddeunydd inswleiddio polyethylen croesgysylltiedig silan un cam a gynhyrchir gan weithgynhyrchwyr deunyddiau cebl, yw bod yr holl ddeunyddiau crai yn ôl y fformiwla yng nghymhareb dull arbennig o gymysgu gyda'i gilydd, wedi'u pecynnu a'u gwerthu, nid oes deunydd A a deunydd B, gellir gosod y planhigyn cebl yn uniongyrchol yn yr allwthiwr i gwblhau cam ar yr un pryd impio ac allwthio craidd inswleiddio cebl. Nodwedd unigryw'r dull hwn yw nad oes angen allwthwyr arbennig drud, gan y gellir cwblhau'r broses impio silan mewn allwthiwr PVC cyffredin, ac mae'r dull dau gam yn dileu'r angen i gymysgu deunyddiau A a B cyn allwthio.
3. Cyfansoddiad y fformiwla
Mae ffurfiant deunydd cebl polyethylen trawsgysylltiedig silane yn gyffredinol yn cynnwys resin deunydd sylfaen, cychwynnwr, silane, gwrthocsidydd, atalydd polymerization, catalydd, ac ati.
(1) Yn gyffredinol, resin polyethylen dwysedd isel (LDPE) yw'r resin sylfaen gyda mynegai toddi (MI) o 2, ond yn ddiweddar, gyda datblygiad technoleg resin synthetig a phwysau cost, mae polyethylen dwysedd isel llinol (LLDPE) hefyd wedi'i ddefnyddio neu'n rhannol fel y resin sylfaen ar gyfer y deunydd hwn. Yn aml, mae gan resinau gwahanol effaith sylweddol ar impio a chroesgysylltu oherwydd gwahaniaethau yn eu strwythur macromoleciwlaidd mewnol, felly bydd y fformiwleiddiad yn cael ei addasu trwy ddefnyddio resinau sylfaen gwahanol neu'r un math o resin gan wahanol wneuthurwyr.
(2) Y cychwynnydd a ddefnyddir yn gyffredin yw diisopropyl perocsid (DCP), y gamp yw deall maint y broblem, nid yw rhy ychydig yn ddigon i achosi impio silan; gormod yn achosi croesgysylltu polyethylen, sy'n lleihau ei hylifedd, mae wyneb craidd yr inswleiddio allwthiol yn garw ac yn anodd ei wasgu. Gan fod swm y cychwynnydd a ychwanegir yn fach iawn ac yn sensitif, mae'n bwysig ei wasgaru'n gyfartal, felly mae'n cael ei ychwanegu'n gyffredinol ynghyd â'r silan.
(3) Defnyddir silan yn gyffredinol ar gyfer silan finyl annirlawn, gan gynnwys finyl trimethoxysilane (A2171) a finyl triethoxysilane (A2151), oherwydd cyfradd hydrolysis cyflym A2171, felly mae mwy o bobl yn dewis A2171. Yn yr un modd, mae problem gydag ychwanegu silane, ac mae gweithgynhyrchwyr deunyddiau cebl cyfredol yn ceisio cyrraedd ei derfyn isaf i leihau costau, oherwydd bod y silane yn cael ei fewnforio, mae'r pris yn ddrytach.
(4) Mae gwrthocsidydd yn sicrhau sefydlogrwydd prosesu polyethylen a gwrth-heneiddio cebl ac yn cael ei ychwanegu. Mae gan wrthocsidydd yn y broses impio silane rôl o atal yr adwaith impio, felly yn ystod y broses impio, rhaid bod yn ofalus wrth ychwanegu gwrthocsidydd, a rhaid ystyried faint o DCP a ychwanegir i gyd-fynd â'r dewis. Yn y broses groesgysylltu dau gam, gellir ychwanegu'r rhan fwyaf o'r gwrthocsidydd at y swp meistr catalydd, a all leihau'r effaith ar y broses impio. Yn y broses groesgysylltu un cam, mae'r gwrthocsidydd yn bresennol yn y broses impio gyfan, felly mae dewis y rhywogaeth a'r swm yn bwysicach. Gwrthocsidyddion a ddefnyddir yn gyffredin yw 1010, 168, 330, ac ati.
(5) Ychwanegir atalydd polymerization er mwyn atal rhai adweithiau ochr yn y broses impio a chroesgysylltu rhag digwydd. Gall ychwanegu asiant gwrth-groesgysylltu yn y broses impio leihau digwyddiad croesgysylltu C2C yn effeithiol, a thrwy hynny wella hylifedd y prosesu. Yn ogystal, bydd ychwanegu impiad o dan yr un amodau cyn hydrolysis silan ar yr atalydd polymerization, a all leihau hydrolysis polyethylen wedi'i impio, er mwyn gwella sefydlogrwydd hirdymor y deunydd impio.
(6) Yn aml, mae catalyddion yn ddeilliadau organotin (ac eithrio croesgysylltu naturiol), a'r mwyaf cyffredin yw dibutyltin dilaurate (DBDTL), sydd fel arfer yn cael ei ychwanegu ar ffurf meistr-swp. Yn y broses ddau gam, mae'r impiad (deunydd A) a'r meistr-swp catalydd (deunydd B) yn cael eu pecynnu ar wahân ac mae'r deunyddiau A a B yn cael eu cymysgu gyda'i gilydd cyn eu hychwanegu at yr allwthiwr i atal croesgysylltu ymlaen llaw o'r deunydd A. Yn achos inswleiddiadau polyethylen wedi'u croesgysylltu â silan un cam, nid yw'r polyethylen yn y pecyn wedi'i impio eto, felly nid oes problem croesgysylltu ymlaen llaw ac felly nid oes angen pecynnu'r catalydd ar wahân.
Yn ogystal, mae silanau cyfansawdd ar gael ar y farchnad, sy'n gyfuniad o silan, cychwynnydd, gwrthocsidydd, rhai ireidiau ac asiantau gwrth-gopr, ac a ddefnyddir yn gyffredinol mewn dulliau croesgysylltu silan un cam mewn gweithfeydd cebl.
Felly, nid yw llunio inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan, y mae ei gyfansoddiad yn cael ei ystyried yn gymhleth iawn ac sydd ar gael yn y wybodaeth berthnasol, ond mae'r fformwleiddiadau cynhyrchu priodol, yn amodol ar rai addasiadau er mwyn eu cwblhau, yn gofyn am ddealltwriaeth lawn o rôl y cydrannau yn y fformwleiddiad a chyfraith eu heffaith ar berfformiad a'u dylanwad cydfuddiannol.
Ymhlith yr amrywiaethau niferus o ddeunyddiau cebl, ystyrir mai deunydd cebl trawsgysylltiedig silane (naill ai dau gam neu un cam) yw'r unig amrywiaeth o brosesau cemegol sy'n digwydd wrth allwthio. Mewn amrywiaethau eraill fel deunydd cebl polyfinyl clorid (PVC) a deunydd cebl polyethylen (PE), mae'r broses gronynniad allwthio yn broses gymysgu ffisegol. Hyd yn oed os yw'r deunydd cebl trawsgysylltiedig cemegol ac arbelydru, boed yn y broses gronynniad allwthio neu'r system allwthio, nid oes unrhyw broses gemegol yn digwydd. Felly, o'i gymharu â chynhyrchu deunydd cebl trawsgysylltiedig silane ac allwthio inswleiddio cebl, mae rheoli prosesau yn bwysicach.
4. Proses gynhyrchu inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan dau gam
Gellir cynrychioli'r broses gynhyrchu ar gyfer y deunydd inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan dau gam A yn fyr gan Ffigur 1.
Ffigur 1 Proses gynhyrchu deunydd inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan dau gam A
Rhai pwyntiau allweddol yn y broses gynhyrchu ar gyfer inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan dau gam:
(1) Sychu. Gan fod y resin polyethylen yn cynnwys ychydig bach o ddŵr, pan gaiff ei allwthio ar dymheredd uchel, mae'r dŵr yn adweithio'n gyflym â'r grwpiau silyl i gynhyrchu croesgysylltu, sy'n lleihau hylifedd y toddiant ac yn cynhyrchu cyn-groesgysylltu. Mae'r deunydd gorffenedig hefyd yn cynnwys dŵr ar ôl oeri â dŵr, a all hefyd achosi cyn-groesgysylltu os na chaiff ei dynnu, a rhaid ei sychu hefyd. Er mwyn sicrhau ansawdd y sychu, defnyddir uned sychu dwfn.
(2) Mesur. Gan fod cywirdeb fformiwleiddio'r deunydd yn bwysig, defnyddir graddfa bwyso colli pwysau wedi'i mewnforio yn gyffredinol. Caiff y resin polyethylen a'r gwrthocsidydd eu mesur a'u bwydo trwy borthladd bwydo'r allwthiwr, tra bod y silan a'r cychwynnydd yn cael eu chwistrellu gan bwmp deunydd hylif yn yr ail neu'r drydedd gasgen o'r allwthiwr.
(3) Impio allwthio. Cwblheir y broses impio o silan yn yr allwthiwr. Rhaid i osodiadau proses yr allwthiwr, gan gynnwys tymheredd, cyfuniad sgriwiau, cyflymder sgriwiau a chyfradd bwydo, ddilyn yr egwyddor y gall y deunydd yn adran gyntaf yr allwthiwr fod wedi'i doddi'n llwyr a'i gymysgu'n unffurf, pan nad oes angen dadelfennu'r perocsid cyn pryd, a bod rhaid i'r deunydd cwbl unffurf yn ail adran yr allwthiwr gael ei ddadelfennu'n llwyr a chwblhau'r broses impio. Dangosir tymereddau nodweddiadol adran allwthiwr (LDPE) yn Nhabl 1.
Tabl 1 Tymheredd y parthau allwthiwr dau gam
| Parth gweithio | Parth 1 | Parth 2 | Parth 3 ① | Parth 4 | Parth 5 |
| Tymheredd P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Parth gweithio | Parth 6 | Parth 7 | Parth 8 | Parth 9 | Marw'r geg |
| Tymheredd °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①yw lle mae'r silan yn cael ei ychwanegu.
Mae cyflymder sgriw'r allwthiwr yn pennu amser preswylio ac effaith gymysgu'r deunydd yn yr allwthiwr. Os yw'r amser preswylio yn fyr, mae dadelfennu'r perocsid yn anghyflawn; os yw'r amser preswylio yn rhy hir, mae gludedd y deunydd allwthiol yn cynyddu. Yn gyffredinol, dylid rheoli amser preswylio cyfartalog y gronyn yn yr allwthiwr o fewn hanner oes dadelfennu'r cychwynnydd o 5-10 gwaith. Nid yn unig y mae cyflymder bwydo yn cael effaith benodol ar amser preswylio'r deunydd, ond hefyd ar gymysgu a chneifio'r deunydd, mae dewis cyflymder bwydo priodol hefyd yn bwysig iawn.
(4) Pecynnu. Dylid pecynnu deunydd inswleiddio croesgysylltiedig silan dau gam mewn bagiau cyfansawdd alwminiwm-plastig mewn awyr uniongyrchol i gael gwared ar leithder.
5. Proses gynhyrchu deunydd inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan un cam
Mae deunydd inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan un cam oherwydd ei broses impio yn cael ei ddefnyddio i allwthio craidd inswleiddio cebl yn y ffatri gebl, felly mae tymheredd allwthio inswleiddio cebl yn sylweddol uwch na'r dull dau gam. Er bod y fformiwla inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan un cam wedi'i hystyried yn llawn wrth wasgaru cychwynnydd a silan yn gyflym a chneifio'r deunydd, rhaid i'r tymheredd warantu'r broses impio, sef pwysleisio dro ar ôl tro bwysigrwydd dewis tymheredd allwthio cywir y ffatri gynhyrchu inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan un cam, a dangosir y tymheredd allwthio cyffredinol a argymhellir yn Nhabl 2.
Tabl 2 Tymheredd allwthiwr un cam pob parth (uned: ℃)
| Parth | Parth 1 | Parth 2 | Parth 3 | Parth 4 | Fflans | Pen |
| Tymheredd | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Dyma un o wendidau'r broses polyethylen wedi'i groesgysylltu â silan un cam, nad yw'n ofynnol yn gyffredinol wrth allwthio ceblau mewn dau gam.
6. Offer cynhyrchu
Mae'r offer cynhyrchu yn warant bwysig o reoli prosesau. Mae cynhyrchu ceblau trawsgysylltiedig silane yn gofyn am radd uchel iawn o gywirdeb rheoli prosesau, felly mae'r dewis o offer cynhyrchu yn arbennig o bwysig.
Cynhyrchu deunydd inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig silan dau gam Offer cynhyrchu deunydd, ar hyn o bryd mae allwthiwr sgriwiau deuol cyfochrog isotropig domestig gyda phwysau di-bwysau wedi'u mewnforio, gall dyfeisiau o'r fath fodloni gofynion cywirdeb rheoli prosesau, dewis hyd a diamedr yr allwthiwr sgriwiau deuol i sicrhau bod yr amser preswylio deunydd, dewis pwyso di-bwysau wedi'i fewnforio i sicrhau cywirdeb y cynhwysion. Wrth gwrs, mae yna lawer o fanylion yr offer y mae angen rhoi sylw llawn iddynt.
Fel y soniwyd yn gynharach, mae'r offer cynhyrchu cebl traws-gysylltiedig silane un cam yn y ffatri gebl yn cael eu mewnforio, yn ddrud, nid oes gan weithgynhyrchwyr offer domestig offer cynhyrchu tebyg, y rheswm yw'r diffyg cydweithrediad rhwng gweithgynhyrchwyr offer ac ymchwilwyr fformiwla a phrosesau.
7. Deunydd inswleiddio polyethylen traws-gysylltiedig naturiol silane
Gellir croesgysylltu deunydd inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig naturiol silan a ddatblygwyd yn ystod y blynyddoedd diwethaf o dan amodau naturiol o fewn ychydig ddyddiau, heb drochi mewn stêm na dŵr cynnes. O'i gymharu â'r dull croesgysylltu silan traddodiadol, gall y deunydd hwn leihau'r broses gynhyrchu i weithgynhyrchwyr ceblau, gan leihau costau cynhyrchu ymhellach a chynyddu effeithlonrwydd cynhyrchu. Mae inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig naturiol silan yn cael ei gydnabod a'i ddefnyddio fwyfwy gan weithgynhyrchwyr ceblau.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae inswleiddio polyethylen trawsgysylltiedig naturiol silan domestig wedi aeddfedu ac wedi'i gynhyrchu mewn symiau mawr, gyda rhai manteision o ran pris o'i gymharu â deunyddiau a fewnforir.
7. 1 Syniadau fformiwleiddio ar gyfer inswleiddiadau polyethylen wedi'u croesgysylltu'n naturiol â silan
Cynhyrchir inswleiddiadau polyethylen trawsgysylltiedig naturiol silan mewn proses dau gam, gyda'r un fformiwleiddiad yn cynnwys resin sylfaen, cychwynnydd, silan, gwrthocsidydd, atalydd polymeriad a chatalydd. Mae fformiwleiddiad inswleidyddion polyethylen trawsgysylltiedig naturiol silan yn seiliedig ar gynyddu cyfradd impio silan y deunydd A a dewis catalydd mwy effeithlon nag inswleidyddion polyethylen trawsgysylltiedig dŵr cynnes silan. Bydd defnyddio deunyddiau A gyda chyfradd impio silan uwch ynghyd â chatalydd mwy effeithlon yn galluogi'r inswleidydd polyethylen trawsgysylltiedig silan i groesgysylltu'n gyflym hyd yn oed ar dymheredd isel a heb ddigon o leithder.
Mae'r deunyddiau-A ar gyfer inswleidyddion polyethylen trawsgysylltiedig naturiol silan wedi'u mewnforio yn cael eu syntheseiddio trwy gopolymeriad, lle gellir rheoli cynnwys y silan ar lefel uchel, tra bod cynhyrchu deunyddiau-A â chyfraddau impio uchel trwy impio silan yn anodd. Dylid amrywio ac addasu'r resin sylfaen, y cychwynnydd a'r silan a ddefnyddir yn y rysáit o ran amrywiaeth ac ychwanegiad.
Mae dewis y gwrthydd ac addasu ei ddos hefyd yn hanfodol, gan fod cynnydd yng nghyfradd impio'r silan yn anochel yn arwain at fwy o adweithiau ochr croesgysylltu CC. Er mwyn gwella hylifedd prosesu a chyflwr arwyneb y deunydd A ar gyfer allwthio cebl dilynol, mae angen swm addas o atalydd polymerization i atal croesgysylltu CC a chroesgysylltu cyn hynny yn effeithiol.
Yn ogystal, mae catalyddion yn chwarae rhan bwysig wrth gynyddu'r gyfradd groesgysylltu a dylid eu dewis fel catalyddion effeithlon sy'n cynnwys elfennau heb fetelau trosglwyddo.
7. 2 Amser croesgysylltu inswleiddiadau polyethylen wedi'u croesgysylltu'n naturiol â silan
Mae'r amser sydd ei angen i gwblhau'r croesgysylltu o inswleiddio polyethylen croesgysylltiedig naturiol silane yn ei gyflwr naturiol yn dibynnu ar dymheredd, lleithder a thrwch yr haen inswleiddio. Po uchaf yw'r tymheredd a'r lleithder, y teneuach yw trwch yr haen inswleiddio, y byrraf yw'r amser croesgysylltu sydd ei angen, a'r hiraf yw'r gwrthwyneb. Gan fod y tymheredd a'r lleithder yn amrywio o ranbarth i ranbarth ac o dymor i dymor, hyd yn oed yn yr un lle ac ar yr un pryd, bydd y tymheredd a'r lleithder heddiw ac yfory yn wahanol. Felly, wrth ddefnyddio'r deunydd, dylai'r defnyddiwr bennu'r amser croesgysylltu yn ôl y tymheredd a'r lleithder lleol a chyffredinol, yn ogystal â manyleb y cebl a thrwch yr haen inswleiddio.
Amser postio: Awst-13-2022