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硅烷交联电缆
发布时间：
2022-11-26
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硅烷交联又称温水交联，1960年英国道康宁公司(Dow—Coning)提出开发的，也称为Sioplas法，即硅烷接枝交联工艺，它是把接枝和挤出分成两个工序进行，第一步由绝缘料厂将硅烷交联剂与基料在挤出机上接枝和挤出造粒，该料称为A料，同时还提供催化剂和着色剂的母料，称B料。第二步是电缆厂将A，B料以95：5的比例混合。并在普通挤出机上挤包在电缆导体上，再放入70℃～90℃温水中交联也可以在蒸汽房中交联。该工艺投资成本低，可用一般的挤出机进行加工，材料价格适中，得到广泛地应用。
但也存在以下缺点：(1)接枝聚乙烯容易与空气中水分发生先期交联，缩短了贮存时间，一般贮存期为半年。(2)接枝聚乙烯与催化剂母料的混合物，贮存期一般不超过3h，所以需要边混合边挤塑。(3)由于二步法通过多次的混合，容易导致杂质的混入，故只能用于10kV及以下电缆绝缘的制造。
为了克服Sioplas的局限性，1977年英国BICC和瑞士Maillefer公司合作，在道康宁公司发明的两步法基础上，又发明了一步法硅烷交联工艺，也称作Monosil工艺。它将聚乙烯基料、抗氧剂和液态硅烷同时计量、混合，即是将接枝反应和添加催化剂过程合并，并采用长径比为30：1的挤出机将绝缘挤包在电缆导体上，即将绝缘层的接枝和挤出由一个步骤来完成，故称为一步法。它的材料成本最低，杂质的污染机会减少，而且材料贮存期可以大大增加。但是这种工艺技术难度大，设备投资比二步法大，需要配备一套液态硅烷的送料系统。
到了八十年代日本菱克隆公司在吸取两步法和一步法的优点基础上开发共聚法。共聚法也是使用硅烷共聚单体——乙烯基－三甲氧基硅烷，只是采用的工艺不同。该工艺不是把有机硅烷接枝到聚合物链上，而是在聚合过程中导入可水解硅烷，从而产生一种易于加工的硅烷共聚物，其方法是在高压反应釜中，使乙烯与硅烷共聚单体发生共聚反应，这项工艺的关键是，所选用的共聚单体必须是含有一种能够与乙烯发生反应生成聚合物链的不饱和基团。乙烯硅烷共聚物与Sioplas接枝化合物结构上基本相同。
由于硅烷共聚物的制造是在反应釜中进行的，所以它能够确保高的清洁度，而且也避免了接枝时过氧化物残渣的污染问题。硅烷共聚物更为主要的优点是，在聚合反应时因为硅烷共聚单体一次投入，实现了交联晶格的有规则分布，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。由于共聚法工艺的先进和独特。制得的硅烷交联聚乙烯料具有以下优点：
(1)贮存稳定性好，存贮时间一般可超过一年，而接枝产品只有六个月。
(2)共聚法交联聚乙烯加工过程中，混入的游离物及杂质极少，因而提高了电缆绝缘性能和机械性能。
(3)它在普通的挤塑机上加工时，产生的气体较少，成型加工稳定性好。
以后又相继开发了固相一步法工艺和固化硅烷工艺。固相一步法工艺是将硅烷通过白碳黑等载体渗吸到PE基料中去。固化硅烷工艺是为了改进硅烷送料方式，可将液态硅烷吸附在多孔性聚丙烯塑料或PE塑料中，形成固化硅烷。这两种均是一步法派生出来。最近市场又派生出一种用50％共聚聚料和50％基料掺和而成的共混料，在国内也有较多应用。
到目前为止，已有七种硅烷交联工艺生产方式，其中有三种是派生出来的。这七种方法中，除了Monosil一步法设备投资较多，共聚料材料价格较高外，其余均可利用原有设备进行生产；具有生产工艺简单、成品率高、生产成本低等优点。
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