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硅烷交联聚乙烯电缆绝缘料一

硅烷交联聚乙烯电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料目前在我国电线电缆行业得到广泛

的应用;该材料在制造交联电线电缆时,与过氧化物交联和辐照交联相比,具有所需制造设

备简单,操作方便,综合成本低等优点,已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料;

1硅烷交联电缆料交联原理

制成硅烷交联聚乙烯主要有两个过程:接枝和交联;在接枝过程中,聚合物在游离引发剂及

热解成的自由基作用下,失去叔碳原子上的H原子产生自由基,该自由基与乙烯基硅烷的-

CH=CH2基反应,生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物;在交联过程中,接枝聚合物首先在

水的作用下发生水解生成硅醇,-OH与邻近的Si-O-H基团缩合形成Si-O-Si键,

从而使聚合物大分子间产生交联;

2硅烷交联电缆料及其电缆的生产方式

大家知道,硅烷交联电缆料及其电缆的生产有二步法和一步法之分;二步法和一步法的不

同在于硅烷接枝过程在什么地方进行,接枝过程在电缆料生产商处进行的为二步法,接枝过

程在电缆制造厂进行的为一步法;目前国内市场占有量最大的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘

料由所谓的A料和B料组成,A料为已接枝了硅烷的聚乙烯,B料为催化剂母料,其重量比

一般为A∶B=95∶5,A料和B料由电缆料厂制成后售于电缆厂,电缆厂在使用前将A料

和B料按比例混合后,在普通挤出机中即可挤制电缆绝缘线芯,而后在温水或蒸汽中使绝缘

层交联;

还有一类的二步法硅烷交联聚乙烯绝缘料,其A料的生产方式不同,是在合成聚乙烯时引

入乙烯基硅烷直接得到含有硅烷支链的聚乙烯,这种方法本质上是树脂的生产技术,须由大

型石化企业来完成;最早进入我国的LINKLON硅烷料的A料便属这一类型;目前,DOW和

BOREALIS硅烷料也为这一类型,国内的石化企业中没有该类型的产品;

一步法也有两种类型,传统的一步法工艺是将各种原料按配方中的配比由特制的精密计量

系统,投入专门设计的专用挤出机中一步完成接枝和挤制电缆绝缘线芯,在这一过程中,不

需要造粒,不需要电缆料厂的参与,由电缆厂独自完成;此类一步法硅烷交联电缆的生产装

置及配方技术大多为国外引进,价格昂贵;

另一类一步法硅烷交联聚乙烯绝缘料是由电缆料生产厂家生产,是将所有原料按配方中的

配比经一种特殊方法混合在一起,包装后出售,没有A料和B料之分,电缆厂可直接在挤出

机中一步同时完成接枝和挤制电缆绝缘线芯;该方法的独到之处是无需昂贵的专用挤出机,

在普通的PVC挤出机中即能完成硅烷接枝过程,且省去了二步法在挤出前A料和B料需混

合的劳作;

3配方组成

硅烷交联聚乙烯电缆料的配方一般由基材树脂、引发剂、硅烷、抗氧剂、阻聚剂、催化剂

等组成;

1基材树脂一般是熔体指数MI为2的低密度聚乙烯LDPE树脂,但近来随合成树脂技术

的发展及成本压力,线性低密度聚乙烯LLDPE也用作或部分用作该材料的基材树脂;不同的

树脂往往由于其大分子内部结构的差异,对其接枝交联产生很大影响,所以使用不同的基材

树脂或不同生产厂的同一种类型的树脂,其配方也将随之而修正;

2引发剂常用的为过氧化二异丙苯DCP,关键是把握量的问题,过少导致硅烷接枝不够;过

多引起聚乙烯交联,从而使其流动性降低,挤出的绝缘线芯表面粗糙,挤制困难;由于引发剂

的加入量很小,又很敏感,所以怎样分散均匀也很重要,一般将其溶入硅烷一起加入;

3硅烷一般采用乙烯基不饱和硅烷,包括乙烯基三甲氧基硅烷A2171和乙烯基三乙氧基硅

烷A2151,由于A2171的水解速率快,所以选用A2171者较多;同样,硅烷也有一个加入量的

问题,目前各电缆料生产厂都力图做到其下限以降低成本,因为硅烷都为进口,价格较贵;

4抗氧剂是为了保证聚乙烯加工过程中的稳定性及电缆的抗老化而加入,抗氧剂在硅烷接

枝过程中有抑制接枝反应的作用,所以,接枝过程中,抗氧剂的添加要慎重,加入量的选择要

考虑与DCP量的匹配;在二步法交联过程中,大部分的抗氧剂可在催化剂母料中加入,这样

能减少对接枝过程的影响;而在一步法交联过程中,抗氧剂存在于整个接枝过程,所以其品

种和量的选择更为重要;常用的抗氧剂有1010、168、330等;

5阻聚剂加入是为了抑制一些接枝和交联过程的副反应发生,在接枝过程加入一种防交联

剂,能有效地降低C2C交联的发生,从而提高加工流动性,另外,加入一种在