【摘要】：硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料作為低壓電力電纜的絕緣材料目前在我國電線(xiàn)電纜行業(yè)得到廣泛的應用。該材料在制造交聯(lián)電線(xiàn)電纜時(shí)，與過(guò)氧化物交聯(lián)和輻照交聯(lián)相比，具有所需制造設備簡(jiǎn)單，操作方便，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為低壓交聯(lián)電纜用絕緣的主導材料。硅烷交聯(lián)電纜料交聯(lián)原理 制成硅烷交聯(lián)聚乙烯主要有兩個(gè)過(guò)程:接枝和交聯(lián)。在接枝過(guò)程中，聚合物在游離引發(fā)劑及熱解成的自由基作用下，失去叔碳原?#30001;?#30340;H原子產(chǎn)生自由基，該自由基與
　　硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料作為低壓電力電纜的絕緣材料目前在我國電線(xiàn)電纜行業(yè)得到廣泛的應用。該材料在制造交聯(lián)電線(xiàn)電纜時(shí)，與過(guò)氧化物交聯(lián)和輻照交聯(lián)相比，具有所需制造設備簡(jiǎn)單，操作方便，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)，已成為低壓交聯(lián)電纜用絕緣的主導材料。
　　硅烷交聯(lián)電纜料交聯(lián)原理
　　制成硅烷交聯(lián)聚乙烯主要有兩個(gè)過(guò)程:接枝和交聯(lián)。在接枝過(guò)程中，聚合物在游離引發(fā)劑及熱解成的自由基作用下，失去叔碳原?#30001;?#30340;H 原子產(chǎn)生自由基，該自由基與乙烯基硅烷的- CH = CH2 基反應，生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。
　　在交聯(lián)過(guò)程中，接枝聚合物首先在水的作用下發(fā)生水解生成硅醇， - OH 與鄰近的Si - O - H 基團縮合形成Si- O - Si 鍵，從而使聚合物大分子間產(chǎn)生交聯(lián)。
　　硅烷交聯(lián)電纜料及其電纜的生產(chǎn)方式
　　大家知道，硅烷交聯(lián)電纜料及其電纜的生產(chǎn)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過(guò)程在什么地方進(jìn)行，接枝過(guò)程在電纜料生產(chǎn)商處進(jìn)行的為二步法，接枝過(guò)程在電纜制造廠(chǎng)進(jìn)行的為一步法。
　　目前國內市場(chǎng)占有量最大的二步法硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料由所謂的A 料和B 料組成，A 料為已接枝了硅烷的聚乙烯，B 料為催化劑母料，其重量比一般為A∶B = 95∶5 ，A 料和B 料由電纜料廠(chǎng)制成后售于電纜廠(chǎng)，電纜廠(chǎng)在使用前將A 料和B 料按比例混合后，在普通擠出機中即可擠制電纜絕緣線(xiàn)芯，而后在溫水或蒸汽中使絕緣層交聯(lián)。
　　還有一類(lèi)的二步法硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料，其A 料的生產(chǎn)方式不同，是在合成聚乙烯時(shí)引入乙烯基硅烷直接得到含有硅烷支鏈的聚乙烯，這種方法本質(zhì)上是樹(shù)脂的生產(chǎn)技術(shù)，須由大型石化企業(yè)來(lái)完成。
　　最早進(jìn)入我國的LINKLON 硅烷料的A 料便屬這一類(lèi)型。目前，DOW和BOREALIS 硅烷料也為這一類(lèi)型，國內的石化企業(yè)中沒(méi)有該類(lèi)型的產(chǎn)品。
　　一步法也有兩種類(lèi)型，傳統的一步法工藝是將各種原料按配方中的配比?#21830;?#21046;的精密計量?#21040;y，?#24230;?#23560;(zhuān)門(mén)設計的專(zhuān)用擠出機中一步完成接枝和擠制電纜絕緣線(xiàn)芯，在這一過(guò)程中，不需要造粒，不需要電纜料廠(chǎng)的參與，由電纜廠(chǎng)獨自完成。此類(lèi)一步法硅烷交聯(lián)電纜的生產(chǎn)裝?#30473;?#37197;方技術(shù)大多為國外引進(jìn)，價(jià)格昂貴。
　　另一類(lèi)一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料是由電纜料生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)，是將所有原料按配方中的配比經(jīng)一種特殊方法混合在一起，包裝后出售，沒(méi)有A 料和B 料之分，電纜廠(chǎng)可直接在擠出機中一步同時(shí)完成接枝和擠制電纜絕緣線(xiàn)芯。該方法的獨到之處是無(wú)需昂貴的專(zhuān)用擠出機，在普通的PVC 擠出機中即能完成硅烷接枝過(guò)程，且省去了二步法在擠出前A料和B 料需混合的勞作。
　　配方組成
　　硅烷交聯(lián)聚乙烯電纜料的配方一般由基材樹(shù)脂、引發(fā)劑、硅烷、抗氧劑、阻聚劑、催化劑等組成。
　　(1) 基材樹(shù)脂一般是熔體指數(MI) 為2 的低密度聚乙烯(LDPE) 樹(shù)脂，但近來(lái)隨合成樹(shù)脂技術(shù)的發(fā)展及成本壓力，線(xiàn)性低密度聚乙烯(LLDPE) 也用作或部分用作該材料的基材樹(shù)脂。
　　不同的樹(shù)脂往往由于其大分子內部結構的差異，對其接枝交聯(lián)產(chǎn)生很大影響，所以使用不同的基材樹(shù)脂或不同生產(chǎn)廠(chǎng)的同一種類(lèi)型的樹(shù)脂，其配方也將隨之而修正。
　　(2) 引發(fā)劑常用的為過(guò)氧化二異丙苯(DCP) ，關(guān)鍵?#21069;?#25569;量的問(wèn)題，過(guò)少導致硅烷接枝不夠;過(guò)多引起聚乙烯交聯(lián)，從而使其流動(dòng)性降低，擠出的絕緣線(xiàn)芯表面粗糙，擠制困難。由于引發(fā)劑的加入量很小，又很敏感，所以怎樣分散均勻也很重要，一般將其溶入硅烷一起加入。
　　(3) 硅烷一般采用乙烯基不飽和硅烷，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A(yíng)2171 的水解速率快，所以選用A2171者較多。同樣，硅烷也有一個(gè)加入量的問(wèn)題，目前各電纜料生產(chǎn)廠(chǎng)都力圖做到其下限以降低成本，因為硅烷都為進(jìn)口，價(jià)格較貴。
　　(4) 抗氧劑是為了保證聚乙烯加工過(guò)程中的穩定性及電纜的抗老化而加入，抗氧劑在硅烷接枝過(guò)程中有抑制接枝反應的作用，所以，接枝過(guò)程中，抗氧劑的添加要慎重，加入量的選擇要考慮與DCP 量的匹配。
　　在二步法交聯(lián)過(guò)程中，大部分的抗氧劑可在催化劑母料中加入，這樣能減少對接枝過(guò)程的影響。而在一步法交聯(lián)過(guò)程中，抗氧劑存在于整個(gè)接枝過(guò)程，所以其品種和量的選擇更為重要。常用的抗氧劑有1010、168、330 等。
　　(5) 阻聚劑加入是為了抑制一些接枝和交聯(lián)過(guò)程的副反應發(fā)生，在接枝過(guò)程加入一種防交聯(lián)劑，能有效地降低C2C 交聯(lián)的發(fā)生，從而提高加工流動(dòng)性，另外，加入一種在相同條件下會(huì )先于接枝上的硅烷水解的阻聚劑能降低接枝聚乙烯的水解，提高接枝料的長(cháng)期穩定性。
　　(6) 催化劑常為有機錫衍生物(自然交聯(lián)除外) ，最通用的是二月桂酸二丁基錫(DBDTL) ，一般以母料形式加入。在二步法中，接枝料(A 料) 和催化劑母料(B 料) 是分別包裝，在加入擠出機前才把A 料和B 料混在一起，這樣是為了防止A 料的預交聯(lián)。而在一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料中，包裝中的聚乙烯還未曾接枝，所以不存在預交聯(lián)問(wèn)題，故而催化劑無(wú)需分開(kāi)包裝。
　　另外，市場(chǎng)上有售復配的硅烷，這種復配的硅烷?#21069;?#30789;烷、引發(fā)劑、抗氧劑、一些潤滑劑及抗銅劑復配在一起，在電纜廠(chǎng)中進(jìn)行的一步法硅烷交聯(lián)方法一般用此類(lèi)復配硅烷，而目前大多數電纜料廠(chǎng)不用此類(lèi)復配的硅烷，原因是價(jià)格太貴。
　　所以，硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料的配方，其組成被認為不是很復雜，且在有關(guān)的資料中均可獲得，但合適的生產(chǎn)配方，須經(jīng)過(guò)一番調整才能定型，這需要對配方中各組分的作用和其對性能影響的規律以及它們相互間的影響有充分的認識。
　　在目前眾多的電纜料品種中，硅烷交聯(lián)電纜料(無(wú)論是二步法還是一步法) 被認為是唯一在擠出中有化學(xué)過(guò)程發(fā)生的品種， 其他品種如聚氯乙烯(PVC) 電纜料及聚乙烯( PE) 電纜料，其擠出造粒過(guò)程是一種物理?#19981;?#36942;(guò)程，即使是化學(xué)交聯(lián)和輻照交聯(lián)電纜料，無(wú)論在擠出造粒過(guò)程，還是擠制電纜時(shí)，均無(wú)化學(xué)過(guò)程發(fā)生，所以，相比較而言，生產(chǎn)硅烷交聯(lián)電纜料及電纜絕緣擠制時(shí)，工藝控制更為重要。