【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電纜行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。該材料在制造交聯(lián)電線電纜時，與過氧化物交聯(lián)和輻照交聯(lián)相比，具有所需制造設(shè)備簡單，操作方便，綜合成本低等優(yōu)點，已成為低壓交聯(lián)電纜用絕緣的主導(dǎo)材料。硅烷交聯(lián)電纜料交聯(lián)原理 制成硅烷交聯(lián)聚乙烯主要有兩個過程:接枝和交聯(lián)。在接枝過程中，聚合物在游離引發(fā)劑及熱解成的自由基作用下，失去叔碳原子上的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電纜行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。該材料在制造交聯(lián)電線電纜時，與過氧化物交聯(lián)和輻照交聯(lián)相比，具有所需制造設(shè)備簡單，操作方便，綜合成本低等優(yōu)點，已成為低壓交聯(lián)電纜用絕緣的主導(dǎo)材料。
　　硅烷交聯(lián)電纜料交聯(lián)原理
　　制成硅烷交聯(lián)聚乙烯主要有兩個過程:接枝和交聯(lián)。在接枝過程中，聚合物在游離引發(fā)劑及熱解成的自由基作用下，失去叔碳原子上的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(yīng)，生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。
　　在交聯(lián)過程中，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(tuán)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程在什么地方進(jìn)行，接枝過程在電纜料生產(chǎn)商處進(jìn)行的為二步法，接枝過程在電纜制造廠進(jìn)行的為一步法。
　　目前國內(nèi)市場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 料由電纜料廠制成后售于電纜廠，電纜廠在使用前將A 料和B 料按比例混合后，在普通擠出機(jī)中即可擠制電纜絕緣線芯，而后在溫水或蒸汽中使絕緣層交聯(lián)。
　　還有一類的二步法硅烷交聯(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)上是樹脂的生產(chǎn)技術(shù)，須由大型石化企業(yè)來完成。
　　最早進(jìn)入我國的LINKLON 硅烷料的A 料便屬這一類型。目前，DOW和BOREALIS 硅烷料也為這一類型，國內(nèi)的石化企業(yè)中沒有該類型的產(chǎn)品。
　　一步法也有兩種類型，傳統(tǒng)的一步法工藝是將各種原料按配方中的配比由特制的精密計量系統(tǒng)，投入專門設(shè)計的專用擠出機(jī)中一步完成接枝和擠制電纜絕緣線芯，在這一過程中，不需要造粒，不需要電纜料廠的參與，由電纜廠獨自完成。此類一步法硅烷交聯(lián)電纜的生產(chǎn)裝置及配方技術(shù)大多為國外引進(jìn)，價格昂貴。
　　另一類一步法硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料是由電纜料生產(chǎn)廠家生產(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，沒有A 料和B 料之分，電纜廠可直接在擠出機(jī)中一步同時完成接枝和擠制電纜絕緣線芯。該方法的獨到之處是無需昂貴的專用擠出機(jī)，在普通的PVC 擠出機(jī)中即能完成硅烷接枝過程，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脂、引發(fā)劑、硅烷、抗氧劑、阻聚劑、催化劑等組成。
　　(1) 基材樹脂一般是熔體指數(shù)(MI) 為2 的低密度聚乙烯(LDPE) 樹脂，但近來隨合成樹脂技術(shù)的發(fā)展及成本壓力，線性低密度聚乙烯(LLDPE) 也用作或部分用作該材料的基材樹脂。
　　不同的樹脂往往由于其大分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)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脂或不同生產(chǎn)廠的同一種類型的樹脂，其配方也將隨之而修正。
　　(2) 引發(fā)劑常用的為過氧化二異丙苯(DCP) ，關(guān)鍵是把握量的問題，過少導(dǎo)致硅烷接枝不夠;過多引起聚乙烯交聯(lián)，從而使其流動性降低，擠出的絕緣線芯表面粗糙，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A2171 的水解速率快，所以選用A2171者較多。同樣，硅烷也有一個加入量的問題，目前各電纜料生產(chǎn)廠都力圖做到其下限以降低成本，因為硅烷都為進(jìn)口，價格較貴。
　　(4) 抗氧劑是為了保證聚乙烯加工過程中的穩(wěn)定性及電纜的抗老化而加入，抗氧劑在硅烷接枝過程中有抑制接枝反應(yīng)的作用，所以，接枝過程中，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程的影響。而在一步法交聯(lián)過程中，抗氧劑存在于整個接枝過程，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)過程的副反應(yīng)發(fā)生，在接枝過程加入一種防交聯(lián)劑，能有效地降低C2C 交聯(lián)的發(fā)生，從而提高加工流動性，另外，加入一種在相同條件下會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，提高接枝料的長期穩(wěn)定性。
　　(6) 催化劑常為有機(jī)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(jī)前才把A 料和B 料混在一起，這樣是為了防止A 料的預(yù)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(yù)交聯(lián)問題，故而催化劑無需分開包裝。
　　另外，市場上有售復(fù)配的硅烷，這種復(fù)配的硅烷是把硅烷、引發(fā)劑、抗氧劑、一些潤滑劑及抗銅劑復(fù)配在一起，在電纜廠中進(jìn)行的一步法硅烷交聯(lián)方法一般用此類復(fù)配硅烷，而目前大多數(shù)電纜料廠不用此類復(fù)配的硅烷，原因是價格太貴。
　　所以，硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料的配方，其組成被認(rèn)為不是很復(fù)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)過一番調(diào)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(guī)律以及它們相互間的影響有充分的認(rèn)識。
　　在目前眾多的電纜料品種中，硅烷交聯(lián)電纜料(無論是二步法還是一步法) 被認(rèn)為是唯一在擠出中有化學(xué)過程發(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，其擠出造粒過程是一種物理共混過程，即使是化學(xué)交聯(lián)和輻照交聯(lián)電纜料，無論在擠出造粒過程，還是擠制電纜時，均無化學(xué)過程發(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，工藝控制更為重要。