【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(guó)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(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(shè)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(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(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(guó)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(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(shè)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(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(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(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(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(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)程在電纜制造廠進(jìn)行的為一步法。
　　目前國(guó)內(nèi)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(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(guó)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(guó)內(nèi)的石化企業(yè)中沒(méi)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(jì)量系統(tǒng)，投入專門設(shè)計(jì)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(guò)程中，不需要造粒，不需要電纜料廠的參與，由電纜廠獨(dú)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(guó)外引進(jìn)，價(jià)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(méi)有A 料和B 料之分，電纜廠可直接在擠出機(jī)中一步同時(shí)完成接枝和擠制電纜絕緣線芯。該方法的獨(dú)到之處是無(wú)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(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(shù)(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(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)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)廠的同一種類型的樹(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)鍵是把握量的問(wèn)題，過(guò)少導(dǎo)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(gè)加入量的問(wèn)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?yàn)楣柰槎紴檫M(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(wěn)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(yīng)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(duì)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(yīng)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(zhǎng)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(wèn)題，故而催化劑無(wú)需分開(kāi)包裝。
　　另外，市場(chǎng)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(rùn)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(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(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(guò)一番調(diào)整才能定型，這需要對(duì)配方中各組分的作用和其對(duì)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(shí)。
　　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(rèn)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)程是一種物理共混過(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。