A polietilén (PE) térhálósítási technológia az anyagtulajdonságok javításának egyik fontos eszköze. A térhálósított módosított PE nagymértékben javítja tulajdonságait, ami nemcsak jelentősen javítja a PE átfogó tulajdonságait, mint például a mechanikai tulajdonságok, a környezeti feszültségrepedésállóság, a kémiai korrózióállóság, a kúszásállóság és az elektromos tulajdonságok, hanem jelentősen javítja a hőállóságot is. szint, ami növelheti a PE hőállósági hőmérsékletét 70 fokról több mint 100 fokra, ezáltal nagymértékben kiszélesíti a PE alkalmazási területét.
A térhálósított polietilén szigetelés nagy energiájú sugarak (például sugarak, sugarak, elektronsugarak stb.) vagy térhálósító szerek hatására polietilén, így a makromolekulák közötti térhálósítás javíthatja hőállóságát és egyéb tulajdonságait. A szigetelésként térhálósított polietilént használó kábel hosszú távú üzemi hőmérséklete 90 fokra növelhető, a rövidzárlatnak ellenálló pillanatnyi hőmérséklet pedig elérheti a 170-250 fokot.
Rövid bemutatkozás
A polietilén (PE) az öt általános műanyag egyike, előállítása és felhasználása az első helyen áll a különféle szintetikus gyanták között, az iparban és a mezőgazdaságban, és széles körben használják a mindennapi életben. A polietilén magas hőmérséklettel szembeni ellenállása azonban gyenge. A mechanikai tulajdonságok és a vegyszerállóság néha nem felel meg a tényleges használat követelményeinek. Ezért a polietilén módosítása mindig is kulcsa volt a polietilén termékek fejlesztésének és alkalmazásának, és a polietilén térhálósítási technológia fontos technológia az anyagtulajdonságok javítására. A térhálósított módosított polietilén nagymértékben javíthatja tulajdonságait, ami nemcsak a polietilén átfogó tulajdonságait javítja jelentősen, mint például a mechanikai tulajdonságok, a környezeti hatásokkal szembeni repedésállóság, a kémiai korrózióállóság, a kúszásállóság és az elektromos tulajdonságok. Ezenkívül a hőmérséklet-ellenállási szint jelentősen javul, és a polietilén hőállósági hőmérséklete 70 fokról több mint 100 fokra növelhető. Ennek eredményeként a polietilén alkalmazási köre jelentősen kiszélesedett.
Jelenleg a térhálósított polietilént (XLPE) széles körben használják csövekben, fóliákban, kábelanyagokban és habtermékekben.
Teljesítmény és előnyök
A polietilén molekulái lineáris molekulaláncokból állnak. A hőmérséklet emelkedésével a lineáris molekulaláncok közötti kötőerő (van der Waals erő) gyengül, így a teljes molekulaanyag deformálódik, így a polietilén hőállósága gyenge. Térhálósított polietilén (XLPE) A molekulák között kémiai lánchidat építenek, hogy a molekulák ne mozdulhassanak el, ami leküzdi a polietilén hiányát. A térhálós polietilén és a közönséges polietilén teljesítmény-összehasonlítása az 1. táblázatban látható.
A térhálósított polietilénnek a következő előnyei vannak:
1. Hőállóság: A hálós háromdimenziós szerkezetű XLPE kiváló hőállósággal rendelkezik. Nem bomlik le és karbonizálódik 200 fok alatt, a hosszú távú működési hőmérséklet elérheti a 90 fokot, és a termikus élettartam elérheti a 40 évet.
2. Szigetelési teljesítmény: Az XLPE megtartja a PE eredeti jó szigetelési tulajdonságait, és a szigetelési ellenállás tovább nő. A dielektromos veszteség érintője nagyon kicsi, és a hőmérséklet nem befolyásolja nagymértékben.
3. Mechanikai tulajdonságok: A makromolekulák közötti új kémiai kötések létrejöttének köszönhetően javul az XLPE keménysége, merevsége, kopásállósága és ütésállósága, így pótolva a PE hiányosságait, hogy érzékeny a környezeti igénybevételre és repedésekre.
4. Vegyszerállóság: Az XLPE erős sav- és lúgállósággal, valamint olajállósággal rendelkezik, égéstermékei főként víz és szén-dioxid, amely kevésbé káros a környezetre és megfelel a korszerű tűzbiztonság követelményeinek.
A térhálósítás elve
A polietilén ([CH2-CH2]n, ismétlődő egységszám) egy polimer vegyület, amely két szénhidrogén- és hidrogénelemet tartalmaz, lineáris vagy elágazó molekulaszerkezettel, makromolekulaláncokkal, szobahőmérsékleten szilárd halmazállapotú, kristályfázisú és amorf fázisú együttélési forma szilárd polietilén formájában. A polietilén relatív molekulatömege 6,30 és között van<>,<>.
A polietilén kiváló elektromos szigetelési tulajdonságokkal rendelkezik, de gyenge hőállósága befolyásolja a kábelszigetelés alapanyag-felhasználását. Az amorf régió gyenge intermolekuláris kölcsönhatása miatt a legtöbb polietilén olvadáspontja 140 fok körül van, és a polietilén olvadáspontjához közeledve jelentősen csökken a mechanikai szilárdsága, valamint romlik a repedésállósága is.
A lineáris makromolekuláris láncok kémiai vagy fizikai feldolgozása során a térhálós kötések formájában történő összekapcsolódás folyamatát keresztkötésnek vagy "vulkanizálásnak" nevezik. A térhálósított polietilén hálós típusú és testszerkezeti tulajdonságokkal rendelkezik, hőállósága a térhálósodás növekedésével javul, és ennek megfelelően csökken a relatív hőnyúlás. A mechanikai tulajdonságok és a hőállóság jelentős javulása miatt széles körben használt erősáramú kábel szigetelőanyaggá vált.
A polietilén térhálósítási módszere térhálósított polietilén előállítására két kategóriába sorolható: kémiai módszer és fizikai módszer, és az iparban megvalósított eljárási módszerek főként a következő ötöt foglalják magukban: nagy energiájú besugárzásos térhálósítás, szilán térhálósítás, peroxidos térhálósítás. , ultraibolya térhálósítás és sós térhálósítás. Közülük a peroxidos térhálósítási módszer (más néven kémiai térhálósítás) közép- és nagyfeszültségű kábelek gyártására alkalmas térhálósítási módszer, alapelve a peroxid magas hőmérsékletű bomlása által kiváltott szabad gyökös reakciók sorozata. , majd a PE térhálósodik. A peroxidok hő hatására szabad gyökökké bomlanak, és a térhálósodási reakció folyamata a következő:
Térhálósítási módszer
A polietilén esetében kétféle térhálósítási módszer létezik: fizikai térhálósítás (sugárzásos térhálósítás) és kémiai térhálósítás. A kémiai térhálósítást szilán térhálósításra és peroxid térhálósításra osztják.
Fizikai térhálósítás
Sugárzási térhálósítás: a polietilén termékek, mint például a polietilén burkolatok, fóliák, vékonyfalú csövek és egyéb, a huzalra bevont termékek -sugarakkal és nagyenergiájú sugarakkal térhálósodnak (aminek következtében a polietilén makromolekulák szabad gyököket generálnak és CC térhálós láncokat képeznek) . A térhálósodás mértékét a sugárdózis és a hőmérséklet befolyásolja, a térhálósodási pont pedig a sugárdózis növekedésével növekszik, így a besugárzási viszonyok szabályozásával térhálósított polietilén termékek nyerhetők, bizonyos fokú térhálósítással.
A sugárzásos térhálósítási eljárással előállított térhálósított polietilén a következő előnyökkel rendelkezik: a térhálósítást és az extrudálást külön-külön végzik, a termék minősége könnyen ellenőrizhető, a gyártás hatékonysága magas, a selejt aránya alacsony; A térhálósítási folyamat során nincs szükség további szabad gyökös iniciátorokra (például peroxidokra stb.), ami megőrzi az anyag tisztaságát és javítja az anyag elektromos tulajdonságait; Különösen alkalmas kis keresztmetszetű, vékony falú szigetelt kábelekhez, amelyeket kémiai térhálósítással nehéz előállítani. A sugárzásos térhálósításnak azonban vannak hátrányai is, például vastag anyagok térhálósítása során növelni kell az elektronsugár gyorsítófeszültségét; Kerek tárgyak, például vezetékek és kábelek térhálósításához el kell forgatni azokat, vagy több elektronsugarat kell használni, hogy a besugárzás egyenletes legyen; Az egyszeri beruházási költségek jelentősek; Az üzemeltetési és karbantartási technológia összetett, és az üzemeltetés során felmerülő biztonsági védelmi problémák is viszonylag súlyosak.
Kémiai térhálósítás
A kémiai térhálósítás kémiai térhálósító szerek alkalmazása polimerek térhálósítására, lineáris szerkezetről hálózati struktúrára változva.
A térhálósító szer megválasztásának a polimer fajtájától, a feldolgozási technológiától és a termék teljesítményétől kell függnie, az ideális térhálósító szernek amellett, hogy megfelel néhány speciális követelménynek, a következő alapvető követelményekkel is meg kell felelnie: nagy térhálósítási arány, stabil térhálósító szerkezet; nagy feldolgozási biztonság, könnyen használható, mérsékelt érvényességi idő a gyanta hozzáadása után, nincsenek korai vagy túl késői térhálósodási hátrányok; nem befolyásolja a termék feldolgozási és használati teljesítményét; nem mérgező, nem szennyező, nem irritálja a bőrt és a szemet.
A kémiai térhálósításban létezik peroxid térhálósítás, szilán térhálósítás és azo térhálósítás:
(1) Peroxid térhálósító és térhálósító szer A peroxid térhálósítás, amely általában szerves peroxidot használ térhálósító szerként, hő hatására lebomlik, és aktív szabad gyökök keletkeznek, amelyek hatására a polimer szénlánc aktív pontokat hoz létre, és szén-szén térhálósodást hoz létre. hálózati struktúra. Ehhez a technológiához nagynyomású extrudáló berendezésre van szükség, így a térhálósítási reakció a hordóban megy végbe, majd a terméket gyorsmelegítési módszerrel melegítik, így térhálósított terméket kapnak. Ezért a peroxid térhálósítási módszer alkalmazása polietilén cső előállítására nem könnyen ellenőrizhető, a termék minősége instabil, és a folyamatos működés nehezebb.
(2) Azo térhálósítás
A módszer szerint az azovegyületet PE-be keverik, és az azovegyület bomlásánál alacsonyabb hőmérsékleten extrudálják, majd az extrudálást magas hőmérsékletű sófürdővel lebontják, az azovegyületet pedig szabad gyökökké bontják, ezzel beindítva a polietilén térhálósodását. Általában alacsony olvadáspontú ciprusgumi anyagokhoz használják, és kevés gyakorlati alkalmazása van műanyagoknál.
(3) Szilán térhálósító és térhálósító szer
A huszadik század hatvanas éveiben sikeresen fejlesztették ki a szilán térhálósító technológiát. A technológia során kettős kötéseket tartalmazó vinil-szilánokat használnak, hogy az olvadt polimerekkel iniciátorok hatására szilán-ojtott polimerek képződjenek, amelyeket szilanol kondenzációs katalizátor jelenlétében vízben hidrolizálnak, így hálózatos oxánláncú térhálós szerkezetet alakítanak ki. A szilán térhálósítási technológia nagymértékben elősegítette a térhálósított polietilén előállítását és alkalmazását egyszerű berendezésének, könnyen irányítható folyamatának, kevesebb befektetésének, a késztermékek magas fokú térhálósodásának és jó minőségének köszönhetően. A térhálósításnál a polietilén és a szilán mellett katalizátorokat, iniciátorokat, antioxidánsokat stb.
Más módszerekkel összehasonlítva a szilán térhálósítással előállított polietilén termékek a következő előnyökkel rendelkeznek:
(1) Kevesebb berendezés-beruházás, magas termelési hatékonyság és alacsony költség.
(2) Az eljárás rendkívül sokoldalú, alkalmas minden sűrűségű polietilénhez, valamint a legtöbb töltőanyaggal ellátott polietilénhez is.
(3) A vastagság nem korlátozza.
(4) A peroxid mennyisége kicsi (csak peroxid térhálósítása esetén csak 10%), így kevesebb mikropórus keletkezik a polietilén szigetelőrétegben, ami elősegíti a polietilén magas szigetelésének megőrzését.
Főbb alkalmazások
A térhálós polietilén kiváló tulajdonságainak köszönhetően nagyfeszültségű, nagyfrekvenciás, hőálló szigetelőanyagként, valamint rakéták, rakéták, motorok, transzformátorok stb. által igényelt huzal- és kábelburkolatokként használatos Hőre zsugorodó csövek gyártása, hőre zsugorodó fóliák, különféle hőálló csövek, hab műanyagok, korrózióálló vegyi berendezések bélései, alkatrészek és tartályok, égésgátló építőanyagok gyártása stb. Jelenleg a legnagyobb felhasználási területek elsősorban huzal és kábel, cső, és hab.
1. Térhálósított polietilén kábel anyaga
A szigetelésként térhálósított polietilénnel ellátott kábel hőállósága magasabb, mint a polivinil-kloridé, hosszú ideig használható 90 fokon, és a rövidzárlat hőállósági hőmérséklete elérheti a 250 fokot; A szigetelési ellenállás nagy, a dielektromos veszteség érintője kicsi, és alapvetően nem változik a hőmérséklet változásával; Jó kopásállósággal és környezeti feszültségrepedésekkel rendelkezik. Miután a térhálósított polietilént kábelek elégetik, szén-dioxid és víz keletkezik, míg a PVC-kábelek égéskor káros hidrogén-klorid gázokat termelnek; Ráadásul a térhálós polietilén sűrűsége körülbelül 40%-kal kisebb, mint a PVC-é, ami jelentősen csökkentheti a felsővezetékek minőségét.
2. Térhálósított polietilén cső
A térhálósított polietilénből készült cső előnyei a nagy kúszószilárdság, a korrózióállóság, a könnyű súly és a jó hőállóság. A térhálósított polietilénből készült alumínium-műanyag kompozit cső erős légtömörséggel és nagy repedésállósággal rendelkezik. Antisztatikus és árnyékoló hatása van.
A PVC csőhöz és a közönséges polietilén csőhöz képest a térhálósított polietilén cső nem tartalmaz lágyítószereket, nem penészesít és nem terjeszt baktériumokat; Nem tartalmaz káros összetevőket, megfelel az FDA szabványainak, ivóvízvezetékekben használható; Jó hőállóság, a hagyományos polivinil-klorid és polietilén csövek hőállósága 60-75 fok, míg a térhálósított polietilén cső 90 fok, a maximális pillanatnyi hőmérséklet elérheti a 185 fokot, ellenáll -75 fokos alacsony hőmérsékletnek; Széles üzemi hőmérséklet-tartomány, hosszú ideig használható -75-95 fokos körülmények között, élettartama pedig akár 50 év. Magas térhálósodás, nagy sűrűség, jó nyomásállóság; A kémiai korrózióállóság nagyon jó, a környezeti feszültségrepedésállósága pedig kiváló, még magasabb hőmérsékleten is, különféle vegyszerek és feszültségi anyagok szállítására használható felgyorsított csővel, a térhálósított polietilén cső könnyű, csak kb. /8 fémcsőből; Jó korrózióállóság és kopásállóság. A kopás mértéke kisebb, mint az acélcső 1/4-e, élettartama pedig 2-6-szerese az acélcsőének; A belső fal sima, a folyadékáramlási ellenállás kicsi, és azonos csőátmérő mellett a szállító áramlás nagyobb, mint a fémcsőé, és a zaj sokkal alacsonyabb; Az átviteli teljesítmény jó, és az átviteli folyadék mennyisége 30%-40%-kal nő az acélcsőhöz képest; A hővezető képessége jóval alacsonyabb, mint a fémcsöveké, ezért hőszigetelő képessége kiváló. Fűtési rendszerben történő felhasználáskor nincs szükség hőmegőrzésre, és a hőveszteség kicsi; Önkényesen hajlítható, nem lesz törékeny és repedezett; Kiváló elektromos szigetelési teljesítmény, egyszerű telepítés és a fémcső felénél kevesebb szerelési munkaterhelés, alacsony beépítési költség.
A térhálósított polietilén cső kiváló anyagteljesítményének köszönhetően. Teljesen nem mérgező higiéniával a zöld pipák új generációjának tekintik, főként a következő szempontok szerint használják:
(1) Hideg- és melegvíz-ellátó rendszerek és csővezetékes ivóvízrendszerek épületekhez;
(2) Hűtöttvíz-rendszer az épületek légkondicionálásához;
(3) Lakossági fűtési rendszer;
(4) Földfűtési rendszer;
(5) Háztartási vízmelegítő rendszer csövezése;
(6) Italok, alkohol, tej és egyéb folyadékok szállítására szolgáló vezetékek az élelmiszeriparban;
(7) Vegyipari és kőolajipari folyadékszállító csővezetékek;
(8) Hűtőrendszer és vízkezelő rendszer csővezetéke.
(5) Jó öregedésállóság és hosszú élettartam.
