Кыскача мазмуну: Зым жана кабель үчүн силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалынын кайчылаш байланыштыруу принциби, классификациясы, формуласы, процесси жана жабдуулары кыскача баяндалат, ошондой эле силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалынын колдонулушунда жана пайдаланылышында кээ бир мүнөздөмөлөрү, ошондой эле материалдын кайчылаш байланыштыруу абалына таасир этүүчү факторлор киргизилет.
Ачкыч сөздөр: Силан кайчылаш байланышы; Табигый кайчылаш байланыш; Полиэтилен; Изоляция; Зым жана кабель
Силан кайчылаш байланышкан полиэтилен кабелдик материалы азыр зым жана кабель өнөр жайында төмөнкү чыңалуудагы электр кабелдери үчүн изоляциялоочу материал катары кеңири колдонулат. Кайчылаш байланышкан зым жана кабель өндүрүүдө колдонулган материал, ошондой эле пероксиддик кайчылаш байланыштыруу жана нурлантуу кайчылаш байланыштыруу талап кылынган өндүрүш жабдууларына салыштырмалуу жөнөкөй, иштетүүгө оңой, арзан жана башка артыкчылыктарга ээ, ал эми изоляциясы бар төмөнкү чыңалуудагы кайчылаш байланышкан кабель үчүн алдыңкы материалга айланды.
1. Силан кайчылаш байланышкан кабелдик материалдын кайчылаш шилтеме берүү принциби
Силан менен кайчылаш байланышкан полиэтиленди жасоодо эки негизги процесс бар: кыйыштыруу жана кайчылаш байланыштыруу. Кыйыштыруу процессинде полимер эркин инициатордун жана пиролиздин таасири астында үчүнчү көмүртек атомундагы H-атомун жоготуп, эркин радикалдарга айланат, алар винил силандын – CH = CH2 тобу менен реакцияга кирип, триоксисилил эфир тобун камтыган кыйыштырылган полимерди пайда кылат. Кыйыштыруу процессинде кыйыштырылган полимер алгач суунун катышуусунда гидролизденип, силанолду пайда кылат, ал эми – OH жанаша жайгашкан Si-OH тобу менен конденсацияланып, Si-O-Si байланышын пайда кылат, ошентип полимер макромолекулаларын кыйыштырат.
2. Силан кайчылаш байланышкан кабель материалы жана аны өндүрүү ыкмасы
Белгилүү болгондой, силан менен байланышкан кабелдерди жана алардын кабелдерин өндүрүү үчүн эки баскычтуу жана бир баскычтуу өндүрүш ыкмалары бар. Эки баскычтуу ыкма менен бир баскычтуу ыкманын айырмасы силан менен байланышкан кыйыштыруу процесси кайда жүргүзүлөөрүндө, эки баскычтуу ыкма үчүн кабель материалдарын өндүрүүчүдө кыйыштыруу процесси, бир баскычтуу ыкма үчүн кабель өндүрүүчү заводдо кыйыштыруу процесси жүргүзүлөт. Эң чоң рыноктук үлүшү бар эки баскычтуу силан менен байланышкан полиэтилен изоляциялык материалы А жана В деп аталган материалдардан турат, А материалы силан менен байланышкан полиэтилен, ал эми В материалы катализатордун негизги партиясы болуп саналат. Андан кийин изоляциялык өзөк жылуу сууда же бууда кыйыштырылат.
Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляторунун дагы бир түрү бар, мында А материалы башкача жол менен өндүрүлөт, силан тармакталган чынжырлары бар полиэтиленди алуу үчүн синтез учурунда винил силанды түздөн-түз полиэтиленге киргизүү менен.
Бир баскычтуу ыкманын эки түрү бар, салттуу бир баскычтуу процесс - бул ар кандай чийки заттарды атайын тактык менен өлчөө системасынын катышында формулага ылайык, атайын иштелип чыккан атайын экструдерге бир баскычта салып, кабелдик изоляциялык өзөктү кыйыштыруу жана экструзиялоону аяктоо үчүн колдонулат, бул процессте грануляция болбойт, кабелдик материалдарды чыгаруучу заводдун катышуусунун кажети жок, кабелдик завод өз алдынча бүтүрөт. Бул бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан кабель өндүрүүчү жабдуулар жана рецепт технологиясы көбүнчө чет өлкөдөн импорттолот жана кымбат.
Дагы бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалы кабелдик материалдарды өндүрүүчүлөр тарабынан чыгарылат, бардык чийки заттар формула боюнча атайын аралаштыруу ыкмасынын катышында, таңгакталган жана сатылган, А жана В материалдары жок, кабелдик завод түздөн-түз экструдерде болуп, кабелдик изоляциялык өзөктү кыйыштыруу жана экструзиялоо бир эле учурда бир этапты аяктай алат. Бул ыкманын уникалдуу өзгөчөлүгү - кымбат баалуу атайын экструдерлердин кереги жок, анткени силан кыйыштыруу процесси кадимки ПВХ экструдеринде аякташы мүмкүн, ал эми эки баскычтуу ыкма экструзиядан мурун А жана В материалдарын аралаштыруу зарылдыгын жокко чыгарат.
3. Формуланын курамы
Силан кайчылаш байланышкан полиэтилен кабелдик материалынын формуласы жалпысынан негизги материал чайырынан, инициатордон, силандан, антиоксиданттан, полимерлешүү ингибиторунан, катализатордон ж.б. турат.
(1) Негизги чайыр, адатта, эрүү индекси (MI) 2 болгон төмөнкү тыгыздыктагы полиэтилен (LDPE) чайыры болуп саналат, бирок жакында эле синтетикалык чайыр технологиясынын жана баа басымынын өнүгүшү менен бул материал үчүн негизги чайыр катары сызыктуу төмөнкү тыгыздыктагы полиэтилен (LLDPE) да колдонулган же жарым-жартылай колдонулган. Ар кандай чайырлар көбүнчө ички макромолекулярдык түзүлүшүндөгү айырмачылыктардан улам кыйыштырууга жана кайчылаш байланыштырууга олуттуу таасир этет, андыктан формула ар кандай өндүрүүчүлөрдүн ар кандай негизги чайырларын же бир эле типтеги чайырын колдонуу менен өзгөртүлөт.
(2) Көбүнчө колдонулган инициатор диизопропил пероксиди (DCP) болуп саналат, негизгиси көйгөйдүн көлөмүн түшүнүү, силан кыйыштырууга өтө аз болсо жетишсиз; полиэтилендин кайчылаш байланышын пайда кылуу үчүн өтө көп болсо, анын суюктугун азайтат, экструддалган изоляция өзөгүнүн бети орой, кысуу кыйын система. Кошулган инициатордун көлөмү өтө аз жана сезгич болгондуктан, аны бирдей таратуу маанилүү, ошондуктан ал көбүнчө силан менен кошо кошулат.
(3) Силан көбүнчө винил триметоксисилан (A2171) жана винил триэтоксисилан (A2151) сыяктуу винил каныкпаган силан катары колдонулат, анткени A2171 гидролиз ылдамдыгы жогору, андыктан көбүрөөк адамдар A2171ди тандашат. Ошо сыяктуу эле, силанды кошуу көйгөйү бар, азыркы кабелдик материал өндүрүүчүлөр чыгымдарды азайтуу үчүн төмөнкү чегине жетүүгө аракет кылып жатышат, анткени силан импорттолот, баасы кымбатыраак.
(4) Антиоксидант полиэтиленди иштетүүнүн жана кабелдин картаюуга каршы туруктуулугун камсыз кылуу үчүн колдонулат, ал эми силан кыйыштыруу процессинде антиоксидант кыйыштыруу реакциясын басаңдатуу ролун ойнойт, андыктан кыйыштыруу процессинде антиоксидантты кошууда этият болуу керек, кошулган өлчөмдө DCPнин өлчөмүн тандоого дал келгидей кылып эске алуу керек. Эки баскычтуу кайчылаш байланыштыруу процессинде антиоксиданттын көпчүлүгү катализатордун негизги партиясына кошулушу мүмкүн, бул кыйыштыруу процессине тийгизген таасирин азайтат. Бир баскычтуу кайчылаш байланыштыруу процессинде антиоксидант бүт кыйыштыруу процессинде болот, андыктан түрдү жана өлчөмдө тандоо маанилүүрөөк. Көп колдонулган антиоксиданттар 1010, 168, 330 ж.б.
(5) Полимерлешүү ингибитору кыйыштыруу жана кайчылаш байланыштыруу процессинин терс реакцияларын токтотуу үчүн кошулат, кыйыштыруу процессинде кайчылаш байланыштырууга каршы агентти кошуу C2C кайчылаш байланыштыруусунун пайда болушун натыйжалуу азайтып, ошону менен иштетүүнүн суюктугун жакшыртат, андан тышкары, ошол эле шарттарда кыйыштырууну кошуудан мурун полимерлешүү ингибиторуна силандын гидролизи кыйыштырылган полиэтилендин гидролизин азайтып, кыйыштырылган материалдын узак мөөнөттүү туруктуулугун жакшыртат.
(6) Катализаторлор көбүнчө органотин туундулары болуп саналат (табигый кайчылаш байланыштан тышкары), эң кеңири таралганы дибутилтин дилаураты (DBDTL), ал көбүнчө мастер-батч түрүндө кошулат. Эки баскычтуу процессте, трансплантация (А материалы) жана катализатордун башкы партиясы (В материалы) өзүнчө таңгакталат жана А жана В материалдары экструдерге кошулардан мурун аралаштырылып, А материалынын алдын ала кайчылаш байланышын алдын алат. Бир баскычтуу силан кайчылаш байланыштырылган полиэтилен изоляцияларында таңгактагы полиэтилен али трансплантациялана элек, андыктан алдын ала кайчылаш байланыштыруу көйгөйү жок жана ошондуктан катализаторду өзүнчө таңгакташтын кажети жок.
Мындан тышкары, рынокто силандын, инициатордун, антиоксиданттын, кээ бир майлоочу материалдардын жана жезге каршы агенттердин айкалышы болгон жана жалпысынан кабель заводдорунда бир баскычтуу силанды кайчылаш байланыштыруу ыкмаларында колдонулган кошулма силандар бар.
Ошондуктан, курамы өтө татаал деп эсептелбеген жана тиешелүү маалыматта жеткиликтүү болгон силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясынын формуласы, бирок акыркы чечим кабыл алуу үчүн кээ бир түзөтүүлөргө дуушар болгон тиешелүү өндүрүш формулалары, бул формуладагы компоненттердин ролун жана алардын иштөөгө жана өз ара таасир этүүсүнө тийгизген таасирин толук түшүнүү талап кылынат.
Кабелдик материалдардын көптөгөн түрлөрүндө, силан кайчылаш байланышкан кабель материалы (эки баскычтуу же бир баскычтуу) экструзияда жүрүүчү химиялык процесстердин жалгыз түрү деп эсептелет, поливинилхлорид (ПВХ) кабелдик материалы жана полиэтилен (ПЭ) кабелдик материалы сыяктуу башка түрлөрү, экструзия грануляция процесси физикалык аралаштыруу процесси болуп саналат, ал тургай химиялык кайчылаш байланыштыруу жана нурлантуу кайчылаш байланыштыруучу кабель материалы, экструзия грануляция процессинде же экструзия системасындагы кабелде болобу, эч кандай химиялык процесс жүрбөйт, ошондуктан, салыштырмалуу, силан кайчылаш байланышкан кабель материалын жана кабелдик изоляция экструзиясын өндүрүүдө процессти башкаруу маанилүүрөөк.
4. Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясын өндүрүү процесси
Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясынын өндүрүш процесси А материалын 1-сүрөт менен кыскача көрсөтсө болот.
1-сүрөт. Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалын өндүрүү процесси А
Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясын өндүрүү процессиндеги кээ бир негизги жагдайлар:
(1) Кургатуу. Полиэтилен чайырынын курамында аз өлчөмдөгү суу болгондуктан, жогорку температурада экструдацияланганда, суу силил топтору менен тез реакцияга кирип, кайчылаш байланышты пайда кылат, бул эритменин суюктугун азайтып, алдын ала кайчылаш байланышты пайда кылат. Даяр материалда суу муздагандан кийин суу да болот, эгерде ал алынып салынбаса, алдын ала кайчылаш байланышты пайда кылышы мүмкүн жана аны да кургатуу керек. Кургатуунун сапатын камсыз кылуу үчүн терең кургатуу агрегаты колдонулат.
(2) Өлчөө. Материалдын формуласынын тактыгы маанилүү болгондуктан, адатта, импорттолгон салмак жоготуу таразасы колдонулат. Полиэтилен чайыры жана антиоксидант өлчөнөт жана экструдердин берүү порту аркылуу берилет, ал эми силан жана инициатор экструдердин экинчи же үчүнчү баррелине суюк материал насосу менен сайылат.
(3) Экструзиялык кыйыштыруу. Силанды кыйыштыруу процесси экструдерде аяктайт. Экструдердин процесстик жөндөөлөрү, анын ичинде температура, бурамалардын айкалышы, бурамалардын ылдамдыгы жана берүү ылдамдыгы, экструдердин биринчи бөлүгүндөгү материалды толугу менен эритип, бирдей аралаштырууга болот деген принципке ылайык келиши керек, эгерде пероксиддин эрте ажыроосу кааланбаса, жана экструдердин экинчи бөлүгүндөгү толугу менен бирдей материал толугу менен ажыроо жана кыйыштыруу процесси аяктоо керек. Экструдердин типтүү кесилиш температуралары (ТКПЭ) 1-таблицада көрсөтүлгөн.
1-таблица. Эки баскычтуу экструдер зоналарынын температуралары
| Жумушчу зона | 1-зона | 2-зона | 3-зона ① | 4-зона | 5-зона |
| Температура P °C | 140 | 145 | 120 | 160 | 170 |
| Жумушчу зона | 6-зона | 7-зона | 8-зона | 9-зона | Ооздун өлүшү |
| Температура °C | 180 | 190 | 195 | 205 | 195 |
①силан кошулган жер.
Экструдердин бурамасынын ылдамдыгы экструдерде материалдын туруу убактысын жана аралаштыруу эффектин аныктайт, эгерде туруу убактысы кыска болсо, пероксиддин ажыроосу толук эмес болот; эгерде туруу убактысы өтө узун болсо, экструдерленген материалдын илешкектүүлүгү жогорулайт. Жалпысынан алганда, гранулдун экструдерде туруу убактысынын орточо узактыгы инициатордун ажыроо жарым мезгилинде 5-10 эсе көзөмөлдөнүшү керек. Тамактандыруу ылдамдыгы материалдын туруу убактысына гана эмес, ошондой эле материалды аралаштыруу жана кыркуу процессине да белгилүү бир таасир этет, ошондуктан тиешелүү тамактандыруу ылдамдыгын тандоо да абдан маанилүү.
(4) Таңгактоо. Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан изоляциялык материал нымдуулукту жок кылуу үчүн түз абада алюминий-пластикалык композиттик баштыктарга салынышы керек.
5. Бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалын өндүрүү процесси
Бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалы кыйыштыруу процессинен улам кабелдик заводдо кабелдик изоляция өзөгүнүн экструзиясында болот, ошондуктан кабелдик изоляциянын экструзия температурасы эки баскычтуу ыкмага караганда бир топ жогору. Бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык формуласы инициатордун жана силандын тез дисперсиясында жана материалдын кесилишинде толук каралганы менен, кыйыштыруу процесси температура менен камсыздалышы керек, бул бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык заводу экструзия температурасын туура тандоонун маанилүүлүгүн бир нече жолу баса белгилеген, жалпы сунушталган экструзия температурасы 2-таблицада көрсөтүлгөн.
2-таблица. Ар бир зонанын бир баскычтуу экструдердин температурасы (бирдик: ℃)
| Зона | 1-зона | 2-зона | 3-зона | 4-зона | Фланец | Баш |
| Температура | 160 | 190 | 200～210 | 220～230 | 230 | 230 |
Бул бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен процессинин кемчиликтеринин бири болуп саналат, ал кабелдерди эки баскычта экструзиялоодо жалпысынан талап кылынбайт.
6. Өндүрүш жабдуулары
Өндүрүш жабдуулары процессти башкаруунун маанилүү кепилдиги болуп саналат. Силан кайчылаш байланышкан кабелдерди өндүрүү процессти башкаруунун өтө жогорку тактыгын талап кылат, андыктан өндүрүш жабдууларын тандоо өзгөчө маанилүү.
Эки баскычтуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалын өндүрүү материал өндүрүүчү жабдуулар, азыркы учурда импорттолгон салмаксыз таразалоо менен көбүрөөк ата мекендик изотроптук параллелдүү эгиз бурама экструдери колдонулат, мындай түзүлүштөр процессти башкаруунун тактыгына, материалдын калуу убактысын камсыз кылуу үчүн эгиз бурама экструдердин узундугун жана диаметрин тандоого, ингредиенттердин тактыгын камсыз кылуу үчүн импорттолгон салмаксыз таразалоону тандоого жооп бере алат. Албетте, жабдуулардын көптөгөн деталдарына толук көңүл буруу керек.
Жогоруда айтылгандай, кабель заводундагы бир баскычтуу силан кайчылаш байланышкан кабель өндүрүүчү жабдуулар импорттолгон, кымбат, ата мекендик жабдууларды өндүрүүчүлөрдө ушул сыяктуу өндүрүш жабдуулары жок, себеби жабдууларды өндүрүүчүлөр менен формула жана процесстерди изилдөөчүлөрдүн ортосундагы кызматташтыктын жоктугунда.
7. Силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен жылуулоочу материал
Акыркы жылдары иштелип чыккан силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялык материалы табигый шарттарда бир нече күндүн ичинде, бууга же жылуу сууга чөмүлтүлбөстөн, кайчылаш байланыштырылышы мүмкүн. Салттуу силан кайчылаш байланыштыруу ыкмасы менен салыштырганда, бул материал кабель өндүрүүчүлөрү үчүн өндүрүш процессин кыскартып, өндүрүш чыгымдарын андан ары төмөндөтүп жана өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатат. Силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясы кабель өндүрүүчүлөрү тарабынан барган сайын таанылып жана колдонулуп келет.
Акыркы жылдары ата мекендик силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясы жетилип, көп санда чыгарылып, импорттолгон материалдарга салыштырмалуу баасы боюнча белгилүү бир артыкчылыктарга ээ болду.
7. 1 Силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляцияларын түзүү идеялары
Силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциялары эки баскычтуу процессте өндүрүлөт, ошол эле формула негизги чайырдан, инициатордон, силандан, антиоксиданттан, полимерлештирүү ингибиторунан жана катализатордон турат. Силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляторлорунун формуласы А материалынын силан кыйыштыруу ылдамдыгын жогорулатууга жана силан жылуу суу менен кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляторлоруна караганда натыйжалуураак катализаторду тандоого негизделген. Силан кыйыштыруу ылдамдыгы жогору А материалдарын натыйжалуураак катализатор менен айкалыштырып колдонуу силан кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляторунун төмөнкү температурада жана жетишсиз нымдуулукта да тез кайчылаш байланышуусуна мүмкүндүк берет.
Импорттолгон силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляторлору үчүн А-материалдар сополимерлештирүү жолу менен синтезделет, мында силандын курамын жогорку деңгээлде көзөмөлдөөгө болот, ал эми силанды кыйыштыруу менен кыйыштыруу ылдамдыгы жогору А-материалдарын өндүрүү кыйын. Рецептте колдонулган негизги чайыр, инициатор жана силан ар түрдүүлүк жана кошуу жагынан ар түрдүү жана туураланышы керек.
Резисти тандоо жана анын дозасын тууралоо да абдан маанилүү, анткени силандын кыйыштыруу ылдамдыгынын жогорулашы сөзсүз түрдө CC кайчылаш байланыштыруучу кошумча реакцияларга алып келет. Кийинки кабелдик экструзия үчүн А материалынын иштетүү суюктугун жана бетинин абалын жакшыртуу максатында, CC кайчылаш байланыштырууну жана алдын ала кайчылаш байланыштырууну натыйжалуу токтотуу үчүн полимерлештирүү ингибиторунун тийиштүү өлчөмү талап кылынат.
Мындан тышкары, катализаторлор кайчылаш байланыш ылдамдыгын жогорулатууда маанилүү ролду ойнойт жана өткөөл металлсыз элементтерди камтыган натыйжалуу катализаторлор катары тандалышы керек.
7. 2 Силан табигый жол менен байланышкан полиэтилен изоляцияларынын кайчылаш байланышуу убактысы
Силан табигый кайчылаш байланышкан полиэтилен изоляциясын табигый абалында кайчылаш байланыштырууну аяктоо үчүн талап кылынган убакыт изоляция катмарынын температурасына, нымдуулугуна жана калыңдыгына жараша болот. Температура жана нымдуулук канчалык жогору болсо, изоляция катмарынын калыңдыгы ошончолук жука болот, кайчылаш байланыштыруу убактысы ошончолук кыска болот жана тескерисинче, узак болот. Температура жана нымдуулук ар бир аймакта жана ар бир мезгилде, ал тургай бир жерде жана бир эле учурда ар кандай болгондуктан, бүгүн жана эртең температура жана нымдуулук ар кандай болот. Ошондуктан, материалды колдонууда колдонуучу кайчылаш байланыштыруу убактысын жергиликтүү жана басымдуу температурага жана нымдуулукка, ошондой эле кабелдин мүнөздөмөсүнө жана изоляция катмарынын калыңдыгына жараша аныкташы керек.
Жарыяланган убактысы: 2022-жылдын 13-августу