Технологија умрежавања полиетилена (ПЕ) је једно од важних средстава за побољшање својстава његовог материјала. Унакрсно повезани модификовани ПЕ може у великој мери побољшати своја својства, што не само да значајно побољшава свеобухватна својства ПЕ, као што су механичка својства, отпорност на пуцање на напрезање околине, отпорност на хемијску корозију, отпорност на пузање и електрична својства, већ и значајно побољшава температурну отпорност ниво, који може повећати температуру отпорности на топлоту ПЕ са 70 степени на више од 100 степени, чиме се значајно шири поље примене ПЕ.
Изолација од умреженог полиетилена је полиетилен под дејством високоенергетских зрака (као што су зраци, зраци, електронски зраци, итд.) или средстава за умрежавање тако да умрежавање између макромолекула може побољшати његову отпорност на топлоту и друга својства. Дуготрајна радна температура кабла који користи умрежени полиетилен као изолацију може се повећати на 90 степени, а тренутна температура кратког споја која може да издржи може да достигне 170-250 степен.
Кратак увод
Полиетилен (ПЕ) је једна од пет општих пластичних маса, а по производњи и потрошњи заузима прво место међу разним синтетичким смолама, у индустрији и пољопривреди и има широку примену у свакодневном животу. Међутим, отпорност полиетилена на високе температуре је лоша. Механичка својства и хемијска отпорност понекад не испуњавају захтеве стварне употребе. Стога је модификација полиетилена увек била кључ за развој и примену полиетиленских производа, а технологија умрежавања полиетилена је важна технологија за побољшање својстава материјала. Умрежени модификовани полиетилен може у великој мери побољшати своја својства, што не само да значајно побољшава свеобухватна својства полиетилена, као што су механичка својства, отпорност на пуцање под стресом околине, отпорност на хемијску корозију, отпорност на пузање и електрична својства. Штавише, ниво температурне отпорности је знатно побољшан, а температура отпорности на топлоту полиетилена може се повећати са 70 степени на више од 100 степени. Као резултат тога, опсег примене полиетилена је знатно проширен.
Тренутно се умрежени полиетилен (КСЛПЕ) широко користи у цевима, филмовима, кабловским материјалима и производима од пене.
Перформансе и предности
Молекули полиетилена су састављени од линеарних молекулских ланаца. Када се температура повећа, сила везивања између линеарних молекулских ланаца (ван дер Валсова сила) је ослабљена, тако да се цео молекуларни материјал деформише, па је температурна отпорност полиетилена слаба. Умрежени полиетилен (КСЛПЕ) Хемијски ланчани мост је подигнут између молекула тако да се молекули не могу измештати, чиме се превазилази недостатак полиетилена. Поређење перформанси умреженог полиетилена и обичног полиетилена приказано је у табели 1.
Умрежени полиетилен има следеће предности:
1. Отпорност на топлоту: КСЛПЕ са мрежастом тродимензионалном структуром има одличну отпорност на топлоту. Неће се разградити и карбонизирати испод 200 степени, дуготрајна радна температура може достићи 90 степени, а термички век може да достигне 40 година.
2. Перформансе изолације: КСЛПЕ одржава оригиналне добре изолационе карактеристике ПЕ, а отпор изолације се даље повећава. Његов тангент диелектричног губитка је веома мали и на њега не утиче много температура.
3. Механичка својства: Због успостављања нових хемијских веза између макромолекула, тврдоћа, крутост, отпорност на хабање и отпорност на удар КСЛПЕ су побољшани, чиме се надокнађују недостаци ПЕ који је подложан стресу из околине и пуцању.
4. Хемијска отпорност: КСЛПЕ има јаку отпорност на киселине и алкалије и отпорност на уље, а његови производи сагоревања су углавном вода и угљен-диоксид, који је мање штетан по животну средину и испуњава захтеве савремене противпожарне сигурности.
Принцип умрежавања
Полиетилен ([ЦХ2-ЦХ2]н, н-понављајући јединични број) је полимерно једињење које садржи два елемента угљоводоника и водоника, са линеарном или разгранатом молекуларном структуром макромолекуларних ланаца, чврстог облика на собној температури и кристалне фазе и коегзистенција аморфне фазе у чврстом облику полиетилена. Релативна молекулска тежина полиетилена је између 6,30 и<>,<>.
Полиетилен има одличне карактеристике електричне изолације, али његова слаба отпорност на топлоту утиче на употребу сировина за изолацију каблова. Због слабе интермолекуларне интеракције у аморфном региону, температура топљења већине полиетилена је око 140 степени, а његова механичка чврстоћа значајно опада када се приближи тачки топљења полиетилена, а отпорност на пуцање такође се погоршава.
Када се линеарни макромолекуларни ланци хемијски или физички обрађују, процес спајања у облику умрежених веза назива се умрежавање или „вулканизација“. Умрежени полиетилен има својства типа мреже и структуре тела, а његова отпорност на топлоту ће бити побољшана са повећањем умрежавања, а релативно топлотно издужење ће се сходно томе смањити. Због свог значајног побољшања механичких својстава и отпорности на топлоту, постао је широко коришћен изолациони материјал енергетских каблова.
Метода умрежавања полиетилена умрежавањем ради формирања умреженог полиетилена подељена је у две категорије: хемијска метода и физичка метода, а процесне методе које се реализују у индустрији углавном обухватају следећих пет: умрежавање високоенергетским зрачењем, умрежавање силаном, пероксидно умрежавање. , ултраљубичасто умрежавање и умрежавање соли. Међу њима, метода пероксидног умрежавања (такође позната као хемијско умрежавање) је метода умрежавања погодна за производњу каблова средњег и високог напона, а њен принцип је низ реакција слободних радикала изазваних високотемпературним разлагањем пероксида. , а затим је ПЕ умрежен. Пероксиди се разлажу топлотом и формирају слободне радикале, а процес реакције умрежавања је следећи:
Метода унакрсног повезивања
Постоје две врсте метода умрежавања полиетилена: физичко умрежавање (радијационо умрежавање) и хемијско умрежавање. Хемијско умрежавање је подељено на силан и пероксидно умрежавање.
Физичко умрежавање
Унакрсно повезивање радијацијом: производи од полиетилена, као што су полиетиленски омотачи, филмови, танкозидне цеви и други производи обложени жицом, су умрежени -зрацима и високоенергетским зрацима (што узрокује да макромолекули полиетилена стварају слободне радикале и формирају ЦЦ умрежене ланце) . На степен умрежавања утичу доза зрачења и температура, а тачка умрежавања расте са повећањем дозе зрачења, па се контролом услова зрачења могу добити умрежени полиетиленски производи са одређеним степеном умрежавања.
Умрежени полиетилен произведен методом радијационог умрежавања има следеће предности: умрежавање и екструзија се изводе одвојено, квалитет производа је лако контролисати, ефикасност производње је висока, а стопа отпада је ниска; Нису потребни додатни покретачи слободних радикала (као што су пероксиди, итд.) током процеса умрежавања, чиме се одржава чистоћа материјала и побољшавају електрична својства материјала; Посебно је погодан за изоловане каблове малих пресека са танким зидовима које је тешко произвести хемијским умрежавањем. Међутим, умрежавање зрачења такође има неке недостатке, као што је потреба да се повећа убрзавајући напон електронског снопа приликом умрежавања дебелих материјала; За умрежавање округлих предмета као што су жице и каблови, потребно их је ротирати или користити неколико електронских снопова да би зрачење било уједначено; Трошкови једнократне инвестиције су значајни; Технологија рада и одржавања је сложена, а проблеми сигурносне заштите у раду су такође релативно оштри.
Хемијско умрежавање
Хемијско умрежавање је употреба хемијских агенаса за умрежавање за умрежавање полимера, прелазећи из линеарне структуре у мрежну структуру.
Избор агенса за умрежавање треба да зависи од сорте полимера, технологије обраде и перформанси производа, идеално средство за умрежавање поред испуњавања неких специфичних захтева треба да има и следеће основне захтеве: високу брзину умрежавања, стабилну структуру умрежавања; велика сигурност обраде, једноставан за употребу, умерен период важења након додавања смоле, нема превремених или прекасних недостатака умрежавања; не утиче на перформансе обраде и употребе производа; нетоксичан, не загађује, не иритира кожу и очи.
У хемијском умрежавању постоје пероксидно умрежавање, силанско умрежавање и азо умрежавање:
(1) Средство за умрежавање и умрежавање пероксида Пероксидно умрежавање, углавном користећи органски пероксид као средство за умрежавање, под дејством топлоте се разлаже да би створило активне слободне радикале, који чине да ланац полимера угљеника ствара активне тачке и производи умрежавање угљеник-угљеник да би се формирао структура мреже. Ова технологија захтева опрему за екструзију под високим притиском тако да се реакција умрежавања одвија у бурету, а затим се производ загрева методом брзог загревања, што доводи до умреженог производа. Због тога, коришћење методе пероксидног умрежавања за производњу полиетиленске цеви није лако контролисати, квалитет производа је нестабилан, а континуирани рад је тежи.
(2) Азо умрежавање
Метода је мешање азо једињења у ПЕ и екструдирање на температури нижој од разлагања азо једињења, а екструзија се разлаже у сланом купатилу на високој температури, а азо једињење се разлаже да формира слободне радикале, иницирајући умрежавање полиетилена. Обично се користи за гумене материјале чемпреса са ниским температурама топљења и има мало практичних примена за пластику.
(3) Средство за умрежавање и умрежавање силана
Шездесетих година двадесетог века, технологија умрежавања силана је успешно развијена. Технологија користи винил силане који садрже двоструке везе да реагују са растопљеним полимерима под дејством иницијатора да би се формирали полимери са калемљеним силаном, који се хидролизују у води у присуству силанолног кондензационог катализатора да би се формирала умрежена структура оксанског ланца. Силане технологија умрежавања је у великој мери промовисала производњу и примену умреженог полиетилена због своје једноставне опреме, процеса лаког управљања, мање улагања, високог степена умрежавања готових производа и доброг квалитета. Поред полиетилена и силана, у унакрсном повезивању се користе и катализатори, иницијатори, антиоксиданси итд.
У поређењу са другим методама, полиетиленски производи добијени умрежавањем силана имају следеће предности:
(1) Мање улагања у опрему, висока ефикасност производње и ниска цена.
(2) Процес је веома разноврстан, погодан за полиетилен све густине, а такође је погодан за већину полиетилена са пунилом.
(3) Није ограничено дебљином.
(4) Количина пероксида је мала (само 10% када је пероксид сам умрежен), тако да се мање микропора ствара у полиетиленском изолационом слоју, што је погодно за одржавање високе изолације полиетилена.
Главне апликације
Због својих одличних својстава, умрежени полиетилен се користи као високонапонски, високофреквентни, топлотно отпорни изолациони материјали и жичане и кабловске облоге потребне за ракете, пројектиле, моторе, трансформаторе итд. Производња топлоскупљајућих цеви, термоскупљајуће фолије, разне цеви отпорне на топлоту, пенасте пластике, облоге хемијске опреме отпорне на корозију, компоненте и контејнери, производња грађевинских материјала отпорних на ватру, итд. Тренутно, највеће области употребе су углавном жице и каблови, цеви, и пене.
1. Умрежени полиетиленски кабловски материјал
Отпорност на топлоту кабла са умреженим полиетиленом као изолацијом је већа од оне од поливинилхлорида, може се користити дуго времена на 90 степени, а температура отпорности на топлоту у кратком споју може да достигне и до 250 степени; Отпор изолације је висок, тангента диелектричног губитка је мала и у основи се не мења са променом температуре; Има добру отпорност на хабање и пуцање под стресом околине. Када каблови сагореју умрежени полиетилен, настају угљен-диоксид и вода, док ПВЦ каблови при сагоревању производе штетне гасове хлороводоника; Поред тога, густина умреженог полиетилена је око 40% мања од ПВЦ-а, што може значајно смањити квалитет надземних водова.
2. Цев од умреженог полиетилена
Цев произведена од умреженог полиетилена има предности високе чврстоће пузања, отпорности на корозију, мале тежине и добре отпорности на топлоту. Алуминијум-пластична композитна цев од умреженог полиетилена има јаку ваздушну непропусност и високу отпорност на напрезање пуцања. Има антистатички и заштитни ефекат.
У поређењу са ПВЦ цевима и обичном полиетиленском цеви, умрежена полиетиленска цев не садржи пластификаторе, неће плеснити и размножавати бактерије; Не садржи штетне састојке, испуњава ФДА стандарде и може се користити у цевима за воду за пиће; Добра отпорност на топлоту, отпорност на топлоту обичних поливинилхлоридних и полиетиленских цеви је 60-75 степени, док је умрежена полиетиленска цев 90 степени, максимална тренутна температура може да достигне 185 степени, може издржати ниску температуру од -75 степена; Широк опсег радне температуре, може се користити дуго времена у условима од -75-95 степени, а радни век је до 50 година. Високо умрежавање, висока густина, добра отпорност на притисак; Отпорност на хемијску корозију је веома добра, а отпорност на пуцање на напрезање околине је одлична, чак и на вишим температурама, може се користити за транспорт разних хемикалија и материјала за стрес са убрзаном цеви, умрежена полиетиленска цев је лагана, само око 1 /8 од металне цеви; Добра отпорност на корозију и отпорност на хабање. Стопа хабања је мања од 1/4 челичне цеви, а век трајања је 2-6 пута већи од челичне цеви; Унутрашњи зид је гладак, отпор протока течности је мали, а при истом пречнику цеви, проток је већи него код металне цеви, а бука је много нижа; Перформансе преноса су добре, а количина течности за пренос је повећана за 30%-40% у поређењу са челичном цеви; Топлотна проводљивост је много нижа него код металних цеви, тако да су перформансе топлотне изолације одличне. Када се користи у систему грејања, очување топлоте није потребно, а губитак топлоте је мали; Може се произвољно савијати и неће бити крхка и напукла; Одличне перформансе електричне изолације, једноставна инсталација и радно оптерећење мање од половине металне цеви, ниска цена инсталације.
Због одличних перформанси материјала умрежене полиетиленске цеви. Са потпуно нетоксичном хигијеном, сматра се новом генерацијом зелених цеви, које се углавном користе у следећим аспектима:
(1) Системи за снабдевање хладном и топлом водом и цевоводни системи за пиће за зграде;
(2) Систем расхладне воде за климатизацију зграда;
(3) Систем грејања стамбених објеката;
(4) Систем за грејање земље;
(5) Цевоводи система бојлера за домаћинство;
(6) Цевоводи за транспорт пића, алкохола, млека и других течности у прехрамбеној индустрији;
(7) Цевоводи за транспорт флуида хемијске и нафтне индустрије;
(8) Цјевовод система за хлађење и третман воде.
(5) Добра отпорност на старење и дуг радни век.
