Polietileno (PE) kryžminimo technologija yra viena iš svarbių priemonių pagerinti jo medžiagų savybes. Kryžminio ryšio modifikuotas PE gali labai pagerinti jo savybes, o tai ne tik žymiai pagerina visapusiškas PE savybes, tokias kaip mechaninės savybės, atsparumas aplinkos poveikiui įtrūkimams, atsparumas cheminei korozijai, atsparumas valkšnumui ir elektrinės savybės, bet ir žymiai pagerina atsparumą temperatūrai. lygis, kuris gali padidinti PE atsparumo karščiui temperatūrą nuo 70 laipsnių iki daugiau nei 100 laipsnių, taip labai praplėsdamas PE taikymo sritį.
Kryžminio polietileno izoliacija yra polietilenas, veikiamas didelės energijos spindulių (pvz., spindulių, spindulių, elektronų spindulių ir kt.) arba kryžminio ryšio agentų, kad kryžminis ryšys tarp makromolekulių pagerintų jo atsparumą karščiui ir kitas savybes. Ilgalaikė kabelio darbo temperatūra, naudojant kaip izoliaciją kryžminį polietileną, gali būti padidinta iki 90 laipsnių, o momentinė trumpojo jungimo temperatūra, kuri gali atlaikyti, gali siekti 170-250 laipsnį.
Trumpas pristatymas
Polietilenas (PE) yra vienas iš penkių bendrųjų plastikų, o jo gamyba ir vartojimas užima pirmąją vietą tarp įvairių sintetinių dervų pramonėje ir žemės ūkyje bei plačiai naudojamas kasdieniame gyvenime. Tačiau polietileno atsparumas aukštai temperatūrai yra prastas. Mechaninės savybės ir cheminis atsparumas kartais neatitinka faktinio naudojimo reikalavimų. Todėl polietileno modifikavimas visada buvo raktas į polietileno gaminių kūrimą ir pritaikymą, o polietileno kryžminimo technologija yra svarbi technologija, padedanti pagerinti jo medžiagų savybes. Kryžminis modifikuotas polietilenas gali labai pagerinti jo savybes, o tai ne tik žymiai pagerina visapusiškas polietileno savybes, tokias kaip mechaninės savybės, atsparumas aplinkos poveikiui įtrūkimams, atsparumas cheminei korozijai, atsparumas valkšnumui ir elektrinės savybės. Be to, labai pagerėjo atsparumo temperatūrai lygis, o polietileno atsparumo karščiui temperatūrą galima padidinti nuo 70 laipsnių iki daugiau nei 100 laipsnių. Dėl to polietileno panaudojimo sritis labai išsiplėtė.
Šiuo metu tinklinis polietilenas (XLPE) plačiai naudojamas vamzdžiams, plėvelėms, kabelių medžiagoms ir putplasčio gaminiams gaminti.
Našumas ir nauda
Polietileno molekulės sudarytos iš linijinių molekulinių grandinių. Kylant temperatūrai, susilpnėja rišamoji jėga tarp linijinių molekulinių grandinių (van der Waals jėga), todėl deformuojasi visa molekulinė medžiaga, todėl polietileno atsparumas temperatūrai yra menkas. Kryžminis polietilenas (XLPE) Tarp molekulių statomas cheminis grandinės tiltelis, kad molekulės nebūtų išstumtos, o tai įveikia polietileno trūkumą. Kryžminio polietileno ir paprasto polietileno eksploatacinių savybių palyginimas parodytas 1 lentelėje.
Kryžminis polietilenas turi šiuos privalumus:
1. Atsparumas karščiui: XLPE su tinklelio erdvine struktūra turi puikų atsparumą karščiui. Jis nesuirs ir karbonizuosis žemiau 200 laipsnių, ilgalaikė darbo temperatūra gali siekti 90 laipsnių, o terminis tarnavimo laikas gali siekti 40 metų.
2. Izoliacijos charakteristikos: XLPE išlaiko originalias geras PE izoliacijos charakteristikas, o izoliacijos varža dar padidėja. Jo dielektrinių nuostolių liestinė yra labai maža ir neturi didelės įtakos temperatūrai.
3. Mechaninės savybės: Dėl naujų cheminių jungčių tarp makromolekulių nustatymo pagerėja XLPE kietumas, standumas, atsparumas dilimui ir smūgiams, taip kompensuojant PE trūkumus, nes jis yra jautrus aplinkos poveikiui ir įtrūkimams.
4. Cheminis atsparumas: XLPE pasižymi stipriu atsparumu rūgštims ir šarmams bei alyvai, o jo degimo produktai daugiausia yra vanduo ir anglies dioksidas, kuris yra mažiau kenksmingas aplinkai ir atitinka šiuolaikinės priešgaisrinės saugos reikalavimus.
Kryžminio susiejimo principas
Polietilenas ([CH2-CH2]n, kartotinio vieneto skaičius) yra polimerinis junginys, turintis du angliavandenilių ir vandenilio elementus, turintis linijinę arba šakotą molekulinę struktūrą, makromolekulines grandines, kietą kambario temperatūroje ir kristalinę fazę bei amorfinės fazės sambūvio forma kietoje polietileno formoje. Santykinė polietileno molekulinė masė yra nuo 6,30 iki<>,<>.
Polietilenas pasižymi puikiomis elektros izoliacinėmis savybėmis, tačiau prastas atsparumas karščiui turi įtakos žaliavų naudojimui kabelių izoliacijai. Dėl silpnos tarpmolekulinės sąveikos amorfinėje srityje daugumos polietileno lydymosi temperatūra yra apie 140 laipsnių, o artėjant prie polietileno lydymosi temperatūros žymiai sumažėja jo mechaninis stiprumas, taip pat pablogėja atsparumas įtrūkimams.
Kai linijinės stambiamolekulinės grandinės yra chemiškai arba fiziškai apdorojamos, sujungimo procesas kryžminių ryšių pavidalu vadinamas kryžminiu ryšiu arba „vulkanizavimu“. Kryžminis polietilenas pasižymi tinklelio tipo ir korpuso struktūros savybėmis, o jo atsparumas karščiui padidės padidėjus kryžminiam sujungimui, o santykinis terminis pailgėjimas atitinkamai sumažės. Dėl reikšmingo mechaninių savybių ir atsparumo karščiui pagerėjimo ji tapo plačiai naudojama maitinimo kabelių izoliacine medžiaga.
Polietileno kryžminio susiejimo būdas, kad susidarytų kryžminis polietilenas, skirstomas į dvi kategorijas: cheminį metodą ir fizikinį metodą, o pramonėje realizuojami proceso metodai daugiausia apima šiuos penkis: didelės energijos švitinimo kryžminimas, silano skersinis ryšys, peroksido kryžminis ryšys. , ultravioletinių spindulių kryžminimas ir druskos kryžminimas. Tarp jų, peroksido kryžminimo metodas (taip pat žinomas kaip cheminis kryžminimas) yra kryžminio susiejimo metodas, tinkantis vidutinės ir aukštos įtampos kabelių gamybai, o jo principas yra laisvųjų radikalų reakcijų, kurias sukelia peroksido skilimas aukštoje temperatūroje. , o tada PE yra susietas. Peroksidai suskaidomi šiluma, kad susidarytų laisvieji radikalai, o susiejimo reakcijos procesas yra toks:
Kryžminio susiejimo metodas
Yra dviejų tipų polietileno kryžminio susiejimo būdai: fizinis kryžminimas (radiacinis kryžminimas) ir cheminis kryžminimas. Cheminis kryžminimas skirstomas į silaninį ir peroksido susiejimą.
Fizinis kryžminis susiejimas
Radiacinis kryžminis ryšys: polietileno gaminiai, tokie kaip polietileno apvalkalai, plėvelės, plonasieniai vamzdeliai ir kiti gaminiai, padengti ant vielos, yra susietas su -spinduliais ir didelės energijos spinduliais (dėl to polietileno makromolekulės generuoja laisvuosius radikalus ir sudaro CC susietas grandines) . Kryžminio sujungimo laipsnį įtakoja spinduliuotės dozė ir temperatūra, o kryžminimo taškas didėja didėjant spinduliuotės dozei, todėl kontroliuojant spinduliavimo sąlygas galima gauti tam tikru kryžminio susiejimo laipsniu susietus polietileno gaminius.
Kryžminis polietilenas, pagamintas radiacinio kryžminimo metodu, turi šiuos privalumus: kryžminimas ir ekstruzija atliekami atskirai, gaminio kokybę lengva kontroliuoti, gamybos efektyvumas didelis, laužo kiekis mažas; Kryžminimo proceso metu nereikia papildomų laisvųjų radikalų iniciatorių (pavyzdžiui, peroksidų ir kt.), kurie palaiko medžiagos švarą ir pagerina medžiagos elektrines savybes; Jis ypač tinka mažo skerspjūvio plonasieniams izoliuotiems kabeliams, kuriuos sunku pagaminti cheminiu skersiniu ryšiu. Tačiau radiacinis kryžminis ryšys turi ir tam tikrų trūkumų, pavyzdžiui, reikia didinti elektronų pluošto greitinamąją įtampą, kai kryžminamas storas medžiagas; Norint sujungti apvalius objektus, tokius kaip laidai ir kabeliai, reikia juos pasukti arba naudoti kelis elektronų pluoštus, kad švitinimas būtų vienodas; Vienkartinės investicinės išlaidos yra nemažos; Eksploatavimo ir priežiūros technologija yra sudėtinga, o eksploatacijos saugos apsaugos problemos taip pat yra gana sunkios.
Cheminis kryžminis sujungimas
Cheminis kryžminis sujungimas – tai cheminių kryžminimo medžiagų naudojimas polimerams surišti, keičiant linijinę struktūrą į tinklinę struktūrą.
Kryžminio sujungimo agento pasirinkimas turėtų priklausyti nuo polimero įvairovės, apdorojimo technologijos ir gaminio našumo, idealus kryžminimo agentas, be tam tikrų specifinių reikalavimų, taip pat turi atitikti šiuos pagrindinius reikalavimus: didelis kryžminimo greitis, stabili kryžminimo struktūra; didelis apdorojimo saugumas, paprastas naudojimas, vidutinis galiojimo laikas po dervos pridėjimo, nėra priešlaikinio ar per vėlyvo skersinio susiejimo trūkumų; neturi įtakos gaminio apdorojimo ir naudojimo savybėms; netoksiškas, neteršiantis, nedirgina odos ir akių.
Cheminio kryžminimo metu yra peroksido, silano ir azo kryžminimo:
(1) Peroksido kryžminimo ir kryžminimo medžiaga Peroksidas, paprastai naudojant organinį peroksidą kaip kryžminį ryšį, veikiant šilumai, suyra ir susidaro aktyvūs laisvieji radikalai, dėl kurių polimero anglies grandinė sukuria aktyvius taškus ir sukuria anglies-anglies skersinį ryšį, kad susidarytų tinklo struktūra. Šiai technologijai reikalinga aukšto slėgio ekstruzijos įranga, kad kryžminio sujungimo reakcija būtų vykdoma statinėje, o tada produktas kaitinamas greito kaitinimo metodu, todėl gaunamas kryžminis produktas. Todėl peroksido skersinio susiejimo metodo naudojimą polietileno vamzdžių gamybai nėra lengva kontroliuoti, produkto kokybė yra nestabili, o nuolatinis veikimas yra sunkesnis.
(2) Azo kryžminis ryšys
Metodas yra sumaišyti azo junginį į PE ir išspausti žemesnėje nei azo junginio skilimo temperatūroje, o ekstruzija skaidoma aukštos temperatūros druskos vonioje, o azo junginys suskaidomas ir susidaro laisvieji radikalai, inicijuojant polietileno skersinį ryšį. Paprastai jis naudojamas kipariso dervos medžiagoms, kurių lydymosi temperatūra yra žema, ir praktiškai nėra pritaikyta plastikams.
(3) Silano skersinio jungimo ir susiejimo agentas
XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje buvo sėkmingai sukurta silano skersinių jungčių technologija. Technologijoje naudojami vinilo silanai, kuriuose yra dvigubų jungčių, reaguojant su išlydytais polimerais, veikiant iniciatoriams, ir susidaro silanu skiepyti polimerai, kurie hidrolizuojami vandenyje, dalyvaujant silanolio kondensacijos katalizatoriui, kad susidarytų tinklinė oksano grandinės kryžminė struktūra. Silano skersinio susiejimo technologija labai paskatino kryžminio polietileno gamybą ir pritaikymą dėl paprastos įrangos, lengvai valdomo proceso, mažesnių investicijų, didelio gatavų gaminių kryžminio susiejimo laipsnio ir geros kokybės. Be polietileno ir silano, kryžminiam sujungimui taip pat naudojami katalizatoriai, iniciatoriai, antioksidantai ir kt.
Palyginti su kitais metodais, polietileno gaminiai, gauti silano skersinio susiejimo būdu, turi šiuos privalumus:
(1) Mažiau investicijų į įrangą, didelis gamybos efektyvumas ir maža kaina.
(2) Procesas yra labai universalus, tinka viso tankio polietilenui, taip pat tinka daugumai polietileno su užpildu.
(3) Neribojamas storis.
(4) Peroksido kiekis yra mažas (tik 10%, kai peroksidas yra susietas vienas), todėl polietileno izoliacijos sluoksnyje susidaro mažiau mikroporų, o tai padeda išlaikyti aukštą polietileno izoliaciją.
Pagrindinės programos
Dėl savo puikių savybių skersinis polietilenas naudojamas kaip aukštos įtampos, aukšto dažnio, karščiui atsparios izoliacinės medžiagos ir laidų bei kabelių apmušalai, reikalingi raketoms, raketoms, varikliams, transformatoriams ir kt. Termiškai susitraukiančių vamzdžių gamyba, termiškai susitraukiančios plėvelės, įvairūs karščiui atsparūs vamzdžiai, putplastis, korozijai atsparūs cheminių įrenginių pamušalai, komponentai ir talpyklos, antipireno statybinių medžiagų gamyba ir kt. Šiuo metu didžiausios naudojimo sritys yra daugiausia viela ir kabelis, vamzdis, ir putos.
1. Kryžminio polietileno kabelio medžiaga
Kabelio su kryžminiu polietilenu kaip izoliacija atsparumas karščiui yra didesnis nei polivinilchlorido, jis gali būti naudojamas ilgą laiką 90 laipsnių temperatūroje, o atsparumo karščiui temperatūra trumpojo jungimo metu gali siekti iki 250 laipsnių; Izoliacijos varža didelė, dielektrinių nuostolių liestinė maža ir iš esmės nekinta keičiantis temperatūrai; Jis turi gerą atsparumą dilimui ir įtrūkimus aplinkos poveikiui. Sudeginus kabeliais kryžminį polietileną, susidaro anglies dioksidas ir vanduo, o PVC kabeliai degdami išskiria vandenilio chlorido kenksmingas dujas; Be to, tinklinio polietileno tankis yra apie 40% mažesnis nei PVC, todėl oro linijų kokybė gali gerokai pablogėti.
2. Kryžminis polietileno vamzdis
Vamzdis, pagamintas iš kryžminio polietileno, turi didelį valkšnumo stiprumą, atsparumą korozijai, lengvumą ir gerą atsparumą karščiui. Aliuminio ir plastiko kompozitinis vamzdis, kuriame naudojamas kryžminis polietilenas, pasižymi dideliu sandarumu ir dideliu atsparumu plyšimui. Jis turi antistatinį ir apsauginį poveikį.
Palyginti su PVC vamzdžiu ir įprastu polietileno vamzdžiu, kryžminio polietileno vamzdyje nėra plastifikatorių, jie nesukels pelėsių ir daugins bakterijas; Sudėtyje nėra kenksmingų ingredientų, atitinka FDA standartus ir gali būti naudojamas geriamojo vandens vamzdžiuose; Geras atsparumas karščiui, įprasto polivinilchlorido ir polietileno vamzdžių atsparumas karščiui yra 60-75 laipsnis, o kryžminio polietileno vamzdis yra 90 laipsnių, maksimali momentinė temperatūra gali siekti 185 laipsnius, gali atlaikyti -75 laipsnių žemą temperatūrą; Platus darbinės temperatūros diapazonas, gali būti naudojamas ilgą laiką esant -75-95 laipsnių sąlygoms, o tarnavimo laikas yra iki 50 metų. Didelis kryžminis susiejimas, didelis tankis, geras atsparumas slėgiui; Atsparumas cheminei korozijai yra labai geras, o atsparumas aplinkos įtempiams - puikus, net esant aukštesnei temperatūrai, jis gali būti naudojamas įvairioms cheminėms medžiagoms ir įtempimo medžiagoms gabenti pagreitintu vamzdžiu, skersinis polietileno vamzdis yra lengvas, tik apie 1 /8 metalinio vamzdžio; Geras atsparumas korozijai ir atsparumas dilimui. Susidėvėjimo greitis yra mažesnis nei 1/4 plieninio vamzdžio, o tarnavimo laikas yra 2-6 kartų didesnis nei plieninio vamzdžio; Vidinė sienelė yra lygi, skysčio srauto pasipriešinimas yra mažas, o esant tokiam pačiam vamzdžio skersmeniui, tiekimo srautas yra didesnis nei metalinio vamzdžio, o triukšmas yra daug mažesnis; Transmisijos našumas yra geras, o skysčio perdavimas padidėja 30 %-40 %, palyginti su plieniniu vamzdžiu; Šilumos laidumas yra daug mažesnis nei metalinių vamzdžių, todėl jo šilumos izoliacijos savybės yra puikios. Naudojant šildymo sistemoje, šilumos išsaugojimas nereikalingas, o šilumos nuostoliai nedideli; Jis gali būti sulenktas savavališkai ir nebus trapus ir įtrūkęs; Puikios elektros izoliacijos charakteristikos, lengvas montavimas ir montavimo darbo krūvis mažesnis nei pusė metalinio vamzdžio, maža montavimo kaina.
Dėl puikių skersinio ryšio polietileno vamzdžių medžiagos savybių. Dėl visiškai netoksiškos higienos jis buvo laikomas naujos kartos žaliaisiais vamzdžiais, daugiausia naudojamas šiais aspektais:
(1) šalto ir karšto vandens tiekimo sistemos ir vamzdynų geriamojo vandens sistemos pastatams;
(2) vėsaus vandens sistema pastato oro kondicionavimui;
(3) Gyvenamųjų patalpų šildymo sistema;
(4) Žemės šildymo sistema;
(5) Buitinio vandens šildytuvo sistemos vamzdynai;
(6) Gėrimų, alkoholio, pieno ir kitų maisto pramonės skysčių transportavimo vamzdynai;
(7) chemijos ir naftos pramonės skysčių transportavimo vamzdynai;
(8) Šaldymo sistemos ir vandens valymo sistemos vamzdynas.
(5) Geras atsparumas senėjimui ir ilgas tarnavimo laikas.
