Почему сшитый полиэтилен (XLPE) занимает доминирующее положение в качестве изоляционного материала для проводов и кабелей
Сшитый полиэтилен (XLPE) в значительной степени вытеснил ПВХ и обычный полиэтилен в качестве предпочтительного изоляционного материала для силовых кабелей низкого, среднего и высокого напряжения. В процессе сшивания термопластичный полиэтилен превращается в трехмерную сеть, что обеспечивает превосходную термостойкость, механическую прочность, химическую стойкость и долгосрочную надежность, с которыми несшитый полиэтилен не может сравниться.
Органические пероксиды являются стандартными в отрасли сшивающими агентами для изоляции из XLPE, поскольку при температуре экструзии они разлагаются с образованием свободных радикалов, которые создают углерод-углеродные сшивки между цепями полиэтилена. В данной статье рассматриваются вопросы выбора пероксидов, кинетика сшивания и рекомендации по применению для производителей проводов и кабелей.
Обзор процесса сшивания XLPE
| Этап процесса | Температура | Роль пероксида |
|---|---|---|
| Композиционирование | 90–120 °C | Добавление перекиси (не должна разлагаться) |
| Экструзия (изоляционный слой) | 120–160 °C | Перекись начинает разлагаться |
| Отверждение (трубка CV / пар / азот) | 150–200 °C | Перекись полностью разлагается, сшивание завершается |
| Охлаждение | 20–60 °C | Проверка содержания геля (целевой показатель >80 %) |
Основные марки пероксида для XLPE
1. Дикумилпероксид (Perodox DCP)
Наиболее широко используемый пероксид для сшивания XLPE. Его температура полураспада за 1 час (~171 °C) хорошо соответствует типичным температурам в трубах для непрерывной вулканизации (CV) (160–190 °C).
- Форма: порошок, гранулы или нанесение на инертный наполнитель
- Дозировка: 1,5–2,5 phr (частей на сто частей смолы)
- Области применения: силовые кабели низкого и среднего напряжения (≤35 кВ)
2. 2,5-диметил-2,5-ди(трет-бутилперокси)гексан (Perodox 101)
Бифункциональный диалкилпероксид с превосходной защитой от прижигания. Его симметричная структура обеспечивает два радикальных центра на молекулу, что делает его высокоэффективным для более толстых стенок изоляции, где требуется глубокое проникновение сшивающих звеньев.
- Форма выпуска: жидкость (удобна для введения)
- Дозировка: 1,0–2,0 phr
- Области применения: кабели среднего и высокого напряжения (≥35 кВ); системы двойного отверждения на основе силана и XLPE
3. трет-бутилкумилпероксид (Perodox 119)
Более низкая температура разложения (~162 °C при 1 ч t½), подходит для термочувствительных изоляционных смесей или процессов CV при более низких температурах.
Показатели эффективности сшивания
| Показатель | Метод испытания | Типичное значение для XLPE |
|---|---|---|
| Содержание геля | ASTM D2765 | >80 % (низкое напряжение); >85 % (среднее/высокое напряжение) |
| Плотность сшивания | Коэффициент набухания (толуол) | Оптимизировано для каждого класса напряжения |
| Время появления подпалин (ts2) | ASTM D2084 (MDR) | >8 мин при температуре обработки |
| Диэлектрическая прочность | IEC 60243 | >20 кВ/мм |
| Долговременная термостойкость | IEC 60216 | >90 °C (номинальная непрерывная температура) |
Часто задаваемые вопросы
В: Какая дозировка перекиси является оптимальной для изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE)?
О: Типичная дозировка составляет 1,5–2,5 phr активной перекиси. Кабели с более высоким напряжением требуют более высокого содержания геля, что может потребовать несколько более высокой дозировки. Настоятельно рекомендуется провести лабораторный скрининг с использованием реометра с подвижной матрицей (MDR) перед запуском полномасштабного производства.
В: Можно ли использовать азоинициаторы вместо органических пероксидов для XLPE?
О: Нет. Азоинициаторы разлагаются при более низких температурах (70–100 °C) и выделяют побочные продукты в виде газообразного азота, которые создают пустоты в изоляции, что приводит к серьезному ухудшению диэлектрических свойств. Органические пероксиды являются единственными одобренными в отрасли сшивающими агентами для силовых кабелей из XLPE.
В: Как предотвратить «неисправность кабеля», вызванную неполным сшиванием?
О: Контролируйте содержание геля в соответствии со стандартом ASTM D2765 для каждой производственной партии. Обеспечьте равномерное регулирование температуры в трубке CV. Используйте пероксид с проверенной кинетикой разложения при температуре вашего технологического процесса. Perodox DCP и Perodox 101 зарекомендовали себя в отрасли для XLPE.
В: Подлежат ли переработке кабели, сшитые пероксидом?
О: Термически сшитый XLPE не поддается переработке в расплаве. Однако измельченный XLPE можно использовать в качестве наполнителя в новых компаундах или в неизоляционных применениях. Это активное направление научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области экологической устойчивости кабельной продукции.
Решения Do Sender для сшивания XLPE
Компания Shandong Do Sender Chemicals Co., Ltd. поставляет органические пероксиды под брендом Perodox®, специально разработанные для изоляции проводов и кабелей из XLPE. Наша техническая команда проводит анализ безопасности по шкале MDR, оптимизацию содержания геля и оказывает поддержку на месте для производителей кабелей по всему миру. Все продукты соответствуют стандартам IEC, REACH и ISO 9001.
Свяжитесь с нашей технической командой, чтобы получить индивидуальную рецептуру для сшивания XLPE с учётом класса напряжения вашего кабеля, толщины изоляции и параметров процесса CV.