Tại sao polyethylene liên kết chéo (XLPE) lại chiếm ưu thế trong lĩnh vực cách điện dây và cáp
Polyethylene liên kết chéo (XLPE) đã phần lớn thay thế PVC và PE thông thường để trở thành vật liệu cách điện được ưa chuộng nhất cho các loại cáp điện áp thấp, trung bình và cao. Quá trình liên kết chéo biến PE nhiệt dẻo thành một mạng lưới ba chiều, mang lại khả năng chịu nhiệt, độ bền cơ học, khả năng chống hóa chất và độ tin cậy lâu dài vượt trội mà PE không liên kết chéo không thể sánh kịp.
Peroxit hữu cơ là chất liên kết chéo tiêu chuẩn trong ngành cho vật liệu cách điện XLPE vì chúng phân hủy ở nhiệt độ đùn để tạo ra các gốc tự do, từ đó tạo ra các liên kết chéo carbon-carbon giữa các chuỗi PE. Bài viết này đề cập đến việc lựa chọn peroxit, động học liên kết chéo và hướng dẫn ứng dụng cho các nhà sản xuất dây và cáp.
Tổng quan về quy trình liên kết chéo XLPE
| Bước quy trình | Nhiệt độ | Vai trò của peroxit |
|---|---|---|
| Trộn hợp chất | 90–120°C | Thêm peroxide (không được phân hủy) |
| Đùn (lớp cách nhiệt) | 120–160°C | Peroxide bắt đầu phân hủy |
| Quá trình đóng rắn (ống CV / hơi nước / nitơ) | 150–200°C | Peroxide phân hủy hoàn toàn, quá trình liên kết chéo hoàn tất |
| Làm mát | 20–60°C | Kiểm tra hàm lượng gel (>80% mục tiêu) |
Các loại peroxide chính cho XLPE
1. Peroxide dicumyl (Perodox DCP)
Peroxide liên kết chéo XLPE được sử dụng rộng rãi nhất. Nhiệt độ bán hủy trong 1 giờ của nó là ~171°C, phù hợp với nhiệt độ ống CV (vulcanization liên tục) điển hình (160–190°C).
- Dạng: Bột, hạt hoặc phủ trên chất độn trơ
- Liều lượng: 1,5–2,5 phr (phần trên 100 nhựa)
- Ứng dụng: Cáp điện áp thấp và trung bình (≤35 kV)
2. 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane (Perodox 101)
Một peroxit dialkyl hai chức năng với khả năng chống cháy rất tốt. Cấu trúc đối xứng của nó cung cấp hai vị trí gốc tự do trên mỗi phân tử, làm cho nó có hiệu quả cao đối với các lớp cách điện dày hơn, nơi cần sự thâm nhập sâu của liên kết ngang.
- Dạng: Chất lỏng (dễ bơm)
- Liều lượng: 1,0–2,0 phr
- Ứng dụng: Cáp trung và cao áp (≥35 kV); hệ thống đóng rắn kép silane-XLPE
3. Peroxit tert-butyl cumyl (Perodox 119)
Nhiệt độ phân hủy thấp hơn (~162°C trong 1 giờ t½), thích hợp cho các hợp chất cách điện nhạy cảm với nhiệt hoặc các quy trình CV ở nhiệt độ thấp hơn.
Chỉ số hiệu suất liên kết chéo
| Chỉ số | Phương pháp thử | Mục tiêu XLPE điển hình |
|---|---|---|
| Hàm lượng gel | ASTM D2765 | >80% (điện áp thấp); >85% (điện áp trung bình/cao) |
| Mật độ liên kết chéo | Tỷ lệ nở (toluen) | Được tối ưu hóa theo từng loại điện áp |
| Thời gian cháy xém (ts2) | ASTM D2084 (MDR) | >8 phút ở nhiệt độ gia công |
| Độ bền điện môi | IEC 60243 | >20 kV/mm |
| Độ bền nhiệt lâu dài | IEC 60216 | >90°C (đánh giá liên tục) |
Câu hỏi thường gặp
Câu hỏi: Liều lượng peroxide tối ưu cho vật liệu cách điện XLPE là bao nhiêu?
Trả lời: Liều lượng thông thường là 1,5–2,5 phr peroxide hoạt tính. Cáp điện áp cao hơn yêu cầu hàm lượng gel cao hơn, do đó có thể cần liều lượng cao hơn một chút. Chúng tôi khuyến nghị nên tiến hành sàng lọc bằng máy đo độ nhớt khuôn chuyển động (MDR) trong phòng thí nghiệm trước khi sản xuất quy mô lớn.
Câu hỏi: Tôi có thể sử dụng chất khởi động azo thay cho peroxide hữu cơ cho XLPE không?
Trả lời: Không. Chất khởi động azo phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn (70–100°C) và tạo ra khí nitơ như sản phẩm phụ, gây ra các lỗ rỗng trong lớp cách điện, làm suy giảm nghiêm trọng các tính chất điện môi. Peroxit hữu cơ là chất liên kết chéo duy nhất được ngành công nghiệp chấp thuận cho cáp điện XLPE.
Câu hỏi: Làm thế nào để ngăn ngừa “sự cố cáp” do liên kết chéo không hoàn toàn?
A: Theo dõi hàm lượng gel theo tiêu chuẩn ASTM D2765 cho mỗi lô sản xuất. Đảm bảo nhiệt độ ống CV được kiểm soát đồng đều. Sử dụng peroxit có động học phân hủy đã được chứng minh ở nhiệt độ quy trình của bạn. Perodox DCP và Perodox 101 đã được ngành công nghiệp chứng minh là phù hợp cho XLPE.
Hỏi: Cáp liên kết chéo bằng peroxit có thể tái chế được không?
Đáp: XLPE liên kết chéo nhiệt không thể xử lý bằng phương pháp nấu chảy. Tuy nhiên, XLPE nghiền nhỏ có thể được sử dụng làm chất độn trong các hợp chất mới hoặc trong các ứng dụng không liên quan đến cách điện. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển đang được chú trọng nhằm đảm bảo tính bền vững của cáp.
Giải pháp liên kết chéo XLPE của Do Sender
Công ty TNHH Hóa chất Shandong Do Sender cung cấp các peroxit hữu cơ thương hiệu Perodox® được thiết kế chuyên biệt cho lớp cách điện dây và cáp XLPE. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi cung cấp phân tích an toàn cháy MDR, tối ưu hóa hàm lượng gel và hỗ trợ tại chỗ cho các nhà sản xuất cáp trên toàn thế giới. Tất cả sản phẩm đều tuân thủ các tiêu chuẩn IEC, REACH và ISO 9001.
Hãy liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi để nhận công thức liên kết chéo XLPE tùy chỉnh dựa trên cấp điện áp cáp, độ dày lớp cách điện và các thông số quy trình CV của quý khách.