交联聚乙烯生产工艺现状解析

       交联聚乙烯最早是在1952年由美国查理氏贝在原子核反应堆试验中用辐射能照射聚乙烯无意间交联而成。聚乙烯经过交联技术改性后，其耐热性、耐候性、耐老化性、耐油性、低温脆化性等都得到了不同程度的提高，从而大大扩展了应用范围。目前，交联聚乙烯已经被广泛应用于管材、薄膜、电缆料以及泡沫制品等方面。本文将对交联聚乙烯生产工艺现状进行解析。

过氧化物交联法设备体积庞大不适合中小型生产线

过氧化物交联法在一定的温度和压力下，向聚乙烯树脂中添加过氧化物，其分解后引发一系列自由基反应，从而使聚乙烯发生交联。过氧化二异丙苯（DCP）和过氧化苯甲酰（BPO）是目前比较常见的交联剂。但在生产加工的过程中，基础温度如果不能保持很低的水平，早期交联可能出现焦化，甚至损坏生产设备。并且温度限制严格，并对挤出速度也有限制，后期过氧化物交联温度仅能在高温高压条件下，几十米甚至上百米的管道中连续加热，设备体积庞大，能耗高，生产效率较低，不太适合中小型生产线。过氧化物交联法在近些年的发展方向是将马来酸配、丙烯酸、丙烯酞胺、丙烯酸醋等单体接枝到聚乙烯链上，这样其与金属、其他填料或者聚合物的相容性便得到改善。

辐射交联法产品质量易控制但生产设备昂贵

辐射交联法是在常温下，由γ射线或者β射线引发，使聚乙烯分子中的碳原子激发成活性自由基，形成分子链间的碳碳键合，进而交联成网状结构，属于物理交联法。其反应方程式如下：

在工业上辐射交联法使用大型的电子加速器，由它产生的电子束使聚乙烯发生交联。但是设备的投入费用相当高，操作、维护及安全防护非常复杂。但是辐射交联法的优点也非常明显，由于交联和挤出非同步进行，所以产品的质量容易把控，生产效率很高；交联过程中不需要引发剂产生自由基反应，使得材料相对洁净，电气性能提高，适用于化学交联法难以生产的小截面和薄壁电缆。

另外，类似于辐射交联法，利用低能的紫外光做辐射源，设备投入不大，操作和维护相对容易。由此衍生出来的紫外交联法也具有一定的市场潜力。

硅烷交联法目前有三种各具特色的生产工艺

硅烷交联法包含一步法、二步法和乙烯基硅烷共聚物法三种。

一步法生产过程短，但对工艺技术和控制精度的要求特别高，它是将聚乙烯树脂和硅烷放在挤压机内，接枝反应和挤出成型同步进行。

两步法生产过程分为成型与交联两步，第一步，先让聚乙烯与硅烷发生接枝反应，然后将催化剂均匀混合，通过成型机成型。第二步，将其放在温水中，发生交联反应。该工艺的优点是：生产工艺简单，现有的生产设备就可满足工艺需求，节约投资，反应进行的比较充分，接枝程度和交联程度较高。但是，生产流程比较长，所需设备多，不容易保持材料的洁净度，比较适合制造低压电缆。

乙烯基硅烷共聚物法是在高压反应釜中让聚乙烯和乙烯基硅烷发生聚合反应，生成乙烯基硅烷共聚物。它能很好地提高材料的耐热性和力学性能，工艺稳定性好，产生气体较少，但是，投资大、技术要求高、设备操作困难。

除了上述的三大类交联法，还存在一种离子交联法，类似于硅烷交联。但是应用相对来说较少。主要原理是在大分子链上形成离子盐桥，将离子链连接起来形成交联结构。其产物具有可塑性，因此具有广阔的发展空间。

结语

交联聚乙烯具有优良的耐热性、耐候性、耐老化性、耐油性和低温脆化性，广泛应用于管材、薄膜、电缆料以及泡沫制品等方面。目前，交联聚乙烯生产工艺现状有三大类：过氧化物交联法设备体积庞大不适合中小型生产线；辐射交联法产品质量易控制但生产设备昂贵；硅烷交联法可分为一步法、二步法和乙烯基硅烷共聚物法三种，一步法生产过程短，但对工艺技术和控制精度的要求特别高。两步法生产工艺简单但流程长。乙烯基硅烷共聚物法工艺稳定性好，但设备投入大。