一种电线电缆用硅烷交联聚乙烯塑料的生产设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于电线电缆的绝缘层、导管的聚乙烯绝缘塑胶，具体涉及一种 电线电缆用硅烷交联聚乙烯塑料的生产设备及方法。
【背景技术】
[0002] 聚乙烯具有良好的力学性能、电气性能、耐化学腐蚀性能、卫生性和成型加工性 能，可选择作为建筑给水管材料。但由于聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性、耐候性、耐 油性和抗蠕变性等难以满足建筑给热水管的要求，因此必须对聚乙烯进行交联改性。聚乙 烯可以通过物理方法或化学方法进行交联。聚乙烯烃交联后，大分子由线型结构转变成三 维网状结构，形成既有结晶结构、无定形结构，又有交联结构的多相体系，结晶结构具有较 高的强度、刚度、致密性和阻隔性，无定形结构具有韧性，交联结构则赋予制品高温弹性、耐 热性、不溶不熔性、耐环境应力开裂性、耐油及溶剂性、阻燃性和阻隔性等多种特殊性能。因 此，交联聚乙烯管是一种分子结构和聚集态结构十分复杂，综合性能十分优异的高技术含 量、高附加值的新产品。
[0003] 传统的硅烷改性工艺中，硅烷改性的工艺复杂而且硅烷电缆生产的时间也比较 长，生产的成本较高而且生产效率较低，硅烷反应中硅烷交联主要是在温水中进行交联，塑 料与水接触后，水的渗透会直接影响交联的速度和电缆产品的质量，因此对反应的时间需 要严加控制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种电线电缆用硅烷交联聚乙烯塑料的生产设备及方法， 它具有结构简单、安全可靠、使用方便、成本低、生产效率高、节能降耗等优点。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种电线电缆用硅烷交联聚乙烯塑料的生产设备，其特征在于：包括自动计量装置、高 速混合机、螺旋上料机、单螺杆挤出机、真空负压脱除器、干燥塔、蒸汽交联装置、储料桶；其 中， 所述高速混合机包括锅盖、导流板、底座、设置在底座内的第一动力机构和设置在 底座上的料筒，料筒下端设有旋转叶轮，旋转叶轮和第一动力机构相连，料筒上设有锅盖， 锅盖上设有锁紧装置，锅盖通过锁紧装置与料筒相连，所述锅盖上设有吹风装置；料筒内部 设有夹套，所述夹套内部一侧设有导流板，所述夹套内部另一侧设有均匀分布的刃齿，所述 料筒底部设有第一出料口，所述第一出料口处设有盖板，所述盖板上设有吹风装置； 所述单螺杆挤出机包括旋转控制机构、喂料装置、单螺杆挤出机筒体、机座、油温机和 油缸，单螺杆挤出机筒体的上方设有喂料装置；所述单螺杆挤出机筒体内设有机筒，所述机 筒内设有螺杆；所述单螺杆挤出机筒体的右端设有第二出料口；所述单螺杆挤出机筒体的 下端设有排水管，所述旋转控制机构和单螺杆挤出机筒体均固定在机座上；所述的螺杆芯 部设置进油管，进油管设有进油口和出油口，所述的进油口与油温机相连，所述出油口与油 缸相连，所述的螺杆包括三段，从左到右依次为输送段、熔融段和计量段； 所述真空负压脱除器包括电机、减速器、链轮、固定轴、旋转接头、第一料筒、第二料筒、 第三料筒以及真空装置，所述电机与减速器相连，所述减速器通过链轮与旋转接头相连，所 述旋转接头与第一料筒相连，所述第一料筒依次通过旋转接头、固定轴、旋转接头与第二料 筒相连，所述第二料筒依次通过旋转接头、固定轴、旋转接头与第三料筒相连，所述第一料 筒内向外依次设有不锈钢内壁、加热夹套、铁板保温层和不锈钢外壁，所述加热夹套内设有 导热油，所述铁板保温层内设有电阻加热片或电热丝，所述第二料筒与真空装置相连，所述 真空装置包括真空发生装置以及与真空发生装置相连的真空管，所述的真空管上设有真空 表和过滤器，所述第一料筒、第二料筒、第三料筒通过连接管相连； 所述自动计量装置依次与高速混合机、螺旋上料机、单螺杆挤出机、真空负压脱除器、 干燥塔、单螺杆挤出机、蒸汽交联装置、储料桶相连。
[0006] 作为本发明的一种改进，所述蒸汽交联装置包括水箱、补水泵、水泵、蒸汽热发生 器、再热器、蒸汽交联箱、过滤器以及冷凝器，所述补水泵与水箱相连，所述水箱通过水泵与 蒸汽发生器相连，所述蒸汽发生器通过再热器与蒸汽交联箱相连，所述蒸汽交联箱下端设 有排气管，所述排气管依次通过过滤器、冷凝器与水箱相连。
[0007] 作为本发明的一种改进，所述的油温机内部设有加热器和冷却器。
[0008] 作为本发明的一种改进，所述的油温机内部还设有温度计和油泵，所述油温机通 过油泵和油缸相连。
[0009] 作为本发明的一种改进，所述的旋转控制机构包括电机、联动轴、减速器和动力分 配箱，所述的电机通过联动轴与减速器相连，减速器与动力分配箱相连，所述螺杆与动力分 配箱相连；所述第一动力机构包括电机、从动轮以及固定在电机上的驱动轮，驱动轮和从动 轮通过传送带套相连接，所述从动轮与旋转叶轮相连。
[0010] 作为本发明的一种改进，所述的塑料以重量分数计组成包括：低密度聚乙烯树脂 为100份，硅烷偶联剂为0. 5-5份，引发剂为0. 2-2份，抗氧剂为0. 3-3份，催化剂为0. 2-1 份；所述的制备方法为二步法，包括制备A料和B料，以及A料和B料混合，A料为硅烷接枝 料，B料为催化剂母料，所述制备方法包括如下步骤： A料的制备：低密度聚乙烯树脂处理干燥至水分500PPm以下，然后与硅烷偶联剂、弓丨 发剂按照相应的添加比例经过自动计量装置称量后，并将物料送入单螺杆挤出机中进行混 合、塑化、高温反应，通过真空负压脱除器，抽去水分和挥发性物质，冷却造粒，再通过干燥 塔干燥，干燥后的物料贮存在真空包装袋内； B料的制备：将低密度聚乙烯树脂、硅烷偶联剂、引发剂、抗氧剂、催化剂原材料按照相 应的添加比例在高速混合机中进行预混，再在单螺杆挤出机中进行混合、塑化、熔融挤出， 通过真空负压脱除器，抽去水分和挥发性物质，冷却造粒，再通过干燥塔干燥，干燥后的物 料贮存在真空包装袋内； 按照比例，将A料和B料在单螺杆挤出机中混合、挤出后在蒸汽交联装置中交联混合， 即得到硅烷交联聚乙烯塑料。
[0011] 作为本发明的一种改进，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-缩水甘 油基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧 基乙氧基）硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷或苯胺甲基三甲氧基硅烷中任选一种或几种。
[0012] 作为本发明的一种改进，所述抗氧剂为N，N-二苯基对苯胺、N-苯基-Ν'-环已烷对 苯胺、苯基-β -萘胺、N-N-二-β -萘基对苯二胺、2，6-二叔丁基-4-甲酚、四[β - (3, 5-二 叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2, 2' -亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4， 4' -硫代双-(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4, 4' -硫代双（6-特丁基间甲酚）或Ν，Ν' -双 [3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰]六甲撑二胺中任选一种或几种。
[0013] 作为本发明的一种改进，所述引发剂为过氧化二碳酸（2-乙基）己酯、过氧化 新癸酸异丙苯酯、过氧化二（2-乙基）己酯、过氧化新癸酸-2, 4, 4-三甲基戊酯、过氧化 二-3, 5, 5,-三甲基乙酰或过氧化新戊酸叔丁酯中任选一种或几种。
[0014] 作为本发明的一种改进，A料和B料的重量比为：Α料：B料=95-97 :7-3。
[0015] 由于采用了以上技术，本发明较现有技术相比，具有的有益效果如下： 1) 本发明使用的硅烷交联法比较简单，设备投资小，容易操作控制，生产效率高，成本 低； 2) 本发明基本上克服了因聚乙烯提早交联而难于挤出成型的困难，操作自由度明显提 尚； 3) 本发明有效解决了交联后成型品的收缩率高的问题，生产的产品易于保持其尺寸和 形状，在热交联过程中还可消除成型品的内应力； 4) 本发明的螺杆芯部设置进油管，进油管设有进油口和出油口，所述的进油口与油温 机相连，所述出油口与油缸相连，油温机内部设有加热器和冷却器，可以及时对螺杆的温度 进行控制； 5) 本发明所使用的工艺通用性强，适用于所有密度的聚乙烯，亦适用于大部分有填充 料的聚乙烯，生产出的聚乙烯具有高绝缘性，耐老化性能好，使用寿命长； 6) 本发明中设有真空负压脱除器，可以利用真空除去物料中的空气、水分等挥发性物 质； 7) 本发明中设有真空负压脱除器和干燥塔，可以对物料进行二次脱水，可以防止物料 因为水分含量过多而使物料中含有气泡。
【附图说明】
[0016] 图1是电线电缆用硅烷交联聚乙烯塑料的生产设备结构示意图； 图2是图1中尚速混合机的结构不意图； 图3是图1中单螺杆挤出机的结构示意图； 图4是图1中真空负压脱除器的结构示意图； 图5是图1中蒸汽交联装置的结构示意图； 图中：1、自动计量装置，2、高速混合机，3、螺旋上料机，4、单螺杆挤出机，5、真空负压 脱除器，6、干燥塔，7、蒸汽交联装置，8、储料桶，9、锅盖，10、导流板，11、料筒