硅烷交联聚乙烯（有机硅化合物 crosslinked polyethylene），是一种经特殊处理的化学物质，可通过有机过氧化物在适当条件下与聚乙烯结合，再经水解缩合得到。

物理性质

硅烷交联聚乙烯的分子结构不同于传统的有机过氧化物交联法形成的分子间碳-碳交联键结构。其主链能够与两个或多个等价键反应，形成立体网状交联。这种特性使得硅烷交联聚乙烯的热机械性能普遍优于具有碳-碳键平面结构的有机过氧化物交联法聚乙烯。尽管硅烷交联聚乙烯的凝胶率可能低于过氧化物交联聚乙烯15%-20%，但在热变形方面表现相似。

化学合成

硅烷交联聚乙烯的制备始于1973年由英国道康宁公司开发的技术。具体步骤包括在有机过氧化物的作用下，将含有不饱和乙烯基和易于水解的烷氧基多官能团的硅烷接枝到聚乙烯主链上。接着，使用水和硅醇缩合催化剂促进接枝物水解并缩合，最终形成Si-O-Si交联键，由此得到硅烷交联聚乙烯。

工艺流程

Sioplas法

Sioplas法是由英国Dow Corning公司发明的两步法，首先通过两台挤出机分别生产出聚乙烯硅烷接枝料和催化母料，之后将这两种原料按照一定比例混合，在第三台挤出机上生产交联聚乙烯管材。在此过程中，硅烷接枝料会与5%的催化母料干混，挤出成型后再通过高温水槽进行交联。需要注意的是，Sioplas法中硅烷接枝料的存放期限较短，因为在没有催化剂存在的条件下也会缓慢地发生交联反应。

Monosil法

Monosil法是一步法，由BICC（英国绝缘电缆公司）和Maillefer共同发明。这种方法的特点是将硅烷、过氧化物、催化剂同时添加至一台挤出机中，直接生产交联聚乙烯制品。相比于Sioplas法，Monosil法生产的制品交联度更高。

硅烷共聚法

硅烷共聚法是Sioplas法的一种变型，它通过在乙烯聚合时引入硅烷共聚物，以获得共聚型乙烯-硅烷共聚物。交联催化剂和其他添加剂则在混合设备中制成催化母料。硅烷共聚物法的产物为双组分产品，无需额外的预处理。

原材料

硅烷交联聚乙烯的原材料主要包括聚乙烯和硅烷。聚乙烯的选择范围广，包括中压聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）及其共混物。其中，PE分子链中含有较多叔碳的品种更利于接枝和交联。常用的硅烷种类包括乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）、乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷（VTMES）以及3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（VMMS）。硅烷的用量一般控制在1-3份之间，以确保接枝效果和产品质量。

加工成型

硅烷交联聚乙烯的成型加工较为简单，适用于一般的塑料和橡胶加工设备。常见的加工方法包括挤塑、注塑、模压和压延等。成型后的制品只需在100℃以下的热水中浸泡即可完成交联。此外，还有一种改进技术，即将催化剂与熔融的硅烷接枝聚合物在挤出机的特定位置混合，挤出制品后再进行水交联。硅烷交联聚乙烯的典型配方包含聚乙烯、乙烯基三乙氧基硅烷、DCP和二丁基二月桂酸锡等成分。

应用

硅烷交联聚乙烯的主要应用领域包括电线电缆包覆层、耐热管材、软管及薄膜等。此外，还可用于制造电机、变压器等耐高电压、高频率的耐热绝缘材料，热收缩膜和套管，化工生产装置的耐腐蚀部件、容器及泡沫塑料等。近年来，随着技术的发展，硅烷交联聚乙烯的应用范围不断扩大，已广泛应用于各种管材、化工生产装置的耐腐蚀部件、容器以及泡沫塑料和阻燃材料等领域。

包装与储存

硅烷交联聚乙烯产品的包装外层通常采用聚丙烯编织袋或纸箱，每袋净重约为25千克。产品应储存在清洁干燥的仓库内，并采取必要的防护措施，如防火、防水、防晒、防尘和防污染等。在运输过程中，应避免与易燃的芳香烃、卤代烃等有机溶剂混运，并且装卸时应轻拿轻放，防止损坏。

主要生产商

国内的主要生产商包括浙江万马高分子材料有限公司、上海电缆厂、上海化工厂、上海上海高桥石油化工公司公司和上海塑料研究所等。国际上的主要生产商有日本旭道公司、日本宇部兴产公司、日本尤尼卡公司、美国尤西埃化学品公司、日本朝阳门公司、日本三井聚合化学公司、日本石油化学公司、拜耳集团、法国碳化学公司和美国联合碳化物等。

参考资料

聚乙烯.中国大百科全书.2024-08-13

硅烷.中国大百科全书.2024-08-13

高密度聚乙烯.中国大百科全书.2024-08-13

低密度聚乙烯.中国大百科全书.2024-08-13