一种动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法与流程

本发明属于高分子材料加工，具体为一种动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法。

背景技术：

1、氯化聚乙烯（cpe）橡胶是一种由高密度聚乙烯经氯化取代反应制得的高分子弹性体，具有优异的耐候性、耐油性、阻燃性和电绝缘性能，广泛应用于电线电缆、汽车零部件、建筑防水材料等领域；动态硫化技术是制备高性能cpe橡胶电缆料的关键工艺，通过在剪切力作用下使橡胶相发生交联反应，同时与塑料相形成互穿网络结构，从而显著提高材料的综合性能。

2、然而，现有动态硫化cpe橡胶电缆料的生产工艺存在诸多缺陷：

3、首先，性能调控精度低，传统工艺多采用固定的硫化温度、时间和剪切速率参数，无法根据不同批次原料的分子量分布、氯含量差异进行实时调整，导致产品性能波动大，批次间差异可达±10%以上；

4、其次，交联度分布不均，硫化过程中温度场和剪切场分布不均匀，造成电缆料内部交联度差异大，影响力学性能和电性能的一致性；

5、再次，多性能协同性差，现有方法难以同时兼顾电缆料的拉伸强度、断裂伸长率、耐油性和阻燃性，往往需要牺牲某一性能来提升另一性能；

6、最后，能耗高、生产效率低，传统工艺需要较长的硫化时间，且无法实现连续化生产过程中的在线性能调控。

7、虽然现有关于cpe电缆料动态硫化工艺改进的研究，但大多集中在配方优化方面，未能从根本上解决工艺与性能脱节的问题，也没有实现真正意义上的实时在线调控；因此，开发一种能够精准调控cpe橡胶电缆料性能、提高产品一致性、实现多性能协同优化的动态硫化方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，有效的现有技术中性能调控精度低、交联度分布不均、多性能协同性差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，包括以下步骤：

3、s1：通过配方智能优化模块基于配方-工艺-性能关联模型生成初始配方；

4、s2：将原料送入双螺杆挤出机的预混段进行均匀混合；

5、s3：混合后的物料依次经过交联引发段、交联发展段和稳定化段进行分段式动态硫化；

6、s4：通过多参数在线监测模块实时采集硫化过程参数；

7、s5：实时反馈控制模块根据采集的参数和配方-工艺-性能关联模型自动调整工艺参数；

8、s6：硫化完成后的物料经挤出造粒，得到氯化聚乙烯橡胶电缆料成品。

9、进一步地，所述配方-工艺-性能关联模型是通过机器学习算法对历史生产数据和实验数据进行训练得到的，输入参数包括原料组成、工艺参数，输出参数包括产品力学性能、电性能和耐候性能。

10、进一步地，所述配方智能优化模块采用多目标协同优化算法，以拉伸强度、断裂伸长率、耐油性和阻燃性为目标函数，以原料成本和生产能耗为约束条件，生成最优配方。

11、进一步地，所述初始配方按重量份计包括：氯化聚乙烯树脂100份、增塑剂20-40份、阻燃剂30-50份、硫化剂1-3份、助硫化剂0.5-2份、稳定剂2-5份、填充剂20-60份。

12、进一步地，所述预混段的温度控制在80-100℃，螺杆转速控制在150-200rpm，停留时间控制在30-60秒。

13、进一步地，所述交联引发段的温度控制在120-140℃，螺杆转速控制在200-250rpm，停留时间控制在20-40秒；所述交联发展段的温度控制在150-170℃，螺杆转速控制在180-220rpm，停留时间控制在40-80秒；所述稳定化段的温度控制在130-150℃，螺杆转速控制在150-180rpm，停留时间控制在20-30秒。

14、进一步地，在交联发展段设置有在线硫化剂添加口，可根据交联度监测结果实时补充添加硫化剂。

15、进一步地，所述多参数在线监测模块包括设置在双螺杆挤出机各段的温度传感器、压力传感器、扭矩传感器、熔体粘度传感器，以及设置在交联发展段出口处的在线红外光谱仪。

16、进一步地，所述实时反馈控制模块采用pid控制算法结合模糊控制算法，根据多参数在线监测模块采集的数据，实时调整双螺杆挤出机各段的温度、螺杆转速以及在线硫化剂添加口的添加量。

17、进一步地，还包括性能在线检测模块，用于对挤出造粒后的电缆料成品进行在线性能检测，并将检测结果反馈给配方智能优化模块，用于更新配方-工艺-性能关联模型。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、（1）、性能调控精度高：本发明通过建立配方-工艺-性能关联模型，结合多参数在线监测与实时反馈控制，实现了氯化聚乙烯橡胶电缆料性能的精准调控，产品性能波动小于±3%，远优于现有技术的±10%以上；

20、（2）、交联度分布均匀：本发明将动态硫化过程分为四个阶段，每个阶段采用独立的温度、剪切速率和停留时间控制，并通过在线红外光谱仪实时监测交联度变化，自动调整硫化剂添加量和螺杆转速，确保了电缆料内部交联度的均匀分布；

21、（3）、多性能协同性好：本发明采用多目标协同优化算法，能够同时兼顾拉伸强度、断裂伸长率、耐油性和阻燃性，解决了现有技术中多性能难以协同的问题；

22、（4）、生产效率高、能耗低：本发明的分段式动态硫化工艺能够显著缩短硫化时间，生产效率提高40%以上，同时降低了生产能耗；

23、（5）、自学习能力强：本发明通过性能在线检测模块将成品性能检测结果反馈给配方智能优化模块，能够不断更新配方-工艺-性能关联模型，使系统具有自学习和自适应能力。

1.一种动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述配方-工艺-性能关联模型（1）是通过机器学习算法对历史生产数据和实验数据进行训练得到的，输入参数包括原料组成、工艺参数，输出参数包括产品力学性能、电性能和耐候性能。

3.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述配方智能优化模块（8）采用多目标协同优化算法（7），以拉伸强度、断裂伸长率、耐油性和阻燃性为目标函数，以原料成本和生产能耗为约束条件，生成最优配方。

4.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述初始配方按重量份计包括：氯化聚乙烯树脂100份、增塑剂20-40份、阻燃剂30-50份、硫化剂1-3份、助硫化剂0.5-2份、稳定剂2-5份、填充剂20-60份。

5.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述预混段（2）的温度控制在80-100℃，螺杆转速控制在150-200rpm，停留时间控制在30-60秒。

6.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述交联引发段（3）的温度控制在120-140℃，螺杆转速控制在200-250rpm，停留时间控制在20-40秒；所述交联发展段（4）的温度控制在150-170℃，螺杆转速控制在180-220rpm，停留时间控制在40-80秒；所述稳定化段（5）的温度控制在130-150℃，螺杆转速控制在150-180rpm，停留时间控制在20-30秒。

7.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，在交联发展段（4）设置有在线硫化剂添加口（12），可根据交联度监测结果实时补充添加硫化剂。

8.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述多参数在线监测模块（10）包括设置在双螺杆挤出机（9）各段的温度传感器（13）、压力传感器（14）、扭矩传感器（15）、熔体粘度传感器（16），以及设置在交联发展段（4）出口处的在线红外光谱仪（6）。

9.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，所述实时反馈控制模块（11）采用pid控制算法结合模糊控制算法，根据多参数在线监测模块（10）采集的数据，实时调整双螺杆挤出机（9）各段的温度、螺杆转速以及在线硫化剂添加口（12）的添加量。

10.根据权利要求1所述的动态硫化的氯化聚乙烯橡胶电缆料性能调控方法，其特征在于，还包括性能在线检测模块（17），用于对挤出造粒后的电缆料成品进行在线性能检测，并将检测结果反馈给配方智能优化模块（8），用于更新配方-工艺-性能关联模型（1）。