聚乙烯的交联可以采用辐照交联、化学交联和硅烷交联三种方法.化学交联电缆料的生产方法有一步法、两步法二种.其中一步法是直接将交联剂加入到PE粒子中,进行包装,在放线时直接挤出电缆;两步法是先制备均一的聚乙烯电缆料,然后由电缆厂挤出,生产交联电缆.由于国内的电缆生产厂很多,因此一步法、两步法电缆料的均有较好市场.
二、技术简介 本公司在交联聚乙烯电缆料己有10多年的生产历史.提供的技术是本公司使用的成熟配方,能提供一步法、两步法二种生产化学交联接枝聚乙烯电缆料的生产技术,其中,两步法生产的电缆料质量稳定可靠,大小粗细线均可使用;但设备投资大;一步法设备投资小,操作简单,但产品质量没有两步稳定,一般用于生产大粗线上.一、概念
交联电缆通常是指电缆的绝缘层采用交联材料.最常用的材料为交联聚乙烯(XLPE).交联工艺过程是将线性分子结构的聚乙烯(PE)材料通过特定的加工方式,使其形成体型网状分线结构的交联聚乙烯.使得长期允许工作混充由700C提高到900C(或更高),短路允许温度由1400C提高到2500C(或更高),在保持其原有优良电气性能的前提下,大大地提高了实际使用性能.目前电缆行业生产交联电缆的工艺方式分为三类:第一类 过氧化物化学交联,包括饱合蒸气交联、惰性气体交联、熔盐交联、硅油交联,国内均采用第二种即干法化学交联;惰性气体交联――干法化学交联采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯绝缘材料,通过三层共挤完成导体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程.传热媒体为氮气(惰性气体),交联聚乙烯电气性能优良、生产范围可达500KV级.硅烷化学交联――温水交联采用加入硅烷交联剂的聚乙烯绝缘材料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,将已冷却装盘的绝缘线芯浸入85-950C热水中进行水解交联,由于湿法交联会影响绝缘层中的含水量.一般最高电压等级仅达10KV.辐照交联――物理交联采用经过改性的聚乙烯绝缘料,通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层――绝缘层――绝缘屏蔽层的挤出后,将冷却后的绝缘线芯,均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程.辐照交联电缆料中不加入交联剂,在交联时是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透绝缘层,通过能量转换产生交联反应的,因为电子带有很高的能量,而且均匀地穿过绝缘层,所以形成的交联键结合能量高,稳定性好.表现出的物理性能为,耐热性能优于化学交联电缆.但由于受加速器能量级的-(一般不超过电子束有效穿透厚度为10mm以下,考虑几何因数,生产电缆的电压等级仅能达到10KV,优势在6KV以下.
硅烷的用量直接影响交联程度.采用工艺1
时, 凝胶质量分数一直随硅烷的用量平缓增加, 但是
最大的交联度也小于30 %; 而采用工艺2 时, 凝胶质量分数在硅烷的用量少于3 份时, 随硅烷用量的增加而增加, 并在硅烷用量达到3 份时达到了最大点,之后略有下降.说明在采用工艺1 时, 硅烷未能有效的与EVA 进行接枝反应, 产生的部分凝胶只能是EVA 与硅烷发生了部分交联反应或者是直接与过氧化物进行了交联.采用工艺2 则反应完全, 并出现接枝饱和点, 低于此饱和点的用量将明显的缩减交联度, 而高于此饱和点的用量并不能增加交联度, 多余的硅烷游离在EVA 中, 不但不能改善材料的性能,甚至可能形成弱应力点图2 硅烷用量和凝胶质量分数的关系图3 硅烷用量与拉伸强度和伸长率的关系图3 为硅烷用量与拉伸强度和断裂伸长率之间的关系.随体系的交联度的提高, 分子链之间的相对运动困难, 相当于提高了分子链的刚性, 使拉伸强度上升, 断裂伸长率下降.215 引发剂的影响图4 为引发剂用量与凝胶质量分数的关系, 如图4 工艺2 中所示, 用量少, 得到的凝胶质量分数会明显降低, 无法改善材料的交联性能; 但用量过多, 凝胶质量分数也出现下降的趋势.原因如下: 初始DCP的增加会增加接枝的质量分数, 提高了凝胶质量分数, 但当其达到某一极限时, 会产生由于接枝过度增加导致PE 大分子链上所含官能团数量急剧增长, 大分子链段运动受阻, 官能团之间发生碰撞交联反应机会减少, 致使凝胶质量分数反而出现降低, 甚至DCP在用量较大时会夺取PE 的活性点直接参与反应, 形成早期的交联键而使硅烷丧失交联的机会和可能.
