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电线电缆绝缘交联聚乙烯交联工艺的 分析和对比
交联聚乙烯(XLPE)作为一种聚烯烃材料,在1952年由美国科学家查尔斯(Charlesby)工作中偶然发现,距今天已有50多年历史了,在这期间交联聚乙烯材料在电线电缆领域也得到大量研究及应用,交联工艺方法及材料得到不断改进与发展,材料更易加工和使用、性能更可靠、更易运输与储存,交联工艺方法多样且更简单、便捷、可靠。
目前交联聚乙烯交联工艺主要有硅烷交联(又称温水交联)、过氧化物化学交联(DCP过氧化物交联)、辐照交联等(见图1)。过氧化物化学交联1957年由美国GE公司使用,并首先发明了交联聚乙烯绝缘电力电缆。辐照交联电缆技术始于20世纪50年代中期,美国电子化学公司利用高能电子射线照射聚乙烯,使聚乙烯分子由线型结构转变为三维网状立体型结构,揭开了电子辐照交联的序幕;具有代表性的还有1957年成立的美国Rachem公司,在1959年利用辐照技术发明了交联聚乙烯热收缩材料。硅烷交联技术是60年代由美国Dow Coring公司发明的,后来逐步形成了一步法与二步法的硅烷聚乙烯交联工艺。目前,在电缆电压等级1~500kV领域中,交联聚乙烯已大量代替聚氯乙烯及油纸绝缘,其次,在控制电缆、计算机电缆等电气装备电线电缆中也得到了广泛的应用。
化学交联的交联设备主要有悬链式交联生产线(CCV)及立塔式交联生产线(VCV),其硫化管主要由加热硫化交联管和冷却管组成。交联聚乙烯绝缘的交联度主要取决于绝缘体积、交联管温度及长度、冷却管温度及长度、生产速度、导体温度等因素,在绝缘体积一定的前提下,导体热容量越小、交联管长度越长温度越高、冷却管长度越长温度越低,则生产速度越高,反之亦然。但是,在实际生产控制中,这些相关因素都有合理范围,且与绝缘的质量水平密切相关,进口设备及比较规范的企业可采用专用软件进行计算,根据实际设备、环境温度情况等得出合理的生产速度。
电子束辐照交联的工艺过程是,首先将需要电子束辐照交联的绝缘或护套用相应的挤出机挤出,并在专用辐照生产线上通过高压电子加速的束下装置使其受电子加速器发射的高能电子束轰击,导致聚烯烃类绝缘或护套开始交联。交联的起始阶段主要受末端基团的影响,表现为有序交联,然后交联主要发生在无定形区域,呈现无规交联,接着交联程度进一步提高,晶区表面的分子链参与交联,整个交联过程表现为无规交联,待晶区完全熔融消失后,整个体系又成为无定形形态,这个阶段的交联呈无序性。紫外光作为辐照源交联的工艺过程是,将混炼好的光交联聚烯烃配料挤包在导电线芯上,然后立即进入紫外光辐照设备中进行熔融态光交联。光照过的绝缘线芯经过温水退火处理以及后续的加工,即可获得光交联聚烯烃绝缘电线电缆产品。光照设备采用均匀配置和特殊设计的反射聚焦的紫外光源,由控制系统来确保光照箱内的紫外光强、辐照温度等最佳工作条件,光引发体系在紫外光照下快速引发聚烯烃交联反应,从而使每台光照设备达到每分钟数米或数十米的连续生产速度,无需新建专用厂房,可利用原有电缆厂的生产设备。
针对我国海缆及设备制造企业研发投入和技术力量不足,以及缺乏参考信息及资料等问题,我国运营商应参与海缆产业链的培养,与海缆和设备制造商通力合作,共同进行研发。
系统集成商可在较长期的技术储备和人才储备过程中,作好国际项目所需要的国际商务、技术等各方面的准备,争取参与高利润的海缆项目。形成运营商与海缆和设备制造商单方面都无力启动的行业联盟或合资公司,共同进军国际市场。
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