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交联方法
交联绝缘的品种虽多,但主要分为物理交联和化学交联两大类。物理交联也称为辐照交联,一般适用于绝缘厚度较薄的低压电缆。中高压电缆一般采用过氧化物交联,即用化学方法将线性分子通过化学交联反应起来,转化为立体网状结构。化学交联一般还可分为过氧化物交联和硅烷接枝交联两种。化学交联方法比高能辐射交联工艺简单,操作安全,辐照交联聚乙烯的交联度约为70%,而化学交联可达70~90%。
由于水蒸汽在交联管内直接与熔融状态的聚乙烯接触,水份会向绝缘内渗透扩散。在电缆冷却过程中,绝缘内部的水蒸汽达到饱和状态而形成微孔,继而引发树枝放电。这是此方法的致命弱点。此外交联管内的压力与温度直接相关。要提高温度,同时增大压力。温度每升高10℃,压力将要增大5kg,这实际上是不可能的。况且,蒸汽交联每小时需要蒸汽200~300公斤,折合电能200~300kW。于是,六十年代起,又出现了一些新的干式交联工艺。
MDCV法采用水平式交联管。此交联管紧装在挤出机头上。挤出模子长达20米。挤出绝缘线芯时,向管内充入润滑油,并使聚乙烯在此模具内发生交联。
MDCV法的特点是设备投资少。占地面积小,能稳定地生产大截面电缆,生产速度与CCV交联机组相当,产品质量明显提高,电缆的交流击穿场强比蒸汽交联电缆高60%~70%。不过,当需要生产不同规格的电缆时,要更换整个长承模,灵活性不强,因此在世界上推广不快。
到了八十年代日本菱克隆公司在吸取两步法和一步法的优点基础上开发共聚法。共聚法也是使用硅烷共聚单体——乙烯基-氧基硅烷,只是采用的工艺不同。该工艺不是把有机硅烷接枝到聚合物链上,而是在聚合过程中导入可水解硅烷,从而产生一种易于加工的硅烷共聚物,其方法是在高压反应釜中,使乙烯与硅烷共聚单体发生共聚反应,这项工艺的关键是,所选用的共聚单体是含有一种能够与乙烯发生反应生成聚合物链的不饱和基团。乙烯硅烷共聚物与Sioplas接枝化合物结构上基本相同。
由于硅烷共聚物的制造是在反应釜中进行的,所以它能够确保高的清洁度,而且也避免了接枝时过氧化物残渣的污染问题。硅烷共聚物更为主要的优点是,在聚合反应时因为硅烷共聚单体一次投入,实现了交联晶格的有规则分布,所以所需的硅烷量要比硅烷接枝化合物需要的硅烷的含量低。由于共聚法工艺的和特。
以后又相继开发了固相一步法工艺和固化硅烷工艺。固相一步法工艺是将硅烷通过白碳黑等载体渗吸到PE基料中去。固化硅烷工艺是为了改进硅烷送料方式,可将液态硅烷吸附在多孔性聚丙烯塑料或PE塑料中,形成固化硅烷。这两种均是一步法派生出来。近市场又派生出一种用50%共聚聚料和50%基料掺和而成的共混料,在国内也有较多应用。
到目前为止,已有七种硅烷交联工艺生产方式,其中有三种是派生出来的。这七种方法中,除了Monosil一步法设备投资较多,共聚料材料价格较高外,其余均可利用原有设备进行生产;具有生产工艺简单、成品率高、生产成本低等优点。