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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。
在预冷却部分氮气的主要作用是对电缆绝缘线芯表面进行预冷却,使线芯表面在较低的温度下进入水冷却部分,从而防止线芯骤冷和水侵入绝缘内。由于采用电加热,故可以用提高温度的方法提高生产速度。交联聚乙烯绝缘中,含水量仅为0.018%,而蒸汽交联的含水量达O.29%;交流和冲击击穿强度比蒸汽交联高50%;大场强可达7kV/mm,而蒸气交联只有5kV/mm。
3.长承模(MDCV)交联
长承模交联是美国阿纳康达电线电缆公司(Ana.conda)于1959年发明的,同年便申请了专利,称为MCP工艺。后来由于电线电缆行业竞争十分激烈,该公司退出了交联聚乙烯电缆制造竞争,而使这种新工艺未能付诸实用。1971年大日本电线电缆公司和三菱石油化学公司合作,购买了阿纳康达公司的专利,使此法得以实现,称为MDCV工艺。1973年大日日本电线电缆公司申请了MDCV工艺的专利。MDCV的原文含义是“三菱一大日连续交联法”,而技术上的含义是长承模交联工艺法。
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。
三、、硅烷交联
硅烷交联又称温水交联,1960年英国道康宁公司(Dow—Coning)提出开发的,也称为Sioplas法,即硅烷接枝交联工艺,它是把接枝和挤出分成两个工序进行,步由绝缘料厂将硅烷交联剂与基料在挤出机上接枝和挤出造粒,该料称为A料,同时还提供催化剂和着色剂的母料,称B料。第二步是电缆厂将A,B料以95:5的比例混合。并在普通挤出机上挤包在电缆导体上,再放入70℃~90℃温水中交联也可以在蒸汽房中交联。该工艺投资成本低,可用一般的挤出机进行加工,材料价格适中,得到广泛地应用。
但也存在以下缺点:(1)接枝聚乙烯容易与空气中水分发生先期交联,缩短了贮存时间,一般贮存期为半年。(2)接枝聚乙烯与催化剂母料的混合物,贮存期一般不超过3h,所以需要边混合边挤塑。(3)由于二步法通过多次的混合,容易导致杂质的混入,故只能用于10kV及以下电缆绝缘的制造。
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。