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交聯聚乙烯在線纜中的應用

通信故事會2019-12-13 14:18:52

? ? ? ?今天有個客戶提到一款電纜,從結構上看要求絕緣層及護套材質上都是交聯聚乙烯,當時明確好線纜結構指標后,客戶問道:“應用交聯聚乙烯,”交聯“的目的是什么?是對整根電纜有性能上的提升,還是只是單純的某個方面有好處”,聽完這個問題,我當時回答是:“增強線纜的使用壽命”。今天索性就聊一下交聯聚乙烯這種材質。

一.交聯聚乙烯的概念

? ? ? ?聚乙烯是應用最為廣泛的塑料樹脂之一,由于其結構上的特征,聚乙烯往往不能承受較高的溫度,機械強度不足,限制了其在許多領域的應用。為提高聚乙烯的性能,經過交聯改性的PE可使其性能得到大幅度的改善,不僅顯著提高丁PE的力學性能、耐環境應力開裂性能、耐化學藥品腐蝕性能、抗蠕變性和電性能等綜合性能,而且非常明顯地提高了耐溫等級,可使PE的耐熱溫度從70℃提高到100℃以上,從而大大拓寬了PE的應用領域。

二.交聯聚乙烯的性能及優點

  1. 耐熱性能:網狀立體結構的XLPE具有十分優異的耐熱性能。在200℃以下不會分解及炭化,長期工作溫度可達90℃,熱壽命可達40年。

  2. 絕緣性能:XLPE保持了PE原有的良好絕緣特性,且絕緣電阻進一步增大。其介質損耗角正切值很小,且受溫度影響不大。

  3. 機械特性:由于在大分子間建立了新的化學鍵,XLPE的硬度、剛度、耐磨性和抗沖擊性均有提高,從而彌補了PE易受環境應力而龜裂的缺點。

  4. 耐化學特性:XLPE具有較強的耐酸堿和耐油性,其燃燒產物主要為水和二氧化碳,對環境的危害較小,滿足現代消防安全的要求。

三.交聯聚乙烯的交聯方式

? ? ? ?聚乙烯的交聯方法有物理交聯(輻射交聯)和化學交聯兩種。化學交聯又分為硅烷交聯、過氧化物交聯。

  1. 輻射交聯:將聚乙烯制品,如包覆在導線上的聚乙烯護套、絕緣層等產品用γ一射線、高能射線進行照射進行交聯(引發聚乙烯大分子產生自由基,形成C-C交聯鏈)。交聯度受輻射劑量及溫度的影響,交聯點隨輻射劑量的增加而增加,因此通過控制輻射條件,可以獲得具有一定交聯度的交聯聚乙烯制品。

    用輻射交聯法生產的交聯聚乙烯具有以下優點:交聯與擠塑分開進行,產品質量容易控制,生產效率高,廢品率低;交聯過程中不需要另外的自由基引發劑(如過氧化物等),保持了材料的潔凈性,提高了材料的電氣性能;特別適合于化學交聯法難以生產的小截面、薄壁絕緣電纜。但是輻射交聯也存在一些缺點,如對厚的材料進行交聯時需要提高電子束的加速電壓;對于像電線電纜這樣的圓形物體的交聯需將其旋轉或使用幾束電子束,以使輻照均勻;一次性投資費用相當可觀;操作和維護技術復雜?

  2. 化學交聯:化學交聯則是采用化學交聯劑使聚合物產生交聯,由線形結構轉變為網狀結構。交聯劑的選擇應視聚合物品種,加工工藝和制品性能而定,理想的交聯劑除滿足一些具體的要求外,還應具有如下基本要求:交聯率高,交聯結構穩定;加工安全性大,使用方便,加入樹脂后的有效期適中,無過早或過晚交聯之弊;不影響制品的加工性能和使用性能;無毒、不污染、不刺激皮膚和眼睛。

四.交聯聚乙烯的應用

? ? ? ?交聯聚乙烯由于具有優異的性能,被用作火箭、導彈、電機、變壓器等所需要的耐高壓、耐熱的絕緣材料和電線電纜包覆物.制造熱塑套管、各種耐熱管材、耐腐蝕的化學設備襯里、部件及容器,制造阻燃建材等。

? ? ? ?以交聯聚乙烯作為絕緣的電纜的耐熱性比聚氯乙烯高,它可以在90℃下長期使用,短路時的耐熱溫度最高可以達到250℃;同時該材質基本上不隨溫度的變化而變化;交聯聚乙烯一旦發生電纜燃燒產生的是二氧化碳和水,而PVC電纜燃燒時產生的是氯化氫有害氣體;此外,交聯聚乙烯的密度比PVC小40%左右,可以明顯減輕架空線的質量。


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