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使用材料的質(zhì)量好壞，直接影響到電纜產(chǎn)品的質(zhì)量，因而電纜的發(fā)展很大程度上取決于使用材料的發(fā)展。電纜使用材料的品種多、數(shù)量大，從生產(chǎn)成本中看，材料費(fèi)用約占百分之七十以上。交聯(lián)電纜使用的導(dǎo)體及絕緣材料主要有銅、鋁、交聯(lián)聚乙烯料和內(nèi)外半導(dǎo)電料。

 

01、導(dǎo)體用金屬材料

 

交聯(lián)電纜導(dǎo)體使用的導(dǎo)體材料，首先必須具有良好的導(dǎo)電性能；第二，有良好的機(jī)械強(qiáng)度；第三，具有一定的防腐蝕的能力；第四，在冷熱狀態(tài)下都具有良好的工藝性能；第五，在資源上能保證供應(yīng)。銅、鋁等金屬是常用的導(dǎo)體材料，銅的導(dǎo)電性能好，鋁的導(dǎo)電性能和機(jī)械、物理性能雖然不如銅，但其具有資源豐富，重量輕等特點(diǎn)，也已成為應(yīng)用較廣的導(dǎo)體材料。

 

銅、鋁性能：作為導(dǎo)體使用的銅、鋁一般都用電解法制成，純度很高，鋁導(dǎo)體的純度應(yīng)在99.5％以上，銅導(dǎo)體的純度應(yīng)在99.9％以上。釩、鈦錳等是電解鋁中影響導(dǎo)電性較大的雜質(zhì)。砷、鐵、銻、鋅等則是電解銅中影響導(dǎo)電性能較大的雜質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定這些雜質(zhì)含量的限量。電解銅中含氧在0.001％以下的稱為無(wú)氧銅。

 

02、過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯組成

 

過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯是由聚乙烯基料，交聯(lián)劑和抗氧劑組成。

 

1.聚乙烯

 

聚乙烯是單體乙烯的聚合物，它的分子式為：

 

—[CH2 —CH2—]n

 

根據(jù)聚合的方法可以分為高壓聚乙烯和低壓聚乙烯。高壓聚乙烯是將乙烯氣態(tài)單體在1000—2000大氣壓下加熱聚合而成，高壓聚乙烯的密度、結(jié)晶程度、軟化點(diǎn)均較低壓聚乙烯低，硬度也小。根據(jù)分子量的大小可以分成高分子量聚乙烯和低分子量聚乙烯。一般來(lái)說(shuō)，高分子量聚乙烯具有較好的物理性和較差的加工性能。應(yīng)當(dāng)指出，分子量大小與密度大小互不相關(guān)，分子量大，不一定是高密度，例如就有高分子量低密度聚乙烯。一般用熔融指數(shù)來(lái)表示平均分子量的大小，而密度與軟化點(diǎn)有直接關(guān)系。

 

由于聚乙烯分子在化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)上都很規(guī)則、對(duì)稱，所以聚乙烯很容易結(jié)晶。不過(guò)它的分子鏈富有柔順性，要聚乙烯不含結(jié)晶結(jié)構(gòu)是很困難的，但要它全部為結(jié)晶結(jié)構(gòu)也不可能。一般聚乙烯為結(jié)晶相和非結(jié)晶相兩相共存物，結(jié)晶相含量的百分?jǐn)?shù)稱為結(jié)晶度。

 

聚乙烯根據(jù)支鏈的情況結(jié)晶度也可能不同，高壓聚乙烯含支鏈的數(shù)目較多，因而結(jié)晶度較低，在室溫下約為55％～70％。低壓和中壓聚乙烯的支鏈較少，因而結(jié)晶度較高，在室溫下約為80％～90％。聚乙烯的結(jié)晶度隨溫度的變化而變化。

 

交聯(lián)聚乙烯料機(jī)械物理和電氣性能

	單位	指標(biāo)
檢驗(yàn)項(xiàng)目
1	密度	G/cm3	0．922±0.003
2	抗張強(qiáng)度	Mpa	≥17.0
3	斷裂伸長(zhǎng)率	%	≥420
4	脆化溫度	℃	一76
5	135℃168h空氣箱熱老化后：	%	≤±20
	抗張強(qiáng)度變化率	%	≤±20
	斷裂伸長(zhǎng)率
6	熱延伸：200℃  0.2Mpa  15min	%	≤80
	負(fù)荷下伸長(zhǎng)率	%	≤5
	冷卻后永久變形
7	凝膠含量	%	≥80
8	介電常數(shù)50Hz 20℃		≤2.30
9	介質(zhì)損耗角正切50Hz 20℃		≤0．0005
10	體積電阻率1kV  20℃	Ω．m	≥1×l014
11	介電強(qiáng)度20℃	kV/mm	≥35

 

聚乙烯的原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉；電氣性能優(yōu)異，具有小的tgδ值和介電常數(shù)，在通常溫度下，具有一定的韌性和柔軟性。

 

過(guò)氧化物交聯(lián)聚乙烯中的聚乙烯基料，通常采用熔體指數(shù)為2．0左右的低密度聚乙烯。采用低密度聚乙烯是因?yàn)樗Y(jié)晶度低，加工溫度低，可以使用分解溫度低，交聯(lián)效率高、性能好的二枯基過(guò)氧化物(過(guò)氧化二異丙苯)，不會(huì)因?yàn)檫^(guò)氧化物的過(guò)早分解而在加工過(guò)程中引起焦燒。

 

當(dāng)然，隨著高分解溫度的化學(xué)交聯(lián)劑的發(fā)展，使用高密度聚乙烯也是可以的，熔體指數(shù)太高，可能使某些性能受到影響以及交聯(lián)過(guò)程中容易變形，熔體指數(shù)太低，則對(duì)加工安全性不利，而且擠壓表面的光滑性受到影響。

 

2.過(guò)氧化物

 

過(guò)氧化物是使聚乙烯產(chǎn)生交聯(lián)作用的交聯(lián)劑，一個(gè)好的交聯(lián)劑應(yīng)該滿足下列要求：

 

1)過(guò)氧化物的分解溫度既要高于其本身的熔點(diǎn)，又要高于聚乙烯的熔點(diǎn)，這樣在分解前先熔化，易混和均勻。分解特性曲線陡峭，即在沒(méi)有達(dá)到分解溫度前很少分解，而一旦達(dá)到分解溫度能夠迅速和完全分解。

 

2)過(guò)氧化物加工范圍寬，加工性能好且交聯(lián)效率高。

 

3)過(guò)氧化物要有高的濃度和純度，無(wú)污染，低的揮發(fā)性，其分解物要少，且要求分解物容易揮發(fā)。

 

能滿足上述要求的有機(jī)過(guò)氧化物很少，目前用于交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)劑以過(guò)氧化二異丙苯(DCP)為最好。

 

交聯(lián)劑的用量應(yīng)從其對(duì)性能的影響角度來(lái)選擇，交聯(lián)劑用量大，則機(jī)械、耐熱性、耐油和耐溶劑性增強(qiáng)，而對(duì)電性能、抗沖擊性和耐寒性則變差。交聯(lián)劑一般在2份左右。

 

3.抗氧劑

 

為了防止交聯(lián)聚乙烯在加工和使用過(guò)程中的氧化老化，必須加入抗氧劑?？寡鮿┚哂凶柚惯^(guò)氧化物分解和吸收過(guò)氧化物分解出來(lái)的游離劑，使其不發(fā)生鏈破壞反應(yīng)，這些作用同樣也會(huì)反映到用作交聯(lián)劑的過(guò)氧化物上，使交聯(lián)劑不易產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)。因在所選用的抗氧劑要求既有高的抗氧化效力，又能對(duì)交聯(lián)反應(yīng)的不利影響為最小，且無(wú)毒。目前國(guó)內(nèi)大多生產(chǎn)廠家采用300#抗氧劑，但其融點(diǎn)高，不易混合均勻，故有些生產(chǎn)廠家采用熔點(diǎn)為90℃抗氧劑以代替165℃的300#抗氧劑?？寡鮿┮话阍?．5份左右。 

 

03、硅烷交聯(lián)聚乙烯絕緣料

 

硅烷交聯(lián)也是化學(xué)交聯(lián)的一種。硅烷交聯(lián)料發(fā)展至今已有七種料之多。盡管工藝方法不同，但這些材料所加入的添加劑基本相同，都加入一種有機(jī)錫催化劑，硅烷、引發(fā)劑、抗氧劑等。

 

1.二步法硅烷交聯(lián)料

 

二步法交聯(lián)料分A料和B料，A料稱為接枝母料，由制造廠將硅烷交聯(lián)劑與聚乙烯基料在擠塑機(jī)上接枝和造粒。B料稱催化劑母料其制造過(guò)程基本與A料相同。在擠出成型前A料和B料以19：1的比例進(jìn)行混合，但須隨混隨用，停留時(shí)間不能超過(guò)3小時(shí)，否則將發(fā)生先期交聯(lián)。A料和B料在保存期也應(yīng)嚴(yán)格密封，保存期不應(yīng)超過(guò)半年。

 

2.一步法硅烷交聯(lián)料

 

1)Monosil一步法硅烷交聯(lián)料電纜廠可直接購(gòu)買基料和化學(xué)原料生產(chǎn)。材料成本最低，但設(shè)備投資高，需要一臺(tái)長(zhǎng)徑比為30的螺桿擠塑機(jī)，其料斗上方有3—4個(gè)計(jì)量料斗，分別供聚乙烯、過(guò)氧化物、抗氧劑等計(jì)量投料用，一套液體硅烷和催化劑注射裝置，在料斗頸部注入。

 

2)為了改進(jìn)硅烷送料方式，可將液態(tài)硅烷吸附在多孔性聚丙烯塑料中，這種材料可用普通的擠塑機(jī)擠出。由于它接枝和擠出成型一次完成，也屬于一步法硅烷交聯(lián)。

 

3)還有種采用多孔性PE基料，更容易吸附液態(tài)硅烷

 

3．共聚法硅烷交聯(lián)料

 

共聚法交聯(lián)料是在吸取兩步法和一步法的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)而成的。共聚法也是使用硅烷共聚單體：乙烯基－三甲氧基硅烷，只是采用的工藝不同，它是在高壓法聚乙烯反應(yīng)器中，使乙烯與硅烷共聚單體發(fā)生共聚反應(yīng)，這項(xiàng)工藝的關(guān)鍵是，所選用的共聚單體必須是含有一種能夠與乙烯發(fā)生反應(yīng)生成聚合物鏈的不飽和基團(tuán)。乙烯硅烷共聚物與Sioplas接枝化合物在結(jié)構(gòu)上基本相同。

 

由于硅烷共聚物的制造是在聚乙烯反應(yīng)器中進(jìn)行的，所以它能夠確保高的清潔度，而且也避免了接枝時(shí)過(guò)氧化物殘?jiān)奈廴締?wèn)題。硅烷共聚物更為主要的優(yōu)點(diǎn)是，在聚合反應(yīng)時(shí)因?yàn)楣柰楣簿蹎误w一次投人，實(shí)現(xiàn)了交聯(lián)晶格的有規(guī)則分布，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。由于共聚法工藝的先進(jìn)和獨(dú)特。制得的硅烷交聯(lián)聚乙烯料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

 

1)貯存穩(wěn)定性好，存貯時(shí)間一般可超過(guò)一年，而接枝產(chǎn)品只有六個(gè)月。

 

2)共聚法交聯(lián)聚乙烯加工過(guò)程中，混入的游離物及雜質(zhì)極少，因而提高了電纜絕緣性能和機(jī)械性能。

 

3)它可以在普通的擠塑機(jī)上加工，產(chǎn)生的氣體較少，成型加工穩(wěn)定性好。

 

4．固相一步法硅烷交聯(lián)料

 

生產(chǎn)廠將硅烷通過(guò)白碳黑等載體滲吸到PE基料中去，設(shè)備和材料成本均很低，該材料的接枝和成型同時(shí)完成，但電纜廠要有熟練的控制生產(chǎn)技術(shù)，否則絕緣表面容易毛糙甚至形成裂紋。   

 

5．最近市埸上又派生出一種用50％共聚料和50％基料摻和而成的共混料，在國(guó)內(nèi)也有較多應(yīng)用。

 

04、輻照交聯(lián)材料

 

由于輻照交聯(lián)工藝的獨(dú)特性，它可以對(duì)很多聚合物進(jìn)行輻照加工，除聚乙烯以外，還有聚氯乙烯、乙丙橡膠、乙烯一醋酸乙烯共聚料、聚丙烯、氯磺化聚乙烯料、含氟塑料、自控溫材料等，進(jìn)行輻照以后，它們具有共同的特點(diǎn)是：

 

1)高的抗張強(qiáng)度；

2)較高的耐磨性；

3)較大的耐應(yīng)力開(kāi)裂性；

4)較大的耐壓碎性；

5)提高了耐汽油、礦物油和其它溶劑的特性；

6)耐烙鐵焊接；

7)減少?gòu)椥裕?/span>

8)在高溫下不熔融或不流動(dòng)。

輻照交聯(lián)聚乙烯電力電纜絕緣料

 

下面簡(jiǎn)單介紹主要的輻照交聯(lián)材料：

 

1.1kV級(jí)105℃輻照交聯(lián)聚乙烯電力電纜絕緣料

 

1kV級(jí)輻照交聯(lián)聚乙烯電力電纜絕緣料，是由聚乙烯為基料，加入配合劑，經(jīng)擠出造粒而成，物理性能和電氣性優(yōu)良，擠出加工工藝在130～180℃之間。長(zhǎng)期使用溫度105℃。

 

2．1kV級(jí)105℃輻照交聯(lián)聚乙烯架空絕緣料

 

1kV級(jí)輻照交聯(lián)聚乙烯架空絕緣料，是由聚乙烯為基料，加入炭黑等配合劑，經(jīng)擠出造料而成，物理性能和電氣性優(yōu)良，抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性、耐侯性好。擠出加工工藝在130℃－170℃之間。長(zhǎng)期使用溫度105℃。

 

3．1kV級(jí)90℃輻照交聯(lián)阻燃乙丙彈性體絕緣料

 

輻照交聯(lián)阻燃乙丙彈性體絕緣料，是由乙丙橡膠為基料，加入各種配合劑，經(jīng)煉膠造粒而成，物理性能和電氣性能優(yōu)良，具有柔軟、阻燃、不焦燒性，適用于普通塑料擠出機(jī)擠出，可用于礦用電纜，機(jī)車車輛電纜、船用電纜、潛油泵電纜及汽車打火線等電纜產(chǎn)品方面。擠出加工工藝溫度在130℃右左。

 

4．90℃輻照交聯(lián)氯磺化聚乙烯阻燃護(hù)套料

 

90℃輻照交聯(lián)氯磺化聚乙烯阻燃護(hù)套料，是以氯磺化聚乙烯為基料，配合各種助劑經(jīng)煉膠造粒而成，物理性能優(yōu)良，具有阻燃、耐油等特點(diǎn)，適用于普通塑料擠塑機(jī)擠出，可用于礦用電纜，機(jī)車車輛電纜、船用電纜、潛油泵電纜及汽車打火線電纜等產(chǎn)品。擠出加工工藝溫度在90～150℃之間。