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【摘要】研究了XLPE绝缘料的交联方法和工艺特点、探讨了过氧化物XLPE绝缘料的基础树脂与配合剂的选择、确定了试验配方、检测了粒料性能、验证了成品放线工艺。结果表明:其物理性能满足JB/T 10437-2004中YJ-10指标要求;工艺性能满足造粒加工与放线挤出要求。
【关键词】电缆 过氧化物 绝缘料 XLPE配方
1 概述
XLPE是PE通过交联反应,使分子结构从二维线状变为三维网状,材料的化学和物理特性得到增强,耐温、耐压性能提高。PE的交联方法有物理交联(即辐照交联)和化学交联(分为硅烷交联和过氧化物交联)。
辐照交联:采用经过改性的PE绝缘料,将挤出冷却后的绝缘线芯,均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程。
硅烷化学交联:采用硅烷在引发剂的作用下与熔融的聚合物反应,形成硅烷接枝聚合物,并在硅烷醇缩合催化剂的存在下,遇水发生水解,从而形成网状的氧烷链交联结构。
过氧化物交联:采用加入过氧化合物交联剂的PE绝缘材料,挤出后连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管道完成交联过程。惰性气体交联,也即干法化学交联。传热媒体为氮气(惰性气体),交联聚乙烯电气性能优良、生产范围可达500KV级。
交联聚乙烯绝缘电缆的长期允许工作温度可达90℃。在130℃温度以下保持弹性状态,相对同等截面的聚氯乙烯绝缘电缆,它的载流量可提高约25%。它结构简单、耐热好、耐化学腐蚀,已被用户广泛地认同。
本文是远东电缆有限公司开发10kV及以下电缆用过氧化物XLPE绝缘料配方与工艺的具体试验结果。
2 主要仪器设备及原辅材料2.1 主要试验仪器
熔体流动速率仪、小开炼机、平板硫化机、冲片机、热延伸试验装置、绝缘电阻测试仪、XLPE颗粒杂质测试仪、低温冲击脆化试验仪、微控电子拉力试验机、老化试验箱、自动电子密度(比重)仪等。
2.2 主要生產设备
塑料自动加料机、双螺杆挤出造粒机组、三层共挤半悬链干法交联线。2.3 主要原辅材料
低密度聚乙烯、DCP、抗氧剂300。
3 10kV及以下电缆用过氧化物XLPE绝缘料配方的设计原则
3.1 性能指标要求
配方性能指标按JB/T 10437-2004要求设计。
3.2 PE树脂的选择
基料PE树脂选择扬子石化巴斯夫有限责任公司生产的低密度聚乙烯2420H,它的主要技术指标见表1。
表1 2420H的主要技术指标生产过程中,因三种原材料所需温度控制和加热时间不同,加料时分开加入,通过流量控制来实现配比,流量控制详见表2。
挤塑机各温区加热方式和参数控制情况为:DCP:用水加热,温度设在54℃;机头:用油加热,温度设在106℃;机筒:用油加热,温度设在82℃。
5 10kV及以下电缆用过氧化物XLPE绝缘粒料性能及产品放线工艺
5.1 绝缘粒料性能
绝缘粒料用模压法制片,将粒料在115-120℃的小开炼机上塑化、出片,再到平板硫化机上(180±2)℃*15min、压力在15Mpa以上,交联后测试胶片性能,详见表3。
表3 粒料和成品主要性能
6 结束语
采用低密度聚乙烯2420H、交联剂DCP和抗氧剂300研制的10kV及以下电缆用过氧化物XLPE绝缘料配方与工艺,其物理力学性能满足JB/T 10437-2004中YJ-10指标要求;工艺性能满足造粒加工与放线挤出要求。在远东电缆有限公司已经投入正常生产。
参考文献
[1] 杨芳,姚自余,贾慧青,赵家琳. 通过物性分析对电缆绝缘料LDPE 2210H进行质量优化[J].塑料科技,2011(03)