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摘要：我国的电力电缆也在向高压、超高压方向发展，交联聚乙烯绝缘料是我国中、高压电力电缆不可缺少的原料之一，因此开发高等级绝缘电缆料对我国电缆料质量的提高及电缆行业的发展具有重大的意义。
关键词：交联聚乙烯；塑料绝缘；高压电缆；工艺
前言
电力电缆是电线电缆制造业中一个重要的产品，按电压等级分：0.6/1kV及以下属于低压电缆、3.6/6kV～35kV属于中压电缆、35～110kV属于高压电缆、220kV及以上属于超高压电缆。国外从20世纪70年代起生产高压交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆，目前国外超高压XLPE电缆绝缘料和超高压XLPE绝缘电缆均能达到220kV及以上的耐压等级。相对而言，我国起步较晚，但发展迅速。
一、塑料绝缘电缆
1.1 聚氯乙烯绝缘电缆。
工艺性能好，易于加工，化学稳定性高（耐油酸、耐碱及耐腐蚀，非延燃性，生产效率高，价格低廉，敷设维护简单。
1.2 聚乙烯绝缘电缆。
有良好的介电性能，介质损耗角正切值小，绝缘电阻高；工艺性能好，易于加工，耐湿性好，比重小。但该类电缆抗电晕及耐热性能较差，受热易变形或开裂，因而用于较高的工作电压等级时，必须加入特殊添加剂。
1.3 交联聚乙烯绝缘电缆。
电气性能好，击穿电场强度高，介质损耗角正切值小，绝缘电阻高；有较高的耐热性和耐老化性能，允许工作温度高，载流量大，适宜于高落差与垂直敷设，是一种很有发展前途的高压电缆。
二、交联聚乙烯的工艺
目前交联聚乙烯交联工艺主要有过氧化物化学交联、硅烷交联（又称温水交联）、辐照交联、紫外光交联等。
2.1 过氧化物交联
过氧化物交联法又名化学交联法，通过过氧化物高温分解而引发一系列自由基反应，使聚乙烯交联。与辐射交联法的不同之处在于：其交联过程必须有交联剂，即过氧化物存在；交联反应必须在一定的温度下进行用过氧化物交联聚乙烯生产的交联制品性能比较优异，但在制品的加工过程中，挤出温度必须保持很低，以便防止其发生预交联或焦烧现象，从而影响制品的质量甚至损坏设备。该温度极限严格限制着可交联聚乙烯的挤出速度，而且在制品挤出成型后，需要在高温高压及几十米长（甚至上百米）的专用管道中进行交联反应，设备占据空间大，消耗能量大，生产效率低，因此限制了该技术在中小型生产企业中的应用。
近年来，人们在用过氧化物交联聚乙烯时发现，采用交联剂与助交联剂并用可以显著地
提高交联效果。使用助交联剂可以提高交联度，降低降解几率，并可适当降低交联剂的用量。
2.2 硅烷交联
硅烷交联可分为两个过程：①利用DCP分解成游离基并作引发剂把不饱和硅烷分子和聚乙烯分子接枝，产生活性硅烷基形成了俗称的A料：②将A料与俗称为B料的催化剂在一定的温度下进行水解交联反应，形成网状XLPE分子结构。
硅烷交联工艺可分为一步法和二步法两种。
一步法又分为两种：一种是Monosil一步法，即电线电缆制造厂直接购买聚乙烯（PE） 基料和化学原料硅烷等，使用配备液态硅烷计量的送料系统，在较大长径比螺杆挤塑机上直接混料并挤包在导体上；另一种是固相一步法， 即将硅烷通过白炭黑载体渗吸到PE基料中，含有硅烷的PE料在电线电缆制造厂使用时，不需要经过任何混料过程就可以在挤塑机直接挤出。
二步法是按一定比例，把原材料厂提供的A料和B料由电线电缆制造商混合后，再用挤塑机挤出。
目前广泛使用的是二步法和固相一步法硅烷交联工艺。
硅烷交联工艺虽然在温水或蒸汽中进行，并且其交联反应过程是一个吸水反应，但是XLPE中含有的水分仍然极小， 约200ppm，（1ppm表示百分之一），绝缘品质基本和干式交联一样，可生产10kV以下电压等级的电线电缆，目前国内多用此工艺生产电压等级为 0.6∕1kV的电力电缆，性能可靠。
2.3 辐照交联
辐照交联电缆技术始于20世纪50年代中期，利用高能电子射线照射聚乙烯，使聚乙烯分子由线型结构转变为三维立体网状结构，揭开了电子辐照交联的序幕。聚乙烯和各种乙烯共聚物用较低的辐照剂量就可以进行交联。由于辐照交联的聚乙烯是热塑性的，在普通的聚乙烯挤出机上用常用的加工温度挤出，不会产生前期交联，辐射交联的优点是：交联与挤塑分开进行，产品质量容易控制，生产效率高，废品率低，交联过程中不需要另外的自由基引发剂，保持了材料的洁净性，提高了材料的电气性能；在加大阻燃剂的用量时，适合用于生产耐高温的阻燃电缆。但辐射交联法生产设备昂贵，操作及维护技术复杂，受辐射源的限制，现阶段主要用于生产小截面、薄壁电线电缆。
2.4 紫外光交联
紫外光交联法通过光引发剂吸收紫外光能量后，在聚乙烯链上夺取氢原子产生自由基，引发聚乙烯交联。光交联在技术上类似于高能电子束辐射法，但是它采用低能的紫外光作为辐射源，操作简单，防护容易，设备易得，投资费用少。因此，聚乙烯紫外光交联技术越来越受到人们的重视，在发展交联电线电缆方面具有一定的市场潜力。
三、交联聚乙烯在高压绝缘电缆料中的应用
聚乙烯（PE）具有优良的电绝缘性、耐低温性、易成型加工性和足够的机械强度等，是一种很好的电气绝缘材料，已被广泛用作电线电缆绝缘层和护套料的主要原料。但由于其使用温度较低、承受短路电流的能力差，不适合用于发热量较大的导线及电力电缆等领域，其市场受到了很大的限制。交联是提PE性能的重要手段之一，不仅可以大幅提高其物理机械性能、耐环境应力开裂性、耐腐蚀性、抗蠕变和电学等综合性能，而且显著提高了其耐温等级。经过交联的LDPE，其耐热温度从70℃提高到90℃以上，使其在高压电缆绝缘材料领域得到广泛应用。
交联聚乙烯最具经济意义的特点是将原来PVC、未交联PE电缆绝缘材料的耐热温度由65～75℃提高到90～120℃，这就意味着电缆所允许的载流量将有大幅度的上升。在相同载流量下，电缆的截面积下降，可以节约大量的有色金属，从而使输电成本大大降低，具有巨大的社会、经济效益。目前发达国家交联聚乙烯电缆的消费量已占全部聚乙烯电缆的60%～80%，而我国还不到5%，因此，我国将大力发展和应用交联聚乙烯电缆。
四、结语
随着现代科学技术的发展，世界各国对环保意识的加强，以及人们对自身健康的关注，对电线电缆产品的安全性、环保性提出了更高的要求。交联聚乙烯绝缘，具有电气性能好、机械性能优越、耐环境气候、不延燃、耐化学腐蚀、容易加工、加工流程短、技术操作简便、材料来源丰富，成本较低等优点，是一种值得在生产和生活中推广的高压电缆。
关键词：交联聚乙烯；塑料绝缘；高压电缆；工艺
前言
电力电缆是电线电缆制造业中一个重要的产品，按电压等级分：0.6/1kV及以下属于低压电缆、3.6/6kV～35kV属于中压电缆、35～110kV属于高压电缆、220kV及以上属于超高压电缆。国外从20世纪70年代起生产高压交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆，目前国外超高压XLPE电缆绝缘料和超高压XLPE绝缘电缆均能达到220kV及以上的耐压等级。相对而言，我国起步较晚，但发展迅速。
一、塑料绝缘电缆
1.1 聚氯乙烯绝缘电缆。
工艺性能好，易于加工，化学稳定性高（耐油酸、耐碱及耐腐蚀，非延燃性，生产效率高，价格低廉，敷设维护简单。
1.2 聚乙烯绝缘电缆。
有良好的介电性能，介质损耗角正切值小，绝缘电阻高；工艺性能好，易于加工，耐湿性好，比重小。但该类电缆抗电晕及耐热性能较差，受热易变形或开裂，因而用于较高的工作电压等级时，必须加入特殊添加剂。
1.3 交联聚乙烯绝缘电缆。
电气性能好，击穿电场强度高，介质损耗角正切值小，绝缘电阻高；有较高的耐热性和耐老化性能，允许工作温度高，载流量大，适宜于高落差与垂直敷设，是一种很有发展前途的高压电缆。
二、交联聚乙烯的工艺
目前交联聚乙烯交联工艺主要有过氧化物化学交联、硅烷交联（又称温水交联）、辐照交联、紫外光交联等。
2.1 过氧化物交联
过氧化物交联法又名化学交联法，通过过氧化物高温分解而引发一系列自由基反应，使聚乙烯交联。与辐射交联法的不同之处在于：其交联过程必须有交联剂，即过氧化物存在；交联反应必须在一定的温度下进行用过氧化物交联聚乙烯生产的交联制品性能比较优异，但在制品的加工过程中，挤出温度必须保持很低，以便防止其发生预交联或焦烧现象，从而影响制品的质量甚至损坏设备。该温度极限严格限制着可交联聚乙烯的挤出速度，而且在制品挤出成型后，需要在高温高压及几十米长（甚至上百米）的专用管道中进行交联反应，设备占据空间大，消耗能量大，生产效率低，因此限制了该技术在中小型生产企业中的应用。
近年来，人们在用过氧化物交联聚乙烯时发现，采用交联剂与助交联剂并用可以显著地
提高交联效果。使用助交联剂可以提高交联度，降低降解几率，并可适当降低交联剂的用量。
2.2 硅烷交联
硅烷交联可分为两个过程：①利用DCP分解成游离基并作引发剂把不饱和硅烷分子和聚乙烯分子接枝，产生活性硅烷基形成了俗称的A料：②将A料与俗称为B料的催化剂在一定的温度下进行水解交联反应，形成网状XLPE分子结构。
硅烷交联工艺可分为一步法和二步法两种。
一步法又分为两种：一种是Monosil一步法，即电线电缆制造厂直接购买聚乙烯（PE） 基料和化学原料硅烷等，使用配备液态硅烷计量的送料系统，在较大长径比螺杆挤塑机上直接混料并挤包在导体上；另一种是固相一步法， 即将硅烷通过白炭黑载体渗吸到PE基料中，含有硅烷的PE料在电线电缆制造厂使用时，不需要经过任何混料过程就可以在挤塑机直接挤出。
二步法是按一定比例，把原材料厂提供的A料和B料由电线电缆制造商混合后，再用挤塑机挤出。
目前广泛使用的是二步法和固相一步法硅烷交联工艺。
硅烷交联工艺虽然在温水或蒸汽中进行，并且其交联反应过程是一个吸水反应，但是XLPE中含有的水分仍然极小， 约200ppm，（1ppm表示百分之一），绝缘品质基本和干式交联一样，可生产10kV以下电压等级的电线电缆，目前国内多用此工艺生产电压等级为 0.6∕1kV的电力电缆，性能可靠。
2.3 辐照交联
辐照交联电缆技术始于20世纪50年代中期，利用高能电子射线照射聚乙烯，使聚乙烯分子由线型结构转变为三维立体网状结构，揭开了电子辐照交联的序幕。聚乙烯和各种乙烯共聚物用较低的辐照剂量就可以进行交联。由于辐照交联的聚乙烯是热塑性的，在普通的聚乙烯挤出机上用常用的加工温度挤出，不会产生前期交联，辐射交联的优点是：交联与挤塑分开进行，产品质量容易控制，生产效率高，废品率低，交联过程中不需要另外的自由基引发剂，保持了材料的洁净性，提高了材料的电气性能；在加大阻燃剂的用量时，适合用于生产耐高温的阻燃电缆。但辐射交联法生产设备昂贵，操作及维护技术复杂，受辐射源的限制，现阶段主要用于生产小截面、薄壁电线电缆。
2.4 紫外光交联
紫外光交联法通过光引发剂吸收紫外光能量后，在聚乙烯链上夺取氢原子产生自由基，引发聚乙烯交联。光交联在技术上类似于高能电子束辐射法，但是它采用低能的紫外光作为辐射源，操作简单，防护容易，设备易得，投资费用少。因此，聚乙烯紫外光交联技术越来越受到人们的重视，在发展交联电线电缆方面具有一定的市场潜力。
三、交联聚乙烯在高压绝缘电缆料中的应用
聚乙烯（PE）具有优良的电绝缘性、耐低温性、易成型加工性和足够的机械强度等，是一种很好的电气绝缘材料，已被广泛用作电线电缆绝缘层和护套料的主要原料。但由于其使用温度较低、承受短路电流的能力差，不适合用于发热量较大的导线及电力电缆等领域，其市场受到了很大的限制。交联是提PE性能的重要手段之一，不仅可以大幅提高其物理机械性能、耐环境应力开裂性、耐腐蚀性、抗蠕变和电学等综合性能，而且显著提高了其耐温等级。经过交联的LDPE，其耐热温度从70℃提高到90℃以上，使其在高压电缆绝缘材料领域得到广泛应用。
交联聚乙烯最具经济意义的特点是将原来PVC、未交联PE电缆绝缘材料的耐热温度由65～75℃提高到90～120℃，这就意味着电缆所允许的载流量将有大幅度的上升。在相同载流量下，电缆的截面积下降，可以节约大量的有色金属，从而使输电成本大大降低，具有巨大的社会、经济效益。目前发达国家交联聚乙烯电缆的消费量已占全部聚乙烯电缆的60%～80%，而我国还不到5%，因此，我国将大力发展和应用交联聚乙烯电缆。
四、结语
随着现代科学技术的发展，世界各国对环保意识的加强，以及人们对自身健康的关注，对电线电缆产品的安全性、环保性提出了更高的要求。交联聚乙烯绝缘，具有电气性能好、机械性能优越、耐环境气候、不延燃、耐化学腐蚀、容易加工、加工流程短、技术操作简便、材料来源丰富，成本较低等优点，是一种值得在生产和生活中推广的高压电缆。