电线电缆用交联聚乙烯材料性能.pdf
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1、23塑料助剂2023年第3期(总第159 期)电线电缆用交联聚乙烯材料性能刘兆燕,李强,张磊,吕阳,王昊婧?(1.国网北京市电力公司,北京10 0 0 0 0;2.国网北京市电力公司经济技术研究院,北京10 0 0 0 0)摘要:介绍了采用硅烷交联聚乙烯制备交联聚乙烯方法,利用性能测试的方式验证材料的耐湿热性能。为保证测试结果的精准度,向材料中混入聚乙烯基吡咯烷酮或混杂纤维,并将混合后的材料置于沸水内持续煮2 0 0 h,以此模拟真实的湿热老化环境。通过对测试结果进行分析可知,在复合材料中添加6%聚乙烯基吡咯烷酮,或者添加混杂纤维复合材料厚度在6.6 mm时,交联聚乙烯的性能达到最佳。关键词:
2、电线电缆;交联聚乙烯;耐湿热性能;测试分析doi:10.3969/j.issn.1671-6294.2023.03.0008Performance Analysis of Crosslinked Polyethylene Material for Wire and CableLiu Zhaoyan,Li Qiang,Zhang Lei,Lv Yang,Wang Haojing(1.State Grid Beijing Electric Power Company,Beijing 100000,China;2.State Grid Beijing Economics Research Insti
3、tute,Beijing 100000,China)Abstract:In order to improve the production efficiency and performance of wire and cable,the crosslinkedpolyethylene material as the main research object,using silane crosslinked polyethylene technology to completethe preparation of crosslinked polyethylene material.In orde
4、r to ensure the accuracy of the test results,polyethylene pyrrolidone or hybrid fiber were mixed into the material,and the mixed material was boiled inboiling water for 200 h,so as to simulate the real humidity and heat aging environment.Through the analysis ofthe test results,it can be seen that 6%
5、polyethylene pyrrolidone or 6.6 mm hybrid fiber reinforced can achieve thebest performance of crosslinked polyethylene.Keywords:wire and cable;crosslinked polyethylene;heat and humidity resistance;test and analysis电线电缆的主要生产原材料为交联聚乙烯,其是加人过氧化物体系,再经过特殊工艺而制成的电缆绝缘材料。经过交联改性的聚乙烯在性能方面得到大幅度提升,但该材料的交联技术存在设备昂贵
6、、工艺操作较为烦琐等问题。收稿日期:2 0 2 2-0 4-2 7基金项目:基于数据中台的数据质量在线监测研究应用,项目编号:SCFJXT00WLXX21002161电线电缆用交联聚乙烯材料概述1.1交联聚乙烯材料的特点交联聚乙烯实际上是一种半结晶的聚合物,其结构包含结晶区和无定形区。结晶区的微观形态呈球晶状,该球晶的尺寸为10 m,外围被放射状结构且排列较为整齐的片晶包裹。片晶之间为无定形区,无定形区占空间比例为6 5%。片晶由互相折叠的C一H分子链规律排列构成,无定242023年第3期(总第159 期)塑料助剂形区内水分子、气体分子、交联剂以及分子链均杂乱分布。结晶区和无定形区的特性均可决
7、定电荷和宏观特性。交联聚乙烯具有优良的耐热性能、绝缘性能、力学性能以及耐化学性能。交联聚乙烯材料内部的网状立体结构使其具有良好的耐热性能,在30 0 以内的高温环境下不易发生热分解,并且该材料的温度可长期稳定在9 0 左右。制备交联聚乙烯的过程最大限度地保留了聚乙烯的绝缘性能,使该材料具有绝缘电阻大、不易受温度影响等特性。交联聚乙烯的硬度、刚度性能较好,其主要原因为材料的大分子间均含有化学键。交联聚乙烯材料可有效保留聚乙烯的耐化学性,有利于提高材料的耐酸碱、耐油性能。1.2交联聚乙烯材料生产技术聚乙烯经过辐照或者化学交联反应即可生成交联聚乙烯材料。其中,辐照包括高能辐照、紫外线辐照等,为提升材
8、料的交联效果,在材料制备过程中,还要加人敏化剂、抗氧剂等添加剂。采用高能辐照方法对材料进行生产,可有效控制材料的质量与生产效率,但该方法易受辐射源的影响,无法生产出绝缘层较厚的聚乙烯材料。紫外线辐照方法的生产速度较快,并且材料的生产成本较低,不易出现绝缘性能的缺陷问题2 。化学交联方法可以以过氧化物、硅烷作为交联剂。过氧化物在高温条件下易产生自由基,自由基与聚乙烯之间发生交联,即可获得交联聚乙烯。但该方法的能耗较高,无法保证材料生产的效率。硅烷交联法可按照生产流程分为一步法、两步法和共聚法,乙烯基硅烷与聚乙烯在引发剂的作用下,可产生硅烷接枝聚合物,反应过程中应保证聚乙烯处于熔融状态。采用硅烷交
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