10kV及以下電纜用過(guò)氧化物XLPE絕緣料配方與工藝的開發(fā)

田維生

【摘要】研究了XLPE絕緣料的交聯(lián)方法和工藝特點(diǎn)、探討了過(guò)氧化物XLPE絕緣料的基礎(chǔ)樹脂與配合劑的選擇、確定了試驗(yàn)配方、檢測(cè)了粒料性能、驗(yàn)證了成品放線工藝。結(jié)果表明：其物理性能滿足JB/T 10437-2004中YJ-10指標(biāo)要求；工藝性能滿足造粒加工與放線擠出要求。

【關(guān)鍵詞】電纜 過(guò)氧化物 絕緣料 XLPE配方

1 概述

XLPE是PE通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)，使分子結(jié)構(gòu)從二維線狀變?yōu)槿S網(wǎng)狀，材料的化學(xué)和物理特性得到增強(qiáng)，耐溫、耐壓性能提高。PE的交聯(lián)方法有物理交聯(lián)（即輻照交聯(lián)）和化學(xué)交聯(lián)（分為硅烷交聯(lián)和過(guò)氧化物交聯(lián)）。

輻照交聯(lián)：采用經(jīng)過(guò)改性的PE絕緣料，將擠出冷卻后的絕緣線芯，均勻通過(guò)高能電子加速器的輻照掃描窗口完成交聯(lián)過(guò)程。

硅烷化學(xué)交聯(lián)：采用硅烷在引發(fā)劑的作用下與熔融的聚合物反應(yīng)，形成硅烷接枝聚合物，并在硅烷醇縮合催化劑的存在下，遇水發(fā)生水解，從而形成網(wǎng)狀的氧烷鏈交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

過(guò)氧化物交聯(lián)：采用加入過(guò)氧化合物交聯(lián)劑的PE絕緣材料，擠出后連續(xù)均勻地通過(guò)充滿高溫、高壓氮?dú)獾拿芊饨宦?lián)管道完成交聯(lián)過(guò)程。惰性氣體交聯(lián)，也即干法化學(xué)交聯(lián)。傳熱媒體為氮?dú)猓ǘ栊詺怏w），交聯(lián)聚乙烯電氣性能優(yōu)良、生產(chǎn)范圍可達(dá)500KV級(jí)。

交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的長(zhǎng)期允許工作溫度可達(dá)90℃。在130℃溫度以下保持彈性狀態(tài)，相對(duì)同等截面的聚氯乙烯絕緣電纜，它的載流量可提高約25%。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐熱好、耐化學(xué)腐蝕，已被用戶廣泛地認(rèn)同。

本文是遠(yuǎn)東電纜有限公司開發(fā)10kV及以下電纜用過(guò)氧化物XLPE絕緣料配方與工藝的具體試驗(yàn)結(jié)果。

2 主要儀器設(shè)備及原輔材料2.1 主要試驗(yàn)儀器

熔體流動(dòng)速率儀、小開煉機(jī)、平板硫化機(jī)、沖片機(jī)、熱延伸試驗(yàn)裝置、絕緣電阻測(cè)試儀、XLPE顆粒雜質(zhì)測(cè)試儀、低溫沖擊脆化試驗(yàn)儀、微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)、老化試驗(yàn)箱、自動(dòng)電子密度（比重）儀等。

2.2 主要生產(chǎn)設(shè)備

塑料自動(dòng)加料機(jī)、雙螺桿擠出造粒機(jī)組、三層共擠半懸鏈干法交聯(lián)線。2.3 主要原輔材料

低密度聚乙烯、DCP、抗氧劑300。

3 10kV及以下電纜用過(guò)氧化物XLPE絕緣料配方的設(shè)計(jì)原則

3.1 性能指標(biāo)要求

配方性能指標(biāo)按JB/T 10437-2004要求設(shè)計(jì)。

3.2 PE樹脂的選擇

基料PE樹脂選擇揚(yáng)子石化巴斯夫有限責(zé)任公司生產(chǎn)的低密度聚乙烯2420H，它的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 2420H的主要技術(shù)指標(biāo)生產(chǎn)過(guò)程中，因三種原材料所需溫度控制和加熱時(shí)間不同，加料時(shí)分開加入，通過(guò)流量控制來(lái)實(shí)現(xiàn)配比，流量控制詳見表2。

擠塑機(jī)各溫區(qū)加熱方式和參數(shù)控制情況為：DCP：用水加熱，溫度設(shè)在54℃；機(jī)頭：用油加熱，溫度設(shè)在106℃；機(jī)筒：用油加熱，溫度設(shè)在82℃。

5 10kV及以下電纜用過(guò)氧化物XLPE絕緣粒料性能及產(chǎn)品放線工藝

5.1 絕緣粒料性能

絕緣粒料用模壓法制片，將粒料在115-120℃的小開煉機(jī)上塑化、出片，再到平板硫化機(jī)上（180±2）℃*15min、壓力在15Mpa以上，交聯(lián)后測(cè)試膠片性能，詳見表3。

表3 粒料和成品主要性能

6 結(jié)束語(yǔ)

采用低密度聚乙烯2420H、交聯(lián)劑DCP和抗氧劑300研制的10kV及以下電纜用過(guò)氧化物XLPE絕緣料配方與工藝，其物理力學(xué)性能滿足JB/T 10437-2004中YJ-10指標(biāo)要求；工藝性能滿足造粒加工與放線擠出要求。在遠(yuǎn)東電纜有限公司已經(jīng)投入正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊芳，姚自余，賈慧青，趙家琳. 通過(guò)物性分析對(duì)電纜絕緣料LDPE 2210H進(jìn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化[J].塑料科技，2011（03）