交联聚乙烯绝缘料用基础树脂的性能研究
一种交联型高阻燃聚乙烯电缆护套料及其制备方法
一种交联型高阻燃聚乙烯电缆护套料及其制备方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着电力行业的快速发展和人们对安全性能要求的日益提高，电缆护套料作为电缆的重要组成部分，其阻燃性能和耐热性能等关键指标也在逐步受到关注。
在传统的电缆护套料中，聚乙烯是一种常用的材料，但其阻燃性能较差，存在火灾隐患。
高阻燃聚乙烯电缆护套料应运而生。
一种交联型高阻燃聚乙烯电缆护套料，是在聚乙烯材料中加入一定比例的阻燃剂和交联剂，经过交联反应形成高分子网络结构，提高了材料的抗拉强度和耐热性能，并同时具有良好的阻燃性能。
其制备方法主要包括以下几个步骤：选用优质的聚乙烯树脂作为基础材料，根据所需性能要求确定添加的阻燃剂和交联剂的种类和比例。
阻燃剂可以选择氧化铝、磷酸盐等具有高效阻燃性能的物质，交联剂可以选择辐射交联剂或化学交联剂。
将聚乙烯树脂和阻燃剂、交联剂等添加到混合均匀的料斗中，进行高效混炼和加热粉碎处理，使各种组分充分混合均匀，形成均一的料液。
然后，通过挤出机将混合料从模头中挤出，经过冷却定型后形成电缆护套料。
在挤出过程中可以通过控制挤出温度和挤出速度来调节料液的流动性和挤出性能，确保产品的成型精度和表面质量。
对挤出成型的电缆护套料进行交联处理，可以通过热交联或辐射交联的方式进行。
热交联是将产品放入恒温水浴或热箱中进行加热处理，使交联剂发生化学反应而形成交联结构；辐射交联是将产品放入电子加速器或γ射线设备中进行辐射处理，利用辐射能量打断分子链并形成交联结构。
通过以上制备方法，可以制备出具有优异性能的交联型高阻燃聚乙烯电缆护套料。
这种材料具有抗拉强度高、耐热性好、阻燃性能优异等特点，可以有效提高电缆的安全性能，延长电缆的使用寿命，广泛应用于电力、通讯等领域。
该制备方法简单易行，具有一定的工艺途径和经济效益，具有一定的推广和应用前景。
交联型高阻燃聚乙烯电缆护套料及其制备方法是一种具有重要意义的新型材料和制备技术，对推动电力行业的发展和提高电缆安全性能具有重要意义。
高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘料性能对比实验研究
高压交流电缆用交联聚乙烯绝缘料性能对比实验研究欧阳本红1，刘松华1，王诗航2，李建英2，李盛涛2(1. 中国电力科学研究院有限公司，湖北 武汉 430074；2. 西安交通大学 电气工程学院，陕西 西安 710049)摘 要：中国高电压等级交流电缆用交联聚乙烯（XPLE ）绝缘料研发较晚，目前国产220 kV 电压等级绝缘料暂未获得工程应用。
以3种国内外高压电缆XLPE 绝缘料为研究对象，对比分析绝缘料热压试样的工频击穿场强、介电常数、介质损耗正切、熔融和结晶性能、拉伸强度、断裂伸长率、微观形貌和交联度等参数。
实验测试结果表明：国产XLPE 绝缘料的宏观性能参数已经和进口XLPE 绝缘料相差不大，甚至国产绝缘料试样的击穿场强和力学性能参数优于进口X1#试样，但同时也能够发现国产绝缘料的不足之处，例如击穿场强的稳定性较差、介质损耗角正切值偏大等。
研究结论可为国产电缆绝缘料的研发与性能提升提供数据支撑。
关键词：高压电缆；交联聚乙烯；绝缘性能DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.2020061760 引言由于架空线占输电走廊面积大、不美观等原因，电缆化成为了未来城市电网建设的发展方向。
交联聚乙烯（XLPE ）绝缘是目前高压电缆的主要绝缘形式，其具有优异的电气性能、机械性能和耐老化性能等，逐步取代了油纸电缆和充油电缆等。
目前，中国已经具备了制造500 kV 电压等级高压交、直流电缆的能力[1-2]。
然而，中国XLPE 电缆绝缘料的研发能力远远落后于国际先进水平。
为了打破目前高压电缆绝缘料依靠进口的局面，亟须推进中国XLPE 电缆绝缘料的研发与生产水平。
相比于北欧化工和陶氏化学等企业的电缆绝缘料，国内220 kV 电压等级电缆绝缘料研发仍处于起步阶段，尚未获得工程引用。
电缆料的分子链结构、复配过程、纯净度等的差别都会导致XLPE 绝缘理化性能的差异[3-7]。
全面表征分析国内外电缆绝缘料理化性能的差异，可明确国内电缆绝缘料的优化方向，为国产电缆绝缘料的综合性能改进提供数据支撑，具有重要的指导意义。
过氧化物交联聚乙烯料的抗氧化性能分析
过氧化物交联聚乙烯料的抗氧化性能分析过氧化物交联聚乙烯（PEX）是一种广泛应用于管道系统和电线电缆绝缘层材料中的聚合物材料。
其抗氧化性能对于保障管道和电缆的安全运行至关重要。
本文将对过氧化物交联聚乙烯料的抗氧化性能进行细致分析。
1. 抗氧化性能的重要性过氧化物交联聚乙烯料常处于恶劣环境中，如高温、紫外线辐射、化学腐蚀等。
这些外部环境因素会导致材料老化、断裂、性能下降等问题，进而影响管道和电缆的安全性和寿命。
因此，保证过氧化物交联聚乙烯料具有良好的抗氧化性能是非常重要的。
2. 影响抗氧化性能的因素2.1 材料结构过氧化物交联聚乙烯的抗氧化性能受到材料结构的影响。
高交联度的聚乙烯具有更好的抗氧化性能，因为交联度越高，材料的耐热性、耐辐射性也越强，能够抵御外部环境因素的侵蚀。
2.2 添加剂添加剂在过氧化物交联聚乙烯料中起着重要的作用。
常见的添加剂有抗氧剂、紫外线吸收剂和硬度调节剂等。
抗氧剂能够有效延缓材料老化过程，延长使用寿命；紫外线吸收剂能够吸收紫外线辐射，降低对材料的损伤；硬度调节剂能够调节材料的硬度，提高耐磨性和耐候性。
2.3 加工工艺加工工艺对过氧化物交联聚乙烯料的抗氧化性能有一定影响。
在加工过程中，合适的温度和时间能够保证材料的交联度和熔融指数达到最佳状态，从而提高材料的抗氧化性能。
3. 抗氧化性能测试方法3.1 热氧老化试验热氧老化试验是常用的测试方法之一。
将过氧化物交联聚乙烯料样品放入恒温恒湿箱中，在一定温度下暴露一段时间后，观察样品外观变化和性能指标的变化。
如样品颜色变化、表面龟裂、拉伸强度下降等。
3.2 氧化指数测定氧化指数测定是通过测量样品在一定条件下受氧化作用的速度来评估其抗氧化性能。
其中，氧化指数越低，表明样品抗氧化性能越好。
4. 改进措施4.1 优化材料配方通过合理选择和控制添加剂的种类和用量，优化过氧化物交联聚乙烯料的配方，提高其抗氧化性能。
4.2 改善加工工艺加工工艺的改善是提高抗氧化性能的关键。
电线电缆用紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料
电线电缆用紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料1. 紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料的概念紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料是一种新型的绝缘材料，它采用紫外光辐照技术对聚乙烯材料进行交联加工，从而提高其绝缘性能和耐热性能。
这种材料通常用于电线电缆的绝缘层，能够有效提高电线电缆的安全可靠性和使用寿命。
2. 紫外光辐照交联技术原理紫外光辐照交联技术是一种利用紫外光对聚乙烯材料进行辐照处理，使其分子链发生交联而提高物理性能的加工方法。
在紫外光的照射下，聚乙烯材料中的双键发生光化学反应，形成自由基，然后自由基与聚乙烯分子链结合，形成交联结构，从而提高材料的机械性能、耐热性能和化学稳定性。
3. 紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料的优势紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料相比传统的热交联聚乙烯绝缘料具有以下优势：- 生产工艺简单，节能环保紫外光辐照交联技术无需加热处理，节约了大量能源，同时不会产生有害气体和废水，符合环保要求。
- 产品性能优越紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料具有优异的机械性能、耐热性能和耐化学性能，能够满足电线电缆在复杂使用环境下的要求。
- 生产效率高紫外光辐照交联技术加工速度快，生产效率高，适用于大批量生产。
4. 紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料在电线电缆中的应用紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料广泛应用于电力电缆、通信电缆、光纤电缆等各类电线电缆产品中。
其优越的性能能够有效提高电线电缆的安全可靠性和使用寿命，满足不同场合的电气设备需求。
5. 紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料的未来发展趋势随着电力、通信、交通等领域的不断发展，对电线电缆的要求也越来越高。
紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料作为一种新型的绝缘材料，具有广阔的市场前景。
未来，随着相关技术和工艺的不断完善，紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料将在电线电缆领域得到更广泛的应用，并为行业的发展注入新的动力。
紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料作为一种新型的绝缘材料，具有明显的优势和广阔的应用前景。
在未来的发展中，应该进一步加大对该材料的研究和开发力度，推动其在电线电缆领域的广泛应用，为电力行业的发展做出更大的贡献。
辐照交联聚乙烯配方
辐照交联聚乙烯配方（实用版）目录1.辐照交联聚乙烯的概述2.辐照交联聚乙烯的配方3.辐照交联聚乙烯的性能及应用正文一、辐照交联聚乙烯的概述辐照交联聚乙烯，又称辐射交联聚乙烯，是一种通过辐射技术改善聚乙烯性能的高分子材料。
在辐照过程中，聚乙烯分子间产生自由基，这些自由基在热量和压力的作用下，形成交联结构。
辐照交联聚乙烯具有优异的物理、化学和热性能，广泛应用于电线电缆、管材、泡沫等领域。
二、辐照交联聚乙烯的配方辐照交联聚乙烯的配方主要包括以下几种成分：1.聚乙烯：作为基础树脂，提供辐照交联聚乙烯的基本性能。
2.交联剂：在辐照过程中，与聚乙烯分子发生反应，形成交联结构。
常用的交联剂有有机过氧化物（如过氧化二苯甲酰）和硫磺等。
3.抗氧化剂：提高辐照交联聚乙烯的耐热性能和抗氧化性能。
常用的抗氧化剂有维生素 E、抗老化剂等。
4.填充剂：改善辐照交联聚乙烯的力学性能和加工性能。
常用的填充剂有碳酸钙、滑石粉等。
5.增塑剂：提高辐照交联聚乙烯的柔韧性和可塑性。
常用的增塑剂有石蜡、环氧大豆油等。
6.着色剂：赋予辐照交联聚乙烯特定的颜色，以满足不同场合的使用要求。
常用的着色剂有碳黑、颜料等。
三、辐照交联聚乙烯的性能及应用辐照交联聚乙烯具有以下优异性能：1.优异的力学性能：辐照交联聚乙烯具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和耐磨性。
2.良好的耐热性能：辐照交联聚乙烯的耐热性能比普通聚乙烯明显提高，可在高温环境下长期使用。
3.良好的耐化学腐蚀性能：辐照交联聚乙烯对大多数化学品具有良好的耐腐蚀性。
4.良好的电性能：辐照交联聚乙烯具有较低的介电常数和优异的绝缘性能。
辐照交联聚乙烯广泛应用于以下领域：1.电线电缆：辐照交联聚乙烯具有良好的绝缘性能和耐热性能，可用于制造各种中低压电力电缆、通信电缆等。
2.管材：辐照交联聚乙烯具有良好的耐压性能和耐热性能，可用于制造燃气管、给水管等。
影响电缆交联聚乙烯绝缘热延伸性能因素分析
影响电缆交联聚乙烯绝缘热延伸性能因素分析在电线电缆行业中，交联聚乙烯（XLPE）同聚氯乙烯（PV C）和聚乙烯（PE）一样，均是常用的塑料绝缘材料，其中XLPE兼具性能优异和环保双重优势，成为电缆塑料绝缘材料中的佼佼者，因此XLPE电缆是我国电缆行业的主流发展趋势。
交联度在很大程度上决定着交联材料的使用性能及使用寿命，对于XLPE也不例外。
因此，热延伸试验作为衡量交联度的重要技术参数之一，在生产过程及成品质量检验中是必不可少的。
标签：交联聚乙烯绝缘；热延伸标签：交联聚乙烯绝缘；热延伸1、影响热延伸的因素通常，热延伸项目不合格分为两种情况：（1）试样受热180 s内失效。
试样在低于200℃时就呈现出熔融状态，在内较短时间（一般不超过180s）就发生熔断，这种情况说明样品X LPE绝缘交联度很低，其分子结构更接近非交联的线性结构；（2）试样受热300s以后（部分甚至接近900s）失效。
说明样品试样XLPE 绝缘具有一定的交联度，但仍未达到标准要求。
故热延伸项目的不合格，本质上就是XLPE绝缘的交联度不够造成的。
因此凡是能影响到X LPE绝缘交联度的因素，都是影响热延伸项目的因素。
1.1电缆料的影响原材料对产品性能的影响是不言而喻的。
以生产10kV及以下中低压电力电缆和电气装备用电缆的硅烷交联工艺为例。
基础树脂结构差异、硅烷结构及用量、引发剂用量、色母粒配比等都对交联程度有一定程度上的影响。
1.2交联方式的影响目前，常用于工业生产XLPE的方法主要有3种，即过氧化物交联（化学交联）、硅烷交联（温水交联）和辐照交联。
不同的交联方式，交联反应的机理不同，生成的交联网状结构和交联度不同，因此不同交联方式的生产的XLPE绝缘料热延伸项目也会存在一定的差异。
通过大量对XLPE绝缘热延伸数值的统计分析，3种常用交联方式生产的XLPE热延伸值基本范围如下：（1）硅烷交联通常在60%～80%；（2）过氧化物交联，以常用的过氧化二异丙苯（DCP）交联剂为例，热延伸值通常在40%-70%；（3）辐照交联通常在30%～50%。
紫外光交联聚乙烯电缆料配方
紫外光交联聚乙烯电缆料配方一、引言电缆料是制造电缆的基础材料之一，而紫外光交联聚乙烯电缆料具有良好的物理性能和电气性能，被广泛应用于电力、通讯和建筑等领域。
本文将介绍一种紫外光交联聚乙烯电缆料的配方。
二、配方原料紫外光交联聚乙烯电缆料的配方主要包括聚乙烯树脂、交联剂、稳定剂、填充剂和润滑剂等。
1. 聚乙烯树脂：聚乙烯是电缆料的主要基础树脂，可通过聚合反应获得。
聚乙烯树脂应具有较高的分子量和适当的熔融指数，以保证电缆料的强度和加工性能。
2. 交联剂：交联剂用于使聚乙烯树脂发生交联反应，提高电缆料的热稳定性和机械性能。
常用的交联剂有有机过氧化物和有机过硫酸盐等。
3. 稳定剂：稳定剂用于防止聚乙烯树脂在加工和使用过程中发生分解和老化。
常用的稳定剂有抗氧剂和紫外吸收剂等。
4. 填充剂：填充剂用于调节电缆料的机械性能和外观。
常用的填充剂有二氧化硅、碳酸钙和滑石粉等。
5. 润滑剂：润滑剂用于减少电缆料的粘度，提高加工性能。
常用的润滑剂有蜡和硬脂酸等。
三、配方比例紫外光交联聚乙烯电缆料的配方比例需要根据具体要求进行调整，下面是一种常用的配方比例参考：1. 聚乙烯树脂：60-70%2. 交联剂：1-3%3. 稳定剂：0.5-1.5%4. 填充剂：10-20%5. 润滑剂：0.5-1.5%四、制备方法1. 将聚乙烯树脂、交联剂、稳定剂、填充剂和润滑剂按照配方比例加入混合机中，并进行充分混合。
2. 将混合好的料料通过挤出机加热熔融，并通过模头挤出成型。
3. 将挤出成型的电缆料进行冷却和拉伸，使其交联反应发生，并获得所需的物理性能和电气性能。
五、结论紫外光交联聚乙烯电缆料的配方是根据聚乙烯树脂、交联剂、稳定剂、填充剂和润滑剂等原料进行配比调整的。
通过合理的配方比例和制备方法，可以获得具有良好物理性能和电气性能的电缆料，满足各种应用需求。
220_kV_电缆XLPE_绝缘材料热氧老化性能对比
料特 性 缺 乏 系 统 研 究 [10] 。 若 以 运 行 经 验 丰 富 的
220 kV 进口料为参照,通过深入比较国产与进口料
电缆绝缘料市场主要被陶氏和北欧化工两家公司占
料耐老化性能,还能进一步获知材料差距,推动材料
国内高压电缆工程建设。 因此,高压电缆绝缘材料
工程实际意义。
缘电缆具有质量轻、性能好和便于维护等优点,从
rate. And regardless of the degree of aging, the domestic material obviously maintains its advantages in electrical strength.
Keywords:crosslinked polyethylene; cable insulation; thermal-oxidative aging; breakdown strength; electrical tree; mechanical property
(1. 南方电网科学研究院有限责任公司,广东 广州 510663; 2. 深圳供电局有限公司,广东 深圳 518000)
摘 要:以进口同级材料为对比,对国产 220 kV 交联聚乙烯( XLPE) 交流电缆绝缘料开展不同温度
下的热氧老化实验,采用红外光谱、差示扫描量热法、凝胶含量、机械性能、电气性能等测试对材料
Abstract:With the imported material of the same voltage level as a reference, thermal-oxidative aging
tests were done at different temperatures for domestically produced 220 kV crosslinked polyethylene
超高压XLPE电缆绝缘料的交联副产物研究
超高压XLPE电缆绝缘料的交联副产物研究引言：超高压交联聚乙烯（XLPE）电缆由于其优异的电气性能和机械性能，广泛应用于电力系统中。
但是，高温条件下XLPE电缆的绝缘材料会发生交联反应，产生一些副产物，这些副产物会对电缆绝缘材料的性能产生不利影响。
因此，研究电缆绝缘料的交联副产物对于提高XLPE电缆的性能具有重要意义。
XLPE电缆绝缘材料的交联副产物主要来自于电缆绝缘材料中的聚合物链的断裂和重组过程。
交联反应主要发生在两种聚合物链之间的交联点处，形成交联副产物。
根据副产物的化学结构和性质的不同，可以将交联副产物分为气体、液体和固体三种类型。
交联副产物的性质：交联副产物的种类和含量对电缆绝缘材料的性能有重要影响。
气体副产物主要包括二氧化碳、一氧化碳和氢气等，会导致电缆绝缘材料的体积膨胀和气孔形成。
液体副产物主要为低分子量的聚合物和油状物质，会影响电缆的机械性能和电气性能。
固体副产物主要为交联聚乙烯颗粒，会导致电缆绝缘材料的变脆和降低抗冲击性能。
交联副产物的研究方法：研究交联副产物可以通过多种分析技术来进行，如红外光谱、气相色谱-质谱联用、核磁共振等。
通过这些技术可以分析交联副产物的化学结构和含量，并进一步研究其对电缆绝缘材料性能的影响。
交联副产物的影响：交联副产物会对XLPE电缆的性能产生不利影响。
气体副产物会降低电缆绝缘材料的介电强度和介电损耗因子，影响电缆的电气性能。
液体副产物会引起电缆绝缘材料的老化和机械性能的降低。
固体副产物会导致电缆绝缘材料的变脆，降低其抗冲击性能。
交联副产物的控制与减少：为了减少交联副产物的生成并提高XLPE电缆的性能，有以下几种方法：1）优化交联剂的选择和控制交联剂的用量；2）采用合适的工艺参数，如交联温度和交联时间；3）改变聚合物链结构，如引入交联剂或添加剂来控制交联副反应。
结论：研究交联副产物可以有效地提高超高压XLPE电缆的性能，进一步提高电力系统的可靠性和稳定性。
交联聚乙烯绝缘料标准
交联聚乙烯绝缘料标准交联聚乙烯绝缘料是一种在电力电缆制造中广泛使用的材料，它具有优异的电气性能和热稳定性，能够有效地保护电缆导体不受外界环境的影响。
为了确保交联聚乙烯绝缘料的质量和使用效果，制定了一系列的标准来规范其生产和应用。
本文将对交联聚乙烯绝缘料的相关标准进行介绍和分析。
首先，交联聚乙烯绝缘料的标准主要包括对原材料、生产工艺、性能指标和检测方法等方面的要求。
在原材料方面，标准通常规定了聚乙烯树脂、交联剂、抗氧化剂等各种成分的品种和质量要求，以确保绝缘料的基本性能。
在生产工艺方面，标准会对生产设备、工艺流程、操作规范等进行详细规定，以确保生产的稳定性和可控性。
在性能指标方面，标准会规定绝缘料的电气性能、热性能、机械性能等各项指标的要求，以确保其在电缆使用中能够满足要求。
在检测方法方面，标准会对各项性能指标的测试方法和要求进行规定，以确保检测结果的准确性和可比性。
其次，交联聚乙烯绝缘料的标准对其应用领域和环境条件也有一定的规定。
在应用领域方面，标准会根据绝缘料的性能特点和使用要求，对其在不同类型的电力电缆中的应用进行规定，以确保其能够满足不同电缆的需求。
在环境条件方面，标准会对绝缘料在不同温度、湿度、化学介质等环境条件下的性能要求进行规定，以确保其在各种复杂环境下都能够稳定可靠地工作。
再次，交联聚乙烯绝缘料的标准还包括对其质量控制和质量评定的要求。
在质量控制方面，标准会对生产过程中的各个环节进行详细的质量控制要求，包括原材料采购、生产过程监控、成品检验等，以确保生产出的绝缘料符合标准要求。
在质量评定方面，标准会对绝缘料的质量等级、质量评定方法和标识要求进行规定，以便用户和监管部门对其进行评定和监督。
最后，交联聚乙烯绝缘料的标准对其使用中的注意事项和维护要求也有一定的规定。
在使用中的注意事项方面，标准会对绝缘料的运输、储存、施工、使用等方面的注意事项进行规定，以确保其在使用过程中不受损坏。
在维护要求方面，标准会对绝缘料的定期检测、维护和修复等方面的要求进行规定，以确保其在使用过程中能够保持良好的状态。
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文章编号:100523360(2005)0620024204交联聚乙烯绝缘料用基础树脂的性能研究张建耀(江苏常熟理工学院化学与材料工程系,江苏常熟215500) 摘 要: 利用拉伸试验、红外光谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热法、流变表征等方法测试了交联聚乙烯绝缘料用基础树脂的性能,并研究了制备硅烷交联和过氧化物交联聚乙烯绝缘料的基础树脂组成。
结果表明,交联聚乙烯绝缘料用LDPE 树脂的基本性能:MFR 为210g Π10min ,密度为01920g Πcm 3,熔点为107℃左右,拉伸强度大于12MPa ,断裂伸长率大于580%,介电常数小于213,相对支化度2134左右。
硅烷交联聚乙烯绝缘料宜用LLDPE 和LDPE 的共混物做基础树脂,而过氧化物交联聚乙烯绝缘料的基础树脂用LDPE 即可。
关键词: 交联聚乙烯绝缘料;基础树脂;性能中图分类号:T Q325112 文献标识码:A 收稿日期:20052062101 前言 交联聚乙烯绝缘料用基础树脂主要为低密度聚乙烯(LDPE )。
LDPE 树脂是一种非极性、带支链的结晶性高聚物,其结构决定了材料具有优良的绝缘、介电性能。
但未改性的LDPE 树脂的工作温度低,耐环境应力开裂性能差。
对其进行交联改性,可以改善其耐热和耐环境应力开裂等性能。
聚乙烯树脂的交联改性主要有辐照交联、过氧化物交联和硅烷接枝交联3种方法。
本文研究了交联聚乙烯绝缘料用LDPE 树脂的性能及过氧化物交联和硅烷交联聚乙烯绝缘料的基础树脂组成。
2 实验部分211 原料 LDPE Q LT17,熔体流动速率210g Π10min ;LLDPE DFDA 7042,熔体流动速率210g Π10min ,齐鲁石化公司;LDPE A ,熔体流动速率210g Π10min ,进口;LDPE D J210,熔体流动速率211g Π10min ,上海金山石化公司;乙烯基三甲氧基硅烷(VT M OS ),试剂级,国产;过氧化二异丙苯(DCP ),试剂级,上海中心化学试剂厂。
212 主要设备 拉力机,AG —5000A ,日本岛津公司;G PC 仪,Waters150c ,Waters 公司;傅立叶变换红外光谱仪,Nicolet 2Magna750型,美国尼高力公司;差示扫描量热仪,T A —2910,美国T A 公司;西林电桥,P ΠN6796Π000;介电强度仪,P ΠN6135Π000,意大利CE AST 公司;高阻计,ZC43,上海第六电表厂;双螺杆挤出机,TSE —75A ,南京瑞亚公司;双阶挤出机,TE —95Π200,南京科亚公司;热延伸试验仪,RY S —Ⅲ,呼和浩特机电研究所;老化试验箱,401A ,上海试验仪器厂。
213 分析测试 拉伸强度和断裂伸长率:按G B ΠT 1040—1992规定测试,试样为Ⅱ型,厚度为210±011mm ,拉伸速度为100mm Πmin 。
体积电阻率:按G B ΠT 1410—1989规定测试,试片厚度110±011mm ,试验温度20℃,测试电压为直流1kV 。
介电常数及介质损耗因数:按G B ΠT 1409—1988规定测试,测试条件为50H z ,20℃。
42 塑料科技P LASTICS SCI 1&TECH NO LOGY №6(Sum 1170)December 2005介电强度:按G BΠT1408—1989规定测试。
分子量及分子量分布:采用Waters公司的Wa2 ters150c型G PC仪测试,测试温度140℃,溶剂为1, 2,42三氯苯(TC B),流速为110±011cm3Πmin。
差示扫描量热(DSC)分析:采用T A—2910差示扫描量热仪表征,从30℃开始,以10℃Πmin的速度升温,观察热焓(ΔH)随温度的变化。
聚乙烯样品结晶度XC由ΔHΠΔHm0计算,ΔHm0为聚乙烯晶体完全熔化的热焓,其值为286JΠg。
结晶熔点取熔融峰温。
红外光谱:采用Nicolet2Magna750型傅立叶变换红外光谱仪,扫描范围为4000cm-1～400cm-1,分辨率为2cm-1。
214 交联PE绝缘料制备及性能测试 硅烷交联PE绝缘料制备:用两步法,以硅烷作交联剂,以反应型双螺杆挤出机TSE—75A挤出造粒制备接枝料,以普通挤出机挤出造粒制备催化料。
过氧化物交联PE绝缘料制备:以DCP作交联剂,用双阶挤出机TE—95Π200挤出造粒。
交联PE绝缘料试样制备及性能测试:按中华人民共和国机械行业标准JBΠT10437—2004进行。
3 结果与讨论311 3种LDPE试样的基本性能 LDPE的分子链结构、分子量分布、熔点、结晶度等将影响交联聚乙烯绝缘料的交联性能、加工流变性能和拉伸性能。
表1是3种交联PE绝缘料用LDPE 试样的基本性能。
表1 3种LDPE试样的基本性能项 目LDPE A D J210Q LT17 MFR,gΠ10min210211210密度,gΠcm3019200192001920熔点,℃107141071810715结晶度,%351036143610重均分子量1010009260099900数均分子量154001500016000分子量分布系数615461176124拉伸强度,MPa121613111314断裂伸长率,%560580560介质损耗因数(1kV,50H z)115×10-4118×10-4118×10-4介电常数(50H z)211212212介电强度,kVΠmm411041134412体积电阻率,Ω・m(20℃,1kV)113×1015112×1015919×1014312 3种LDPE试样的红外光谱 由于在LDPE聚合过程中存在双基歧化终止现象和异构化反应,因此在其分子链上会形成一些双键。
在LDPE红外谱图中,908cm-1、888cm-1处的吸收峰分别归属于RCH CH2、RR′C CH2基团,可通过两峰面积的大小评估两种类型的双键含量[1,2]。
LDPE的双键含量是影响其交联的重要因素,特别是端基双键,因其空间位阻小,易受攻击而发生反应,故含量越多,越有利于交联反应,引发反应速度更快,交联反应更完全,对于提高交联PE的性能是有利的[3]。
LDPE聚合过程的另一个特点是链增长时因PE 分子重排而生成支链,LDPE大分子中支链的数量是影响交联PE性能的又一因素。
支链含量高的LDPE 易于交联,而且其密度低、结晶度低、熔点低,交联后具有良好的电性能、延伸性、透明性以及加工性[4]。
在LDPE红外谱图中,1378cm-1归属于甲基的变形振动,因支链端基多为甲基,故可用该峰峰强S1378cm-1换算的甲基数近似地表征PE支化度。
选择2019cm-1处的合频振动峰作为内标峰,以S1378cm21ΠS2019cm21表示PE分子链的相对支化度,其中S表示面积[1,2]。
图1是3种LDPE试样的红外谱图。
图1中的908cm-1、888cm-1、1378cm-1处的吸收峰面积见表2。
由表2可以看出,红外光谱测得的3种LDPE的相对支化度及分子链上端基双键含量接近,表明它们的分子链结构及支链分布类似。
图1 3种LDPE试样的红外光谱52张建耀 交联聚乙烯绝缘料用基础树脂的性能研究表2 3种LDPE试样的红外光谱吸收峰面积样品S908ΠS2019S888ΠS2019(S908+S888)ΠS2019S1378ΠS2019Q LT170109201450014592135LDPE A0105701425014822133D J2100109501347014422134313 硅烷交联PE绝缘料的基础树脂组成 如果以单一的LDPE为基础树脂制备硅烷交联PE 绝缘料,其在热延伸试验负荷下的伸长率为150%,不符合JBΠT10437—2004《电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料》中的技术指标要求,表明绝缘料的交联度没达到要求。
笔者曾研究了硅烷接枝交联LDPE和LLDPE及其共混物的交联密度,发现LLDPE的交联密度高于LDPE;LDPE与LLDPE的共混物的交联密度也高于LDPE,即LLDPE的硅烷接枝交联效果优于LDPE。
采用二者共混的方法,比单独用LDPE进行硅烷接枝交联效果好[5],因此制备硅烷交联PE绝缘料的基础树脂宜考虑采用LLDPE与LDPE的共混物。
但随着交联度的升高,大分子链沿外力方向取向受到交联网络的限制增强,导致断裂伸长率下降,同时材料的结晶结构受到严重破坏,使其拉伸性能也随之下降[6];而且,LL2 DPE的挤出加工性能明显劣于LDPE。
即随着LLDPE 含量的增加,不但因非均一性使材料的结晶结构破坏更加严重,而且也使制成的接枝料加工性能变差,在挤出成型时,挤出物表面变得粗糙。
因此,采用LDPE与LLDPE的共混物作为硅烷交联PE绝缘料的基础树脂一定要控制二者的比例合适。
以LDPE与LLDPE共混作为硅烷交联PE绝缘料的基础树脂制备交联PE电缆绝缘料,经上海电缆研究所材料及特种光电缆检验实验室检测,性能满足JBΠT10437—2004中的技术指标要求(见表3)。
表3 硅烷交联PE绝缘料性能项 目检测结果JBΠT10437—2004拉伸强度,MPa1612≥1315断裂伸长率,%474≥350脆化温度(失效数)(-76℃)0Π30≤15Π30空气热老化(135℃,168h)拉伸强度变化率,%-7±20断裂伸长率变化率,%-12±20热延伸(200℃,15min,012MPa)负荷下伸长率,%58≤100永久变形率,%0≤5交联度,%66≥63项 目检测结果JBΠT10437—2004介电常数(50H z,20℃)2121≤2135介质损耗因数(1kV,50H z,20℃)2×10-4≤1×10-3体积电阻率,Ω・m(20℃,测试电压为直流1kV)114×1015≥1×1014314 过氧化物交联PE绝缘料的基础树脂组成 以LDPE为基础树脂,DCP作交联剂,添加适量的抗氧剂,用双阶挤出机制备交联PE绝缘料,经上海电缆研究所材料及特种光电缆检验实验室检验,性能满足JBΠT10437—2004中“Y J—35”的指标要求(见表4)。
表4 过氧化物交联PE绝缘料性能项 目检测结果JBΠT10437—2004拉伸强度,MPa2111≥1315断裂伸长率,%506≥350脆化温度(失效数)(-76℃)0Π30≤15Π30空气热老化(135℃,168h) 拉伸强度变化率,%-14±20 断裂伸长率变化率,%-18±20热延伸(200℃,15min,012MPa) 负荷下伸长率,%38≤80 永久变形率,%0≤5交联度,%88≥80介电常数(50H z,20℃)212≤2135介质损耗因数(1kV,50H z,20℃)4×10-4≤8×10-4体积电阻率,Ω・m(20℃,测试电压为直流1kV)2×1015≥1×1014介电强度,kVΠmm(20℃)42≥254 结论 (1)交联PE绝缘料用LDPE树脂的基本性能:MFR为210gΠ10min,密度为01920gΠcm3,熔点为107℃左右,拉伸强度大于12MPa,断裂伸长率大于580%,介电常数小于213,相对支化度2134左右;(2)硅烷交联聚乙烯绝缘料宜用LLDPE和LDPE的共混物作基础树脂,而过氧化物交联聚乙烯绝缘料的基础树脂用LDPE即可。