紫外光与硅烷交联聚乙烯电缆料性能对比研究

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1、紫外光与硅烷交联聚乙烯电缆料性能对比研究马宝红刘岩叶磊姜国发鲍文波瞿保钧刘红高广刚黑龙江省润特科技有限公司摘要：以线性低密度聚乙烯(LLDPE)为基体树脂，分别制备出紫外光交联与一步法硅烷交联电缆用绝缘料，对两种交联方法下的交联聚乙烯绝缘材料进行了性能对比研究。总结了不同交联条件对材料性能的影响，结果表明紫外光交联聚乙烯材料在力学性能、凝胶含量、热收缩、抗老化及电性能等方面优于硅烷交联材料。关键词：紫外光交联：硅烷交联；线性低密度聚乙烯：电缆材料聚乙烯(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

2、很好的电气绝缘材料，已被广泛用作电线电缆的绝缘和护套材料。但是，由于它的使用温度低妲1、承受短路能力差，不适合用于发热量较大的导线和lkV以上的电力电缆等领域，其应用受到了一定的限制。因此对PE改性一直是其产品开发应用的关键，而交联则是PE改性的一项重要技术。目前，用于PE交联的方法主要有：高能辐射交联∞1、过氧化物交联H’、硅烷交联拍·61和紫外光交联"1等。紫外光交联是近几年发展起来并成功应用于电线电缆工业化生产的一种新型交联技术，紫外光交联方式具有生产效率高、产品性能优良、生产成本低、设备投资少和操作维护方便等优点阳叫¨

3、。本文以相同聚乙烯为基料，分别利用硅烷与紫外光辐照两种交联方法对聚乙烯绝缘材料进行交联，并对材料的性能进行对比研究。1．实验部分1．1主要设备及仪器拉力试验机XL-50A：广州试验仪器厂制造；RYS—III型热延伸试验仪：呼和浩特．127．机电研究所生产；GSJ-45×25挤出机：安庆钰龙橡塑机械制造有限公司；401B型老化试验箱：江都市天都市试验机械厂；紫外光辐照交联设备：黑龙江省润特科技有限公司1．2性能测试力学性能：按GB／T2951．11-2008规定测试，拉伸速率为200±50mm／min。热延伸：按GB／T2951

4、．21-2008规定测试将试样O．2MPa负载放入200℃烘箱中，如样品在15分钟内断裂，记录断裂时间，如15分钟内不断裂，此时试样延伸的长度与试样原来长度的比值即为热延伸率。凝胶含量：称量一定质量的辐照过的样品，装入120目的钢丝网包内，用二甲苯加热回流12h，换新的二甲苯继续加热回流12h：取出网包，干燥至恒重，按下式计算：G：她×loo％U=一XlUUwo∥2一∥l式中，G为凝胶含量，％；w。为钢丝网的质量，g；W2为装入试样后网包的质量，g；W。为烘干后网包及残留物的质量，g。热收缩：按GB／T2951．12-2008

5、规定测试，在试样的中部标上295mm一305mm的试验长度，准确测量标记之间的距离，在每个试样两端距离标记2’5mm处去除绝缘，将试样导体的裸露端水平支架在温度为130℃的空气箱中，1h后取出，冷却至室温，测量每个试样的标记之间的距离。收缩率计算公式：AL=(LI—L2)／LIxl00％空气热老化：按GB／T2951．13．2008规定进行老化处理，拉伸速度为200-a：50mm／min，有效试片不少于5片，按算术平均值计算。1．3试样的制备．选用相同牌号的LLDPE，分别制备成可紫外光交联与一步法硅烷交联的绝缘料[12,13

6、】，用1p45挤出机按．昭,,GB／T12706．1．2008,规定导体截面积2．5mm2，标称厚度0．7ram生产成品线，紫外光交联聚乙烯绝缘料在熔融状态下在线进行交联，而硅烷交联聚乙烯绝缘料成线后经90。C水煮进行交联。2．结果与讨论2．1交联机理的区别为了研究紫外光交联与硅烷交联两种交联方式对聚乙烯性能的影响，首先从交联机．128—兮o'l：『●+瓣一◆鲻9Hr’-f，’、_／，、己，V+9G询良时29G峋一一一㈣哟9Hkk(3)大分子自由基复合形成交联键：一维PE链蔫乏兰5室蠡—．．．—弋．卞，各√三维PE网络硅烷接枝

7、交联聚乙烯的反应历程如下：(1)DCP分解成游离基。一}一七。一2@1．C_H3(2)引发自由基的脱氢反应—^，”cH2——cH2——cH2——cH，V、M+～cH广cH一一c一+G卜l}C,H一3佣(3)与硅烷交联剂的接枝删c旷c旷eH_cH，Ⅷ2钏跚删5’3斗洲c旷cHl肛c?严CH广CH—Si(OC2H5)3M+州VcH广cH吓肛cH，州cH2_cH广cHf．cH2删—◆州VcH2一cH2一车H_CH2州VcH广CH--Si(OC2HshcIH2一cH2一si(％H5)3(4)接枝后的聚乙烯进行水解缩聚反应形成交联结构¨

8、VVV’Il彳H2CH2即：沪C卜H2∞：心啷：沪乒唧，堡丝型-I+2C2H50HOHC2H5水解H5c20---莘i—OC2H5lH5C2旷f卜∞2地cH2FH2GH2彳H2‘，、^Ⅳ交联PE从交联机理上可以看出紫外光交联与硅烷交联不同之处：①在紫外光交联中，紫外光不是直接