紫外光交联聚乙烯技术在电线电缆制造的应用赵以正审核：瞿保钧

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1、紫外光交联聚乙烯技术在电线电缆制造的应用赵以正审核：瞿保钧导读：已被业界熟知的化学交联法、高能辐照交联法、硅烷交联法这三种传统的交联电线电缆方法都是国外学者研发，又被国外公司实现工业化生产之后被引进到我国的。而且从发现其现象到研发，转化为工业化生产，时间周期都比较短，化学交联法和高能辐照交联法都在10年左右，硅烷交联法一经问世已是商品化产品。紫外光交联聚乙烯法却走了近半个世纪的漫长之路。这个漫长之路大致粗略可以分为四个阶段：早期（1956—1987）；中期（1987—1992）；近期（1992—1999）；现

2、代期（1999--至今）。一、概况聚乙烯早在1898年首先由Vonpechmann［1A.2A］发现。上世纪30年代初期，英国帝国化学工业公司（ICI）实现了工业化试验产品，1937年进行了中试，因二次世界大战爆发，促进了聚乙烯工业化的进程，在1942年世界上第一条工业规模的生产线在英国开工並且取得了专利［3A］。由于聚乙烯介电强度高，介电损耗低是十分宝贵的性能，同时它兼有用于电线电缆绝缘材料需要的机械强度，耐化学腐蚀，耐低温性，耐老化，柔软性及易加工性,而且无毒。早期用作潜水艇通讯电缆的绝缘材料，而后在雷达

3、技术中使用，与当时所有的电绝缘材料相比，聚乙烯占有明显的优势。美国联碳公司和杜邦公司很快认识到实施大规模生产会得到丰厚回报，这二家公司就从英国帝国化学工业公司（ICI）取得专利许可证，并迅速组织生产。美国虽然在1943年才实施聚乙烯的工业化生产，但产量很快就超过英国。这是英国起初的用途拘泥于军事工业的需要，而美国很快就把用途推广到民用，当然也包括电线电缆的绝缘材料。尽管聚乙烯有种种用于电线电缆绝缘材料的优点，但在使用中也发现有二大缺点。其一是耐温等级不高。聚乙烯在长期使用时会蠕变甚至会使制品破损，电线电缆材料

4、只限于在工作温度70℃以下。如长期在90℃工作温度下会导致绝缘材料产生热变形。这种材料热变形在电线电缆圆周方向朝着绝缘厚度方向会造成不均匀，若再加之外力，在压力作用下，厚度变化更甚。其结果将会导致电线或电缆击穿引发事故。若出现电路短路，过载电流高，引起温度升高而使聚乙烯发生融化脱落甚至燃烧，那么就会引起火灾出现灾难性后果。其二是会发生环境应力开裂。这是因为聚乙烯的结构由结晶部分和无定形部分组成的先天缺陷造成的。在外界环境应力影响作用下，例如敷设在地下或裸露在大气环境的空中都会引起开裂。聚乙烯的交联是解决上述二

5、项缺陷的最好对策。通过交联不但保留了聚乙烯原有的种种优良性能，而且还把耐温等级从原来的工作温度70℃提高到90℃，105℃，125℃，甚至可达150℃。同时也解决了在环境应力下的开裂问题。从而为聚乙烯在电线电缆作为绝缘材料应用开创了新局面。已被业界熟知的化学交联法、高能辐照交联法、硅烷交联法这三种传统的交联电线电缆方法都是国外学者研发，又被国外公司实现工业化生产之后被引进到我国的。而且从发现其现象到研发，转化为工业化生产，时间周期都比较短，化学交联法和高能辐照交联法都在10年左右，硅烷交联法一经问世已是商品化

6、产品。紫外光交联聚乙烯法却走了近半个世纪的漫长之路。这个漫长之路大致粗略可以分为四个阶段：早期（1956—1987）；中期（1987—1992）；近期（1992—1999）；现代期（1999--至今）。究其原因是紫外光本身穿透能力差和聚乙烯的光引发交联反应速率低二大主要障碍。第一阶段为早期，是1956年美国科学家G.Oster在含有光引发剂的聚乙烯材料中，经紫外光照射，发现了聚乙烯材料有交联现象。由于当时的试验条件是在小功率的高压汞灯条件下照射，光强度小，其次样品是在室温条件下进行的，所以仅能达到交联深度为0

7、.3mm。这方面的课题研究在上世纪60年代曾有一个活跃期［5-10］，由于未有大的进展以后就处在沉默期了。这种研究状况一直到以后的30年内未获得突破［4］。直到上世纪80年代初有人断言紫外光交联聚乙烯几乎不可能有实际应用［11］。在1990年10月8日上海市辐射交联应用研讨会培训会的资料内，国内外辐照交联界学者都认为紫外光强度太低不能使聚乙烯交联［11A］。这些都是在早期的研究状况属于第一阶段。第二阶段为中期是80年代中后期，世界上仅有少数几个研究组仍在继续研究。其中瑞典的Rånby·B研究组和乌克兰的Kac

8、han研究组。1987年到1989年期间，瑞典的Rånby·B和中国中山大学的陈用烈、中国科学技术大学的瞿保钧在聚乙烯本体紫外光引发交联及其机理研究和应用研究基础方面取得了突破性的进展［12-20，12A,12B］。陈用烈和瞿保钧、施文芳都师从瑞典科学家Rånby·B教授，他是瑞典皇家工学院光化学高分子教授，是瑞典皇家科学院和瑞典皇家工程院二院院士，是世界著名的光化学高分子专家。Rånby·B教授交