制造交联电缆所用的原材料

使用材料的质量好坏，直接影响到电缆产品的质量，因而电缆的发展很大程度上取决于使用材料的发展。电缆使用材料的品种多、数量大，从生产成本中看，材料费用约占百分之七十以上。交联电缆使用的导体及绝缘材料主要有铜、铝、交联聚乙烯料和内外半导电料。

一）、导体用金属材料

交联电缆导体使用的导体材料，首先必须具有良好的导电性能；第二，有良好的机械强度；第三，具有一定的防腐蚀的能力；第四，在冷热状态下都具有良好的工艺性能；第五，在资源上能保证供应。铜、铝等金属是常用的导体材料，铜的导电性能好，铝的导电性能和机械、物理性能虽然不如铜，但其具有资源丰富，重量轻等特点，也已成为应用较广的导体材料。

铜、铝性能

作为导体使用的铜、铝一般都用电解法制成，纯度很高，铝导体的纯度应在99.5％以上，铜导体的纯度应在99.9％以上。钒、钛锰等是电解铝中影响导电性较大的杂质。砷、铁、锑、锌等则是电解铜中影响导电性能较大的杂质。标准中规定这些杂质含量的限量。电解铜中含氧在0.001％以下的称为无氧铜。

二）．过氧化物交联聚乙烯组成

过氧化物交联聚乙烯是由聚乙烯基料，交联剂和抗氧剂组成。

1．聚乙烯

聚乙烯是单体乙烯的聚合物，它的分子式为：

    —[CH2 —CH2—]n

根据聚合的方法可以分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯是将乙烯气态单体在1000—2000大气压下加热聚合而成，高压聚乙烯的密度、结晶程度、软化点均较低压聚乙烯低，硬度也小。根据分子量的大小可以分成高分子量聚乙烯和低分子量聚乙烯。一般来说，高分子量聚乙烯具有较好的物理性和较差的加工性能。应当指出，分子量大小与密度大小互不相关，分子量大，不一定是高密度，例如就有高分子量低密度聚乙烯。一般用熔融指数来表示平均分子量的大小，而密度与软化点有直接关系。

由于聚乙烯分子在化学结构和几何结构上都很规则、对称，所以聚乙烯很容易结晶。不过它的分子链富有柔顺性，要聚乙烯不含结晶结构是很困难的，但要它全部为结晶结构也不可能。一般聚乙烯为结晶相和非结晶相两相共存物，结晶相含量的百分数称为结晶度。

聚乙烯根据支链的情况结晶度也可能不同，高压聚乙烯含支链的数目较多，因而结晶度较低，在室温下约为55％～70％。低压和中压聚乙烯的支链较少，因而结晶度较高，在室温下约为80％～90％。聚乙烯的结晶度随温度的变化而变化。

交联聚乙烯料机械物理和电气性能

    检验项目

    单位

    指标

1

    密度

    G/cm3

0．922±0.003

2

    抗张强度

    Mpa

    ≥17.0

3

    断裂伸长率

    %

    ≥420

4

    脆化温度

    ℃

    一76

5

    135℃168h空气箱热老化后：

    抗张强度变化率

    断裂伸长率

    %

    %

    ≤±20

    ≤±20

6

    热延伸：200℃   0.2Mpa   15min

    负荷下伸长率

    冷却后**变形

    %

    %

    ≤80

    ≤5

7

    凝胶含量

    %

    ≥80

8

    介电常数50Hz 20℃

    ≤2.30

9

    介质损耗角正切50Hz 20℃

    ≤0．0005

10

   体积电阻率1kV   20℃

    Ω．m

    ≥1×l014

11

    介电强度20℃

    kV/mm

    ≥35

聚乙烯的原料来源丰富，价格低廉；电气性能优异，具有小的tgδ值和介电常数，在通常温度下，具有一定的韧性和柔软性。

过氧化物交联聚乙烯中的聚乙烯基料，通常采用熔体指数为2．0左右的低密度聚乙烯。采用低密度聚乙烯是因为它结晶度低，加工温度低，可以使用分解温度低，交联效率高、性能好的二枯基过氧化物(过氧化二异丙苯)，不会因为过氧化物的过早分解而在加工过程中引起焦烧。

当然，随着高分解温度的化学交联剂的发展，使用高密度聚乙烯也是可以的，熔体指数太高，可能使某些性能受到影响以及交联过程中容易变形，熔体指数太低，则对加工安全性不利，而且挤压表面的光滑性受到影响。

2．过氧化物

过氧化物是使聚乙烯产生交联作用的交联剂，一个好的交联剂应该满足下列要求：

1)过氧化物的分解温度既要高于其本身的熔点，又要高于聚乙烯的熔点，这样在分解前先熔化，易混和均匀。分解特性曲线陡峭，即在没有达到分解温度前很少分解，而一旦达到分解温度能够迅速和完全分解。

2)过氧化物加工范围宽，加工性能好且交联效率高。

3)过氧化物要有高的浓度和纯度，无污染，低的挥发性，其分解物要少，且要求分解物容易挥发。

能满足上述要求的有机过氧化物很少，目前用于交联聚乙烯的交联剂以过氧化二异丙苯(DCP)为**。

交联剂的用量应从其对性能的影响角度来选择，交联剂用量大，则机械、耐热性、耐油和耐溶剂性增强，而对电性能、抗冲击性和耐寒性则变差。交联剂一般在2份左右。

3．抗氧剂

为了防止交联聚乙烯在加工和使用过程中的氧化老化，必须加入抗氧剂。抗氧剂具有阻止过氧化物分解和吸收过氧化物分解出来的游离剂，使其不发生链破坏反应，这些作用同样也会反映到用作交联剂的过氧化物上，使交联剂不易产生交联反应。因在所选用的抗氧剂要求既有高的抗氧化效力，又能对交联反应的不利影响为*小，且无毒。目前国内大多生产厂家采用300#抗氧剂，但其融点高，不易混合均匀，故有些生产厂家采用熔点为90℃抗氧剂以代替165℃的300#抗氧剂。抗氧剂一般在0．5份左右。

三）．硅烷交联聚乙烯绝缘料

硅烷交联也是化学交联的一种。硅烷交联料发展至今已有七种料之多。尽管工艺方法不同，但这些材料所加入的添加剂基本相同，都加入一种有机锡催化剂，硅烷、引发剂、抗氧剂等。

1．二步法硅烷交联料

二步法交联料分A料和B料，A料称为接枝母料，由制造厂将硅烷交联剂与聚乙烯基料在挤塑机上接枝和造粒。B料称催化剂母料其制造过程基本与A料相同。在挤出成型前A料和B料以19：1的比例进行混合，但须随混随用，停留时间不能超过3小时，否则将发生先期交联。A料和B料在保存期也应严格密封，保存期不应超过半年。

2．一步法硅烷交联料

1)Monosil一步法硅烷交联料电缆厂可直接购买基料和化学原料生产。材料成本*低，但设备投资高，需要一台长径比为30的螺杆挤塑机，其料斗上方有3—4个计量料斗，分别供聚乙烯、过氧化物、抗氧剂等计量投料用，一套液体硅烷和催化剂注射装置，在料斗颈部注入。

2)为了改进硅烷送料方式，可将液态硅烷吸附在多孔性聚丙烯塑料中，这种材料可用普通的挤塑机挤出。由于它接枝和挤出成型一次完成，也属于一步法硅烷交联。

3)还有种采用多孔性PE基料，更容易吸附液态硅烷

3．共聚法硅烷交联料

共聚法交联料是在吸取两步法和一步法的优点基础上开发而成的。共聚法也是使用硅烷共聚单体——乙烯基－三甲氧基硅烷，只是采用的工艺不同，它是在高压法聚乙烯反应器中，使乙烯与硅烷共聚单体发生共聚反应，这项工艺的关键是，所选用的共聚单体必须是含有一种能够与乙烯发生反应生成聚合物链的不饱和基团。乙烯硅烷共聚物与Sioplas接枝化合物在结构上基本相同。

由于硅烷共聚物的制造是在聚乙烯反应器中进行的，所以它能够确保高的清洁度，而且也避免了接枝时过氧化物残渣的污染问题。硅烷共聚物更为主要的优点是，在聚合反应时因为硅烷共聚单体一次投人，实现了交联晶格的有规则分布，所以所需的硅烷量要比硅烷接枝化合物需要的硅烷的含量低。由于共聚法工艺的先进和独特。制得的硅烷交联聚乙烯料具有以下优点：

1)贮存稳定性好，存贮时间一般可超过一年，而接枝产品只有六个月。

2)共聚法交联聚乙烯加工过程中，混入的游离物及杂质极少，因而提高了电缆绝缘性能和机械性能。

3)它可以在普通的挤塑机上加工，产生的气体较少，成型加工稳定性好。

4．固相一步法硅烷交联料

生产厂将硅烷通过白碳黑等载体渗吸到PE基料中去，设备和材料成本均很低，该材料的接枝和成型同时完成，但电缆厂要有熟练的控制生产技术，否则绝缘表面容易毛糙甚至形成裂纹。   

5．*近市埸上又派生出一种用50％共聚料和50％基料掺和而成的共混料，在国内也有较多应用。

四）．辐照交联材料

由于辐照交联工艺的独特性，它可以对很多聚合物进行辐照加工，除聚乙烯以外，还有聚氯乙烯、乙丙橡胶、乙烯一醋酸乙烯共聚料、聚丙烯、氯磺化聚乙烯料、含氟塑料、自控温材料等，进行辐照以后，它们具有共同的特点是：

1)高的抗张强度；

2)较高的耐磨性；

3)较大的耐应力开裂性；

4)较大的耐压碎性；

5)提高了耐汽油、矿物油和其它溶剂的特性；

6)耐烙铁焊接；

7)减少弹性；

8)在高温下不熔融或不流动。

辐照交联聚乙烯电力电缆绝缘料

下面简单介绍主要的辐照交联材料：

1.   1kV级105℃辐照交联聚乙烯电力电缆绝缘料，1kV级辐照交联聚乙烯电力电缆绝缘料，是由聚乙烯为基料，加入配合剂，经挤出造粒而成，物理性能和电气性优良，挤出加工工艺在130～180℃之间。长期使用温度105℃。

辐照交联聚乙烯电力电缆绝缘料

2．1kV级105℃辐照交联聚乙烯架空绝缘料

1kV级辐照交联聚乙烯架空绝缘料，是由聚乙烯为基料，加入炭黑等配合剂，经挤出造料而成，物理性能和电气性优良，抗环境应力开裂性、耐侯性好。挤出加工工艺在130℃－170℃之间。长期使用温度105℃。

3．1kV级90℃辐照交联阻燃乙丙弹性体绝缘料

辐照交联阻燃乙丙弹性体绝缘料，是由乙丙橡胶为基料，加入各种配合剂，经炼胶造粒而成，物理性能和电气性能优良，具有柔软、阻燃、不焦烧性，适用于普通塑料挤出机挤出，可用于矿用电缆，机车车辆电缆、船用电缆、潜油泵电缆及汽车打火线等电缆产品方面。挤出加工工艺温度在130℃右左。

4．90℃辐照交联氯磺化聚乙烯阻燃护套料

90℃辐照交联氯磺化聚乙烯阻燃护套料，是以氯磺化聚乙烯为基料，配合各种助剂经炼胶造粒而成，物理性能优良，具有阻燃、耐油等特点，适用于普通塑料挤塑机挤出，可用于矿用电缆，机车车辆电缆、船用电缆、潜油泵电缆及汽车打火线电缆等产品。挤出加工工艺温度在90～150℃之间。