工业上制造辐射XLPE制品,是在交联之前先成型,然后进行辐射交联。例如先经成型制得PE电缆绝缘层、管材、薄膜、容器、纤维等,在经辐照处理。在辐照过程中,辐照的剂量准确性和辐照的均匀性是影响产品质量的重要因素。过氧化物交联的原理是将加有机过氧化物的PE加热到一定温度,使过氧化物分解成为活性很高的自由基,这些自由基再引发PE分子,使PE主链形成新的大分子自由基,两个大分子自由基结合即形成交联。
工业采用过氧化物交联法生产XLPE时,通常分为混炼、成型和交联三个阶段。首先将PE树脂与有机过氧化物等助剂混炼均匀,然后切成颗粒,此颗粒料称为可交联聚乙烯。此过程要严格控制温度,使PE熔融,避免过氧化物分解,其次控制成型温度低于过氧化物的分解温度,按成型工艺可将其加工成所需形状的制品,最后,将成型制品加热到一定温度,使过氧化物分解,完成PE交联过程,即制得XLPE制品。成型和交联可分布完成,也可同步完成。
将PE与过氧化物引发剂及有机锡衍生物催化剂混合造粒。生产时按适当比例取接枝聚乙烯和含有有机锡催化剂的PE混合即可。也可以将PE、硅烷、引发剂和催化剂等组分一次性混合造粒可制得XLPE,或直接将混合料加入成型设备进行接枝和适当交联。前者称为两步法,后者称为一步法。无论是一步法或两步法两者在成型过程中均需设置热水或低压蒸汽处理工艺,水在有机锡催化剂作用下使烷氧基水解而发生交联。
辐射交联法最常用的辐射源为Y射线,也可使用电子射线、a射线和β射线,交联度取决于辐照的剂量和温度。辐照剂量可通过控制辐照时间和辐照强度来确定。辐照剂量相同时,温度升高可使交联度增加。PE在一定剂量的射线作用下,其分子结构中会产生一定数量的自由基,这些自由基彼此结合形成交联链,使PE分子结构由线状转变为网状大分子结构。
与普通塑料件加工聚乙烯相比,XLPE具有卓越的电绝缘性能、更高的冲击强度及拉伸强度、突出的耐磨性、优良的耐应力开裂性和耐蠕变性及尺寸稳定性,耐热性好,使用温度可达140℃,用作绝缘材料甚至可达200℃,耐低温性、耐老化性、耐化学腐蚀性和耐辐射性也有所提高。由于XLPE所具有的优异性能,从20世纪60年代开始就用于制造耐热和耐高压、高频的绝缘材料和电线电缆包覆物,在机械、电气等方面得到广泛应用。
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