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交聯(lián)的方式分為兩大類,即化學(xué)交聯(lián)和物理交聯(lián)。而化學(xué)交聯(lián)又分為干法交聯(lián)和溫水交聯(lián) 二種。干法交聯(lián)的方法是在溫度達(dá)300-400℃的高壓氣體中,經(jīng)過一定的時(shí)間使聚乙烯分子鏈交聯(lián)。在此狀況下,氫氧化物已分解為金屬氧化物和水,因此電纜表面將出現(xiàn)裂紋及水泡,所以干法交聯(lián)的方法是不可用于低煙無鹵材料的。
溫水交聯(lián)的方法是將電線電纜置于90℃的溫水中浸泡5至7小時(shí),在此狀況下,氫氧化物將吸收大量的水份,導(dǎo)致絕緣電阻下降,直接影響到電纜的綜合性能。
物理交聯(lián)又稱輻照交聯(lián),是利用電子加速成器產(chǎn)生的高能量電子束流,轟擊絕緣層及護(hù)套,將高分子鏈打斷,被打斷的每一個(gè)斷點(diǎn)稱為自由基。自由基不穩(wěn)定,相互之間要重新組合, 重新組合后由原來的鏈狀分子結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S網(wǎng)狀的分子結(jié)構(gòu)而形成交聯(lián),此交聯(lián)方式既無高溫又無水,既能使聚烯烴交聯(lián),又不影響阻燃性能和電氣性能,所以低煙無鹵聚烯烴材料只能采用輻照的方式交聯(lián),別無選擇。
目前市場(chǎng)交易的交聯(lián)料有以下三種:化學(xué)交聯(lián)(硅烷交聯(lián));溫水交聯(lián);輻照交聯(lián);化學(xué)交聯(lián)和溫水交聯(lián)一般用于中壓纜(電力纜),它是以PE為基料,加上交聯(lián)引發(fā)劑+抗氧劑+潤(rùn)滑劑等加工助劑混合而成;溫水交聯(lián)是將電線做好后放入存有溫水的水池中泡煮從而進(jìn)行交聯(lián),這類工藝操作比較麻煩,現(xiàn)在很少在使用。大部分做中壓纜的廠家都會(huì)選硅烷交聯(lián)料。硅烷交聯(lián)料目前有兩種:一步法和兩步法。一步法是將各種材料直接混合一起不經(jīng)過擠出造粒,直接打包交予客戶,客戶使用時(shí)造粒和擠出同步進(jìn)行,線纜制成后自然交聯(lián)。兩步法是:造粒廠將電纜料制成A料和B料兩種,A料和B料里面分別加有引發(fā)劑,客戶在使用時(shí)將A料和B料混拌在一起進(jìn)行擠出,制成的線纜自然交聯(lián)。這類料制成的線纜一般線徑比較大,其外被用PVC或低煙無鹵,大家碰到這類客戶留意這點(diǎn);而我司目前批量銷售的是輻照交聯(lián)料,這種料是用EVA+PE+引發(fā)劑+抗氧劑+助劑混合而成,客戶制成線纜后要進(jìn)行電子加速器進(jìn)行照射進(jìn)行交聯(lián),這類料制成的線纜線徑比較細(xì),如:電子線;汽車線,機(jī)車?yán)|,光伏纜,布電線等等;一般絕緣和護(hù)套都會(huì)使用到,執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn):JB/T10436-2004機(jī)械部和UL。價(jià)格也比硅烷交聯(lián)料要高許多。以上的三種交聯(lián)料屬于熱固型,主要目的起到耐溫能力和耐刮磨性。以上大家順便知悉。
輻照交聯(lián)低煙無鹵耐熱電線電纜的綜合性能
電氣性能
絕緣電阻常數(shù)(90℃):17.6MΩ.km。
阻燃性能(無鹵、低煙特性)
a. 氧指數(shù)為38。
b. 電纜燃燒時(shí)氣體逸出試驗(yàn):絕緣PH 值為6.74;絕緣電導(dǎo)率為1.18。
c. 電纜燃燒時(shí)煙濃度試驗(yàn)(透光率):97%。
機(jī)械物理性能(耐高溫特性)
a. 135℃、168h 空氣箱老化試驗(yàn):老化后抗張強(qiáng)度保留率為106%;老化后斷裂伸長(zhǎng)率保留率為90%。 b. 延伸試驗(yàn)(200℃.15min ):負(fù)載下伸長(zhǎng)率為≤175%;冷卻后永久變形率為≤15%。
備注:保留率-如果物體原來的抗張強(qiáng)度為10公斤/cm2,老化后的抗張強(qiáng)度為10.6公斤/cm2 ,此物體老化后的抗張強(qiáng)度保留率為106%。
低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜 : 低煙無鹵阻燃聚烯烴電纜在火焰燃燒情況下產(chǎn)生極少煙霧,釋放的氣體不含鹵元素,無毒(低毒)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),可大大減少對(duì)儀器、設(shè)備對(duì)人體的危害,因而被廣泛用于高層建筑、醫(yī)院、大型圖書、體育館、防災(zāi)指明揮調(diào)度樓、車站和民用機(jī)場(chǎng)、旅客候車室、重點(diǎn)文物保護(hù)場(chǎng)以及地鐵、地下商場(chǎng)或人工密集的公共場(chǎng)所。
輻照交聯(lián)低煙無鹵電線電纜簡(jiǎn)易識(shí)別方法
輻照交聯(lián)低煙無系列電線電纜自一九九八年試制成功并于二零零四年被授予《發(fā)明專利證書》(專利號(hào)ZL 02 1 16893.8)后以其獨(dú)特的綜合電氣物理性能得到廣大電工、電器從業(yè)人員的廣泛認(rèn)同并在北京人民大會(huì)堂、北京奧運(yùn)主體工程等一系列國(guó)家大型標(biāo)志性建筑中得到應(yīng)用,表現(xiàn)出良好市場(chǎng)前景。
然而令人擔(dān)憂的是近來發(fā)現(xiàn)一些仿制甚至假冒該產(chǎn)品的現(xiàn)象,嚴(yán)重威脅重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目的工程質(zhì)量和工程形象。本人也多次接到有關(guān)人員的咨詢,詢問如何在從業(yè)過程是簡(jiǎn)易識(shí)別輻照交聯(lián)低煙無鹵系列電線電纜。現(xiàn)就有關(guān)各方咨詢意見和本發(fā)明人在研發(fā)過程的的一些經(jīng)驗(yàn)作一些總結(jié),供業(yè)內(nèi)人士參考:
1、產(chǎn)品名稱區(qū)別:該產(chǎn)品全稱為:電纜----輻照交聯(lián)低煙無鹵阻燃聚乙烯絕緣低煙無鹵阻燃聚乙烯護(hù)套電力電纜;電線---輻照交聯(lián)低煙無鹵阻燃聚乙烯絕緣電線電纜。仿制品一般情況下名稱都會(huì)有一點(diǎn)區(qū)別,如輻照交聯(lián)聚乙烯絕緣低煙無鹵護(hù)套阻燃電力電纜等等。
2、剝開電纜線芯,用二十瓦電烙鐵燙一下絕緣層應(yīng)該沒有明顯凹陷,如果有較大凹陷剛說明絕緣層使用的材料或者工藝存在缺陷;或者用打火機(jī)燃燒,正常情況應(yīng)該是較難點(diǎn)燃,長(zhǎng)時(shí)間燃燒后電纜的絕緣層仍然比較完整,沒有濃煙和刺激性氣味,直徑有所增加。如很容易點(diǎn)燃,則可以認(rèn)定電纜的絕緣層沒有使用低煙無鹵材料(很可能是聚乙烯或者交聯(lián)聚乙烯);如有較大煙霧則說明絕緣層使用的是含鹵材料;如果長(zhǎng)時(shí)間燃燒后絕緣表面脫落嚴(yán)重,直徑?jīng)]有明顯增加,說明沒有進(jìn)行合適的輻照交聯(lián)工藝處理。
3、熱水浸泡:把線芯或者電纜放在90℃的熱水中浸泡,正常情況下絕緣電阻不會(huì)急速下降并保持在0.1兆歐公里以上。如絕緣電阻急速下降甚至于低于0.009兆歐公里, 則說明沒有經(jīng)過合適的輻照交聯(lián)工藝處理。(聚乙烯或者交聯(lián)聚乙烯絕緣不適用此方法辯別,可以用上述第二條的方法進(jìn)行辯別)。
4、密度比較:低煙無鹵材料密度比水大?梢詣兿律僭S絕緣層放入水中,浮在水面上方的一定不是低煙無鹵材料。 為此,世界先進(jìn)國(guó)家紛紛推出無鹵低煙阻燃材料替代產(chǎn)同的PVC ,并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),歐美,日本已經(jīng)在民用電線中全面推廣。我們國(guó)家也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),如國(guó)家制定了GB/T19666-2005 《阻燃和耐火電線電纜通則》,國(guó)家公安部制定了GA306.1-2001 《阻燃及耐火電纜:塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級(jí)和要求》,機(jī)械工業(yè)部制定了JB/T 10491-2004 《額定電壓450、750V 及以下交聯(lián)聚合物絕緣電線和電纜》,上海市制定了工程建設(shè)規(guī)范DGJ08-93-2002 J10166-2002) 《民用建筑電線電纜防火設(shè)計(jì)規(guī)程》等系列標(biāo)準(zhǔn),低煙無鹵阻燃電線已經(jīng)在機(jī)場(chǎng)、地鐵、大型建筑、政府工程中大量采購(gòu)。
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一、概念
交聯(lián)電纜通常是指電纜的絕緣層采用交聯(lián)材料。最常用的材料為交聯(lián)聚乙烯(XLPE )。交聯(lián)工藝過程是將線性分子結(jié)構(gòu)的聚乙烯(PE )材料通過特定的加工方式,使其形成體型網(wǎng)狀分線結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚乙烯。使得長(zhǎng)期允許工作混充由70℃ 提高到90℃ (或更高),短路允許溫度由140℃ 提高到250℃ (或更高),在保持其原有優(yōu)良電氣性能的前提下,大大地提高了實(shí)際使用性能。
二、交聯(lián)工藝方式
目前電纜行業(yè)生產(chǎn)交聯(lián)電纜的工藝方式分為三類:第一類 過氧化物化學(xué)交聯(lián),包括飽合蒸氣交聯(lián)、
惰性氣體交聯(lián)、熔鹽交聯(lián)、硅油交聯(lián),國(guó)內(nèi)均采用第二種即干法化學(xué)交聯(lián);第二類 硅烷化學(xué)交聯(lián);第三類 輻照交聯(lián)。
1、惰性氣體交聯(lián)――干法化學(xué)交聯(lián)
采用加入過氧化合物交聯(lián)劑的聚乙烯絕緣材料,通過三層共擠完成導(dǎo)體屏蔽層――絕緣層――
絕緣屏蔽層的擠出后,連續(xù)均勻地通過充滿高溫、高壓氮?dú)獾拿芊饨宦?lián)管完成交聯(lián)過程。傳熱媒體為氮?dú)猓ǘ栊詺怏w),交聯(lián)聚乙烯電氣性能優(yōu)良、生產(chǎn)范圍可達(dá)500KV 級(jí)。
2、硅烷化學(xué)交聯(lián)――溫水交聯(lián)
采用加入硅烷交聯(lián)劑的聚乙烯絕緣材料,通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層的擠出后,將已冷卻裝盤的絕緣線芯浸入85-95℃ 熱水中進(jìn)行水解交聯(lián),由于濕法交聯(lián)會(huì)影響絕緣層中的含水量。一般最高電壓等級(jí)僅達(dá)10KV 。
3、輻照交聯(lián)――物理交聯(lián)
采用經(jīng)過改性的聚乙烯絕緣料,通過1+2的擠出方式完成異體屏蔽層――絕緣層――絕緣屏蔽層
的擠出后,將冷卻后的絕緣線芯,均勻通過高能電子加速器的輻照掃描窗口完成交聯(lián)過程。輻照交聯(lián)電纜料中不加入交聯(lián)劑,在交聯(lián)時(shí)是由高能電子加速器產(chǎn)生的高能電子束有效穿透絕緣層,通過能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)的,因?yàn)殡娮訋в泻芨叩哪芰浚揖鶆虻卮┻^絕緣層,所以形成的交聯(lián)鍵結(jié)合能量高,穩(wěn)定性好。表現(xiàn)出的物理性能為,耐熱性能優(yōu)于化學(xué)交聯(lián)電纜。但由于受加速器能量級(jí)的限制(一般不超過3.0Mev 電子束有效穿透厚度為10mm 以下,考慮幾何因數(shù),生產(chǎn)電纜的電壓等級(jí)僅能達(dá)到10KV ,優(yōu)勢(shì)在6KV 以下。
三、輻照交聯(lián)電纜特性
電纜絕緣材料的老化壽命主要取決于其熱老化壽命,它是在熱作下絕緣材料內(nèi)所發(fā)生的熱氧氧化、熱裂解、熱氧化裂解,縮聚等化學(xué)反應(yīng)的速度所決定的,因此絕緣材料的熱老化壽命直接影響著電纜的使用壽命,按照化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)及人工加速熱老化試驗(yàn)測(cè)得的(20-30年)輻照交聯(lián)電纜長(zhǎng)期允許工作溫度為:
1、電力電纜 YJV 0.6/1KV 116℃
若按額定工作溫度105℃ 推導(dǎo),其熱老化壽命超過60年。
若按額定工作溫度90℃ 推導(dǎo),其熱老化壽命超過100年。
2、架空絕緣電纜 JKLYJ 10KV 122℃
架空絕緣電纜在露天空中敷設(shè),絕緣材料的耐環(huán)境及耐輻射性更顯重要。輻照交聯(lián)絕緣材料要經(jīng)
過輻照加工,其本身就具有很好的耐輻射能力,交聯(lián)生產(chǎn)過程中所施加的輻照劑量距其破壞
劑量留有很大安全裕度。聚乙烯輻射破壞劑量為1000KGY ,而加工劑量約為200KGY ,加之特殊配方改進(jìn),在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)仍是受輻射交聯(lián)狀態(tài),所以在較長(zhǎng)的前期使用過程中受到輻射其性能會(huì)有所提高。
四、常用塑料絕緣電纜性能對(duì)比:
目前在電纜生產(chǎn)中,最常用的絕緣塑料有聚乙烯和聚氯乙烯,其中聚乙烯材料具有更好的電氣性能及較好的交聯(lián)性,因此而發(fā)展了多種工業(yè)交聯(lián)生產(chǎn)工藝,化學(xué)交聯(lián)和輻照交聯(lián)。除下表性能以外,在生產(chǎn)和敷設(shè)過程中,目前所常用的交聯(lián)電纜的絕緣層都表現(xiàn)為硬度和強(qiáng)度較大(常溫下),特別是比聚氯乙烯絕緣剝離難度增大。由于輻照交聯(lián)電纜的交聯(lián)性能最好、交聯(lián)度最高,相對(duì)而言剝離強(qiáng)度也最大。如果交聯(lián)電纜絕緣層的剝離比較容易(類似于聚氯乙烯),那必然是交聯(lián)度不夠或沒有交聯(lián)。通常情況下,溫水交聯(lián)工藝生產(chǎn)的交聯(lián)電纜,出現(xiàn)交聯(lián)度不夠的情況較多,原因是該類產(chǎn)品本來交聯(lián)度就相對(duì)較低,而且交聯(lián)工藝非連續(xù)、不能自動(dòng)控制,受人為因素影響很大,容易發(fā)生欠交聯(lián)。
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