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輻射交聯(lián)電線電纜

第一節(jié) 絕緣材料的輻射交聯(lián)

電線電纜工業(yè)是機械電子工業(yè)的一個極其重要的組成部分。電線電纜是傳送電能、傳輸信息和制造各種電器、儀表不可缺少的基本元件，是電氣化、信息化的基礎產品。隨著社會城市現(xiàn)代化發(fā)展的需求，無論在微電子、家電、汽車、航空、通訊、電力等系統(tǒng)，還是交通運輸和建筑領域對電線電纜不斷提出更高的要求，如耐溫性、耐環(huán)境老化、和耐開裂性，以提高產品運行的可靠性和安全性。這是常規(guī)電線電纜所滿足不了的，電線電纜絕緣的交聯(lián)改性可大大提高電線電纜的工作溫度、耐溶劑、耐環(huán)境老化，耐開裂等性能。如普通聚乙烯（PE）絕緣電線電纜，由于絕緣是線型聚合物，受熔融溫度限制，只能在70℃以下場合使用，耐溶劑性、耐開裂性差。如果絕緣形成交聯(lián)結構導致性能上顯著提高，使其耐溫和耐化學試劑性等得到改善。通常PE在70-90℃軟化，在110-125℃熔流，而交聯(lián)后的PE即使在250℃仍然不會改變形狀。

線纜工業(yè)中有三條途徑實現(xiàn)交聯(lián)：即化學交聯(lián)（CV）、硅烷交聯(lián)（SV）和輻射交聯(lián)（RP）。輻射交聯(lián)在中小型電線電纜絕緣的交聯(lián)加工改性中占絕對優(yōu)勢。二十世紀70年代，隨著工業(yè)電子加速器的發(fā)展和在輻射加工中的應用，電線電纜絕緣的輻射交聯(lián)已成為輻射技術應用和加工的最大領域。

電線電纜絕緣的輻射交聯(lián)加工它不僅與聚合物材料的輻射化行為和結構變化有關，還涉及到材料科學、聚合物化學以及加工工藝學，是多學科、多技術結合的共同結果.

1.電線電纜的絕緣材料的選擇與配方設計，是輻射交聯(lián)電線電纜改性的基礎。它決定絕緣材料的基本性能、加工工藝性以及輻射加工的可行性。

2.電線電纜的擠出成型，形成電纜的基本結構，取決于聚合材料的加工工藝性和線纜工藝條件。加工決定了聚合物內在相態(tài)結構，它又制約著下道工序——輻射加工中發(fā)生的化學反應與結構轉變。

3.成型的電線電纜，經過電子加速器的電子束（EB）輻射加工，絕緣材料將由線性聚合物轉化為三維網(wǎng)狀結構，其交聯(lián)度大小及其均勻性是與加速器的電子束下的傳輸裝置密切相關的。輻射加工中常常伴有不利的副反（效）應，主要是輻射氧化、熱效應、靜電效應。這些效應的產生與電子能量（穿透深度）、所需輻照劑量大小、劑量率大小、傳輸過程和方式有關，同時也同聚合物絕緣交聯(lián)所需要的劑量及配方構成有關。輻射加工是電線電纜成功或失效的關鍵。輻射加工效率和結果決定于添加劑和聚合物的形態(tài)結構。

4.產品的綜合性能檢測包括：

（1）交聯(lián)度的測定。因為電線電纜的耐熱性、耐溶劑性是與絕緣的交聯(lián)度密切相關的。通常電線電纜對絕緣交聯(lián)度的表征方法（第一章相關部分）主要有兩種：

a) 凝膠含量測定，要求百分含量大于75%；

b) 熱延伸及殘留變形率在規(guī)定條件下，熱延伸不大于175%，殘變率小于4%。

（2）力學性能測試。包括抗張強度，通常要大于12.5Mpa；斷裂伸長率>200%。

（3）老化壽命。根據(jù)絕緣電線電纜使用的工作溫度選定態(tài)化條件（如工作溫度為125℃，老化溫度為158±2℃，周期168h），老化后強度及伸長率保留百分數(shù)大于75%。

（4）電學性能。體積電阻率、介電強度、介電常數(shù)、介電損耗、局部放電。

（5）其它相關性能測試。

5.配方、擠出工藝、輻射加工工藝的調整。

電線電纜絕緣輻射交聯(lián)的改性是由其交聯(lián)密度所決定的，調整輻照劑量必然可控制絕緣的交聯(lián)密度，進一步控制材料的改性和提高。主要導致的性能變化包括：電學性能的變化（已有數(shù)篇論文作了詳細討論）；輻射導致絕緣介電常數(shù)、介電損耗正切和介電強度的變化（這是與材料輻照中產生的穩(wěn)定結構和輻射產物的累積相關）；輻射交聯(lián)導致材料機械強度增加，冷流和抗蠕變性能提高，彈性模量增大；輻射導致絕緣重要的變化是耐熱性、耐溶劑性的變化，耐開裂性的變化和提高。

第二節(jié) 絕緣材料及配方設計

電線電纜絕緣的輻射交聯(lián)加工重要的問題是解決它的熱穩(wěn)定性，包括工作溫度下相應長期穩(wěn)定性和耐鉻鐵焊的短期工作穩(wěn)定性。由于應用目的使用環(huán)境不同，對電線、電纜材料要求是大不一樣的。為了滿足不同要求，要進行聚合物體系和配方的選擇、搞清輻射場中組分的效應和相互作用規(guī)律，為正確選材和配方組分提供依據(jù)。

絕大多數(shù)聚合物，如PVC、PE、EVA、EPDM、BN、聚烴氧烷、含氟聚合物等都具有良好的絕緣性。選擇絕緣主體材料除必須具有優(yōu)良的電氣性能、高的機械性能、良好的熱穩(wěn)定性外，從結構上它必須是輻射交聯(lián)型聚合物。輻射交聯(lián)聚合物絕緣電線電纜使用最多的聚合物當數(shù)聚乙烯。不同耐溫等級相應主料如下：

90-105℃：PVC 、PE、CPE、氰碳化聚乙烯 ；

105-150℃：PE 、EPDM ；

150-200℃：硅橡膠，含氟聚合物。

1.聚乙烯達到所需要的交聯(lián)度的輻照劑量，通常在200-400KGY。輻照交聯(lián)的效率不僅不利于生產率的提高，而且高劑量輻照交聯(lián)還會伴隨一些不利的副反應。諸如熱效應與高分子產物發(fā)泡、靜電積累與放電等，特別是作為電力電纜厚壁絕緣的輻射交聯(lián)加工中，將導致絕緣質量的降低或破壞。為了提高輻射加工的效率，減少不利的副效應，可以在體系中添加敏化劑或多官能團單體，用來提高體系的輻射交聯(lián)G值（每吸收100eV，產生變化的單位數(shù)）減少聚合物交聯(lián)改性所需要的輻照劑量，提高輻射加工的能力和產量，加速交聯(lián)進程。同時由于多官能團單體（敏化劑）在輻射加工中與輻射氧化、輻射裂解過程競爭大分子自由基增加交聯(lián)反應，也抑制了與交聯(lián)過程不利的副反應。這就是所謂聚合物的輻射強化交聯(lián)或敏化交聯(lián)。

聚乙烯的輻射化學及結構變化主要在非晶區(qū)，引進的敏化劑或多官能團單體不可能參與結晶，較集中在非晶區(qū)或結晶與非晶區(qū)的界面區(qū)，這也是輻照產生的俘陷自由基與后效應的區(qū)域。添加多官能團單體如二乙炔(diacetylenes)，在聚合物非晶區(qū)輻照中聚合物與自由基反應增加交聯(lián)G值，添加2% 的2.4-己二炔-1.6雙(正丁基氨基酯)[（2.4-hexadiym-1.6-bis-n-butyl.ureth.ane）的聚乙烯交聯(lián)G值是純聚乙烯的15倍。許多官能團單體對PE都有強化交聯(lián)的作用，諸如二烯丙基富馬酸酯(diallyl fumarte)；乙二醇二丙烯酸酯(ethylene glycol diacrylate)；乙二醇雙甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dmethylacrglate);三聚氰酸三烯丙酯(trallyl cganurate)等。又如添加0.5-0.8%的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethgl propane rtimethacrglate)，使聚乙烯的交聯(lián)G(x)值增大5倍，當然其輻射G(x)值應是輻照劑量的函數(shù)(或是單體濃度的函數(shù))。強化交聯(lián)也可以應用于輻射裂解型聚合物的交聯(lián)轉化上。

2.由于聚合物中溶解氧的存在和輻射加工中氧向聚合物中非晶區(qū)的擴散侵入，交聯(lián)加工同時也伴隨著輻射氧化裂解反應。由于輻射加工后絕緣中俘陷自由基的存在，將于擴散進入的氧發(fā)生后氧化，這不僅影響產品的使用壽命也影響其電氣和機械性能。因此，在絕緣材料中必須加入抗氧劑，以減少這一過程。

常用的抗氧劑主要是酚類和胺類。這些抗氧劑與聚合物中俘陷自由基反應而穩(wěn)定，避免氧化。酚類抗氧劑：1,1,3-三（2甲基-4-羥基-5-t-丁基苯）丁烷；[1.1.3-trist2 methyl-4-hydroxy-s-t-butyl phenyl]butane ；十八烷基-3（3.5-t丁基-4羥基苯丙酯） [Octadecyl-3-3.5-di-t-butyl-4-nydroxyphenyl propionate]；芳青胺類：N,N一二苯基-P-苯撐二胺[N,N-diphenyl-p-phenylene diamine]；N,N一二苯基-P-二苯撐二胺[N,N-dinaphthyl-p-diphenylene amine]和苯基萘胺[Phenylnaphthylamine]以及含硫有機化合物:4,4硫化-雙(6-t-丁基-3-甲基酸[4,4-thio-bis(6-t—butyl-3-methyl Phenol)和巰基苯咪唑[mercaptobenzoimidazole]等。

有效和自由基反應，抑制氧化的抗氧劑也會增加所需要的輻射劑量。如添加1%的1,1,3（2甲基-4-羥基-5-t-丁基苯）丁烷的聚乙烯與未添加抗氧劑的聚乙烯相比較，凝膠化劑量分別是55KGY和34KGY。不是所有抗氧劑都增加所需要的交聯(lián)劑量，如巰基苯咪唑、4.4-硫化-雙（6-t-丁基-3甲基酚）導致交聯(lián)劑量的增加比苯基萘胺等小。

3.除考慮敏化劑和抗氧劑外，電線電纜護層還有阻燃的要求。常用的阻燃劑有鹵阻燃劑、十溴二苯醚(decabromodiphenyl oxide)、四溴雙酚A(tetrabromobisphenol)、氰化石臘，氫氧化鋁(aluminum hydroxide)以及無機氧化物、填料等。由于聚乙烯等聚合物是可燃的，一般均填加阻燃劑解決其阻燃性的問題，在輻照加工及高溫應用中含鹵阻燃劑也易發(fā)生聯(lián)鹵化氫，使用要與穩(wěn)定劑相配合。金屬氫氧化物阻燃雖屬環(huán)保型，往往要填加很大量才能達到阻燃效果，易導致絕緣機械性能和電氣性能的損失。無機填料最好要經過偶聯(lián)處理，改善聚合物與填加劑間的界面關系。

4.一個性能優(yōu)良的聚合物材料若加工成型困難或加工后變化很大，也會造成應用的難度。聚合物體系的流變學行為不僅與加工成型條件有關，關鍵決定于聚合物材料的內在因素。聚合物體系熔體的流變行為除與聚合物分子量大小和分子量分布、鏈的柔性與聚集態(tài)結構有關外，它還與低分子添加劑、加工助劑有關，并受溫度和壓力的影響。在許多情況下聚合物擠出加工產品時為粘彈體，粘流與高彈體相互伴隨，出現(xiàn)熔體破壞，聚合物的流變行為不能適應于加工成型條件，而導致產品缺欠和表面粗糙。因此，完成性能配方后，還要通過聚合和共混、助劑的使用來調整其加工工藝性，即工藝配方的研究。從而改善工藝性，提高加工質量和效率，改善使用電線電纜絕緣的表觀和內在性能。

5.用于電線電纜絕緣聚合物是多組分混合物。輻照加工中主要發(fā)生大分子間的交聯(lián)反應，但不可忽視的是材料中的不同組分添加劑的消耗、轉化，對交聯(lián)反應過程的減緩或產生其它不利的副反應，因此必須較充分地考慮到輻射化學反應的特殊性。

為了確保電線電纜輻射加工后產品的各種性能，對于絕緣材料的制作工藝及共混、添加劑分散均勻性是十分關鍵的。聚合物絕緣電氣性能缺欠的產生主要源于結構缺欠和雜質。像敏化劑、抗氧劑、阻燃劑、填加劑、加工助劑等分散不均，引起電荷載體增加，導致體積電阻減少。EB輻射加工在聚合物材料中產生輻射損傷，劑量越高，缺欠越多，對電學性能影響越大。

第三節(jié) 電線電纜絕緣的電子束輻射加工

聚合物的輻射加工工業(yè)所用的輻射源有兩類：放射性同位素r射線源和電子加速器產生的高能電子束輻射源。雖然r-輻射源具有高的穿透能力，對單位比重材料可達25cm，但不適合于電線電纜輻射加工。如聚乙烯絕緣達到的所需交聯(lián)度，要數(shù)小時才達到所需的輻照劑量200KGY，同時氧化不可避免的發(fā)生。實際上在電線電纜工業(yè)中，采用的輻射源是高能量大電流的電子加速器電子束體系（EBS），它提供比r源高得多的劑量率，輻射加工在瞬間完成，更有利于電線電纜連續(xù)長制品的工業(yè)化加工。

電線電纜絕緣輻射加工用的電子能量為0.3-5MeV，功率幾十kW到150KW的電子加速器。電子束在聚合物體系中輻照穿透能力（深度）是電子能量Ee和材料密度的函數(shù)。

最適宜的穿透厚度系指EB輻照進入面和穿透出口面的劑量相等的厚度范圍。對于一定厚度的絕緣選擇適宜量的電子束是很重要的。電子的穿透深度（能力）是由加速電壓來控制的，如此選擇適當束流能量電子加速器是很重要的，因為它決定電子穿過能夠有效交聯(lián)電線電纜絕緣的最大厚度、深度分布不是均一的。由于電線電纜絕緣交聯(lián)改性的物性對劑量深度變化不是十分敏感的，吸收劑量的峰值與表面吸收劑量之比定義為均勻度一般為1.5倍或更小就可以滿足要求。EB透過內表面的吸收劑量等于EB進入表面的吸收劑量時絕緣厚度即為上述的電子束輻射加工最適宜的厚度。在這范圍內視為單一分布劑量，這個深度應從實驗上確定或用表面劑量方法。

由于電線電纜產品一般為圓形結構，聚合物絕緣與金屬導體并存。金屬線芯的存在，遮蔽金下面的絕緣部分吸收比其它部分低的輻射劑量。另一方面，線芯上面絕緣由于金屬表面反射電子所致吸收的劑量有某種程度上的增加。單面輻照永遠不能獲及單一的劑量分布。實際上電線電纜絕緣的輻射加工是通過兩面或多面輻照實現(xiàn)的，以獲得合理的單一輻照劑量分布。線纜連續(xù)輻射加工傳輸方式有多種，常用的方法是線纜兩面多次反復通過電子束下輻照來實現(xiàn)。聚乙烯的體積電阻率非常高，在絕緣中靜止下來的電子不是容易除去的，電線電纜的EB輻射加工，電子通過絕緣要保證沒有電荷沉積，甚至導致介電破壞。

PVC有比PE低的體積電阻，輻照加工中，電荷能從絕緣通過電線導體到地。對PVC絕緣電線輻射所需要EB穿透的厚度，由下式決定：

P_PVC=2√t（t+d）

對于小截面電線電纜，在電子束下兩輥之間采用“8”字型傳輸輻照，通過傳輸速度與束流間聯(lián)系實現(xiàn)自動控制，可以獲得較好的劑量均勻度。但對于大截面（150mm²銅芯）電纜，若用兩面輻照，最大劑量與最小劑量差將是比較大，甚至不可接受。如何對大截面、厚絕緣電纜進行輻射加工，提高輻射加工處理系統(tǒng)已有很多報導。多方向輻照較好的實現(xiàn)輻照劑量均勻度。

第四節(jié) 電線電纜絕緣EB輻射加工中的副效應與質量控制

電線電纜絕緣EB輻射加工導致聚合物絕緣的交聯(lián)結構生成，獲得耐溫性、耐溶劑性的提高和改善。但在很多情況下，還有輻射氧化、熱效應、靜電效應、輻射后效應副反應伴隨。它們是嚴重的影響電線電纜輻射加工質量的關鍵問題。

1. 聚合物材料的輻射氧化。

氧的存在會導致聚合物氧化裂解。聚合物絕緣的輻射氧化，主要來自于聚合物中溶解氧、輻射期間或輻照后擴散進入聚合物中的氧。氧化可在輻照加工中發(fā)生或在輻照加工后發(fā)生。

溶解氧主要存在于聚合物的非晶區(qū)或結晶-非結晶區(qū)界面，它與輻照產生的大分子自由基反應，生成過氧自基（ROO），過氧化氫（ROOH）和過氧化物（ROOR）。

過氧化物和過氧化氫熱分解產生氧化產物和自由基。如聚乙烯輻射氧化分解產物包括羥基化物、H₂O、CO₂、過氧化物、醇和羰基化物。

輻射氧化速率與聚合物中和環(huán)境氧濃度（溶解氧以及氧擴散進入速度）有關。這些過程受不同因素的影響，包括：聚合物的集聚態(tài)（或相）結構、非晶區(qū)的微觀結構和樣品的厚度、氧的壓力、輻照溫度及輻射劑量率等。氧不能穿過聚乙烯的結晶區(qū)，氧的消耗和氧化物產額隨結晶度增加而減少，氧化多在非晶區(qū)發(fā)生。

由于非晶區(qū)鏈段的活動性高于結晶區(qū)，大分子自由基更為活躍，若添加敏化劑促進雙基重合或交聯(lián)，與氧化過程相競爭自由基，可能導致氧化的減少。

輻射氧化的速率是隨聚合物材料的厚度減小而增大。這是由于氧擴散進入薄的樣品比厚的阻力小，更容易。

在高劑量率下輻照，自由基重合反應占優(yōu)勢，氧的擴散反應還來不及發(fā)生，在相當高的劑量率，特別是EB輻照加工時，氧擴散不能作為一個因素。

輻射后氧化與在聚合物輻照產生的俘陷自由基相關。研究證明，對于一個結晶（半結晶）聚合物來說，自由基主要存在于結晶與非結晶的界面區(qū)，因為該區(qū)和非晶區(qū)分子排列一樣松散，但又受晶區(qū)的抑制，自由基重合不易發(fā)生。而氧擴散進入與俘陷自由基反應導致后氧化裂解。在較高溫度下貯存，由于分子活動性增加后氧化將發(fā)生更快。

輻射氧化不僅導致大分子裂解，致使絕緣材料機械性能變壞，而且導致其電學性能，特別是介電損耗正切增大。這是聚射加工產品所不希望的。為了解決這一問題，實際上采取一些措施：添加抗氧劑、以減少和阻止氧化發(fā)生；添加敏化劑，促進交聯(lián)，降低俘陷自由基濃度，減少輻射劑量，并與氧化過程、競爭自由基；高劑量率輻射加工，EB要比γ輻射大十數(shù)倍，阻止氧擴散；鏈性環(huán)境輻照和貯存；輻照后高溫（高于聚乙烯α轉變）處理，促進俘陷自由基重合反應，免后患。

2. 電線電纜EB輻射加工中的熱效應。

聚合物材料輻射加工所吸收的輻射能，僅僅是一部分用于化學和結構轉變上，而大部分輻射能量轉化為分子的激發(fā)和熱。由于聚合物對熱量傳遞是低效的，以至所吸收的能量可導致相當高的溫升，特別是高劑量率的EB輻射加工，熱效應問題要特別重視。

溫升不僅導致聚合物化學反應速度增加，若溫度超過了材料的玻璃化轉變（Tg）或熔點（Tm），輻照產生的輻解產物如氫、CO等其它凍結在聚合物中的小分子還來不及擴散，這些氣體產物在聚合物中將會生成氣孔或發(fā)泡，使絕緣質量降低，熱效應與發(fā)泡隨材料厚度增加熱效應變得更為嚴重。

（1） 輻射能量的平衡

聚合物材料在輻射加工中，輻射能的吸收與非吸收（反射、透過）的分配與輻射源的類型（γ或EB）與被輻照材料物性及幾何形狀有關（略）。

（2） 絕熱輻照。

如果在很短的時間里吸收全部所需的輻射劑量，在材料中產生的熱量與環(huán)境無充分的交換，就處于絕熱狀態(tài)。用高能電子加速器EB進行聚合物絕緣輻射加工，就是一個典型絕熱體系。假如不考慮化學反應，聚合物體系比熱為1時吸收所有的能量都將轉化為被輻照體系的溫度升高，吸收10kGY劑量可引起2.4K溫升。相同劑量輻照，由于不同材料和材料組成不同，其熱容（Cp）不同，表現(xiàn)的溫升是不同的。同時熱容又是溫度的函數(shù)，因此不同初始，溫度輻照產生的溫升亦不相同。表2-1給出一些材料的輻射與溫升結果。

表2-1：

聚合物體系的比熱是與輻射熱效應有關的一個重要參數(shù)。配方組成無機填加劑對比熱有很大影響。阻燃劑的加入，如金屬氧化物具有較低的比熱，局部溫升問題要特別關注。

熱容與初始溫度有關。即熱容Cp是溫度的函數(shù)（見表2-1水的例子）。

如果聚乙烯絕緣，EB輻射交聯(lián)加工需要輻射150kGY劑量，按平均每10KGY溫升5K計算，不考慮其相轉變的能耗，將會有75度的溫升，加上室溫，就接近聚乙烯的熔點。但聚合物的相轉變吸收熱能遠遠高于材料的比熱，對輻射溫度效應有一定的緩解。

熱效應的主要危害是溫升接近或達到聚合物的熔點時，在EB輻射加工傳輸過程中，產品易被拉伸變形，而且由于輻射加工中產生的小分子產物如氫、CO來不及擴散出去而發(fā)泡，導致絕緣的破壞，在電纜輻射加工中，熱效應危害不可低估。

影響 EB輻射溫升的主要因素及避免途徑：

a) 絕緣材料配方構成和體系的平均熱容Cp對溫升影響，Cp越小，同樣劑量溫升越高。

b) 產品的大小尺寸和形狀。產品越厚、越大越不易散失，改善熱交換

c) 產品要求交聯(lián)度所需要的輻照劑量（D）大小，以及輻射加工劑量率（D’）的大小，都對溫升有影響。D越大，D’越高，溫升亦越高，采用增強交聯(lián)體系可大大降低所需劑量，利于減少溫升。

d) 降低環(huán)境溫度，加強散熱措施。

由上面敘述可知，材料的熱容Cp越小，同樣劑量輻照溫升越高；所需的輻照劑量（D）越高，溫升亦越高，而樣品尺寸越大，內部熱越不容易散失。

電纜絕緣發(fā)泡問題解析：

（1）設計者認為，只要絕緣厚度大于2.5mm就符合國家電纜結構標準，沒有上限，這種說法是錯誤的，因此，產品絕緣偏厚，又無內半導層，而2.5MeV的電子束穿透能力是有限的.

(2) 電纜絕緣偏壁，厚薄幾乎差一倍。

50mm²線芯直徑：8.4mm

絕緣平均厚度為：4.2-4.5mm(3mm/6mm偏芯)

輕型要求絕緣：2.5mm

普通型要求絕緣：3.4mm(需內半0.5mm)

(3)由于絕緣偏壁而且比較厚，在EB輻照傳輸過程中，徑向應力不均或與傳輸系統(tǒng)不匹配，導致翻轉困難，輻照劑量分配的不均一。

表2-2，電纜絕緣結構與性能

為了進一步查明原因，對于電纜厚與薄的部分進行了凝膠含量和熱延伸分析，結果如表2-2所示。結果表明，由于偏壁和應力的存在，束下傳輸中不能實現(xiàn)良好的翻轉，造成輻照劑量的非均勻分布。厚部受劑量為薄的2倍，EB輻照劑量分別為200KGY和100KGY（實際差可能更大）。由于過輻照，不僅導致交聯(lián)度增加，而且小分子氣體產物量也偏高，同時熱效應導致的溫升，特別是在厚絕緣內的溫升可達100℃甚至更高，致使來不及擴散出去的H₂等小分子在局部發(fā)泡，造成電纜缺欠而不能使用。

關于如何控制EB輻照加工中熱效應造成的危害，對電線電纜絕緣輻射加工是非常重要的。首先，熱效應產生的溫升與輻射劑量有關，降低電線電纜絕緣交聯(lián)所需要的劑量就是一個關鍵問題，通常在聚合物中添加敏化劑或不飽和多官能團單體，可增加交聯(lián)G值，減少所需劑量。其次，電纜結構勻稱合理，增強EB輻照電纜絕緣劑量的均勻度，避免局部過輻照或劑量不足。其三，輻射劑量率及輻照方式與環(huán)境，有利于熱量散失和交換，降低輻射平衡溫度。

3.電線電纜絕緣EB輻射加工中靜電現(xiàn)象

電線電纜絕緣EB輻射加工中，特別是絕緣體，靜電現(xiàn)象是十分重要的。EB輻照提供過剩的電子并沉積在絕緣材料中。圖2-8給出典型的EB輻照深度——劑量分布曲線和深度——電荷分布曲線，兩條曲線關系不同，過剩電子峰值被推移到電子射程的末尾。被輻照的表面消耗負電荷，而且對地成為正電位。在絕緣材料的輻射加工中，所用輻照劑量越低，靜電效應越輕，反之，靜電效應越明顯。這里最大電荷沉積遲后于輻射加工所用的有效厚度范圍。

累積的過剩電子對地提供一個負電位，在絕緣材料中電子的累積電場強度可達10⁹V/m 數(shù)量級、電荷達0.1C/m²。這些電子來源于加速器的電子，吸收體的電位是相對于任何一個接地導體。如果吸收材料的電導度是低的，而且樣品的厚度超過電子的沉積范圍，電荷可以殘存一個很長時間，數(shù)天或更長。樣品表面到超過電子射程大塊樣品的電子沉積層（面）

與金屬接地，在經跡上電子容易放電，形成三維樹枝狀圖像，稱作“李其頓波格圖”或電樹。絕緣材料的電導度制約的電樹生成，在聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯可以看到“電樹”現(xiàn)象，但在PVC、PTFE、PAS是看不到的。電荷在非導電塑料中沉積，厚度大于電子束的射程時，導致空間電荷的形成。如果不發(fā)生強烈放電或慢慢泄露，電荷的積累將影響電子束在材料中的射程變小，阻礙電子向深處進入，即絕緣材料中的電場阻礙電子的注入。

EB輻射加工聚合物絕緣的靜電現(xiàn)象是一個普通行為。即使電子束的能量輻照并穿透最適宜厚度（EB在絕緣的進入面和穿透面輻照劑量相等之間的厚度），電荷沉積沒有明顯的副作用。但由圖2-8可見，大多數(shù)EB電子通用過輻照物體時，總是留下少量的電荷，累積電荷隨輻照劑量增大而增強，或采用雙面輻照提高輻射加工產額，或輻照厚的絕緣，或厚度超過EB射程。在這種情況下，電荷的累積停留在材料中，情況將戲劇性改變，隨時會發(fā)生意外放電。用能量不夠的電子束加工厚的聚乙烯，由于累積電子放電可能導致絕緣缺陷的形成，大批產品可能為此而不合格。在電纜輻射加工中對這一點是要特別預防，特別是有添加劑配方材料，控制俘陷電荷的釋放。

靜電現(xiàn)象及電荷的累積除導致產品電氣性能不合格外，靜電放電產生火花，也會引起著火的危險。應在放電之前除掉電荷。

4.電纜EB輻射加工中的發(fā)泡和放電破壞現(xiàn)象。

高壓力纜絕緣EB輻射加工，由于厚的聚乙烯絕緣發(fā)泡和放電破壞而導致產品不合格，是非常重要的質量問題。

如6/6KV電纜，絕緣厚度為4mm，用1.5MevEB輻照，其溫升可達95℃，輻照劑量達20Mrad（200KGY）就出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，但電纜絕緣經249 kGY，才能滿足耐熱性要求（一般凝膠含量大于75%），這是輻射產生熱效應與交聯(lián)結構生成的一個矛盾結果。雖然添加敏化劑或多官能團單體（如2份TAIC）可提高交聯(lián)效率，減少交聯(lián)所需的劑量到100-120KGY，但在低于交聯(lián)劑量55kGY放電破壞又發(fā)生。就是說在達到所需交聯(lián)度之前就發(fā)生了放電破壞，造成產品介電性能不合格。電力電纜輻射加工中，不論發(fā)泡還是放電破壞以及俘陷電荷的產生、積累，均是中壓力纜成敗的關鍵。有兩個系列問題：其一，輻照中熱量累積（溫升）和小分子產物釋放而發(fā)泡；其二，超量的電荷累積導致放電破壞。

（1）發(fā)泡問題

圖2-11給出輻照中與輻照后連續(xù)測定的電纜溫度曲線。在4mm厚PE絕緣中心溫度比聚乙烯和導體界面溫度增高速度大，分別為5.5℃/10KGY和3.0℃/10KGY。輻照后溫度降低，也說明絕緣可為銅芯所冷卻。

超過一定劑量，溫升達到聚合物軟化點，氫氣等小分子產物釋放，導致絕緣發(fā)泡。在室溫（30℃）輻照發(fā)泡的臨界劑量和溫度分別為200KGY和95℃。若減少劑量在200KGY以下發(fā)泡問題是可以防止的。

通常添加多官能團單體可降低所需輻照劑量。添加不同官能團單體的凝膠——劑量曲線示于圖2-12。獲得凝膠量大于75%相應輻照劑量由純PE的240KGY降低到150KGY以下。

（2）放電破壞

當PE絕緣厚度超過EB的最大穿透射程，輻照劑量達300KGY或更高時，在絕緣中可以觀察到放電破壞現(xiàn)象。這個現(xiàn)象是因為過剩電荷的累積和所謂的lichtenberg圖特性。

敏化劑單體對絕緣材料的交聯(lián)結構生成與放電破壞劑量的影響列于表2-3。表中的結果顯示，任何一個交聯(lián)劑單體雖然可降低體系的需要的劑量（D），同時也會降低體系的放電破壞劑量Db。

表2-3

輻照聚乙烯、樹技放電圖（tree）在接近于電子穿透的最大深度處。而在交聯(lián)劑存在下，一般在輻照表面附近觀察到。因此，交聯(lián)劑對輻射誘導放電破壞原因與電荷累積的增強或是由于單體分子中共軛雙鍵的存在影響電荷的局部分布有關。這符合二塊基化合物對PE輻射放電影響小的事實，因為它的分子沒有共軛雙鍵。

實踐表明，輻照加工電纜絕緣的放電破壞與所選用多官能團單體有關，交流破壞電壓與沖擊破壞電壓是與輻照劑量相關，隨輻照吸收劑量的增加而減少，如表2-4所示，C樣品低的破壞電壓就是劑量大的貢獻。

表2-4 輻射交聯(lián)聚合物絕緣電纜

*DPS: 二炔基琥珀酸酯(Dipropargyl succinate)

**DPM:二炔基馬來酸酯(Dipropargyl maleate)

本節(jié)討論了：電纜EB輻射加工中的輻射氧化、熱效應與靜電效應等和放電破壞等現(xiàn)象。它們是電纜輻射交聯(lián)成敗的關鍵因素。最終產品的結構性能將取決于：

1.配方設計與輻射效應

（1）交聯(lián)所需輻照劑量是輻射熱效應、靜電效應的關鍵因素。輻射產生的溫升與輻解小分子產物會導致絕緣結構的損傷破壞。電荷沉積與靜電效應會導致放電破壞，介電性能下降。

（2）強化交聯(lián)與體系的交聯(lián)劑量、放電破壞劑量。由（1）結果表明所需輻照劑量越高，后果越嚴重。添加不飽和多官能團單體會增加交聯(lián)反應速度，降低輻射交聯(lián)劑量，減輕輻射熱效應及電子沉積效應。但添加的單體結構選擇不當，在輻射交聯(lián)結構尚未完成時，就會發(fā)生放電破壞。相應地起始放電破壞的劑量稱之為放電破壞劑量，當體系的放電劑量小于輻射交聯(lián)所需的劑量時，則該材料不能應用。

2.EB輻照加工工藝

（1）加速器的電子能量與絕緣材料結構。絕緣的厚度必須小于電子束的有效射程，以減少電荷在材料中的沉積。

（2）控制束流或傳輸速度，改善束下傳輸系統(tǒng)與環(huán)境熱交換，減緩輻射熱效應的累積。

為了預防EB輻射中的不良后果，必須從聚合物配方與輻照效應、輻照加工工藝條件、環(huán)境與后處理等，協(xié)調完成。

第五節(jié) 電線電纜絕緣的輻射交聯(lián)與化學交聯(lián)比較

電線電纜絕緣的交聯(lián)途徑有三種，在工業(yè)生產中廣泛應用，這些方法包括：輻射交聯(lián)（Radiat）化學交聯(lián)（過氧化物交聯(lián)ＣＶ），水交聯(lián)法（硅烷交聯(lián)ＳＶ）。由于交聯(lián)方法、工藝條件、產品性能差異、各適用于不同范圍、不同交聯(lián)處理方法，各有所長。以聚乙烯為例，輻射與化學引發(fā)主要差別是溫度：輻射法基本上在低溫下進行，加工其間產品的溫度約達70℃，它低于聚乙烯的轉變溫度，更低于其熔點；化學交聯(lián)發(fā)生約在125℃，大多數(shù)結晶已熔融。因此，冷卻后化學交聯(lián)聚乙烯的交聯(lián)密度幾乎是單一分布，而輻射加工聚乙烯交聯(lián)只是在非晶區(qū)�；瘜W交聯(lián)結晶分數(shù)是遠低于交聯(lián)前聚乙烯結晶度，而輻射交聯(lián)前后，結晶分數(shù)是通常不變。

化學交聯(lián)PE加熱超過其熔點，然后冷卻到室溫，結晶度不變。而輻射加工的PE，經過同樣熱處理，結晶度比熱處理前顯著變小，這是因為從熔融狀態(tài)降溫冷卻到室溫時，交聯(lián)結構對大分子取向排到的阻礙和干涉，當再度熔融和冷卻循環(huán)，不再引起結晶度的變化。

另一值得注意的形態(tài)效應是輻照產生的浮陷自由基，它們主要存在于結晶與非晶的界面區(qū)，與擴散進入的氧發(fā)生后氧化裂解，是一種潛在的危害。若輻照后，在超過非晶區(qū)的轉變（85℃）在惰性氣體中退火，可以使浮陷自由基迅速釋放重合而消除后氧化裂解問題。

由于輻射交聯(lián)與化學交聯(lián)形態(tài)結構的差異，輻射法PE保持了較高的結晶分數(shù)，使得它的機械性能像一個填充增強的化學交聯(lián)結果。

輻射交聯(lián)與化學交聯(lián)另一顯著差別，是化學引發(fā)劑導致的潛在的損傷。殘留的引發(fā)劑對產品性能的影響，特別是對介電性能的影響較大。輻射交聯(lián)劑量在材料中的分布是非均一的，特別是EB輻照，在材料中劑量是存在深度分布，由于物體旋轉的不均一性，也會造成交聯(lián)度的不均勻性，機械性能幾乎完全依賴與交聯(lián)密度。

化學交聯(lián)占用空間較大，能量消耗高、流程長、交聯(lián)是低速、緩慢的。輻射交聯(lián)設備占空間小、能量消耗遠遠低于化學交聯(lián)，加工生產速度是很高的，生產更為方便。電子加速器幾乎控制支配除電力電纜之外的所有絕緣領域。

由于輻射交聯(lián)、化學交聯(lián)、硅烷水交聯(lián)實施工藝條件的不同，適用范圍不同也有交叉，對電線電纜工業(yè)，它們是相輔相成的。概括總結如表2-5所列。

從表2-5提供的結果，輻射交聯(lián)適應絕緣材料較寬，多數(shù)聚合物均可實現(xiàn)輻射交聯(lián)。而化學交聯(lián)局限性大，只限于一般PE和橡膠類絕緣材料的交聯(lián)。

輻射交聯(lián)，由于受EB能量與穿透能力所限，主要適于中小型電線電纜的輻射交聯(lián)加工，對于大型電纜，輻照中的熱效應、靜電或電荷沉積效應造成危害而不適宜生產，而化學交聯(lián)僅適用于大截面電纜絕緣的交聯(lián)，而對于小型線纜，易造成偏壁、針孔而難以生產出合格的產品。輻射法與化學法應用是相輔相成的，可相互補充而不能相互取代。

 lishi 摟主辛苦了，支持一下！

另外，推薦上海斯瑞的輻照交聯(lián)型PVC料， 輻照交聯(lián)型PE料和輻照交聯(lián)型低煙無鹵料，給線纜行業(yè)的技術部和采購部同事試用！

太謝了,不知在電子輻照下能不能做試驗,相當于鈷源的輻照.

我們也嘗試過鈷源輻照電纜，不行的，周期較長，最多要一個星期，而且電纜交聯(lián)不均勻，熱延伸還能合格，但老化后全部表面起泡。還有輻照劑量不能控制好！

輻照交聯(lián)電纜簡介

有沒有簡單的方法來驗證電纜有沒有輻照呢？

太謝了,不知在電子輻照下能不能做試驗,相當于鈷源的輻照.

這也是我想問的問題！~

有沒有人介紹種簡單的方法來驗證電纜有沒有輻照呢？比方說我線纜外發(fā)輻照，回來檢測時有沒有什么好的方法？

樓主太偉大了

對了,樓上的朋友的問題也是我想要問題的

待高人解答

我想經過輻照之后

由熱可塑型轉化為熱固型

各物理性能應該還是有所變化的

還是電子輻照比較均勻,關鍵是劑量需要專門人員評估,評定方法是通過測試熱延 冷延   凝膠率來評估,通常交連度在80%為益,  XLPVC (3~6MRAD )  XLPE (12~21MRAD) 通常公司的劑量都只能達到22Mrad!

                     加速器知識

定義：一種使帶電粒子增加速度（動能）的裝置。

　　加速器可用于原子核實驗、放射性醫(yī)學、放射性化學、放射性同位素的制造、非破壞性探傷等。粒子增加的能量一般都在0.1兆電子伏以上。加速器的種類很多，有回旋加速器、直線加速器、靜電加速器、粒子加速器、倍壓加速器等。

　　1919年英國科學家盧瑟福(E.Rutherford)用天然放射源中能量為幾個MeV、速度為2×109厘米/秒的高速α 粒子束（即氦核）作為“炮彈”，轟擊厚度僅為0.0004厘米的金屬箔的“靶”，實現(xiàn)了人類科學史上第一次人工核反應。利用靶后放置的硫化鋅熒光屏測得了粒子散射的分布，發(fā)現(xiàn)原子核本身有結構，從而激發(fā)了人們尋求更高能量的粒子來作為“炮彈”的愿望。

    靜電加速器（1928年）、回旋加速器（1929年）、倍壓加速器（1932年）等不同設想幾乎在同一時期提了出來，并先后建成了一批加速裝置。

     粒子加速器 particle accelerator
　　用人工方法產生高速帶電粒子的裝置。是探索原子核和粒子的性質、內部結構和相互作用的重要工具，在工農業(yè)生產、醫(yī)療衛(wèi)生、科學技術等方面也都有重要而廣泛的實際應用。
　　自從E.盧瑟福1919年用天然放射性元素放射出來的a射線轟擊氮原子首次實現(xiàn)了元素的人工轉變以后，物理學家就認識到要想認識原子核，必須用高速粒子來變革原子核。天然放射性提供的粒子能量有限，只有幾兆電子伏特（MeV），天然的宇宙射線中粒子的能量雖然很高，但是粒子流極為微弱，例如能量為1014電子伏特（ eV ）的粒子每小時在 1平方米的面積上平均只降臨一個，而且無法支配宇宙射線中粒子的種類、數(shù)量和能量，難于開展研究工作。因此為了開展有預期目標的實驗研究，幾十年來人們研制和建造了多種粒子加速器，性能不斷提高。應用粒子加速器發(fā)現(xiàn)了絕大部分新的超鈾元素和合成的上千種新的人工放射性核素，并系統(tǒng)深入地研究原子核的基本結構及其變化規(guī)律，促使原子核物理學迅速發(fā)展成熟起來；高能加速器的發(fā)展又使人們發(fā)現(xiàn)包括重子、介子、輕子和各種共振態(tài)粒子在內的幾百種粒子，建立粒子物理學。近20多年來，加速器的應用已遠遠超出原子核物理和粒子物理領域，在諸如材料科學、表面物理、分子生物學、光化學等其它科技領域都有著重要應用。在工、農、醫(yī)各個領域中加速器廣泛用于同位素生產、腫瘤診斷與治療、射線消毒、無損探傷、高分子輻照聚合、材料輻照改性、離子注入、離子束微量分析以及空間輻射模擬、核爆炸模擬等方面。迄今世界各地建造了數(shù)以千計的粒子加速器，其中一小部分用于原子核和粒子物理的基礎研究，它們繼續(xù)向提高能量和改善束流品質方向發(fā)展；其余絕大部分都屬于以應用粒子射線技術為主的“小”型加速器。
　　粒子加速器的結構一般包括 3個主要部分 ：①粒子源 ，用以提供所需加速的粒子，有電子、正電子、質子、反質子以及重離子等等。②真空加速系統(tǒng)，其中有一定形態(tài)的加速電場，并且為了使粒子在不受空氣分子散射的條件下加速 ，整個系統(tǒng)放在真空度極高的真空室內。③導引、聚焦系統(tǒng) ，用一定形態(tài)的電磁場來引導并約束被加速的粒子束，使之沿預定軌道接受電場的加速。所有這些都要求高、精、尖技術的綜合和配合。
　　加速器的效能指標是粒子所能達到的能量和粒子流的強度（流強）。按照粒子能量的大小，加速器可分為低能加速器（能量小于108eV）、中能加速器（能量在108～109eV）、高能加速器（能量在109～1012eV）和超高能加速器（能量在1012eV以上)。目前低能和中能加速器主要用于各種實際應用。

    美國科學家柯克羅夫特
　　1932年美國科學家柯克羅夫特（J.D.Cockcroft）和愛爾蘭科學家沃爾頓(E.T.S.Walton)建造成世界上第一臺直流加速器——命名為柯克羅夫特-沃爾頓直流高壓加速器，以能量為0.4MeV的質子束轟擊鋰靶，得到α 粒子和氦的核反應實驗。這是歷史上第一次用人工加速粒子實現(xiàn)的核反應，因此獲得了1951年的諾貝爾物理獎。     

    愛爾蘭科學家沃爾頓     

    美國科學家凡德格拉夫
　　1933年美國科學家凡德格拉夫(R.J.van de Graaff)發(fā)明了使用另一種產生高壓方法的高壓加速器——命名為凡德格拉夫靜電加速器。

    以上兩種粒子加速器均屬直流高壓型，它們能加速粒子的能量受高壓擊穿所限，大致在10MeV。      

    凡德格拉夫的實驗裝置      

    勞倫斯與回旋加速器
　　奈辛(G.Ising)于1924年，維德羅(E.Wideroe)于1928年分別發(fā)明了用漂移管上加高頻電壓原理建成的直線加速器，由于受當時高頻技術的限制，這種加速器只能將鉀離子加速到50keV，實用意義不大。但在此原理的啟發(fā)下，美國實驗物理學家勞倫斯(E.O.Lawrence)1932年建成了回旋加速器，并用它產生了人工放射性同位素，為此獲得了1939年的諾貝爾物理獎。這是加速器發(fā)展史上獲此殊榮的第一人。

    由于被加速粒子質量、能量之間的制約，回旋加速器一般只能將質子加速到25MeV左右，如將加速器磁場的強度設計成沿半徑方向隨粒子能量同步增長，則能將質子加速到上百MeV，稱為等時性回旋加速器。      

    前蘇聯(lián)科學家維克斯列爾
　　為了對原子核的結構作進一步的探索和產生新的基本粒子，必須研究能建造更高能量的粒子加速器的原理。1945年，前蘇聯(lián)科學家維克斯列爾(V.I.Veksler)和美國科學家麥克米倫(E.M.McMillan)各自獨立發(fā)現(xiàn)了自動穩(wěn)相原理，英國科學家阿里芳特(M.L.Oliphant)也曾建議建造基于此原理的加速器——穩(wěn)相加速器。     

    美國科學家麥克米倫     

    自動穩(wěn)相原理的發(fā)現(xiàn)是加速器發(fā)展史上的一次重大革命，它導致一系列能突破回旋加速器能量限制的新型加速器產生：同步回旋加速器（高頻加速電場的頻率隨倍加速粒子能量的增加而降低，保持了粒子回旋頻率與加速電場同步）、現(xiàn)代的質子直線加速器、同步加速器（使用磁場強度隨粒子能量提高而增加的環(huán)形磁鐵來維持粒子運動的環(huán)形軌跡，但維持加速場的高頻頻率不變）等。

    自此，加速器的建造解決了原理上的限制，但提高能量受到了經濟上的限制。隨著能量的提高，回旋加速器和同步回旋加速器中使用的磁鐵重量和造價急劇上升，提高能量實際上被限制在1GeV以下。同步加速器的環(huán)形磁鐵的造價雖然大大減少，但因橫向聚焦力較差，真空盒尺寸必須很大，造成磁鐵的磁極間隙大，依然需要很重的磁鐵，要想用它把質子加速到10GeV以上仍是不現(xiàn)實的。
     
    1952年美國科學家柯隆(E.D.Courant)、李溫斯頓(M.S.Livingston)和史耐德(H.S.Schneider)發(fā)表了強聚焦原理的論文，根據(jù)這個原理建造強聚焦加速器可使真空盒尺寸和磁鐵的造價大大降低，使加速器有了向更高能量發(fā)展的可能。這是加速器發(fā)展史上的又一次革命，影響巨大。此后，在環(huán)形或直線加速器中，普遍采用了強聚焦原理。

    美國勞倫斯國家實驗室1954年建成的一臺6.2GeV能量的弱聚焦質子同步加速器，磁鐵的總重量為1萬噸。而布魯克海文國家實驗室33GeV能量的強聚焦質子同步加速器，磁鐵總重量只有4千噸。這說明了強聚焦原理的重大實際意義。     

    美國科學家李溫斯頓     

    美國科學家科斯特
　　以上主要介紹的是質子環(huán)形加速器，對電子加速器來說情況有所不同。1940年美國科學家科斯特(D.W.Kerst)研制出世界上第一個電子感應加速器。但由于電子沿曲線運動時其切線方向不斷放射的電磁輻射造成能量的損失，電子感應加速器的能量提高受到了限制，極限約為100MeV。電子同步加速器使用電磁場提供加速能量，可以允許更大的輻射損失，極限約為10GeV。電子只有作直線運動時沒有輻射損失，使用電磁場加速的電子直線加速器可將電子加速到50GeV，這不是理論的限度，而是造價過高的限制。
     
    加速器的能量發(fā)展到如此水平，從實驗的角度暴露出了新的問題。使用加速器作高能物理實驗，一般是用加速的粒子轟擊靜止靶中的核子，然后研究所產生的次級粒子的動量、方向、電荷、數(shù)量等，加速粒子能參加高能反應的實際有用能量受到限制。如果采取兩束加速粒子對撞的方式，可以使加速的粒子能量充分地用于高能反應或新粒子的產生。     

    意大利科學家陶歇克
　　1960年意大利科學家陶歇克(B.Touschek)首次提出了這項原理，并在意大利的Frascati國家實驗室建成了直徑約1米的AdA對撞機，驗證了原理，從此開辟了加速器發(fā)展的新紀元。

    現(xiàn)代高能加速器基本都以對撞機的形式出現(xiàn)，對撞機已經能把產生高能反應的等效能量從1TeV提高到10～1000TeV，這是加速器能量發(fā)展史上的又一次根本性的飛躍。     

    Frascati的AdA對撞機     

　　自世界上建造第一臺加速器以來，七十多年中加速器的能量大致提高了9個數(shù)量級（參見左圖），同時每單位能量的造價降低了約4個數(shù)量級，如此驚人的發(fā)展速度在所有的科學領域都是少見的。

    隨著加速器能量的不斷提高，人類對微觀物質世界的認識逐步深入，粒子物理研究取得了巨大的成就。     用人工的辦法加速帶電粒子，使其獲得很高速度的裝置．加速器利用一定形態(tài)的電磁場將電子、質子或重離子等帶電粒子加速，使其具有高達幾千、幾萬乃至近光速的高速帶電粒子束，是人們認識原子核和探討基本粒子，對物質深層結構進行研究的重要工具，同時隨著加速器技術的不斷發(fā)展，各種新的技術、新的原理不斷更新，不斷突破，進一步促進新技術的向前推進．加速器的研究和發(fā)展同時帶來在工農業(yè)生產、醫(yī)療衛(wèi)生、國防建設等各方面的重要而廣泛的應用．

    早在20世紀20年代，科學家們就探討過許多加速帶電粒子的方案，并進行過多次實驗．其中最早提出加速原理的是E·維德羅．30年代初高壓倍加器、靜電加速器、回旋加速器相繼問世，研制者分別獲得這一時期的諾貝爾物理學獎．這以后隨著人們對微觀物質世界深層次結構的研究的不斷深入，各個科學技術領域對各種快速粒子束的需求不斷增長，提出了多種新的加速原理和方法，發(fā)展了具有各種特色的加速器．其中有電子感應加速器、直線加速器、強聚焦高能加速器、扇形聚焦回旋加速器．1956年克斯特提出通過高能粒子束間的對撞來提高有效作用能的概念，導致了高能對撞機的發(fā)展．

    幾十年來，人們利用加速器發(fā)現(xiàn)了絕大部分新的超鈾元素和合成上千種新的人工放射性核素，并對原子核的基本結構和其變化規(guī)律進行了系統(tǒng)深入的研究，促使了原子核物理學的發(fā)展和成熟，并建立新的粒子物理學科，近20年來，加速器的發(fā)展的應用使材料科學、表面物理學、分子生物學、光化學都有重要發(fā)展．

    我國加速器的發(fā)展始于50年代末期，先后研制和生產了高壓倍加器、靜電加速器、電子感應加速器、電子和質子直線加速器、回旋加速器．近年來更加先進的加速器在我國又取得重大進展，北京已建成正負電子對撞機，使我國加速器研制和應用進入了世界先進行列．
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［xunmeng 在 2009-2-26 8:55:50 編輯過］

                                  加速器種類

     粒子加速器是一種用人工方法加速帶電粒子束的裝置。它利用一定形態(tài)的電磁場將正負電子、質子、輕重離子等帶電粒子加速到一定的能量。加速器在原子物理、核物理、基本粒子的基礎研究，工農業(yè)生產、醫(yī)療衛(wèi)生以及國防建設等方面都有著廣泛而重要的應用。它除了涉及原子物理、核物理等基礎研究領域外，還涉及固體物理、材料科學、分子生物學、化學以及地質、考古等眾多學科領域的基礎研究和應用研究。目前全世界已有幾千臺各類加速器在運行。

    加速器的種類繁多，不同類型的加速器有著不同的結構和性能特點，還有著不同的應用范圍。

1、按粒子的能量分類

    按加速粒子的能量劃分加速器可分為低能、中能、高能加速器。低能加速器常指能量低于100MeV（1MeV=1×10⁶eV）的加速器，能量大于1000MeV或寫成1GeV（1GeV=1×10⁹eV）的加速器稱為高能加速器，兩者之間稱為中能加速器。

    在我國，建在中科院高能物理所的北京正負電子對撞機（BEPC），能量為2.8GeV，屬高能加速器。建在中科院蘭州近代物理所的直徑7.2米分離扇型重離子加速器（HIRFL）和建在合肥科技大學的800MeV同步輻射光源（HESYRL）均屬中能加速器。廣泛應用在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等領域內的加速器絕大部分屬于低能加速器的范疇。

    而在低能加速器的范疇內，在不同的應用領域，人們習慣上又分為高、中、低能加速器。加速器應用領域不同，劃分能量的區(qū)域也不同。例如，對醫(yī)用加速器來說，能量低于10MeV稱為低能醫(yī)用加速器，高于16MeV的稱為高能醫(yī)用加速器，兩者之間稱為中能醫(yī)用加速器。對于輻照加速器而言，能量低于0.3MeV稱為低能加速器，0.3~5MeV稱為中能加速器，5~15MeV稱為高能加速器。這種劃分和稱呼，不同文獻、不同作者會有不同，請讀者根據(jù)實際情況注意區(qū)別。

    加速器加速的基本粒子的能量單位是電子伏特（eV），1eV是指一個電子或帶有1個單位電荷的粒子通過電勢差為1伏的電場所得到的能量：

        1eV=1.6×10^-19J=1.6×10^-12erg。  焦耳（J）、爾格（erg）是能量單位。

2、按被加速的粒子種類分類

    按加速粒子的種類劃分加速器可分為電子加速器、質子加速器（H₁⁺）、重離子加速器（A_n^m+）和微粒子團加速器。

3、按加速原理、加速器結構種類

    按粒子的加速原理、加速器結構劃分加速器可分為直流高壓型、電磁感應型、直線共振型和回旋共振型加速器。

    高壓型加速器用直流高壓電場加速帶電粒子，它包括靜電加速器（單極和串行）、高壓倍加器、高頻高壓（地那米）加速器、絕緣芯變壓器型、電子簾型加速器等。

    電磁感應型加速器用交變磁場所感生的渦旋電場加速粒子，包括常見的電子感應加速器和近年來發(fā)展的直線感應加速器。中國工程物理研究院已研制成功10MeV直線感應加速器�，F(xiàn)正研制20MeV直線感應加速器，脈沖流強達2~3kA，這種加速器主要用來模擬核爆炸。

    直線共振型加速器利用微波或高頻電場加速沿直線軌道運動的粒子，包括電子和離子。集裝箱檢查用加速器就屬于這種類型的加速器。加速電子的微波頻率為3000MHz ~9000MHz，加速質子的微波頻率為200MHz，加速重離子的微波頻率則在70MHz以下。已建成的直線加速器中加速電子的最高能量達50GeV，質子達800MeV。電子直線加速器是目前世界上數(shù)量最多的加速器。

    回旋共振型加速器利用高頻電場加速粒子，利用導向磁場使帶電粒子回旋運動。這類加速器有普通的回旋加速器、等時性回旋加速器、穩(wěn)相加速器、同步加速器等。加速的粒子有電子、質子、氘核及α粒子。在質子同步加速器基礎上發(fā)展起來的貯存環(huán)和對撞機，其能量可達2~40TeV（1TeV=1×10¹²eV），環(huán)的周長長達幾公里，加速質子的最高能量居各類加速器能量之首。但電子同步加速器由于同步輻射損失的限制，其能量不高于8GeV。而電子直線加速器由于電子的加速軌跡是直線，沒有同步輻射損失，加速管可長達幾十公里，能量高達50GeV。

4、按應用領域分類

    大家習慣稱呼的輻照加速器、探傷加速器、醫(yī)用加速器、離子注入機等是按照加速器的用途分類，這些加速器都屬于低能加速器的范疇，并不反映它本身的結構與性能特點。

［xunmeng 在 2009-2-26 8:56:36 編輯過］

輻射加工：radiation processing 采用電離輻射對材料進行加工處理的一種工藝過程。電離輻射的能量一般遠遠高于材料物質中子的價健能量（可超過幾個數(shù)量級），因而電離輻射與物質相互作用時會產生包括核反應內的各種物理、化學和生物效應。這些效應構成了電離輻射對物質材料進行加工處理的技術基礎。輻射加工有別于傳統(tǒng)加工（如機械加工、熱加工、化學加工等）的主要特點在于：加工溫升很小，是一種冷加工，有利于熱敏材料的加工；電離輻射的穿透性可對包裝好的物品進行處理（例如消毒殺蟲等），或實現(xiàn)固相物質的反應與改性；加工體系內不需催化劑和化學添加劑，因而產品純凈，無化學殘留；加工過程控制方便，而且高效快速，易于實現(xiàn)規(guī)�；�的連續(xù)生產；低能耗，無公害或少公害。各種電離輻射的加工應用領域見表:

　　輻射加工是一門利用電離輻射作用使材料或其組份的物理性能發(fā)生有用變化的技術。這種輻射具有相當高的能量，足以引發(fā)原子或分子電離。這種作用使化學鍵斷裂生成自由基。自由基具有很高的活性，是輻射誘發(fā)的許多所需變化的根源。
    有好幾種因素促使輻射在工業(yè)上應用的范圍擴展和輻射裝置激增。其中有：已經具備功率大而單位輻射成本低的電子加速器；有很強的T輻射源可資利用；對所涉及的化學原理有了更透徹的了解；與其相競爭的加工操作所需能源費用增加。
過程
    各種塑料、彈性體或其他大分子中，可以同時或有競爭地發(fā)生交聯(lián)和降解這兩種作用。發(fā)生交聯(lián)時，分子結合在一起，降低了其通常的移動性，即不會失去形狀，不再具有真熔點。降解過程發(fā)生時則分子鏈斷裂。兩種過程都引起材料發(fā)生重大變化；二者之中常有一過程占主導地位（但也可能并非如此）。根據(jù)二過程的相對動力學，材料可以是“交聯(lián)性”的，也可以是“降解性”的，依總體上占優(yōu)勢的那個過程而定。此外，如常見于芳烴（苯環(huán)）含量高的材料那樣，我們還稱之為“有耐力”材料。交聯(lián)或降解可以由幾種作用所引起。通常采用電離輻射輻照或化學方法。化學方法的優(yōu)點是只需要少量的物質。輻照的優(yōu)點是快速而經濟.
輻射源
    工業(yè)用電離輻射一般有兩類，即來自鉆-60一類放射性物質的y射線和來自加速器的高能電子束。
    γ射線穿透力強，可以處理很厚的物體，但通常加工速率慢。
    電子束的穿透力低得多，但電子發(fā)生機可以具備很大的功率，高達數(shù)百千瓦，因此產品的產量可以等于或超過涉及應用輻射裝置的其他工業(yè)操作的產量。
    目前工業(yè)電子發(fā)生機已具有更高電子伏（達5百萬伏）的產品，因此穿透性極限的條件有所松動。但是，小型低壓系統(tǒng)（200—500kV）也有產品，占地面積小至819 cm2，卻能發(fā)生數(shù)十千瓦的電子功率。現(xiàn)有設備的多功用性，使得工業(yè)輻射加工的應用由電子加速器獨領風騷，因為電子加速器經濟、有效、生產速率高、經加工的產品質量高。
輻射加工參數(shù)
    電子加速器產生的輻射用加速器電子伏數(shù)（決定穿透能力的參數(shù)）和電子束電流或每秒所釋發(fā)的電子數(shù)來表征。如果電子伏數(shù)大到足以穿透產品，則在具備實現(xiàn)所需過程所需能量的情況下，電子束電流決定產量或加工速率。電子束所存儲的能量稱為劑量，通常表示為兆拉德（Mrad）或千戈瑞（kGy）。1兆拉德是一百萬拉德；回拉德劑量表示每克產品吸收10-5J的能量。 10千戈瑞相當于 1兆拉德。
    加速器輸出額定量表示為千瓦（電子伏X電流）。根據(jù)經驗，1kw電子功率理論上能夠釋放1兆拉德劑量給362。87kg（產品）幾。實際加工速率可由理論加工速率乘以實際過程的效率來進行計算。
    在總體經濟效果角逐中，輻射加工方法可能能夠單以單位成本低取得成功。此處的關鍵是所需生產能力必須大到足以利用輻射系統(tǒng)的全部能力。更新型的強有力的電子束系統(tǒng)由此可以以很低的單位加工成本作為其特色。雖然就投資費用而言可能其它系統(tǒng)要優(yōu)勝得多，但就單位加工成本而言，由于輻射系統(tǒng)的加工速率遠比其他系統(tǒng)為大，輻射系統(tǒng)便占有優(yōu)勢。
應用
    輻射加工的應用包括以下幾個方面。
    用于電線電纜的絕緣包皮的交聯(lián)，這大概是輻射加工最知名最廣泛的應用。交聯(lián)能夠改良耐應力破裂、耐磨蝕和防變形性能，提高使用溫度和耐受流體作用的性能。
    通過交聯(lián)可大幅度改進熱收縮塑料的收縮記憶性。如同電線電纜中的應用一樣，用于塑料管和部件的交聯(lián)以改良性能。外科用具和其他一次性醫(yī)療用具的冷消毒。單體接枝聚合到織物基料上以改進抗污性和染色性。消除或大幅度減少許多塑料包裝材料和食品飲料包裝材料中殘余單體（Lomo法）。無溶劑、或少溶劑無溶劑排放、室溫速聚有機涂料的固化。聚乙烯泡沫塑料的交聯(lián)以控制泡孔結構、發(fā)泡程度，改進表面狀況，或恢復韌性。橡膠或其他彈性體的硫化（但一般不包括了基橡膠）。聚丙烯和纖維素塑料一類塑料有控降解。均聚物熔體指數(shù)的有控改性。

輻射交聯(lián)聚乙烯 XLPE

[中文]: 輻射交聯(lián)聚乙烯

[英文]: radiant crosslinked polyethylene

[說明]: 交聯(lián)聚乙烯的一種。密度0.92。熱變形溫度（1.87兆帕）38~79℃，連續(xù)耐熱達135℃。體積電阻率>1015歐姆·厘米，介電常數(shù)2.27~7.60，介電損耗角正切0.003~0.005。擊穿電壓（厚3.2毫米）230~1420伏/毫米，吸水率0.01%~0.06%�？捎米髂透唠妷�、耐高頻的耐熱絕緣材料，用于包覆電纜電線，也可用于熱收縮薄膜和套管。以高能射線：如β射線、γ射線等輻射聚乙烯使之發(fā)生交聯(lián)而得。

輻射化學

[英文]: radiation chemistry

[說明]: 泛指研究物質因受外來電磁波或高能電離（輻）射線的影響而產生化學效應的一門學科。目前主要研究各種高能電離射線（如α射線、β射線、γ射線、中子射線和倫琴射線等）對物質的化學行為的影響。由于這些射線的能量極大，物質在其作用下能形成激發(fā)原子、分子、自由基或離子，從而導致引發(fā)性的化學反應，如晶型變化、分解作用、氧化作用、氯化作用、有機合成和聚合反應等。隨著原子能科學的發(fā)展，輻射化學已顯得日益重要。

輻射劑量

亦簡稱劑量。在放射生物學和人體輻射防護中，電離輻射量（劑量）是一個問題。在放射線量中也采用國際單位（SI），根據(jù)國際輻射單位測量委員會的建議（1962），日本的計量法于1966年已作了大幅度的修正。如以生物效應作為目標，輻射與生物分子相互作用生成的離子和激發(fā)分子的數(shù)量及分布較之輻射線能譜的狀況更為重要，因而多采用了下列各種單位；（1）吸收劑量（absorbed dose）：這是描述輻射生物效應時的基本單位，其含意是指每局部單位質量所吸收的能量。單位是拉特（1rad=100erg/g），通用于所有輻射類型；（2）吸收劑量率（absobed dose rate）：系單位時間內的吸收劑量（如rad/min）：（3）輻照量（exposure）或空氣劑量：是X或γ射線的計量單位。系指在光的作用下，單位體積空氣釋放的電子全部受阻后形成的離子所攜帶的電荷的總數(shù)。單位是倫琴（R），1R=2.58×104C/公斤；（4）輻照劑量率（exposure ra-te）：系指單位時間內的照射劑量；（5）劑量當量（dose equivalent）：基于輻射防護目的，把不同射線的校正系數(shù)和在受同位素內照射時的體內分布系數(shù)與吸收劑量相乘之積以rem表示即為劑量當量；（6）rep：這是以前經常使用的單位，現(xiàn)在已不大使用。

輻射聚合

[英文]: radiation polymerization

[說明]: 單體分子借輻射能引發(fā)活化成自由基或離子而進行的連鎖聚合�？捎玫膯误w有三氟氯乙烯、甲醛、甲基丙烯酸甲酯等�？捎玫哪茉从袩o聲放電、α射線、β射線、γ射線等。所得聚合物的純度較高。

輻射硫化

[英文]: radiation vulcanization

[說明]: 在橡膠工業(yè)中指利用輻射進行硫化的過程。一般用紫外線或鈷60放射的γ射線作為能源，在常溫下照射不含硫化劑和促進劑的膠料，能使膠料硫化�？珊喕�工藝，加速生產。

輻射固化涂料

[英文]: radiation curable coating

[說明]: 用高能輻射引發(fā)涂膜內成膜物質聚合固化的涂料。根據(jù)所用輻射源可分為光（紫外光）固化涂料和電子束固化涂料兩種。輻射固化由于被涂底物不需要加熱，因此像紙張、塑料、木材等一些不能用一般加熱法干燥的材料，都可采用此法固化。由于輻射固化時間較短，特別適合于高速涂裝。

［xunmeng 在 2009-2-26 9:01:32 編輯過］

幅照料應用什麼擠出機加工呢

為什麼加工起來很黏螺桿呢

學習啦，感謝樓主的無私奉獻，最近要求交聯(lián)線纜的客戶越來越多啦，對這方面還真是空白狀態(tài)，正想找資料學習。

交聯(lián)料的機械性能（比如說老化前后的抗張性能、伸率等）和加工工藝的關系大嗎？

我們廠準備上輻照設備，輻照設備上那買好一點啊

 我們也快上輻照了 不知道輻照設備一般是多大功率的？

輻照交聯(lián)只能使用電子束進行交聯(lián) 電子束進行交聯(lián)效率高 適合電線電纜這樣大長度連續(xù)得輻照加工方式 而且電子束交聯(lián)能夠很好得控制輻照劑量

雖然是06年發(fā)的貼，但對我來說是及時雨！

感謝lishi和xunmeng的系統(tǒng)介紹，不過要從理論上搞明白還是要一點點研讀的。

我想知道的是1.如何很快地鑒別交聯(lián)的和未交聯(lián)的電纜；2.交聯(lián)回來的電纜如何有效監(jiān)控，測試哪些項目。3.為什么交聯(lián)后測試熱延伸從30~50%，差距那么大？4.交聯(lián)后表面沫字挺嚴重，如何解決？

請大家發(fā)表一下意見

40樓的問題 我也想知道

另外，我想知道關于輻照劑量如何確定 ？

我們一般是輻照以后才印字的嗎，輻照前印字有什么影響？

望高手解答！

各位朋友大家好，借此帖向各位推薦黑龍江省潤特科技有限公司的紫外光輻照交聯(lián)聚乙烯和紫外光輻照交聯(lián)設備，即黑龍江省沃爾德電纜有限公司劃分出的一個專門生產電纜料的公司。我公司在近五年的研發(fā)中，已將中國科技大學發(fā)明并申請專利的紫外光交聯(lián)技術得以完善，并在各省份推廣，愿同僚給予關注并幫助宣傳！在此我將此技術和生產設備進行說明。

一、 潤特公司引進中國科技大學專利技術后，與中科大、設備制造廠聯(lián)合研發(fā)適用于產業(yè)化生產紫外光交聯(lián)材料配方體系及進口和國產設備的研制，取得了突破性科研成果： 

1、光交聯(lián)速率提高了近10倍；

2、均勻交聯(lián)速度顯著提高，光交聯(lián)工業(yè)設備均勻交聯(lián)的厚度可達20mm，為原來的7倍；

3、1KV電纜分色標識問題得到解決；

4、電纜材料的耐溫等級有了重大突破，研制開發(fā)了90度、105度、125度、135度等系列紫外光電纜材料；

5、低煙無鹵阻燃光交聯(lián)電纜料配方體系研制成功；

6、成功研制了國產高壓汞燈為光源的紫外光輻照國產交聯(lián)設備。

二、紫外光交聯(lián)與硅烷交聯(lián)相比有顯著的優(yōu)勢：

1、硅烷聚乙烯對水敏感，貯存條件要求高，易吸水造成先期交聯(lián)；停機后需清理螺桿和機頭，工人工作強度高，浪費材料較大；一步法需采用專用擠出機把特定配方的混合物一次擠出，因而給工藝的推廣應用帶來局限性。

2、紫外光電纜料不易吸潮，不用二次干燥，不用混合攪拌，擠出時可在普通擠出機擠出，擠出溫度范圍較大，工藝控制容易，不會產生先期交聯(lián)（避太陽光照），擠出后絕緣表面平整光滑，停機后不用清理螺桿，降低勞動強度。

3、紫外光交聯(lián)與硅烷交聯(lián)擠出時生產速度相同。硅烷交聯(lián)電纜絕緣擠出后一般需要放置硅烷交聯(lián)池內80℃以上的水或蒸汽內交聯(lián)3至6小時左右，取出后為保證絕緣表面水分揮發(fā)，還應在室內存放至少12小時以上才能轉入下道工序生產。紫外光交聯(lián)絕緣擠出后，經光源照射后幾秒內即可交聯(lián)，擠出后直接轉到下道工序生產，可顯著提高生產效率。

4、紫外光輻照交聯(lián)是一種節(jié)能、環(huán)保、投資少、效率高、成本低、產品性能優(yōu)異的新型交聯(lián)電纜生產工藝。生產的電線電纜產品經國家電線電纜檢測中心和武漢高電壓研究所檢測，各項性能指標全部達到了標準要求。

三、我公司與哈爾濱某高校合力研發(fā)紫外光輻照交聯(lián)設備成功，各項技術參數(shù)如下：

1、裝置主機外形尺寸（長 X 寬 X 高）：3450   X   1300   X   1600mm

2、裝置中心高：                                               950mm（可上下調整）

3、冷卻鼓風機：                                               2.2KW      3臺

4、抽排風機：                                                 2.2KW      3臺

5、紫外光高壓汞燈功率：                                        6KW/支

6、紫外光高壓汞燈數(shù)量：                                        3支 X   3組

7、紫外光強度儀：                                              3路

8、溫度控制儀：                                                3路

9、設備總功率約：                                              70KW

    我公司是國內獨家紫外光輻照電纜材料的指定專利生產廠家，配套紫外光輻照設備，已在長春、沈陽、河北、山東等省份打開市場，現(xiàn)有如河北霸州華洋電纜廠、河北會友電纜廠、河北康利電纜廠、河北東風電纜廠、河北新華電纜廠、山東日暉電纜廠、山東齊魯電纜廠等具規(guī)模的電纜企業(yè)引進了我們的項目。公司承諾，紫外光電纜材料比市場同等品牌硅烷料價錢便宜（約便宜至少500元/噸），設備20萬，可先試用一個月，產品達到客戶滿意再付款，否則我們收回并承擔運費。設備安裝簡便，只需在原有生產線的基礎上將冷卻水槽在機頭后方截去4m，將紫外光輻照設備放入即可！

我公司承諾：我們不做電線電纜，但我們可以讓電線電纜更優(yōu)更好；讓客戶零風險投資，百分百滿意!

聯(lián)系人：侯世偉（經理）

聯(lián)系電話：13512668845

QQ：110259502

E-mail：hshw8150626@163.com

很詳細，有沒有高溫材料交聯(lián)方面的資料

不錯，要司有具體一點的工藝資料就更好了。

樓主：

能詳細的講解一下如何區(qū)分輻照線和不輻照線？從表面上來解釋，用什么樣的方法可以辨別？

我們公司的電線電纜一直是輻射加工工藝來做的 一點問題也沒有 只不過現(xiàn)在市場上的很多電纜是PVC料不需要交聯(lián)的。

好資料，望有人拋磚引玉的提出初步配方，這樣大家才有好印象

斯瑞的還可以

跟電線的厚度有關

太厲害了

謝謝分享

學習了！！

用電子加速器吧

很好的資料！1學習了

非常詳盡的資料，頂！

鑒別電線電纜是否經過輻照或輻照是否合格最簡單的方法是用鉻鐵燙輻照過的絕緣或護套。如果絕緣或護套不會很快熔融�；�本可以判定輻照充分

好東西

垂直燃燒紫外光輻照交聯(lián)無鹵低煙電纜料配方技術轉讓指導生產現(xiàn)場--河北文安--陳新榮13812900213

        陳新榮工程師指導生產的垂直燃燒紫外光輻照交聯(lián)無鹵低煙電纜料配方產品，

  在3根LED燈管，2.5平方電線，速度每分鐘120米，熱延伸為百分之70。強度13MPa。伸長率190。