交联聚乙烯绝缘热收缩性能影响因素分析

2017-03-03邱小萍孙安许程无锡工艺职业技术学院江苏宜兴214200

化工管理 2017年6期

关键词：热应力导体聚乙烯

邱小萍孙安许程(无锡工艺职业技术学院，江苏宜兴 214200)

交联聚乙烯绝缘热收缩性能影响因素分析

邱小萍孙安许程(无锡工艺职业技术学院，江苏宜兴 214200)

分析了交联聚乙烯绝缘热收缩性能的影响因素，有材料本身的影响、电缆结构的影响和制造工艺等的影响，并提出了改进绝缘热收缩性能的措施。

交联聚乙烯;材料;结构;工艺

交联聚乙烯电力电缆在几十年的使用过程中，受到业内很大的好评与关注，因其具有较高的工作温度、良好的绝缘性能和较强的过载能力。但是随着电缆行业的发展，交联电缆的性能要求也变得越来越高。电缆的绝缘热收缩性能作为其中的一种性能指标，常常因为热收缩率过大，从而引发电缆的过早击穿。导体规格越小，这种现象越容易发生。大规格电缆这种情况好一些，但是也存在热收缩不合格现象。针对这种问题，详细分析了绝缘热收缩性能影响因素及改进热收缩性能的建

议[1-3]。

影响电缆绝缘热收缩性能的因素有很多，例如材料的种类、结构以及电缆的生产工艺等。应力产生应变是材料力学领域的基本理论，这也是绝缘热收缩产生的根本原因。在宏观上体现为热应力和摩擦应力，宏观的热收缩有二者共同决定。

1 材料的影响

聚乙烯(PE)是一种典型的结晶性聚合物，分子链成长链型或支链型。聚乙烯(PE)的结晶过程就是大分子或者链段通过分子间的作用力进行有序的排列重组过程。在电缆绝缘挤出过程中，聚乙烯在受热的情况下，受到剪切与拉伸的作用，聚乙烯分子沿拉伸方向尺寸增大，发生取向，产生内应力。这种内应力残存在绝缘中，当电缆在使用时，收到外界、内部热量或机械力作用，这种内应力得到释放，使结晶的分子链解取向，所以产生回缩的现象[4-7]。

由于以上原因，高性能的特殊聚乙烯应运而生。例如，日本住友公司生产的EPPE树脂，密度为0.900~0.950g/cm3，熔融指数0.1~2g/10min。与传统的聚乙烯(PE)相比，此种特殊聚乙烯分子间的接枝链结构相似度可达95%以上，其接枝的均匀性非常的高。

2 电缆结构的影响

绝缘热收缩的问题是从热应力的产生和释放着手。绝缘线芯是由绝缘包覆导体而制成。但是交联聚乙烯作为绝缘材料，导体为常用的铜或铝，导体与绝缘二者之间的线膨胀系数相差很大。所以当选用两种线膨胀不同的材料，在生产过程中产生热应力是在所难免的。

任虹光等[8]研究了导体的规格(2.5mm2、4mm2、6mm2、10mm2、16mm2)、试样的长度等对绝缘热收缩的影响，结果表明，5个试样都选取标准长度，在130℃条件下暴露1h，随着导体截面积的缩小，绝缘累积热收缩增大；选取标准试样和大长度试样，在相同条件下进行绝缘收缩测试，其累积收缩值基本相同，试样长度对绝缘热收缩基本无影响。

3 制造工艺的影响

绝缘热应力的产生是在绝缘制造过程中热应力的产生和释放，也就是熔融温度和时间、冷却时间和牵引力作用。

在绝缘制造过程中，XLPE绝缘熔融温度越高，加热时间越长，结晶度越低，产生的绝缘热收缩也就越小。在电缆制备的过程中，聚乙烯分子在作用力方向上发生取向，利于晶核的生成。陆正荣[9]对Ф70挤出机和Ф45挤出机生产的Si-XLPE绝缘进行了热收缩测试，结果表明，当模具为挤管式，生产速度为100m/min时，Ф45挤塑机的绝缘热收缩为15.8%，Ф70挤塑机的绝缘热收缩为8.2%，其中用Ф45挤塑机生产的绝缘热收缩明显；采用相同Ф45挤塑机，不同的模具，生产Si-XLPE，结果表明，当采用挤压式模具，绝缘热收缩为8.1%，挤管式模具，绝缘热收缩为17.2%，这都超过了标准的要求；为了达到要求，挤压式模具的模套一般比绝缘大几毫米。