浅谈PE在电线电缆中的应用——XLPE的特性及交联方式

 

交联聚乙烯（XLPE）的特性

 

 　　交联聚乙烯是指利用化学方法或物理方法，使聚乙烯分子由线型分子结构变为三维网状结构，并使其由热塑性材料变成热固性材料的一种工艺。

 

 　　交联后的聚乙烯长期允许工作温度由70℃提高到90℃（或更高），短路允许温度由140℃提高到250℃（或更高），在保持其原有优良电气性能的前提下，大大提高了耐热性和机械性能，使其具备了优良的电气性能。

 

 　　因此，交联聚乙烯在耐热及机械性能方面具有良好优越性，是目前理想的电线电缆绝缘和护套材料。

 

交联聚乙烯（XLPE）的交联方式

 

 　　聚乙烯的交联方法分为物理交联（辐射交联）和化学交联。化学交联主要有硅烷交联、过氧化物交联等方式。

 

 　　物理交联是将聚乙烯制品，如包覆在导线上的聚乙烯护套、薄膜、薄壁管等产品经射线照射进行交联，通过控制辐射条件，获得具有一定交联度的交联聚乙烯制品。此方法设备投资大，防护设施要好，最适用于制备薄型交联产品。

 

 　　化学交联是采用化学交联剂使聚合物产生交联，由线性结构转变为网状结构。交联剂的选择应视聚合物品种、加工工艺和制品性能而定，在化学交联中有过氧化物交联、硅烷交联、偶氮交联之分。

 

 　　过氧化物交联技术一般采用有机过氧化物为交联剂，在热的作用下，分解生成活性的游离基，这些游离基使聚合物碳链上生成活性点，并产生碳-碳交联，形成网状结构。该技术需要高压挤出设备，使交联反应在机筒内进行，然后通过快速加热方式对制品加热来产生交联制品。所以采用过氧化物交联法生产聚乙烯管材不易控制，产品质量不稳。

 

 　　硅烷交联技术于二十世纪六十年代研制成功。该技术是利用含有双链的乙烯基硅烷在引发剂的作用下与熔融的聚合物反应，形成硅烷接枝聚合物，该聚合物在硅烷醇缩合催化剂的存在下，遇水发生水解，从而形成网状的氧烷链交联结构。硅烷交联技术由于其交联所用设备简单，工艺易于控制，投资较少，成品交联度高，品质好，从而大大推动了交联聚乙烯的生产和应用。除聚乙烯、硅烷外，交联中还需用催化剂、引发剂、抗氧剂等。

 

 　　偶氮交联技术是将偶氮化合物混入PE中，并在低于偶氮化合物分解温度挤出，挤出物通过高温盐浴，偶氮化合物分解形成自由基，引发聚乙烯交联。一般用于熔融温度较低的柏胶类材料，对于塑料很少有实际应用。

 

交联聚乙烯（XLPE）在电线电缆行业中的优势

 

 　　XLPE和聚氯乙烯（PVC）都用于电线电缆的绝缘材料，但XLPE电线电缆比PVC电线电缆更环保，同时其具备更优良的使用性能。

 

 　　XLPE电线电缆一旦发生燃烧产生的是二氧化碳和水，而PVC电线电缆燃烧时产生的是氯化氢有害气体。

 

 　　PVC是热塑性材料，机械性能主要取决于聚合物的结晶体。PVC电缆在过电流或短路故障时，温度可能升高使内部产生软化变形，导致绝缘性能降低；而XLPE电缆利用化学方法或物理方法，使热塑性的PE转变为热固性的XLPE，大大提高了它的耐热性和机械性能，减少了它的收缩性，使其受热以后不再熔化，并保持了优良的电气性能。PVC电线电缆长期工作温度只有70℃，而XLPE电线电缆的长期允许工作温度可达90℃，在130℃温度下仍可保持弹性状态，相对同等截面的PVC电线电缆，它的截流量可提高约25%。因此，在实际应用中，可用截面低一档的XLPE电线电缆来取代聚PVC电线电缆。因此，XLPE在耐热、机械性能方面具有良好优越性，成为目前理想的绝缘材料。

 

 　　PVC绝缘比重为0.92g/cm3，而PVC绝缘比重为1.35g/cm3。由于XLPE绝缘综合性能比PVC绝缘强，按国家标准允许交联聚乙烯绝缘的厚度比聚氯乙烯绝缘的厚度薄。XLPE电缆比PVC电缆重量轻，直径小，安装敷设方便，附件接头简单，从而得到广泛使用。

 

 　　综上，XLPE电线电缆具有PVC电线电缆无法比拟的优点，由于其结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、机械强度高以及无毒环保等特性，未来XLPE电线电缆将在行业中得到更广泛地应用。