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过氧化物交联
发布时间：
2022-11-26
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过氧化物交联法是通过加入交联剂而引发交联的方法。它主要优点是适合各种电压等级和各种截面的交联聚乙烯绝缘电力电缆生产，特别是35kV及以上的中高压电缆。
1．蒸汽交联(SCP)
蒸汽交联制造技术是以橡皮连续硫化技术为背景演化而来的一种最“古老”的交联方法。此方法是以压力为15～20kg/cm2，温度180～200℃的过热水蒸汽为加热和加压媒质，使聚乙烯实现交联。蒸汽交联是美国GE公司于1957年研究成功的。日本住友电气公司于1959年引进了这项技术，并于1960年投产。
由于水蒸汽在交联管内直接与熔融状态的聚乙烯接触，水份会向绝缘内渗透扩散。在电缆冷却过程中，绝缘内部的水蒸汽达到饱和状态而形成微孔，继而引发树枝放电。这是此方法的致命弱点。此外交联管内的压力与温度直接相关。要提高温度，必须同时增大压力。温度每升高10℃，压力将要增大5kg，这实际上是不可能的。况且，蒸汽交联每小时需要蒸汽200～300公斤，折合电能200～300kW。于是，六十年代起，又出现了一些新的干式交联工艺。
2．红外线交联法(RCP)与干式交联
红外线交联法也叫做热辐射交联法(RCP)，是日本住友电气公司于1967年发明的一种干式交联工艺。
用红外线使聚合物交联的方法，早在1937年法国通用电气公司(GE)就已取得了专利，用于橡胶制品硫化。1961年美国格雷(w．R．Grace)取得了用红外线辐照法制造聚乙烯薄膜的专利。日本住友电气公司从上述两件专利受到启发，1966年6月申请了一件专利，是在导体上挤包一层含有有机过氧化物交联剂的交联聚乙烯，再加2kg/cm2以上压力的惰性气体辐射加热，使聚乙烯发生交联反应。
1967年4月，住友电气公司又申请了一份专利，提出整个交联机组由辐射加热部分、予冷却部分和水冷却部分组成，辐射加热部分分成两个区域，每个区域能各自独立控制温度。在长期交联反应过程中，交联管内壁形成了一层过氧化物沉积的黑色污垢，这就是一层自然形成的红外线发射的黑体，在其它国家RCP工艺就为一般电热干式交联工艺所代替，称CCV悬挂式交联工艺
加热和预冷却部分用氮气保护。在加热交联管内，氮气的主要作用是作为传热媒质，保护聚乙烯在较高温度下表面不发生氧化降解，对绝缘施加压力可使不发生或少发生气隙，流动的氮气还可带走大量的由冷却水挥发出来的水分和交联反应中过氧化物分解出来的水分。
在预冷却部分氮气的主要作用是对电缆绝缘线芯表面进行预冷却，使线芯表面在较低的温度下进入水冷却部分，从而防止线芯骤冷和水侵入绝缘内。由于采用电加热，故可以用提高温度的方法提高生产速度。交联聚乙烯绝缘中，含水量仅为0．018％，而蒸汽交联的含水量达O．29％；交流和冲击击穿强度比蒸汽交联高50％；最大场强可达7kV／mm，而蒸气交联只有5kV／mm。
3．长承模(MDCV)交联
长承模交联是美国阿纳康达电线电缆公司(Ana．conda)于1959年发明的，同年便申请了专利，称为MCP工艺。后来由于电线电缆行业竞争十分激烈，该公司退出了交联聚乙烯电缆制造竞争，而使这种新工艺未能付诸实用。1971年大日本电线电缆公司和三菱石油化学公司合作，购买了阿纳康达公司的专利，使此法得以实现，称为MDCV工艺。1973年大日日本电线电缆公司申请了MDCV工艺的专利。MDCV的原文含义是“三菱一大日连续交联法”，而技术上的含义是长承模交联工艺法。
MDCV法采用水平式交联管。此交联管紧装在挤出机头上。挤出模子长达20米。挤出绝缘线芯时，向管内充入润滑油，并使聚乙烯在此模具内发生交联。
MDCV法的特点是设备投资少。占地面积小，能稳定地生产大截面电缆，生产速度与CCV交联机组相当，产品质量明显提高，电缆的交流击穿场强比蒸汽交联电缆高60％～70％。不过，当需要生产不同规格的电缆时，要更换整个长承模，灵活性不强，因此在世界上推广不快。
4．加压熔盐交联(PLCV)工艺
此方法最初是由意大利卡莱罗公司(Careillo)发明。1976年8月，该公司与英国通用工程公司合作研究，使之用于制造交联聚乙烯绝缘电力电缆。1977年英国通用工程公司的杰拉乐德·斯马特(Gerald Smaa_rt)发表了这项成果，并向英国BICC公司出售了第一台设备。PLCV系统中所用的盐与橡皮硫化的LCM法所用的盐一样，是由53％的硝酸钾、40％的亚硝酸钠和7％的硝酸钠组成的无机盐混合物。
这种混合物在145～150℃时熔化，直到540℃时，性能仍然稳定。熔盐交联管是密封的，并加3—4大气压的压力，熔盐温度200～250℃。冷却段也采用加压方式。熔盐段长度40m，冷却段长20m。熔盐的传热性好，故生产速度快。产品质量好，生产成本为罐式硫化的31～34％，耗电量为蒸汽连续硫化的14．5％。该工艺现已较多地用在橡套生产线中。
5．硅油交联(FZCV)工艺
1979年、日本藤仓电线公司的鹿间贞吉等人发明了硅油交联(FZCV)。此方法用加压硅油作为加热和冷却媒质。在硅油的压力作用下，电缆可悬浮在硅油中而不致擦管和偏芯。硅油的压力和温度可循环使用。藤仓电线公司于1979年开始用两台FZCV机组生产275kV交联聚乙烯电缆，一举解决了用悬挂式交联机组生产大截面交联聚乙烯电缆高压技术问题。虽然FZCV机组的成本较高，但仍比建造立塔和交联设备经济。
在上述交联方法中，均为外部加热式交联方法。1975年西德的门奇(G．Menger)提出通过导体加热法来缩短交联时间。他用实验证明，每1毫米厚的聚乙烯绝缘，交联时间约1分钟。这样，只有减慢出线速度或增大交联管长度才行。若用1000安培的电流使导体温度升高到200℃，则交联时间缩短20％。
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