(1)射線交聯(lián)。射線交聯(lián)又稱輻照交聯(lián)。它是利用電子加速器產(chǎn)生高能電子束來照射線性聚合物分子,在其分子鏈上打開若干游離基團(稱為接點),把兩個或多個線型分子交叉聯(lián)接起來,形成網(wǎng)狀立體分子結(jié)構(gòu)。
輻照交聯(lián)具有下列主要優(yōu)點。
1)生產(chǎn)速度快,占用空間小。
2)可以加工多種材料,幾乎覆蓋所有聚合物。
3)產(chǎn)品具有更好的耐熱、耐磨性和較高的電氣性能,可阻燃。
4)生產(chǎn)電耗低。
由于電子束的穿透深度與厚度有限,目前一般生產(chǎn)絕緣厚度較薄的低壓(1kV等級)電纜或特種電線,有時也用于6 kV等級電纜的生產(chǎn),但由于絕緣厚度增大,需要在絕緣材料中加入敏化劑。為防止電子束外溢,必須加固隔離加速器室。因為電纜需要四周均勻輻照,所以常采用∞形路程往返照射。
(2) 硅烷交聯(lián)。硅烷交聯(lián)又可簡稱為溫水交聯(lián),屬于化學(xué)交聯(lián)的一種,其原理是把有機硅化合物(如乙烯基三甲氧基硅烷)接枝到聚乙烯主鏈上,在過氧化物(DCP) 的觸發(fā)下,加上硅烷水解,就能產(chǎn)生交聯(lián)。由于硅原子上有三個烷氧基,所以可以形成三維立體交叉連接。
二步法硅烷交聯(lián)工藝設(shè)備投資成本低,可用普通擠出機進行加工,材料價格適中,因此得到廣泛的應(yīng)用。但二步法也有缺點,即材料儲存時間短,現(xiàn)場混料易造成材料污染等。
一步法硅烷交聯(lián)工藝是將絕緣層的接枝和擠出合并為一個步驟來完成。即接枝是在擠出機內(nèi)完成的,要求采用螺桿長徑比為30: 1。與二步法相比,一步法硅烷交聯(lián)材料成本低,雜質(zhì)的污染機會少,材料儲存時間長;但一步法工藝技術(shù)較難,設(shè)備投資大。
交聯(lián)是在適當?shù)臏囟群痛髿鈮毫ο拢跍厮蛩魵庵型瓿傻?。由于溫水交?lián)溫度比聚乙烯的熔融溫度低得多,所以絕緣體中的殘留水分較少。交聯(lián)的速度取決于水的滲透速度,而水的滲透速度又決定于溫度。
(3)長承線模交聯(lián)(MDCV)。長承線模交聯(lián)法采用水平式交聯(lián)管,交聯(lián)管緊貼擠塑機機頭安裝,總長度為50~60m,擠出模長達20m。擠出絕緣線芯時,向管內(nèi)充填硅油或其他潤滑油,使聚乙烯在模子內(nèi)完成交聯(lián)。
這種臥式長承線模交聯(lián)生產(chǎn)線,設(shè)備投資少,占地面積小,能穩(wěn)定地生產(chǎn)大截面電纜,生產(chǎn)速度與CCV交聯(lián)機組相當,產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高,電纜的交流擊穿場強比蒸汽交聯(lián)電纜高60%~70%,呈被認為是生產(chǎn)高壓交聯(lián)電纜的理想設(shè)備。但是,每一規(guī)格的電纜在生產(chǎn)時要調(diào)換長承線模很不方便,因此沒能推廣。
(4) 紅外線交聯(lián)(RCP)。紅外線交聯(lián)又稱熱輻射交聯(lián),之后逐步演變成電熱干式交聯(lián)工藝,即CCV懸鏈式交聯(lián)工藝。這是目前國內(nèi)外*為普及的交聯(lián)方法。其主要原理是在聚乙烯中混人過氧化物(一般為DCP),在高溫下DCP分解形成活性游離基,奪取聚乙烯分子鏈上的H原子,從而使聚乙烯交聯(lián)。
RCP交聯(lián)方式需要在高溫和高壓氮氣下進行。高溫是為了促使DCP分解起交聯(lián)反應(yīng),高壓氮氣是為了防止在交聯(lián)體中形成大的氣泡和過高的水分。交聯(lián)反應(yīng)在很長的管道內(nèi)進行,管道可分為加熱段(交聯(lián)區(qū))、 預(yù)冷段、冷卻段(水或氮氣)三部分組成,管道內(nèi)的氮氣壓力為0.8~1.5MPa,壓力愈高則絕緣體內(nèi)的微孔愈小。氮氣應(yīng)進行循環(huán)處理或排放,以保持清潔程度。
RCP生產(chǎn)方式,其管道一般呈懸鏈線狀態(tài),這主要是考慮電纜的自重。由于中高壓電纜的絕緣層較厚,為了不致受重力的影響而產(chǎn)生較大的偏心,通常采用的措施是提高懸鏈線上端傾斜角,直至將懸鏈線改制成立式生產(chǎn)線。
RCP交聯(lián)生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)220kV等級的交聯(lián)電纜。這種方法生產(chǎn)效率高,*適宜生產(chǎn)中壓電纜,而對于110kV及以上的高壓電纜,容易產(chǎn)生絕緣偏心,而且絕緣的微觀結(jié)構(gòu)不如硅油交聯(lián)和長承線模交聯(lián)法的好。
(5)硅油交聯(lián)(FZCV)。硅油交聯(lián)法是為了克服絕緣自重造成的偏心,在管道內(nèi)充以硅油,以增加浮力,而且硅油不與交聯(lián)絕緣產(chǎn)生溶脹作用,整個管道內(nèi)應(yīng)由硅油加熱和冷卻,分區(qū)循環(huán)。
硅油交聯(lián)生產(chǎn)線比RCP交聯(lián)生產(chǎn)線短,-般不足100m,用充滿加熱區(qū)高溫高壓的硅油來實現(xiàn)交聯(lián),交聯(lián)過的電纜通過同- .密封器分離成高低溫兩部分,在冷卻區(qū)加壓冷卻,整個壓力相同,硅油循環(huán)處理使用,出口處用硅油冷凍固化,為了提高熱效率,加熱和冷卻分兩個循環(huán)區(qū)。
硅油交聯(lián)可以實現(xiàn)大截面超高壓電纜的生產(chǎn),我國已成功地研制出了500kV級的交聯(lián)電力電纜。硅油交聯(lián)的用料配方不變,交聯(lián)原理同RCP。但硅油的價格較高,生產(chǎn)中存在硅油滲漏和處理等問題。
(6)熔融鹽交聯(lián)(PLCV)。 熔融鹽交聯(lián)類似于硅油交聯(lián)(FZCV), 只是用熔鹽代替硅油,以減少生產(chǎn)過程中絕緣受重力的影響。熔鹽價格比硅油便宜,但性能不如硅油好,因此這種方法僅用于生產(chǎn)中、低壓電力電纜。
熔融鹽交聯(lián)生產(chǎn)方式的交聯(lián)管是密封的,并加0.3~0. 4MPa的壓力,熔鹽溫度為200~250°C,冷卻段也采用加壓方式,熔鹽段長度約40m,冷卻段長度約20m,懸鏈度可大為降低,甚至可做成直線式。
熔鹽是由53%的硝酸鉀、40%的亞硝酸鈉和7%的硝酸鈉組成的無機鹽混合物,這種混合物在145~ 150°C時熔化,直到540°C時性能仍然穩(wěn)定。熔鹽的傳熱性好,所以生產(chǎn)速度快。產(chǎn)品質(zhì)量好,生產(chǎn)成本低,耗電量僅為蒸汽連續(xù)硫化的15%左右。該工藝多被應(yīng)用于橡套生產(chǎn)線。
(7)蒸汽交聯(lián)(SCP)。蒸汽交聯(lián)制造技術(shù)是以橡皮連續(xù)硫化技術(shù)為背景演化而來的一種*古老的交聯(lián)方法。該方法是以壓力1.5~2. 0MPa,溫度180~200°C的過熱水蒸氣為加熱和加壓媒介,使聚乙烯實現(xiàn)交聯(lián)。由于聚乙烯的交聯(lián)過程是在過熱水蒸氣中完成的,所以這種交聯(lián)技術(shù)屬于濕法交聯(lián)。
在濕法交聯(lián)中,由于水蒸氣在交聯(lián)管內(nèi)直接與熔融狀態(tài)的聚乙烯接觸,水分會向絕緣內(nèi)滲透與擴散。在電纜冷卻過程中,絕緣內(nèi)部的水蒸氣達到飽和狀態(tài)而形成微孔,進而引發(fā)樹枝放電,這是蒸汽交聯(lián)方法的致命弱點。因此,現(xiàn)在很少使用濕法交聯(lián)工藝。