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過氧化物交聯
發布時間：
2022-11-26
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過氧化物交聯法是通過加入交聯劑而引發交聯的方法。它主要優點是適合各種電壓等級和各種截面的交聯聚乙烯絕緣電力電纜生產，特別是35kV及以上的中高壓電纜。
1．蒸汽交聯(SCP)
蒸汽交聯制造技術是以橡皮連續硫化技術為背景演化而來的一種最“古老”的交聯方法。此方法是以壓力為15～20kg/cm2，溫度180～200℃的過熱水蒸汽為加熱和加壓媒質，使聚乙烯實現交聯。蒸汽交聯是美國GE公司于1957年研究成功的。日本住友電氣公司于1959年引進了這項技術，并于1960年投產。
由于水蒸汽在交聯管內直接與熔融狀態的聚乙烯接觸，水份會向絕緣內滲透擴散。在電纜冷卻過程中，絕緣內部的水蒸汽達到飽和狀態而形成微孔，繼而引發樹枝放電。這是此方法的致命弱點。此外交聯管內的壓力與溫度直接相關。要提高溫度，必須同時增大壓力。溫度每升高10℃，壓力將要增大5kg，這實際上是不可能的。況且，蒸汽交聯每小時需要蒸汽200～300公斤，折合電能200～300kW。于是，六十年代起，又出現了一些新的干式交聯工藝。
2．紅外線交聯法(RCP)與干式交聯
紅外線交聯法也叫做熱輻射交聯法(RCP)，是日本住友電氣公司于1967年發明的一種干式交聯工藝。
用紅外線使聚合物交聯的方法，早在1937年法國通用電氣公司(GE)就已取得了專利，用于橡膠制品硫化。1961年美國格雷(w．R．Grace)取得了用紅外線輻照法制造聚乙烯薄膜的專利。日本住友電氣公司從上述兩件專利受到啟發，1966年6月申請了一件專利，是在導體上擠包一層含有有機過氧化物交聯劑的交聯聚乙烯，再加2kg/cm2以上壓力的惰性氣體輻射加熱，使聚乙烯發生交聯反應。
1967年4月，住友電氣公司又申請了一份專利，提出整個交聯機組由輻射加熱部分、予冷卻部分和水冷卻部分組成，輻射加熱部分分成兩個區域，每個區域能各自獨立控制溫度。在長期交聯反應過程中，交聯管內壁形成了一層過氧化物沉積的黑色污垢，這就是一層自然形成的紅外線發射的黑體，在其它國家RCP工藝就為一般電熱干式交聯工藝所代替，稱CCV懸掛式交聯工藝
加熱和預冷卻部分用氮氣保護。在加熱交聯管內，氮氣的主要作用是作為傳熱媒質，保護聚乙烯在較高溫度下表面不發生氧化降解，對絕緣施加壓力可使不發生或少發生氣隙，流動的氮氣還可帶走大量的由冷卻水揮發出來的水分和交聯反應中過氧化物分解出來的水分。
在預冷卻部分氮氣的主要作用是對電纜絕緣線芯表面進行預冷卻，使線芯表面在較低的溫度下進入水冷卻部分，從而防止線芯驟冷和水侵入絕緣內。由于采用電加熱，故可以用提高溫度的方法提高生產速度。交聯聚乙烯絕緣中，含水量僅為0．018％，而蒸汽交聯的含水量達O．29％；交流和沖擊擊穿強度比蒸汽交聯高50％；最大場強可達7kV／mm，而蒸氣交聯只有5kV／mm。
3．長承模(MDCV)交聯
長承模交聯是美國阿納康達電線電纜公司(Ana．conda)于1959年發明的，同年便申請了專利，稱為MCP工藝。后來由于電線電纜行業競爭十分激烈，該公司退出了交聯聚乙烯電纜制造競爭，而使這種新工藝未能付諸實用。1971年大日本電線電纜公司和三菱石油化學公司合作，購買了阿納康達公司的專利，使此法得以實現，稱為MDCV工藝。1973年大日日本電線電纜公司申請了MDCV工藝的專利。MDCV的原文含義是“三菱一大日連續交聯法”，而技術上的含義是長承模交聯工藝法。
MDCV法采用水平式交聯管。此交聯管緊裝在擠出機頭上。擠出模子長達20米。擠出絕緣線芯時，向管內充入潤滑油，并使聚乙烯在此模具內發生交聯。
MDCV法的特點是設備投資少。占地面積小，能穩定地生產大截面電纜，生產速度與CCV交聯機組相當，產品質量明顯提高，電纜的交流擊穿場強比蒸汽交聯電纜高60％～70％。不過，當需要生產不同規格的電纜時，要更換整個長承模，靈活性不強，因此在世界上推廣不快。
4．加壓熔鹽交聯(PLCV)工藝
此方法最初是由意大利卡萊羅公司(Careillo)發明。1976年8月，該公司與英國通用工程公司合作研究，使之用于制造交聯聚乙烯絕緣電力電纜。1977年英國通用工程公司的杰拉樂德·斯馬特(Gerald Smaa_rt)發表了這項成果，并向英國BICC公司出售了第一臺設備。PLCV系統中所用的鹽與橡皮硫化的LCM法所用的鹽一樣，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℃時熔化，直到540℃時，性能仍然穩定。熔鹽交聯管是密封的，并加3—4大氣壓的壓力，熔鹽溫度200～250℃。冷卻段也采用加壓方式。熔鹽段長度40m，冷卻段長20m。熔鹽的傳熱性好，故生產速度快。產品質量好，生產成本為罐式硫化的31～34％，耗電量為蒸汽連續硫化的14．5％。該工藝現已較多地用在橡套生產線中。
5．硅油交聯(FZCV)工藝
1979年、日本藤倉電線公司的鹿間貞吉等人發明了硅油交聯(FZCV)。此方法用加壓硅油作為加熱和冷卻媒質。在硅油的壓力作用下，電纜可懸浮在硅油中而不致擦管和偏芯。硅油的壓力和溫度可循環使用。藤倉電線公司于1979年開始用兩臺FZCV機組生產275kV交聯聚乙烯電纜，一舉解決了用懸掛式交聯機組生產大截面交聯聚乙烯電纜高壓技術問題。雖然FZCV機組的成本較高，但仍比建造立塔和交聯設備經濟。
在上述交聯方法中，均為外部加熱式交聯方法。1975年西德的門奇(G．Menger)提出通過導體加熱法來縮短交聯時間。他用實驗證明，每1毫米厚的聚乙烯絕緣，交聯時間約1分鐘。這樣，只有減慢出線速度或增大交聯管長度才行。若用1000安培的電流使導體溫度升高到200℃，則交聯時間縮短20％。
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