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紫外光輻照交聯電纜新技術 - 無圖版

wluhao --- 2010-05-27 09:42:34

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《紫外光輻照交聯電纜新技術》
項  目  簡  介

本項目自1988年以來得到了國家自然科學基金會和作為中國科學院“七五”、“八五”重大項目的多次重點資助,對于聚乙烯本體光交聯進行了廣泛深入的應用基礎研究。近年來又在鐵道部“九五”技改項目的資助下,中國科學技術大學和中國通信信號總公司焦作鐵路電纜工廠合作研制、聯合開發成功了紫外光輻照法生產交聯聚乙烯絕緣電力電纜和控制電纜新技術和新產品。本研究成果于1999年9月通過了中國科學院、鐵道部的科學技術成果聯合鑒定,與會專家、院士給予了高度評價:紫外光輻照交聯聚乙烯絕緣電纜生產新技術為交聯電纜生產開拓了一條新途徑,處于國際領先水平;研制的交聯聚乙烯絕緣電力電纜和控制電纜新產品性能優異,可以投入批量生產。國家自然科學基金會對該項技術創新成果給予了充分的肯定,并專門發了簡報,題為“紫外光交聯法及其在聚乙烯絕緣電纜工業應用上的重大突破”。本項目先后申請了四項專利,其中二項已授權。
   現隆重推介如下:
一、 光交聯原理和技術特點
    紫外光交聯原理:以聚烯烴為主要原料摻入適量的光引發劑,用紫外光照射,通過光引發劑吸收特定波長的紫外光引發產生聚烯烴自由基,從而發生一系列快速聚合反應,生成具有三維網狀結構的交聯聚烯烴。經過交聯的聚烯烴材料具有優良耐高溫性、抗溶劑性,優異的電氣性能和明顯增強的力學性能等。
    本成果包括電纜專用料和工藝設備流程等工業生產光交聯聚烯烴絕緣電力電纜和控制電纜的一整套新技術。與目前國內外廣泛采用的高能輻照(γ射線、電子束、中子束等)和化學法(過氧化物和硅烷法)相比較,紫外光交聯法在技術原理上類似于高能電子束輻照法;在工藝流程上又類似于過氧化物熱引發的化學交聯法,采用連續生產工藝。高能輻照交聯效率高、產量大,但設備昂貴、工藝復雜和防護苛刻;而過氧化物化學交聯比較適合于大尺寸高壓電纜的生產,但熱效率低、投資大、工藝控制復雜和專用廠房龐大;硅烷化學交聯法除了生產效率和能耗利用率都較低外,產品的耐溫等級也較低。紫外光交聯技術在投資、工藝技術和安全防護諸方面都得到了大大的改進,使用的設備簡單、操作機動靈活,也無需象過氧化物化學交聯那樣上百米長的高溫高壓管道和龐大的專用廠房。而且,光交聯法僅需在原有的普通生產線上稍作改動,安放占地面積不大的光交聯專用設備就可生產光交聯聚乙烯電線電纜產品,非常適合中小規模電纜廠老產品(如國際上正在淘汰的PVC電纜)的升級換代,既可提高產品的耐溫等級和使用性能,而又不明顯增加高檔次交聯產品的成本,它是一種投資小,產品質量優異,收效快的交聯新工藝。應用紫外光輻照方法可生產中、低壓電力電纜、控制電纜、通信電纜和電子線纜。因此,紫外光交聯技術是繼化學交聯和輻射交聯之后發展起來的又一種新交聯技術,對兩種傳統技術起著取長補短的作用。
二、光交聯設備和工藝流程
    紫外光交聯法設備工藝流程如下:采用紫外光作為輻射源,將混煉好的光交聯聚烯烴配料擠塑包覆在導電線芯上,然后立即進入本發明的光照設備中進行熔融態光交聯。光照過的電線電纜經過溫水退火處理和其它的后續加工即可獲得光交聯聚烯烴絕緣電線電纜產品。
光交聯法的設備工藝特征有:
    光照設備采用均勻配置和特殊設計的反射聚焦的紫外光源,由控制系統來確保光照箱內的紫外光強、輻照溫度等最佳工作條件;
    高效的光引發體系在紫外光照下快速引發聚烯烴交聯反應,從而使每臺光照設備達到每分鐘數米-數十米的連續生產速度;
    無需新建專用廠房,可利用原有電纜廠的生產設備。
三、技術指標和成本估算
    紫外光輻照交聯聚乙烯絕緣料經“國家電線電纜質量監督檢驗中心”測試表明:其各項性能優良,如體積電阻率、擊穿電壓和介電性能以及力學性能和熱氧老化性能等,均達到35KV及以下交聯聚乙烯電纜用絕緣料的各項技術指標。
    采用紫外光輻照方法生產的交聯聚乙烯絕緣電力電纜和控制電纜產品具有優秀的電氣性能和物理化學性能。經“國家電線電纜質量監督檢驗中心”和“電力工業部電氣設備質量檢驗測試中心”進行全面的產品型式試驗,各項技術指標達到或超過了規定的技術標準,長期額定工作溫度可達105℃耐溫等級(實際的耐溫等級可達125℃以上),熱老化性能尤為優秀,應用于電力和電氣控制系統將大大提高系統的安全性能。
四、應用前景和經濟效益
    紫外光輻照交聯電纜新技術的應用前景十分廣闊,特別適合于制造各種薄壁交聯聚烯烴絕緣的線纜產品,例如交聯聚烯烴電力電纜主要用于電力輸配線路及發電廠、變電站、工礦企業等的動力引入及引出線路;交聯聚烯烴控制電纜主要用于電氣設備、儀器儀表等的控制、監控回路及保護線路等等。與此同時,紫外光輻照技術在發展中、高壓線纜產品方面還具有極大的潛力。
    該項新技術已具備了在全國電纜行業推廣應用的幾個基本條件:(1)可提供商用的光交聯電纜專用設備;(2)可提供光交聯聚烯烴電纜料;(3)光交聯電纜生產設備和工藝流程安全可靠,且對環境無污染;(4)可提供光交聯電力電纜和控制電纜系列產品整套專利技術。
    經詳細經濟核算,采用光交聯法生產的交聯聚烯烴絕緣電力電纜和控制電纜的制造成本相比其它方法生產的同類產品可降低成本30%以上,具有很強市場競爭力的性能價格比,能在較短的周期內獲得較高的經濟效益。紫外光輻照交聯電纜新技術是一項我國自主開發,具有自主知識產權和處于國際領先水平的技術創新成果,它的研制成功為我國電纜行業老產品的升級換代提供了一種新技術,必將為我國的電纜行業和電力事業的發展起著重要的作用。

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