《紫外光辐照交联电缆新技术》
项  目  简  介

本项目自1988年以来得到了国家自然科学基金会和作为中国科学院“七五”、“八五”重大项目的多次重点资助，对于聚乙烯本体光交联进行了广泛深入的应用基础研究。近年来又在铁道部“九五”技改项目的资助下，中国科学技术大学和中国通信信号总公司焦作铁路电缆工厂合作研制、联合开发成功了紫外光辐照法生产交联聚乙烯绝缘电力电缆和控制电缆新技术和新产品。本研究成果于1999年9月通过了中国科学院、铁道部的科学技术成果联合鉴定，与会专家、院士给予了高度评价：紫外光辐照交联聚乙烯绝缘电缆生产新技术为交联电缆生产开拓了一条新途径，处于国际领先水平；研制的交联聚乙烯绝缘电力电缆和控制电缆新产品性能优异，可以投入批量生产。国家自然科学基金会对该项技术创新成果给予了充分的肯定，并专门发了简报，题为“紫外光交联法及其在聚乙烯绝缘电缆工业应用上的重大突破”。本项目先后申请了四项专利，其中二项已授权。
   现隆重推介如下：
一、 光交联原理和技术特点
    紫外光交联原理：以聚烯烃为主要原料掺入适量的光引发剂，用紫外光照射，通过光引发剂吸收特定波长的紫外光引发产生聚烯烃自由基，从而发生一系列快速聚合反应，生成具有三维网状结构的交联聚烯烃。经过交联的聚烯烃材料具有优良耐高温性、抗溶剂性，优异的电气性能和明显增强的力学性能等。
    本成果包括电缆专用料和工艺设备流程等工业生产光交联聚烯烃绝缘电力电缆和控制电缆的一整套新技术。与目前国内外广泛采用的高能辐照(γ射线、电子束、中子束等)和化学法(过氧化物和硅烷法)相比较，紫外光交联法在技术原理上类似于高能电子束辐照法；在工艺流程上又类似于过氧化物热引发的化学交联法，采用连续生产工艺。高能辐照交联效率高、产量大，但设备昂贵、工艺复杂和防护苛刻；而过氧化物化学交联比较适合于大尺寸高压电缆的生产，但热效率低、投资大、工艺控制复杂和专用厂房庞大；硅烷化学交联法除了生产效率和能耗利用率都较低外，产品的耐温等级也较低。紫外光交联技术在投资、工艺技术和安全防护诸方面都得到了大大的改进，使用的设备简单、操作机动灵活，也无需象过氧化物化学交联那样上百米长的高温高压管道和庞大的专用厂房。而且，光交联法仅需在原有的普通生产线上稍作改动，安放占地面积不大的光交联专用设备就可生产光交联聚乙烯电线电缆产品，非常适合中小规模电缆厂老产品(如国际上正在淘汰的PVC电缆)的升级换代，既可提高产品的耐温等级和使用性能，而又不明显增加高档次交联产品的成本，它是一种投资小，产品质量优异，收效快的交联新工艺。应用紫外光辐照方法可生产中、低压电力电缆、控制电缆、通信电缆和电子线缆。因此，紫外光交联技术是继化学交联和辐射交联之后发展起来的又一种新交联技术，对两种传统技术起着取长补短的作用。
二、光交联设备和工艺流程
    紫外光交联法设备工艺流程如下：采用紫外光作为辐射源，将混炼好的光交联聚烯烃配料挤塑包覆在导电线芯上，然后立即进入本发明的光照设备中进行熔融态光交联。光照过的电线电缆经过温水退火处理和其它的后续加工即可获得光交联聚烯烃绝缘电线电缆产品。
光交联法的设备工艺特征有：
    光照设备采用均匀配置和特殊设计的反射聚焦的紫外光源，由控制系统来确保光照箱内的紫外光强、辐照温度等最佳工作条件；
    高效的光引发体系在紫外光照下快速引发聚烯烃交联反应，从而使每台光照设备达到每分钟数米-数十米的连续生产速度；
    无需新建专用厂房，可利用原有电缆厂的生产设备。
三、技术指标和成本估算
    紫外光辐照交联聚乙烯绝缘料经“国家电线电缆质量监督检验中心”测试表明：其各项性能优良，如体积电阻率、击穿电压和介电性能以及力学性能和热氧老化性能等，均达到35KV及以下交联聚乙烯电缆用绝缘料的各项技术指标。
    采用紫外光辐照方法生产的交联聚乙烯绝缘电力电缆和控制电缆产品具有优秀的电气性能和物理化学性能。经“国家电线电缆质量监督检验中心”和“电力工业部电气设备质量检验测试中心”进行全面的产品型式试验，各项技术指标达到或超过了规定的技术标准,长期额定工作温度可达105℃耐温等级(实际的耐温等级可达125℃以上)，热老化性能尤为优秀，应用于电力和电气控制系统将大大提高系统的安全性能。
四、应用前景和经济效益
    紫外光辐照交联电缆新技术的应用前景十分广阔，特别适合于制造各种薄壁交联聚烯烃绝缘的线缆产品，例如交联聚烯烃电力电缆主要用于电力输配线路及发电厂、变电站、工矿企业等的动力引入及引出线路；交联聚烯烃控制电缆主要用于电气设备、仪器仪表等的控制、监控回路及保护线路等等。与此同时，紫外光辐照技术在发展中、高压线缆产品方面还具有极大的潜力。
    该项新技术已具备了在全国电缆行业推广应用的几个基本条件：(1)可提供商用的光交联电缆专用设备；(2)可提供光交联聚烯烃电缆料；(3)光交联电缆生产设备和工艺流程安全可靠，且对环境无污染；(4)可提供光交联电力电缆和控制电缆系列产品整套专利技术。
    经详细经济核算，采用光交联法生产的交联聚烯烃绝缘电力电缆和控制电缆的制造成本相比其它方法生产的同类产品可降低成本30％以上，具有很强市场竞争力的性能价格比，能在较短的周期内获得较高的经济效益。紫外光辐照交联电缆新技术是一项我国自主开发，具有自主知识产权和处于国际领先水平的技术创新成果，它的研制成功为我国电缆行业老产品的升级换代提供了一种新技术，必将为我国的电缆行业和电力事业的发展起着重要的作用。