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一、成果概况
“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”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。
该项新技术已授权了三项:一项发明和另二项实用新型。
二、光交联原理和技术特点
光交联原理:以聚烯烃为主要原料掺入适量的光引发剂,在一定条件下用紫外光照射,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的耐高温性、抗溶剂性,优异的电气性能和明显增强的力学性能等。
技术特点:本技术包括电缆专用料、光交联专用设备和光交联法生产聚烯烃绝缘电缆产品工艺流程一整套技术。紫外光交联技术作为继化学交联和辐射交联之后发展的又一种交联新技术,对两种传统技术起着取长补短的作用,非常适合于老产品(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。
与化学交联和高能辐射交联两种方法相比,紫外光交联法具有许多独特的优点:(1)工艺设备简单,投资少;(2)易于维护,操作方便,安全防护要求不苛刻;(3)对环境无污染,运转成本低;(4)辐照过程中对绝缘材料的辐射损伤小;机械力学性能和电性能等十分优良。
三、光交联技术和现有技术的比较
紫外光辐照交联电缆新技术是一项我国自主开发,具有自主知识产权的重要技术创新成果,为交联电缆生产开拓了一条新途径。该技术生产的交联聚烯烃绝缘电力电缆和控制电缆新产品性能优异,特别是耐温等级和力学性能。
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。紫外光交联技术在投资、工艺技术和安全防护诸方面都显示出独特的优势: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。
四、技术指标和成本估算
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
五、应用范围和社会经济效益
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。
紫外光交联聚乙烯电缆新技术的发展刚刚起步,目前仅应用于低压电力电缆(可取代PVC电缆),仍处在不断发展和完善的过程中,在各种耐高温绝缘电缆应用需要开拓,应用前景十分广阔。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,例如,zui近我们采用更为紫外光源,已研制成功了紫外光交联10 kV电缆新技术(中国号:ZL 2004 20026429.X)。
由于紫外光交联电线电缆产品具有很强市场竞争力的性能价格比,加上投资很少,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。