(1)射線交聯。射線交聯又稱輻照交聯。它是利用電子加速器產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接起來,形成網狀立體分子結構。
輻照交聯具有下列主要優(yōu)點。
1)生產速度快,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)生產電耗低。
由于電子束的穿透深度與厚度有限,目前一般生產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,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。硅烷交聯又可簡稱為溫水交聯,屬于化學交聯的一種,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,就能產生交聯。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。
二步法硅烷交聯工藝設備投資成本低,可用普通擠出機進行加工,材料價格適中,因此得到廣泛的應用。但二步法也有缺點,即材料儲存時間短,現場混料易造成材料污染等。
一步法硅烷交聯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,一步法硅烷交聯材料成本低,雜質的污染機會少,材料儲存時間長;但一步法工藝技術較難,設備投資大。
交聯是在適當的溫度和大氣壓力下,在溫水或水蒸氣中完成的。由于溫水交聯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(MDCV)。長承線模交聯法采用水平式交聯管,交聯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,向管內充填硅油或其他潤滑油,使聚乙烯在模子內完成交聯。
這種臥式長承線模交聯生產線,設備投資少,占地面積小,能穩(wěn)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%,呈被認為是生產高壓交聯電纜的理想設備。但是,每一規(guī)格的電纜在生產時要調換長承線模很不方便,因此沒能推廣。
(4) 紅外線交聯(RCP)。紅外線交聯又稱熱輻射交聯,之后逐步演變成電熱干式交聯工藝,即CCV懸鏈式交聯工藝。這是目前國內外*為普及的交聯方法。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。
RCP交聯方式需要在高溫和高壓氮氣下進行。高溫是為了促使DCP分解起交聯反應,高壓氮氣是為了防止在交聯體中形成大的氣泡和過高的水分。交聯反應在很長的管道內進行,管道可分為加熱段(交聯區(qū))、 預冷段、冷卻段(水或氮氣)三部分組成,管道內的氮氣壓力為0.8~1.5MPa,壓力愈高則絕緣體內的微孔愈小。氮氣應進行循環(huán)處理或排放,以保持清潔程度。
RCP生產方式,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線。
RCP交聯生產線能夠生產220kV等級的交聯電纜。這種方法生產效率高,*適宜生產中壓電纜,而對于110kV及以上的高壓電纜,容易產生絕緣偏心,而且絕緣的微觀結構不如硅油交聯和長承線模交聯法的好。
(5)硅油交聯(FZCV)。硅油交聯法是為了克服絕緣自重造成的偏心,在管道內充以硅油,以增加浮力,而且硅油不與交聯絕緣產生溶脹作用,整個管道內應由硅油加熱和冷卻,分區(qū)循環(huán)。
硅油交聯生產線比RCP交聯生產線短,-般不足100m,用充滿加熱區(qū)高溫高壓的硅油來實現交聯,交聯過的電纜通過同- .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)。
硅油交聯可以實現大截面超高壓電纜的生產,我國已成功地研制出了500kV級的交聯電力電纜。硅油交聯的用料配方不變,交聯原理同RCP。但硅油的價格較高,生產中存在硅油滲漏和處理等問題。
(6)熔融鹽交聯(PLCV)。 熔融鹽交聯類似于硅油交聯(FZCV), 只是用熔鹽代替硅油,以減少生產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中、低壓電力電纜。
熔融鹽交聯生產方式的交聯管是密封的,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,所以生產速度快。產品質量好,生產成本低,耗電量僅為蒸汽連續(xù)硫化的15%左右。該工藝多被應用于橡套生產線。
(7)蒸汽交聯(SCP)。蒸汽交聯制造技術是以橡皮連續(xù)硫化技術為背景演化而來的一種*古老的交聯方法。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,使聚乙烯實現交聯。由于聚乙烯的交聯過程是在過熱水蒸氣中完成的,所以這種交聯技術屬于濕法交聯。
在濕法交聯中,由于水蒸氣在交聯管內直接與熔融狀態(tài)的聚乙烯接觸,水分會向絕緣內滲透與擴散。在電纜冷卻過程中,絕緣內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,這是蒸汽交聯方法的致命弱點。因此,現在很少使用濕法交聯工藝。