绝缘材料的辐射交联

电线电缆工业是机械电子工业的一个极其重要的组成部分。电线电缆是传送电能、传输信息和制造各种电器、仪表不可缺少的基本元件，是电气化、信息化的基础产品。随着社会城市现代化发展的需求，无论在微电子、家电、汽车、航空、通讯、电力等系统，还是交通运输和建筑领域对电线电缆不断提出更高的要求，如耐温性、耐环境老化、和耐开裂性，以提高产品运行的可靠性和安全性。这是常规电线电缆所满足不了的，电线电缆绝缘的交联改性可大大提高电线电缆的工作温度、耐溶剂、耐环境老化，耐开裂等性能。如普通聚乙烯(PE)绝缘电线电缆，由于绝缘是线型聚合物，受熔融温度限制，只能在70℃以下场合使用，耐溶剂性、耐开裂性差。如果绝缘形成交联结构导致性能上显著提高，使其耐温和耐化学试剂性等得到改善。通常PE在70-90℃软化，在110-125℃熔流，而交联后的PE即使在250℃仍然不会改变形状。
 
线缆工业中实现交联的三条途径：化学交联(CV)、硅烷交联(SV)和辐射交联(RP)。辐射交联在中小型电线电缆绝缘的交联加工改性中占绝对优势。二十世纪70年代，随着工业电子加速器的发展和在辐射加工中的应用，电线电缆绝缘的辐射交联已成为辐射技术应用和加工的最大领域。
 
电线电缆绝缘的辐射交联加工它不仅与聚合物材料的辐射化行为和结构变化有关，还涉及到材料科学、聚合物化学以及加工工艺学，是多学科、多技术结合的共同结果.
 
1.电线电缆的绝缘材料的选择与配方设计，是辐射交联电线电缆改性的基础。它决定绝缘材料的基本性能、加工工艺性以及辐射加工的可行性。
 
2.电线电缆的挤出成型，形成电缆的基本结构，取决于聚合材料的加工工艺性和线缆工艺条件。加工决定了聚合物内在相态结构，它又制约着下道工序——辐射加工中发生的化学反应与结构转变。
 
3.成型的电线电缆，经过电子加速器的电子束(EB)辐射加工，绝缘材料将由线性聚合物转化为三维网状结构，其交联度大小及其均匀性是与加速器的电子束下的传输装置密切相关的。辐射加工中常常伴有不利的副反(效)应，主要是辐射氧化、热效应、静电效应。这些效应的产生与电子能量(穿透深度)、所需辐照剂量大小、剂量率大小、传输过程和方式有关，同时也同聚合物绝缘交联所需要的剂量及配方构成有关。辐射加工是电线电缆成功或失效的关键。辐射加工效率和结果决定于添加剂和聚合物的形态结构。
 
4.产品的综合性能检测包括：
 
(1)交联度的测定。因为电线电缆的耐热性、耐溶剂性是与绝缘的交联度密切相关的。通常电线电缆对绝缘交联度的表征方法(第一章相关部分)主要有两种：
 
a) 凝胶含量测定，要求百分含量大于75%;
 
b) 热延伸及残留变形率在规定条件下，热延伸不大于175%，残变率小于4%。
 
(2)力学性能测试。包括抗张强度，通常要大于12.5Mpa;断裂伸长率>200%。
 
(3)老化寿命。根据绝缘电线电缆使用的工作温度选定态化条件(如工作温度为125℃，老化温度为158±2℃，周期168h)，老化后强度及伸长率保留百分数大于75%。
 
(4)电学性能。体积电阻率、介电强度、介电常数、介电损耗、局部放电。
 
(5)其它相关性能测试。
 
5.配方、挤出工艺、辐射加工工艺的调整。
 
电线电缆绝缘辐射交联的改性是由其交联密度所决定的，调整辐照剂量必然可控制绝缘的交联密度，进一步控制材料的改性和提高。主要导致的性能变化包括：电学性能的变化(已有数篇论文作了详细讨论);辐射导致绝缘介电常数、介电损耗正切和介电强度的变化(这是与材料辐照中产生的稳定结构和辐射产物的累积相关);辐射交联导致材料机械强度增加，冷流和抗蠕变性能提高，弹性模量增大;辐射导致绝缘重要的变化是耐热性、耐溶剂性的变化，耐开裂性的变化和提高。