线缆辐照加工工艺的探讨.pdf

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1、全国辐射化工技术创新与产业化研讨会文集线缆辐照加工工艺的探讨李强杰(无锡爱邦高聚物有限公司，江苏，无锡214035)近年来，随着我国的电线电缆行业发展，尤其在辐照交联线缆方面发展迅速，而且广泛应用于机电、汽车、船舶、工矿、电子通讯、建筑等领域。目前在辐照电线方面主要采用的还是以聚氯乙烯和聚烯烃类材料为主，但好多厂家也已经在使用橡胶。众所周知，辐照加工可以在常温下进行，并且生产效率高、环保清洁无副产物、交联易控制等特点。而通过辐照交联后，电线电缆的物理机械性能明显提高、电性能得到明显改善，例如：耐温等级、耐磨、耐应力开裂、耐溶剂、力学性能等等。电线电缆交联的好坏主要

2、是通过辐照加工工艺的控制来决定，所以辐照加工作为一重要加工工序对线缆性能的影响不可低估。因此在电线电缆的辐照加工时除按照推荐的辐照剂量及控制热延伸外，还必须对辐照加工工艺参数进行适当控制，以便更好地控制辐照交联电线电缆产品的质量。下面将就辐照加工几个重要工艺参数对辐照交联电线电缆性能的影响作一探讨。1．辐照剂量辐照剂量是指单位质量物质所吸收的电子束能量的多少，其对辐照交联电线电缆的性能起着至关重要的作用。辐照剂量的大小主要与绝缘材料的材质有关，与电子加速器设备本身也有一定关系。不同的绝缘材料对辐照剂量的要求也不同。一般情况PVC的辐照剂量为40--一60KGy，聚

3、烯烃的辐照剂量为100,、-,200KGy，橡胶的辐照剂量为100,--,300KGy。另外，同样的绝缘材料在不同性能的电子加速器上要求的辐照剂量也会有差异，在不同的电子加速器上辐照时，由于加速器本身的性能、电子束能量范围以及束下设备配置的不同，使得电线电缆吸收的剂量均匀度不相同，从而导致在不同的加速器上采用相同辐照剂量加工的电线电缆性能存在差异，要想减少这一差异，就必须通过改变辐照方式、电子束能量和束流强度对辐照剂量进行调整。而且在实际生产过程中也发现，同样的电线在不同的加速器上以同样的辐照剂量所作出来的力学性能存在差异。在正常情况下，随着辐照剂量的提高，绝缘材

4、料的静态模量、动态模量、硬度、拉伸强度、耐热性提高，而断裂伸长率及磨擦系数降低，疲劳强度呈抛物51全国辐射化工技术创新与产业化研讨会文集线变化，有最大值。具体变化如图1所示。是基趔8图1辐照剂量对材料性能影响1．静态模量2．动态模量3．硬度4．拉伸强度5．断裂伸长率6．疲劳强度7．磨擦系数8．耐热性值得注意的是，不同配方的辐照材料制成电线后，其绝缘或护套层性能随剂量变化幅度不尽相同，但规律性基本相似。表1为一种辐照交联阻燃聚烯烃电缆料制成电线经不同剂量辐照后绝缘层一些性能比较。从表中可以看出：拉伸强度随剂量增大到一定程度后变化不大：断裂伸长率及热延伸随剂量增大呈持

5、续降低趋势；冷却后永久变形随剂量变化不大，交联度随剂量增大而增大。表1一种辐照交联阻燃聚烯烃电缆料制成电线经不同剂量辐照后绝缘层一些性能比较辐照剂量拉伸强度断裂伸长率热延伸冷却后永久变形交联度(Mrad)(Mpa)(％)O10．258501012．14961105651213．4440805761314．3420502821415．4405302851517．2400302871615．9375252861716．335020287l816．9310220881916．22905902116．527502932．电子束能量电子束的穿透能力取决于电子束的能量和被照材

6、料的密度。在辐照电线时，电子52全国辐射化工技术创新与产业化研讨会文集束能量可根据电线电缆的结构尺寸、绝缘厚度、材料密度及辐照方式来确定，而通常适于电线电缆加工的电子加速器能量范围一般在0．5～2．5MeV。绝缘层越厚，所需的电子束能量越大，为使电线交联均匀充分必须保证能量足够穿透，实际生产过程中，设定的电子束能量常超过理论计算值，这对厚壁电线电缆并没有太大影响，但对薄壁电线而言，却未必有利。因为在不同的加速器电压下电线吸收辐照剂量随穿透深度变化的情况各不相同，如图2所示。o2×删‘o帐霞翼穿透深度d／g．cm’2图2单面辐照电子束穿透曲线从图2可以看出，当辐照薄

7、壁电线时，在保证穿透绝缘层情况下，选择较大电子束能量绝缘层的相对吸收剂量反而不如低电子束能量的，一方面可能导致辐照交联的不充分、均匀度不够，另一方面也是能量的浪费，而且过高能量的电子束穿透绝缘层打在导体上转换成热能。3．束流及辐照速度束流表征了每秒钟从电子枪发射出及通过钛窗的电子数。束流与辐照方式、辐照剂量、辐照速度相关。对辐照交联电线电缆来说其相互关系可用以下经验公式来表征：I=DdVLP／370nEE：能量；n：道数；p：密度，g／cm3；L：扫描宽度，cm；V一辐照速度，m／min；d：厚度ⅡⅡn；I：束流，mA；D一辐照剂量，Mrad在辐照材料、方式及辐照

8、剂量确定的