高壓電纜XLPE絕緣材料通常是通過(guò)向低密度聚乙烯中加入交聯(lián)劑和抗氧劑等添加劑后,再經(jīng)歷熔融、擠出、交聯(lián)和脫氣等過(guò)程制得,故其主要的添加劑是交聯(lián)劑和抗氧劑。而添加劑對(duì)XLPE絕緣材料的加工性、力學(xué)性能、熱學(xué)性能以及電學(xué)性能均有顯著的影響。
本文采用液體交聯(lián)劑(2,5-二甲基-2,5-雙(過(guò)氧化叔丁基)己烷,DHBP)和液體抗氧劑(α-生育酚和山梨醇)作為XLPE絕緣材料的添加劑,分別測(cè)試二者對(duì)XLPE材料抗焦燒性能、凝膠含量、脫氣特性、力學(xué)性能、耐老化性和介電性能等的影響,進(jìn)而探討其作用機(jī)理。
結(jié)果表明:液體交聯(lián)劑2,5-二甲基-2,5-雙(過(guò)氧化叔丁基)己烷具有較高分解溫度和參與交聯(lián)的長(zhǎng)鏈烷基,可同時(shí)提升交聯(lián)聚乙烯絕緣材料的抗焦燒性能和凝膠含量,并降低交聯(lián)副產(chǎn)物含量。而液體抗氧劑α-生育酚和山梨醇具有良好的相容性,二者可形成具有溫度依賴性的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng),可以在保證材料凝膠含量的前提下提升材料的抗焦燒性能。此外,液體交聯(lián)劑和抗氧劑能夠提升交聯(lián)聚乙烯絕緣的擊穿性能,同時(shí)保證熱力學(xué)性能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
(一) 液體交聯(lián)劑DHBP具有較高分解溫度,有利于提升XLPE絕緣材料的抗焦燒性能,而DHBP的長(zhǎng)鏈烷基參與交聯(lián)反應(yīng)且在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)橋梁,可提升XLPE交聯(lián)密度并降低交聯(lián)副產(chǎn)物含量。
(二)液體抗氧劑α-生育酚和山梨醇具有更高的相容性,二者在較低溫度下形成有效的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng),而在高溫下該反應(yīng)被抑制,因此可在保證凝膠含量的同時(shí)提升XLPE絕緣材料的抗焦燒性能。
(三)液體添加劑能否保證XLPE絕緣材料的熱力學(xué)性能并提升擊穿特性,取決于交聯(lián)密度的提升、交聯(lián)副產(chǎn)物的降低以及液體抗氧劑的穩(wěn)定性與相容性。