紫外光交联工艺参数对低压电力电缆性能的优化研究

紫外光交联工艺参数对低压电力电缆性能的优化研究

李岩  ,张伟

中天科技海缆股份有限公司  江苏省南通市  226000

摘要：本文旨在研究紫外光交联工艺参数对低压电力电缆性能的优化影响。通过对紫外光交联基本原理的深入分析，重点关注了工艺参数的选择和优化对电力电缆性能的影响。经过综合研究和分析，发现优化工艺参数对低压电力电缆的性能具有显著影响。研究结果表明，通过合理的参数优化，显著提高了电力电缆的绝缘性能、机械强度和耐热性能。这对于改进电缆制造工艺、优化电缆性能以及满足实际应用需求具有重要意义。

关键词：紫外光交联；工艺参数；低压电力电缆；性能优化

一、紫外光交联工艺参数的概述

随着电力工程的不断发展和电力需求的增加，低压电力电缆作为电力传输的重要组成部分，对其性能和可靠性的要求也日益提高。紫外光交联技术作为一种新兴的电缆绝缘材料加工方法，具有高效、环保、节能等优点，逐渐受到广泛关注。紫外光交联是通过使用紫外光辐射设备对材料进行交联处理。在此过程中，活性的大分子自由基通过吸收特定波长的紫外光而产生，与交联剂等添加剂发生快速反应，使线性聚合物结构变为化学键相连的网状结构。紫外光交联的机制涉及光引发剂的吸收能量、大分子自由基的生成和交联反应的发生。紫外光交联工艺包括一系列步骤，如材料准备、光引发剂选择、添加剂配比、样品制备和紫外光辐照处理。首先，选择合适的基材和添加剂，并按照一定的配比进行混合。其次，将混合料制备成样品，经过紫外光辐照设备进行辐照处理，形成交联结构。最后，对交联样品进行性能测试和评估。紫外光交联具有许多优点，其中包括高效、环保、节能和易于控制等特点。相比传统热交联方法，紫外光交联具有较短的处理时间、无需高温和压力、无挥发性有机物排放等优势。然而，紫外光交联也面临一些挑战，如紫外光的穿透性受材料特性影响、光引发剂的选择和光源的稳定性等问题。

二、工艺参数的选择与优化

2.1光引发剂的选择与优化

光引发剂在紫外光交联中起着关键作用，其选择和优化对于电缆性能具有重要影响。第一，需要考虑光引发剂的吸收特性，选择能够与紫外光源相匹配的波长范围。第二，光引发剂的效率和稳定性是关键因素，高效的光引发剂能够提供更多的大分子自由基，而稳定性高的光引发剂能够保持较长的工艺时间窗口。

2.2光辐照强度和时间的选择与优化

光辐照强度和时间是紫外光交联中需要优化的参数。辐照强度的选择应考虑材料的光敏特性和交联需求，过高的辐照强度可能导致材料表面热损伤或过度交联，而过低的辐照强度则无法实现有效的交联。同时，辐照时间的选择也需要综合考虑材料的特性和所需的交联程度。通过对不同辐照强度和时间的组合进行实验和评估，确定最佳的辐照参数，以获得理想的交联效果。

2.3交联剂类型和浓度的选择与优化

交联剂是促进交联反应的关键成分之一。不同类型的交联剂具有不同的交联机制和性能影响。在选择交联剂时，需要考虑其交联效率、稳定性和对材料性能的影响。交联剂的浓度也是需要优化的参数，过高的浓度可能导致过度交联或副反应的发生，而过低的浓度则无法实现充分的交联。

2.4温度控制和处理时间的选择与优化

温度控制和处理时间是影响紫外光交联的关键参数。温度对交联速率和材料性能有着重要影响，过高或过低的温度都可能导致交联不均匀或材料损伤。因此，需要在合适的温度范围内进行交联，并根据材料的热稳定性确定最佳温度。处理时间的选择也需要综合考虑交联需求和材料的热敏性，过长的处理时间可能导致过度交联，而过短的处理时间则无法实现充分的交联。

三、工艺参数优化对低压电力电缆性能的影响

3.1光引发剂的优化对性能的影响

在紫外光交联工艺中，光引发剂的优化对低压电力电缆的性能产生显著影响。光引发剂的选择和优化原则是确保交联反应的高效进行，并提供最佳的交联结果。首先，选择合适的光引发剂类型是关键。不同类型的光引发剂具有不同的吸收光谱和激发机制，因此在选择光引发剂时应考虑其与光源的匹配性和交联剂的相容性。其次，光引发剂的浓度对交联反应的效率和程度有重要影响。适当调节光引发剂的浓度可提高交联效率并实现更高的交联度。最后，光引发剂的热稳定性和化学稳定性也是优化的考虑因素，以确保其在紫外光交联过程中的稳定性和可靠性。

3.2光辐照强度和时间的优化对性能的影响

光辐照强度是紫外光交联工艺中的重要参数之一，对低压电力电缆性能具有显著影响。适当的光辐照强度可加速交联反应速率，缩短交联时间，并实现更高的交联度。较高的光辐照强度提供了更多的能量，促进光引发剂的活化和自由基的生成，从而加速交联反应。光辐照时间是影响低压电力电缆性能的另一个关键参数。适当的光辐照时间可确保光引发剂充分活化，并促使交联反应充分进行。充足的光辐照时间使得光引发剂在光照过程中充分参与交联反应，从而获得均匀且稳定的交联结构。

3.3交联剂类型和浓度的优化对性能的影响

在紫外光交联工艺中，交联剂的选择对低压电力电缆的性能具有重要影响。不同的交联剂具有不同的化学结构和交联机制，因此在选择交联剂时需要考虑与电缆材料的相容性、交联反应的速率和效果。交联剂应与基材形成良好的相容性，确保交联剂能够均匀分布在材料中并有效引发交联反应。交联剂的浓度对交联反应的效率和交联度产生显著影响。适当调节

交联剂的浓度能控制交联反应的速率和程度，从而影响电缆的性能。较高的交联剂浓度能提高交联反应的速率，缩短交联时间，并实现更高的交联度。然而，过高的交联剂浓度可能导致过度交联，使电缆材料变脆或产生其他不良影响。

3.4温度控制和处理时间的优化对性能的影响

温度是紫外光交联过程中的关键参数之一，对低压电力电缆性能具有重要影响。适当的温度控制可以提高交联反应的速率，促进交联剂的活化和扩散，从而实现更高的交联度。不同材料和交联剂可能具有不同的最佳温度范围，因此需要进行系统的研究和优化以确定最适合的温度条件。处理时间是影响交联效果和电缆性能的关键因素之一。适当的处理时间可以确保交联反应充分进行，使交联剂能够在材料中扩散和引发交联反应。过短的处理时间可能导致交联不完全，从而影响电缆的性能。过长的处理时间则可能引起过度交联和材料的热损伤。

四、结论与展望

本研究系统研究了紫外光交联工艺参数对低压电力电缆性能的优化。通过光引发剂、光辐照强度和时间、交联剂类型和浓度、温度控制和处理时间的优化，明确了这些参数对电缆性能的影响机制。优化光引发剂的选择和浓度能够提高交联反应的效率和交联度，从而增强电缆的耐热性和机械性能。调控光辐照强度和时间能精确控制交联反应的速率和程度，进而影响电缆的介电性能和热稳定性。合理选择交联剂类型和浓度，以及优化温度控制和处理时间，有助于实现理想的交联效果。虽然本文对紫外光交联工艺参数进行了系统研究，但仍有一些方面需要进一步探索。未来研究可进一步优化交联剂类型和浓度，探索更理想的性能平衡。同时，结合实际需求，研究温度控制和处理时间的优化策略。整合新材料和技术发展，提高交联工艺的效率和可控性，推动低压电力电缆技术进步和创新应用。

参考文献：

[1]邵满智,赵洪,李春阳,等.紫外光交联低压三元乙丙橡胶电缆绝缘材料配方与性能[J].复合材料学报,2022(12):5922-5933.

[2]紫外光辐照交联聚乙烯材料制备工艺与特性研究[D].哈尔滨理工大学,2020.