Сшитый полиэтилен (XLPE) широко применяется для изоляции высоковольтных кабелей из-за его превосходных электрических и механических свойств. Реакция сшивания пероксида является традиционным процессом, используемым для синтеза изоляции полиэтиленовых кабелей высокого напряжения; Однако этот процесс имеет различные недостатки (e.g., медленная скорость производства, высокое энергопотребление, предварительное сшивание материала на поверхности экструзионной головки в течение длительных периодов производства).
Процесс сшивания ультрафиолетового (УФ) излучения может стать кандидатом на изготовление материала высоковольтного кабеля XLPE. С помощью фотоинициатора ультрафиолетовая энергия может легко проникать через стену изоляции и вызывать сшивание, когда изолирующая стенка прозрачна, потому что кристаллы полиэтилена плавятся после нагревания путем экструзии.
Преимущества ультрафиолетового скрещивания по сравнению с традиционным процессом включают быструю скорость обработки, небольшую зону облучения, энергосбережение, а производство не является термочувствительным. Экспериментальные исследования показали, что на скорость реакции сшивания УФ-излучения влияют не только мощность, спектр излучения ртутной лампы и гибридной системы на основе ультрафиолетовых светодиодов, но также тип и содержание фотоинициатора и сшивающего агента. ,
С использованием многофункционального сшивателя триаллилизоцианурат (TAIC), процесс сшивания полиэтиленачерезУльтрафиолетовое излучение может достигать миллисекунд, в то время как скорость сшивания составляет только минутную шкалу с использованием только фотоинициатора.
Однако механизм реакции сшивания полиэтиленачерезУльтрафиолетовое излучение на атомном и молекулярном уровнях пока не очень ясно, особенно с использованием сшивающего агента. Поэтому, чтобы выяснить химические реакции, происходящие во время сшивания полиэтилена ультрафиолетовым излучением, для разработки изоляционных стеновых материалов для высоковольтных кабелей, роль сшивателя должна быть четко понята.
Под сильным и расходящимся электрическим полем частичный разряд и повреждение изоляции часто инициируются электрическим деревом.
Номинальное напряжение силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена ограничено до 500 кВ, хотя XLPE изготавливается по сверхчистой технологии. Исследования показали, что некоторые органические полициклические ароматические соединения или соединения с бензофеноноподобными структурами, которые служат стабилизаторами напряжения, могут эффективно увеличивать устойчивость к электрическому воздействию.
Используя теоретические исследования, наша группа сначала выяснила механизмы ароматических карбонильных соединений в качестве стабилизаторов напряжения для повышения прочности на электрическое разрушение сшитого полиэтилена в 2013 году. Ацетофенон является примером ароматического карбонильного соединения, которое может функционировать в качестве стабилизатора напряжения; однако он легко мигрирует из полимерной матрицы. Таким образом, ароматические соединения карбонильного и бензильного типа с более крупной алкокси-цепью могут эффективно увеличивать совместимость с полиэтиленовой матрицей и значительно улучшать уровень возникновения электрического дерева.
Это вдохновило нас на исследование того, можно ли прививать полиэтиленовые цепи молекулам стабилизатора напряжения для получения стационарных продуктов в процессе сшивания ультрафиолетовым излучением для изготовления изоляционных материалов из сшитого полиэтилена, обладающих постоянными изоляционными свойствами.