摘要
交联聚乙烯（XLPE）电缆绝缘材料因其优异的电气性能、机械性能和热稳定性，被广泛应用于不同电压等级的电力电缆，其绝缘的可靠性是电力系统稳定运行的关键。然而在XLPE电缆绝缘连续挤出过程中，当挤出时间较长时容易发生预交联现象，对材料的加工性能和成型后绝缘层的性能产生影响。但目前针对XLPE电缆绝缘材料剪切作用下的交联动力学行为以及预交联对其性能影响的研究相对不足。因此，根据反应动力学理论对XLPE绝缘材料剪切作用下的交联行为进行研究以及考察预交联对材料性能的影响，对XLPE电缆绝缘挤出加工工艺的优化具有重要意义。 本文首先通过转矩流变仪研究了不同影响因素对低密度聚乙烯（LDPE）交联体系动力学行为的影响，确定了自催化反应模型适用于交联体系的反应过程。根据自催化反应模型，可以得到表观活化能、指前因子等动力学参数，并建立了反应动力学模型方程。研究结果显示:交联体系的表观活化能和指前因子随着交联剂含量和剪切速率的增加而降低;抗氧剂含量增加，交联体系的表观活化能和指前因子逐渐增大;基础树脂不同，交联体系的表观活化能和指前因子也不相同，以2220H为基料的交联体系的表观活化能和指前因子明显高于以LD200GH为基料的交联体系。基于动力学模型方程，预测反应程度与反应时间的关系，结果表明:通过反应动力学模型方程计算得到的理论交联程度与实测交联程度之间具有良好的一致性，说明建立的动力学模型方程能够很好的预测不同交联体系反应程度与反应时间之间的关系。 其次通过两步交联法制备了不同预交联程度的XLPE试样，并制备了正常交联XLPE试样作为对照组。针对预交联对XLPE交联度、结晶行为、机械性能以及介电性能的影响进行了研究。研究结果表明:预交联过程的存在会对试样高温正常交联过程造成阻碍，导致试样的交联度和结晶度降低;在机械性能方面，与正常交联试样相比，预交联试样的拉伸强度降低，热延伸率提高，但仍符合标准要求，预交联对XLPE绝缘材料机械性能的影响不大;在介电性能方面，由于预交联试样交联度和结晶度的降低导致其微观结构不完整，易于载流子的运输，使得XLPE绝缘材料的电导电流增大，击穿场强降低，但对介电常数和损耗因数的影响并不明显。
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