紫外光交聯法在聚乙烯絕緣電纜的應用獲重大突破

    在國家自然科學基金連續資助下，中國科學技術大學瞿保鈞教授的研究組將聚乙烯本體光交聯基礎研究成果運用到聚乙烯絕緣電纜材料的加工技術中。他們與焦作鐵路電纜工廠密切結合，開發一項具有我國自主知識產權和水平的技術創新成果，從而為我國電線電纜行業的交聯技術改造和產品升級換代開拓了一條新途徑，可望產生較大的社會、經濟效益。
    交聯聚乙烯材料廣泛應用于電線電纜、熱收縮材料、熱水管和泡沫材料等領域。通常工業上采用的聚乙烯交聯方法主要有高能輻射交聯(γ射線、電子束、中子束等)和化學交聯(過氧化物法和硅烷法)。高能輻射交聯的主要缺點是投資巨大、工藝控制復雜，且需龐大的廠房。紫外光交聯法則工藝設備簡單，投資少；易于操作，維護方便；能源利用率高，對環境無污染；運轉成本低，安全防護要求不苛刻；光輻射損傷小，機械性能和電性能優良等優點。但由于紫外光本身的穿透能力差和聚乙烯的光引發交聯反應速度低兩大主要障礙，數十年來這種交聯法一直不能在工業應用上獲得太大進展。
    自1988年起，在國家自然科學基金兩個面上項目資助下，中國科學技術大學瞿保鈞教授主持的研究組對紫外光交聯技術進行了大量、系統的研究，獲得了一系列具有創新性基礎研究成果，并經過必要的應用性試制工作，解決了聚乙烯本體光交聯法在電纜工業中的應用障礙。其主要成果的創新點如下：
    1. 對聚乙烯光引發交聯機理有新的認識。在高溫條件下檢測和鑒定了聚乙烯光引發交聯產生的大分子自由基中間體，為發展光引發交聯理論和闡明光引發劑奪氫機理提供了有力的實驗證據，為篩選聚乙烯強化交聯的光引發體系提供了理論指導。
    2. 發現了聚乙烯光引發交聯點的微觀結構，并定量測定了光引發交聯點H-和Y-兩種類型微觀結構的數目，為闡明光交聯點的化學本質和形成機理作出了重要貢獻，從而受到了同行的高度評價。
    3. 聚乙烯本體光引發交聯研究取得新突破，使原先的光引發速率和交聯厚度提高了一個數量級以上。在適當的條件下，僅用10秒甚至更短時間的紫外光輻照，就可使3mm厚聚乙烯樣品發生均勻交聯，達到實際工業應用所需的70%以上的交聯度，為光交聯聚乙烯新材料和新技術在工業上應用奠定了基礎。
    在取得上述重要理論成果的基礎上，1997年該研究組又獲得國家自然科學基金較大強度助，研究開發出了光交聯聚乙烯電線電纜工業實用的新技術，并通過產學研合作，設計和研制了工業應用光交聯電纜設備，完善了一整套光交聯電纜新工藝流程，從而在上建立了首條光交聯聚乙烯電纜生產線。同時，與之協作的鐵道部所屬企業，得到了鐵道部“九五”技改項目的支持，成功地研制并批量生產了光交聯電纜新產品，實現了光交聯聚乙烯絕緣電纜新技術在工業應用上的重大突破。該項成果通過了中國科學院、鐵道部聯合主持的光交聯電纜新技術新產品鑒定會，受到國內專家高度評價：“紫外光輻照交聯聚乙烯絕緣電纜新技術是一項我國自主開發，具有自主知識產權的重要技術創新成果，為交聯電纜生產開拓了一個新途徑，處于水平”。期間，這項新技術先后申請了四項，其中光交聯設備已獲二項實用新形。紫外光輻照方法生產的交聯聚乙烯絕緣電纜具有優良的電氣性能和物理化學性能。經國家電線電纜質量監督檢驗中心和電力工業部電氣設備質量檢驗測試中心試驗，其各項技術指標均達到或超過了國家規定的技術標準。熱老化性能尤為優良，導體長期額定工作溫度可達120℃以上。采用紫外光輻照方法生產的交聯聚乙烯絕緣電纜還具有優良的性能價格比和很強的市場競爭力，其制造成本比傳統的交聯方法低三分之一。