在我國輻照交聯(lián)電線電纜自上個世紀(jì)90年代進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過十幾年的發(fā)展已形成了比較成熟的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)業(yè)群體。輻照交聯(lián)材料種類的不斷增加和更新，各種輻照交聯(lián)型特種電線電纜產(chǎn)品如雨后春筍般出現(xiàn)，帶動了電線電纜行業(yè)的新一輪發(fā)展。然而，電線電纜在輻照交聯(lián)過程中存在工藝和其他負(fù)面影響，結(jié)合使用電子加速器進(jìn)行輻照交聯(lián)方面的經(jīng)驗(yàn)，本文將做一些淺析。  

1輻照交聯(lián)在特種電線電纜中應(yīng)用及對材料的改性  

輻照交聯(lián)是一種物理交聯(lián)方式，在中小型特種電線電纜絕緣和護(hù)套的交聯(lián)加工改性中占絕對優(yōu)勢，而在輻照交聯(lián)無鹵低煙阻燃聚烯烴電線電纜中更是近百分之一百的使用。在特種電纜的交聯(lián)加工中其具有很多優(yōu)勢，相比化學(xué)交聯(lián)（CV）和硅烷交聯(lián)（SV），具有加工速度快、能耗低、易于控制、擠出和交聯(lián)工序分離等優(yōu)點(diǎn)。  

輻照交聯(lián)主要導(dǎo)致的性能變化包括：  

1)電學(xué)性能：輻照交聯(lián)導(dǎo)致絕緣介電常數(shù)、介電損耗正切和介電強(qiáng)度的增加，使電線電纜的絕緣電阻增大，耐電壓能力提高；  

2)機(jī)械物理性能：輻照交聯(lián)使絕緣和護(hù)套材料的冷流和抗蠕變性能提高，彈性模量增大，體現(xiàn)在電纜中為絕緣熱收縮變小護(hù)套高溫壓力性能提高等；  

3)耐熱性：輻照主要改善了電線電纜絕緣和護(hù)套的耐熱特性，交聯(lián)使材料由線性分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料耐溫等級可提高到90℃、105℃、125℃和150℃四個溫度等級；  

4)耐溶劑性：交聯(lián)使絕緣和護(hù)套材料的耐燃料油、耐礦物油特性得到顯著提高，耐酸堿鹽及耐化學(xué)有機(jī)溶劑得到改善；  

5)抗開裂性：無鹵低煙阻燃材料易開裂長久以來是其軟肋，經(jīng)過輻照交聯(lián)后，抗開裂性得到顯著提高并達(dá)到使用要求；  

6)耐水性：因無鹵阻燃材料的配方中加入了Al(OH)3、Mg(OH)2等金屬氫氧化物，以及煅燒陶土、炭黑、碳酸鈣和滑石粉等填充料，其易于吸濕，輻照交聯(lián)使分子結(jié)構(gòu)改性，吸水特性遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。  

輻照使交聯(lián)效率大大提高，材料性能得到有效改善；然而，高劑量輻照交聯(lián)還會伴隨一些不利的副反應(yīng)和工藝上的難度，如熱效應(yīng)、靜電和電子積聚、放電破壞等。  

2輻照交聯(lián)中的熱效應(yīng)  

電線電纜絕緣和護(hù)套材料輻照交聯(lián)所吸收的輻射劑量，僅僅是一部分用于化學(xué)和分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變上，而大部分輻射能量轉(zhuǎn)化為分子的激發(fā)和熱。由于聚合物對熱量傳遞是低效的，以至所吸收的能量可導(dǎo)致相當(dāng)高的溫升，特別是高劑量率的電子束輻射加工，熱效應(yīng)問題要特別重視。  

溫升不僅導(dǎo)致絕緣和護(hù)套材料化學(xué)反應(yīng)速度增加，若溫度超過了材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)，輻照產(chǎn)生的附加產(chǎn)物如H2、CO等氣體被凍結(jié)在材料中的小分子還來不及擴(kuò)散，這些氣體產(chǎn)物在材料中將形成氣孔或發(fā)泡，使絕緣質(zhì)量降低，熱效應(yīng)與發(fā)泡隨絕緣或護(hù)套厚度的增加熱效應(yīng)變得更為嚴(yán)重。  

針對輻照交聯(lián)過程中的熱效應(yīng)問題，采取必要的冷卻措施是必要的，加強(qiáng)束下的空氣交換和對電線電纜直接冷卻是兩種切實(shí)可行的方法。  

3靜電及電荷累積  

絕緣輻照交聯(lián)過程中絕緣層會形成靜電和電荷積聚，火花檢驗(yàn)時造成假擊穿，耐壓試驗(yàn)時由于電子積聚使絕緣擊穿，嚴(yán)重影響電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量。  

電線電纜絕緣電子束輻射加工中，特別是絕緣，靜電現(xiàn)象是十分重要的。電子束輻照提供過剩的電子并沉積在絕緣材料中，被輻照的表面消耗負(fù)電荷，而且對地成為正電位。在絕緣材料的輻射加工中，所用輻照劑量越低，靜電效應(yīng)越輕，反之，靜電效應(yīng)越明顯。  

電子束輻照交聯(lián)絕緣的靜電現(xiàn)象很普遍，即使電子束的能量輻照并穿透最適宜厚度（電子束在絕緣的進(jìn)入面和穿透面輻照劑量相等之間的厚度），電荷沉積沒有明顯的副作用。但大多數(shù)電子束電子通用過輻照絕緣時，總會留下少量的電荷，累積電荷隨輻照劑量增大而增強(qiáng)。在這種情況下，電荷的累積停留在材料中，隨時會發(fā)生意外放電。用能量不夠的電子束加工厚的聚乙烯、聚烯烴或輻照交聯(lián)乙丙橡膠，由于累積電子放電可能導(dǎo)致絕緣缺陷的形成，造成大批電纜不合格。在電纜輻照交聯(lián)中對這一點(diǎn)是要特別預(yù)防，特別是材料配方中的添加劑，控制俘陷電荷的釋放。  

輻照交聯(lián)時，整根電線電纜的導(dǎo)體和金屬屏蔽應(yīng)有效接地，以達(dá)到放電的效果，另外，對于一些乙丙橡膠材料的電線電纜，輻照完成后，可放置一段時間使絕緣或護(hù)套有效放電后，再進(jìn)行火花過程檢驗(yàn)和成品耐壓試驗(yàn)，減少假擊穿和成品電纜的絕緣擊穿造成的不合格。  

4輻照交聯(lián)不均勻性  

對于大截面和大外徑的電纜，往往存在輻照不均勻的現(xiàn)象，由于外徑較大，電纜背面無法照射，使交聯(lián)度不均勻，絕緣或護(hù)套熱延伸不合格。  

在實(shí)際輻照交聯(lián)加工過程中，可安裝反射磁鐵系統(tǒng)，由于磁場的存在使電子束反射照射在電線電纜背面，達(dá)到同步照射進(jìn)而使絕緣或護(hù)套交聯(lián)均勻。  

5張力對電線電纜的影響  

輻照交聯(lián)裝置中張力對電線電纜質(zhì)量的影響也是很重要的，雖然現(xiàn)代輻照加速器中均設(shè)計有同步傳動，然而，對于小截面或小外徑的電線電纜，其本身的張力對電線電纜截面或外徑的影響是不可忽略的。此外，薄壁型絕緣線芯輻照時，由于絕緣很薄，很容易因張力過大而被勒傷，實(shí)芯導(dǎo)體絕緣輻照時常會造成絕緣層與導(dǎo)體間附著力減小使絕緣層打轉(zhuǎn)。所以，在電線電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分考慮這些影響，以減少不必要的損失。  

6輻照氧化效應(yīng)  

由于輻照交聯(lián)在空氣中進(jìn)行常伴隨材料的輻射氧化，輻射氧化與材料及輻照條件密切相關(guān)。  

材料方面，由于聚合物材料中溶解氧的存在和輻照交聯(lián)中氧向聚合物材料中非晶區(qū)的擴(kuò)散侵入，交聯(lián)加工同時伴隨著輻射氧化裂解反應(yīng)。由于輻射加工后絕緣中自由基的存在，與擴(kuò)散進(jìn)入的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，這不僅影響電線電纜的使用壽命也影響其電氣和機(jī)械物理性能。因此，在絕緣和護(hù)套材料中必須加入抗氧劑，以減少這一過程。常用的抗氧劑主要是酚類和胺類，這些抗氧劑與絕緣或護(hù)套材料中自由基反應(yīng)而變得穩(wěn)定，避免氧化。然而，抑制氧化的抗氧劑也會增加所需要的輻射劑量。  

輻照交聯(lián)條件方面，輻照過程中產(chǎn)生的臭氧會加劇氧化效應(yīng)，氧化會使絕緣和護(hù)套材料裂解，影響其絕緣和機(jī)械物理性能。加強(qiáng)束下室內(nèi)空氣交換以及時排出產(chǎn)生的臭氧，這是必要可行的措施。  

7結(jié)束語  

輻照交聯(lián)作為一種適合時代發(fā)展需要的交聯(lián)方式，在特種電線電纜的生產(chǎn)和研發(fā)方面發(fā)揮著越來越重要的作用，尤其在核電站用1E級電纜的生產(chǎn)中更是明確要求生產(chǎn)廠家必須有加速器。輻照交聯(lián)技術(shù)在解決特種電線電纜“抗”和“耐”的要求方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，輻照交聯(lián)過程中存在的一些客觀問題不得不引起注意，我國輻照交聯(lián)電線電纜與發(fā)達(dá)國家的差距更是鞭策著我國輻射加工行業(yè)的發(fā)展，我們在輻射加工行業(yè)要走的路還有很長。