什么是交联聚乙烯绝缘电缆呢

什么是交联聚乙烯绝缘电缆呢？绝缘就是将绝缘材料按其耐受电压程度的要求，以不同的厚度包复在导体外面而成，起着使带电体与其他部分隔绝的作用。

电缆通电以后，导体要发热，因此，比较理想的绝缘材料应有良好的绝缘性能和良好的热导电性能。

聚氯乙烯PVC绝缘材料是热塑性材料，机械性能在很大程度上取决于聚合物的结晶体。

在电和热的作用下，尤其电缆在过电流或短路故障时，温度可能升高使内部产生软化变形，导致绝缘性能降低，其它绝缘损坏；而交联聚乙烯绝缘是利用化学方法或物理方法，使电缆绝缘聚乙烯分子由线性分子结构转变为主体网状分子结构，即热塑性的聚乙烯转变为热固性的交联聚乙烯，从而大大提高它的耐热性和机械性能，减少了它的收缩性，使其受热以后不再熔化，并保持了优良的电气性能。

因此，交联聚乙烯绝缘在耐热、机械性能方面具有良好优越性，成为目前理想的绝缘材料。

交联聚乙烯绝缘电缆显著改善了聚氯乙烯绝缘电缆的性能。

聚氯乙烯绝缘电缆长期工作温度只有70℃左右，而交联聚乙烯绝缘电缆的长期允许工作温度可达90℃。

在130℃温度下以保持弹性状态，相对同等截面的聚氯乙烯绝缘电缆，它的截流量可提高约25%。

因此，在实际应用中，可用截面低一档的交联聚乙烯绝缘电缆来取代聚氯乙烯绝缘电缆。

交联聚乙烯绝缘密度为0.92g/cm3。

而聚氯乙烯绝缘密度为1.35g/cm3。

由于XLPE绝缘综合性能比PVC绝缘强，按国家标准（GB/T12706-2002）允许交联聚乙烯绝缘的厚度要比聚氯乙烯绝缘的厚度要薄，因此，交联聚乙烯绝缘电缆比聚氯乙烯绝缘电缆重量轻，直径要小，安装敷设方便，附件接头简单，而得到广泛使用。

正由于交联聚乙烯绝缘电缆具有PVC绝缘电缆无法比拟的优点。

它的结构简单、重量轻、耐热好、负载能力强、不熔化、耐化学腐蚀，机械强度高等优异特性，越来越来被用户广泛地认同。

LDPE主要的用途是用于薄膜产品，如农业用薄膜、地面覆盖薄膜，农膜，蔬菜大棚膜；包装用膜如糖果、蔬菜、冷冻食品等包装；液体包装用如吹塑薄膜；重包装袋，收缩包装袋、一般工业包装薄膜和食品袋等等。

还可用于注塑制品；挤塑管材、电线电缆；吹塑中空容器。

HDPE的主要用途有：①注塑制品：有周转箱、瓶盖、桶类、帽、食品容器、盘、垃圾箱、盒，以及塑料花。

②吹塑制品：中空成型制品，如各种系列吹塑桶、容器、瓶类、盛放清洁剂、化学品、化妆品等，汽油箱、日用品等。

还有吹膜制品如食品包装袋，杂品购物袋，化肥内衬薄膜等。

③挤塑制品：管材、管件主要用在煤气输送，公共用水和化学品输送，如建材排水管、煤气管、热水管等；片材主要用于座椅、手提箱、搬运容器等。

④旋转成型：注塑制品如大型容器、储藏罐、桶、箱等。

LLDPE主要用于薄膜，撕裂强度、耐穿刺强度、拉伸强度、抗冲击性、耐热性、耐低温性都很好，可以用于各种包装。

LLDPE的另一种用途是用于掺混料，国内外各树脂生产厂家都有专用掺混料牌号。

还有其他用途是管材、注塑容器、型材、旋转成型的容器制品，纸、布、织物涂覆制品、瓦楞板、军用帐篷等；一般日用品、打包带、编织袋、绝缘制品等。

MDPE用途不如LDPE和HDPE广泛，适合挤塑管材，蒸煮袋的内衬薄膜和包装等制品。

聚乙烯PE常用于以下几方面：
⒈薄膜类：这是PE最主要的用途，其中LDPE有50%以上用于薄膜，适用于食品、日用、蔬菜、收缩、自粘、垃圾袋等轻质包装薄膜，以及农地膜、大棚膜、保鲜膜等；HDPE 则有10%以上用于薄膜，因其强度高，而主要用于重包装薄膜、撕裂膜、背心袋等；LLDPE 更有70%以上用于薄膜，具有延伸性好、拉伸高、耐穿刺、耐环境应力开裂、耐低温冲击性好等优点，广泛应用于包装膜、垃圾袋、保鲜膜、自粘膜、缠绕膜、收缩膜、超薄农地膜等，也常常和LDPE共混用于薄膜，以改善加工性能。

⒉注塑类：PE因加工性好而广泛用于注塑，其中HDPE占30%，LDPE和LLDPE各占
10%以上；主要制品有：各类日用品（如盆、桶、盒……）、周转箱、瓦楞箱、玩具等。

⒊中空类：主要是HDPE，占其树脂用量的20%；HDPE中空制品具有耐应力开裂、耐油、耐低温冲击等优点，适用于食品油、酒类、汽油、化学试剂等液体包装，以及中空玩具等。

⒋管材类：以HDPE为主，主要用于生活给水管、煤气输送管、农业灌溉管、穿线波纹管、液体吸管、圆珠笔芯等；LDPE管材可用于化妆品、药品、牙膏等化学品的包装。

⒌丝类：圆丝一般用HDPE，用于编织渔网、缆绳、工业滤网、民用纱窗网；扁丝可用HDPE和LLDPE，用于编织袋、编织布、撕裂膜等。

⒍电缆类：PE广泛应用于中高压电缆的绝缘和护套材料，以LDPE为主，耐电压可达200kV。

⒎其它：HDPE、LLDPE可用于挤出打包带，LLDPE还可用于挤出型材
聚乙烯PE树脂是无毒无味的白色颗粒或者粉末，外观呈乳白色，手感似蜡；易燃，氧指数仅17.4%，燃烧时有低烟并有滴落，火焰上黄下蓝，有石蜡气味；吸水率低（<0.01%）；耐水性较好；PE薄膜透水率低，但透气性较大，因此适合用于防潮包装而不适合用作保鲜包装；PE薄膜透明，透明度随结晶度的提高而下降；由于PE分子对称无极性，因此聚乙烯制品表面难以印刷与粘合，需经表面处理方可。

聚乙烯PE属于烷烃类惰性聚合物，具有良好的化学稳定性，在常温下可以耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，如稀硫酸、稀硝酸、任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、乙酸等，但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硫酸、铬酸等；PE在60℃以下不溶于一般的溶剂，但是和脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会发生溶胀、龟裂现象；而在温度超过60℃后，PE可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油、石蜡；温度超过100℃，PE可溶于四氢化萘。

由于聚乙烯PE分子中含有少量双键和醚基，因此PE的耐候性不好，日晒雨淋会引起老化，需要加入抗氧剂、光稳定剂来改善。

聚乙烯PE的力学性能一般，拉伸强度低，抗蠕变性不好，唯有抗冲击强度比较好；其力学性能和相对密度、结晶度、分子量大小成正比；LDPE的冲击强度>LLDPE>HDPE，而其它力学性能正相反；聚乙烯PE的耐穿刺性很好，特别是LLDPE最好；PE的耐环境应力开裂性不好，但随分子量增大而有改善。

聚乙烯PE在惰性气体中的热稳定性很好，分解温度可达到300℃以上；但在受热状态下温度超过50℃时热氧就会引起降解反应，因此需要加入抗氧剂来改善，如主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168；PE在空气中的耐热性不好，随分子量和结晶度的提高而有所改善；但PE的耐低温性很好，其低温脆化温度在-50℃以下，并随分子量增大最低可以达到-140℃；PE的热导率较高，HDPE>LLDPE>LDPE；PE的线膨胀系数大，在塑料品种中算较大的，最高可达（20~24）×10-5K-1，LDPE>LLDPE>HDPE。

由于聚乙烯PE无极性，因此其电性能十分优异：介电损耗极低，而且受温度和湿度的影响很小，可用于高频绝缘；PE耐电晕性很好，介电强度又高，可用于做高压绝缘电缆材料。

⒈低密度聚乙烯LLDPE：低密度聚乙烯分子链上有长短支链，结晶度较低，分子量一般在5～50万，一种乳白色呈半透明的腊状固体树脂，无毒，软化点较低，柔韧性好，抗冲击韧性，耐低温性很好，可在-60℃～-80℃下工作，电绝缘性优秀。

LDPE的机械强度较差，耐热性不高，抗环境应力开裂性、粘附性、印刷性较差，需经过表面处理改善其性能。

LDPE的吸水性很低，几乎不吸水，化学稳定性优秀，如对酸、碱、盐、有机溶剂都较稳定。

对二氧化碳、有机臭气渗透性大，但对水蒸气、空气渗透性差。

易燃烧，燃烧有石蜡味，在日光和热作用下容易老化降解而变色。

⒉中密度聚乙烯MDPE：密度在0.916～0.940g/cm3，结晶度75%，刚性、耐磨性、透气性介于LDPE和HDPE之间，拉伸强度较HDPE差。

⒊高密度聚乙烯HDPE：呈乳白色半透明的蜡状固体，HDPE支链化程度最小，分子能紧密地堆砌，故密度大，结晶度高。

HDPE有较高的耐温、耐油性、耐蒸汽渗透性及抗环境应力开裂性，电绝缘性、抗冲击性及耐寒性都很好。

HDPE在强度和老化性能优于PP，工作温度比PVC、LDPE高。

HDPE吸水性极微小，无毒，化学稳定性极佳，薄膜对水蒸气、空气的渗透性小。

⒋线型低密度聚乙烯LLDPE：LLDPE是乙烯与少量高级烯烃在催化剂下于高压或低压下聚合而成的共聚物，是聚乙烯的第三大类品种。

LLDPE是具有HDPE的高度支化聚合物链组成的，具有低密度的聚乙烯。

在LLDPE中，存在短侧基的线型分子链，使其结晶度低，密度小。

LLDPE透明性较差，表面光泽好，主链上有短支链，分子量分布窄，具有低温韧性，高模量、抗弯曲和耐应力开裂性，低温下抗冲击性比LDPE有较大的提高聚乙烯PE是线形聚合物，属于高分子长链脂肪烃，具有和烷烃类似的分子结构，分子对称，无极性，不易印刷；分子间的作用力小，力学性能不高；电绝缘性好，熔点低。

PE的分子链上含有短甲基和长烷基支链，还有少量的双链和醚基。

LDPE的支链数目最多，其次是LLDPE，然后是HDPE；支链越多，耐光降解和氧化的能力也越差。

一般聚乙烯PE的分子量在4万~12万，超高分子量聚乙烯UHMWPE的分子量则在100万~500万；分子量越大，树脂的力学性能、低温脆性、耐环境应力开裂等性能也越好，但是加工性能却变差。

PE的分子量大小常用熔体流动指数MFR来定义：加热到190℃时PE熔体在2160g压力下从一定孔径的模孔中挤出，每10分钟挤出的克重就是MFR，单位g/10min；MFR数值越大，表明材料的流动性越好。

一般LDPE的MFR在20~50，HDPE在4~15，而LLDPE在3~10。

聚乙烯PE的结构规整，容易结晶，晶型为斜方晶系。

LDPE的结晶度在65%左右，HDPE 结晶度在80~90%左右，LLDPE的结晶度在65~75%左右；随结晶度的提高，PE制品的密度、刚性、硬度、强度等性能都提高，但冲击性能降低，因此LDPE的韧性较好，刚性差；而HDPE则刚性高，韧性差。

聚乙烯PE的分子结构图见下图。

聚乙烯是由乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物，英文名为：Polythylene或Polythene，简称PE，俗称软胶。

PE的合成原料来自石油，其产量从1965年超过PVC后就一直排第一。

聚乙烯的发展很快，其中最早工业化的品种是LDPE，在1951年首次实现万吨级工业规模生产。

当前，世界聚烯烃聚合物的产量有35000万吨，其中聚乙烯占65%，而占总塑料产量的30%以上，为最大的通用塑料产品之一。

聚乙烯的各种性能与其密度、分子量分布和熔融指数有着密切的关系。

一般说来，它的物理机械性能优良，可用多种加工方法和成型设备生产不同用途的制件。

但不同的聚乙烯品种应用的领域也有所不同。

聚乙烯PE为乳白色半透明至不透明的热塑性树脂。

按其密度的大小可分为以下几种：
①低密度聚乙烯（LDPE），密度为0.910～0.925g/cm3，因其为高压法（ICI）聚合所得的聚乙烯，也称为高压聚乙烯。

②高密度聚乙烯（HDPE），密度为0.941～0.965g/cm3，因其为低压聚合（齐格勒法）所得的聚乙烯，也称为低压聚乙烯；也可以采用中压法（菲利普法）制得，密度在0.965g/cm3以上。

③中密度聚乙烯（MDPE），密度为0.916～0.940g/cm3。

④此外还有线型低密度聚乙烯（LLDPE）、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）、茂金属聚乙烯、甚低密度聚乙烯（VLDPE）等。

⑤改性品种有乙烯-乙酸乙烯酯（EV A）、氯化聚乙烯（CPE）等。

聚乙烯是具有优良电气性能和物理性能的高聚物，目前被广泛用作通信电缆和电力电缆的绝缘或护套材料。

但是，聚乙烯是热塑性材料，额定工作温度相对较低，当它用于电力电缆的绝缘时，由于运行电缆的载流
量与材料允许的工作温度是有关的，这就使得聚乙烯的使用范围受到了限制。

同时聚乙烯在使用过程中还
易发生环境应力开裂和蠕变。

交联聚乙烯是采用交联技术将聚乙烯从线性链状高分子热塑性材料改变为分子链交叉联结的立体网状结构热固性材料。

交联聚乙烯(XLPE)不仅保持了聚乙烯(PE)交联前良好的物理机械性能、极好的化学
稳定性和优异的介电性能，还提高了长期使用温度(从原来的70℃提高到90℃)，在耐环境应力开裂、耐蠕
变及其它物理机械性能都有所提高。

交联聚乙烯的耐酸碱性及耐油性比聚乙烯强，其燃烧的产物同样是
CO2和H2O，因此燃烧时对环境的危害很小，符合现代消防低烟无毒的要求，是环保电缆首选的绝缘材料。

本文利用热重分析方法研究了过氧化物交联、硅烷交联、辐照交联聚乙烯绝缘材料的耐热稳定性，发现同样的基本树脂辐照交联绝缘料的耐热稳定性最好。

射交联聚乙烯发泡材料的综合性能好，其刚性和挠性均适中，泡孔结构为闭孔，产品质轻、无毒、无异味、吸水性极低、导热系数很小、耐老化、耐化学腐蚀、不粉化，具有优良的减震、隔音、防水、耐老化、耐腐蚀性能，而且还具有可粘、机加工、热成型等二次加工性能；交联聚乙烯发泡材料有着广阔的应用领域，已广泛用于建筑、热力工业、车船制造、特种包装、农业渔业、文体用品、军工等多个方面。