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               紫外光辐照交联聚乙烯(或聚烯烃)技术发展历程

                   聚乙烯(或聚烯烃)的交联方法主要有三种:高能辐射交联,化学交联(过氧化物法和硅烷法)和紫外光交联。目前工业上主要通过前两种方法生产交联聚乙烯(或聚烯烃)产品,而紫外光交联法则是近年来才开始实现工业应用的新的交联方法。与高能辐射和化学法相比,紫外光辐照交联法具有其独特的优点:(1)设备简单,价格低廉;(2)辐照过程中不破坏聚乙烯主链,对聚乙烯基体损伤??;(3)操作简单,安全防护容易。

                   1956年,G. Oster首次发现紫外光可以使聚乙烯发生交联,由于紫外光交联方法简单易操作,Oster 的发现使国际高分子界在五十年代末形成一股紫外光交联热,许多研究小组从事聚乙烯紫外光交联各方面研究,包括反应条件,反应动力学以及交联机理等。但由于存在着紫外光在聚乙烯中的穿透能力差和光交联反应速率低两大障碍,当时聚乙烯紫外光交联的应用只局限于交联厚度在0.3mm以下的薄膜。至七十年代后有关聚乙烯紫外光交联的研究报道很少,甚至有人断言聚乙烯紫外光交联技术不可能在如电线电缆绝缘材料等厚制品中得到实际应用。进入八十年代以后,瑞典皇家理工学院高分子系的Rånby 研究组和乌克兰的Kachan研究组是当时还在研究紫外光交联技术的主要研究组。

                   中国科技大学瞿保钧教授于1984年进入Rånby研究组,主要研究聚乙烯的紫外光交联,在对以下几方面进行改进后终于实现了聚乙烯本体厚样品的快速紫外光交联反应:(1)选用高功率的高压汞灯代替低压汞灯;(2)在聚乙烯熔融状态下进行紫外光辐照;(3)发展了高效的强化紫外光交联体系。随后瞿保钧等对聚乙烯的紫外光交联进行了系统深入的研究,从交联原理上、自由基中间体、交联点微结构上进一步优化,进一步提高了聚乙烯的紫外光交联效率。

                   随着聚乙烯紫外光交联理论和应用研究的深入,聚乙烯的紫外光交联技术首先在电线电缆上获得了重要突破,1999年在铁道部焦作电缆厂建造了世界第一条光交联电缆生产线,并由中科院和铁道部联合主持召开《科学技术成果》鉴定会,鉴定意见: “紫外光辐照交联聚乙烯绝缘电缆生产新技术是一项我国自主开发,具有自主知识产权的创新成果,处于国际领先水平”。2007年6月由清华大学、国家电线电缆检测中心、上海电缆研究所、武汉高电压研究所等国内权威专家对中压(10~35 kV)电缆生产线进行了 “新产品和新技术” 鉴定,一致认为“处于国际领先水平,并建成了国内外首条光交联中压(10~35 kV)电缆生产线”。 可以说紫外光交联技术在电线电缆上的应用给已经半个世纪没有改变的电线电缆制造业带来了新的革命。

                   然而作为具有我国自主知识产权的该项交联技术(其他交联方法均为国外技术)在接下来的推广应用中发展并不顺利,主要限制其发展的就是紫外光辐照交联设备,虽然当时已经对紫外光辐照交联原理已经深入了解,但在实际生产应用过程中怎么样最大限度的利用紫外灯灯管的所发出的紫外光光线,紫外辐交联设备内的温度、风向、风量等对紫外灯发光效率的影响等一系列问题都未能得到很好解决,以至于在生产紫外光辐照交联聚乙烯绝缘电缆时生产速度偏慢。因此紫外光交联技术在电线电缆上的应用一直未得到突破。

                   2008年哈尔滨理工大学以赵洪为首的科技团队与中国科技大学瞿保钧研究组合作,经过长时间大量的理论验算和实际测试终于研制出了高效的紫外光辐照交联设备,生产速度较之以前提高了5倍以上,完全满足电线电缆企业对生产速度的要求。(在该过程中包括之前紫外光技术最开始推广应用阶段黑龙江沃尔德电缆有限公司和黑龙江润特科技有限公司也做出了很大的贡献)

                   至此紫外光交联技术才得以能够开始大面积的推广应用。由于有了高效的紫外光辐照交联设备作为保障,瞿保钧研究组(中国科学技术大学高分子材料工程实验室)进一步研制开发了紫外光交联低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料等系列产品。

                   目前国内绝大部分省份电线电缆厂均以开始了解并应用紫外光辐照交联技术生产电线电缆,从最初的无人问津到如今的蓬勃发展,印证了一项新技术发展历程的艰辛,但同时也印证了该项技术本身的优越性。

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