紫外光交联聚乙烯技术在电线电缆制造中的应用（二）
赵以正 审核：瞿保钧
四、紫外光交联聚乙烯技术在电线电缆制造产业化推广应用历程
这一节通过分述紫外光交联聚乙烯电缆料产业化、紫外光辐照设备和紫外光交联聚烯烃电线电缆生产线特点及工艺实例三部份来介绍该技术的发展和应用历程。
1、紫外光交联聚乙烯电缆料的产业化
中国科技大学瞿保鈞教授等人把紫外光交联聚乙烯绝缘电缆料生产的专利技术于2005年6月转让给黑龙江沃尔德电缆有限公司（之后从沃尔德电缆公司独立出来成立了黑龙江省润特科技有限公司专营光交联电缆料）。尽管铁道部焦作铁路电缆工厂在国内是最早与中国科技大学进行合作，共同改进和研发了紫外光交联电缆辐照设备及工艺流程，将紫外光交联聚乙烯电缆料科研成果转为生产力的厂家，但该厂自制的紫外光交联电缆料不对外供货，只供给本厂用于生产光交联电缆新产品。黑龙江沃尔德电缆公司和之后的润特科技有限公司是当时我国第一家将生产的紫外光交联聚乙烯电缆料销往全国的唯一厂家。当年全靠该公司一己之力来开拓市场，向全国推广应用紫外光交联电缆一整套新技术，包括电缆料、辐照设备和相应的工艺流程，同时还包括推广当时可应用光交联技术的电线电缆产品。经过几年艰辛努力打开了市场，之后才被业内逐步认知，并认可该项技术的独创性和应用潜力。
中国电器工业协会电线电缆分会在2016年9月公布的中国电线电缆行业“十三五”发展指导意见中，对紫外光交联聚乙烯电缆料有着高度评价。这表明黑龙江沃尔德电缆有限公司在2005年获得了中国科技大学瞿保鈞教授的科技成果“紫外光交联电缆料”的技术转让后，开始初步形成了生产力。该报告书对“十二五（2011～2015）”期间紫外光交联聚乙烯电缆料的销售情况认为：“紫外光交联料成为行业技术发展瞩目的亮点之一。黑龙江省润特科技有限公司的紫外光交联XLPE电缆料，在“十二五”期间推出90℃、125℃、135℃耐温等级系列产品，累计总销售量达3.6万吨，用户逾三百多家，成为国内电缆料行业技术发展瞩目的亮点之一”。笔者在写本文时，阅读了一些资料并且也追忆了产业化历程，并与中国科学技术大学瞿保鈞教授、黑龙江省润特科技有限公司鲍文波总经理和哈尔滨理工大学赵洪教授核实，三位也还原了这项科研成果转化为生产力的实际过程。
从中国电线电缆行业“十三五”发展指导意见一书中可见，形成可统计的规模产量起源于2014年,统计产量共计1.46万吨。而2011年可统计数字为0[43]。该书备注为全国12家电缆料厂的统计数值。然而在当年只有黑龙江省润特科技有限公司独家生产，一家独大，累计总销售量达3.6万吨，(请注意该数据表明该公司在接受中科大科研成果转让后,也消化了几年，才逐渐形成了一定的生产能力)。
近年来已有数十家企业在生产紫外光交联聚乙烯电缆料。据估计全国约有400台套紫外光交联聚烯烃电线电缆生产线在运行。按每台套Φ90挤出机生产线每天耗料1.5吨-2吨，每年按300天计，生产利用率为1/3，则保守预估每年将耗料约6万吨。这将远远超过“十三五”对2020年的预估耗料2.5万吨。
黑龙江省润特科技有限公司鲍文波总经理和哈尔滨理工大学赵洪教授根据市场需求预测，2020年紫外光交联料耗用量大约在8-10万吨之间。
紫外光交联电缆料是我国高等院校和生产企业产学研结合，把科研成果转化为生产力的成果范例。而后，紫外光交联聚乙烯电缆料生产厂已从一家发展成二家，再后又发展成近几年的数十家。
目前该技术已成功地部分替代硅烷交联料和高能辐照交联料；也被成功应用在耐压1kV及以下等级电力电缆，产品截面最大可达400mm2。在10mm2以下的小截面电线上，不仅可作为常规绝缘料使用，同时也可作为低烟无卤阻燃电缆绝缘料使用。在电力电缆分色上要用色带。若用色母料，则推荐选用专业色母料厂的产品，用量应尽可能少，以避免对紫外光照的干扰。在小截面电线上，要注意颜料对紫外光的干扰以免影响光交联电缆的生产速度，应谨慎使用。紫外光交联法不适用于黑色架空线缆。这也是紫外光交联法应用上的局限性之一。
2、紫外光辐照设备
紫外光交联使用的光源经历了低功率高压汞灯、大功率中压汞灯、无极灯和LED灯几个阶段。
低功率高压汞灯
最早在实验室研究使用的高压汞灯是低功率，其光强度也小，从而引发光交联反应效率不高。之后也从未有人打算用于紫外光交联电缆设备中。
大功率中压汞灯
1987年Rånby•B、瞿保钧、陈用烈等人在采用强化交联光引发体系中，不仅是在配方体系中加入交联剂，他们还采用菲利浦中压汞灯，光强较高，功率也比较大。中压汞灯发出的光谱波长，既有近紫外光谱（200～420μm）也有些红外可见光谱的波长。他们发现被照材料内光引发剂吸收紫外光中某一段波长光谱最敏感有效。而发出的红外波长光谱对材料仅起到加热作用，使材料受热软化，材料受热软化易使紫外光深层穿透是有利于紫外光交联聚乙烯的，但温度过高在工业化生产线上就很不利了。这种热量也是需要控制的，因为聚乙烯材料在熔融状态下继续受热易导致材料中的光引发剂和交联剂挥发，甚至会导致聚乙烯绝缘材料融化脱落。中压汞灯中除对材料提供敏感易被吸收引发交联的紫外光波段外,其它紫外光的波长利用率就不高了。尽管如此，采用大功率中压汞灯作为光源的紫外光交联设备在开创性应用于光交联电缆生产线上无疑是个巨大进步。中压汞灯的优点是价格低廉，主要缺点是使用寿命较短和发热量大造成的一系列问题。
我国第一代紫外光交联电缆辐照设备采用了中压汞灯为光源。图一显示了光源反光罩的设计示意图；图二显示了紫外光辐照箱结构单元的示意图及侧视图。该设备由箱体、上盖、装有光源及反光罩的笼架、抽风装置等组成。
