凝胶含量测定法表征电缆用交联聚乙烯交联密度

交联聚乙烯因其独特的电气绝缘性能，能够有效阻止电流的泄漏和电弧的产生，目前用量最大的领域之一是在电线电缆。这一特性与交联聚乙烯的交联程度有着紧密的联系，聚乙烯的交联增加了电流通过的阻隔路径，从而提高了绝缘电阻，交联程度越高，绝缘电阻越大。但是交联程度过高又会导致材料弹性不足容易老化，影响使用寿命。因此生产工艺中要保持聚乙烯材料适宜的交联度来满足使用的需求。

交联聚乙烯的交联程度通常用凝胶含量来进行表征。在美国材料与试验协会标准ASTM D2765-16 Standard Test Methods for Determination of Gel Content and Swell Ratio of Crosslinked Ethylene Plastics与国内的机械行业推荐标准JB/T 10437-2004 《电线电缆用可交联聚乙烯绝缘料》中都提到了利用溶剂萃取法来进行凝胶含量检测——将交联聚乙烯材料的产品在适当溶剂中充分溶解后剩下的不溶部分，即为凝胶。美标ASTM D2765-16中还提到，若材料中含有填料，则要在计算中减去填料的这一组分，而这个填料的含量可以是客户提供，也可以是通过别的检测手段来得到。

图1 凝胶含量测试用萃取装置

电缆用交联聚乙烯绝缘材料的机械性能、耐热氧老化性能的提高，对整个电力系统的安全稳定运行有着非常重要的意义。

本研究采用不同N-(4-苯胺基苯基)-甲基丙烯酰胺(NAPM)抗氧剂添加量对电缆用XLPE绝缘材料进行了接枝改性，并通过凝胶含量和红外光谱测试对各改性XLPE绝缘材料的交联程度和接枝情况进行表征。

表1 各试样材料的配料（单位：g）

注：XlPE+0.3/0.5/1.0/1.5phr为每100gLDPE添加2g DCP和0.30/0.50/1.0/1.5g NAPM的抗氧剂接枝改性XLPE绝缘材料

表2示出了各试样材料的凝胶含量测试结果，可见：

a.未改性和抗氧剂接枝改性的XLPE绝缘材料凝胶含量均在85%左右，表明材料均具有较高的交联程度和较好的交联质量。

b.随着添加的NAPM抗氧剂量增加，改性XLPE绝缘材料的凝胶含量呈现先增加后稍有降低的趋势。经分析，其原因是抗氧剂NAPM能消除自由基，且在接枝过程中也会消耗一部分DCP，与交联过程之间具有一定的竞争关系，从而在一定程度上影响了制备XLPE绝缘材料时的交联进程。如NAPM抗氧剂的添加量过多，则会消耗掉更多DCP分解的自由基，导致XLPE绝缘材料交联程度进一步下降。

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