本發(fā)明涉及一種快速驗(yàn)證輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯的交聯(lián)度的方法，適用于汽車(chē)用交聯(lián)聚氯乙烯絕緣低壓電線的交聯(lián)度的驗(yàn)證。

背景技術(shù)：

聚氯乙烯絕緣材料具有熱塑性和大分子的柔軟性，分子含有氯原子使樹(shù)脂具有難燃性和較好的耐化學(xué)腐蝕性耐水環(huán)境的特性，由極性鍵使得分子間的作用力大，因而具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，用于低壓電纜經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且性能穩(wěn)定。但是因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)存有極性基團(tuán)使得材料電絕緣性能不夠理想，熱穩(wěn)定性不夠好，耐熱性較低。聚氯乙烯絕緣材料80-85℃開(kāi)始軟化，130℃開(kāi)始分解，用在電纜絕緣材料，當(dāng)電纜通過(guò)電流溫度可能上升，經(jīng)受電和熱的作用下會(huì)使材料軟化變形、降解，從而引起電氣絕緣性能降低。輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯具有優(yōu)良的電氣絕緣性能，它的耐熱和機(jī)械性能大幅度的提高，克服聚氯乙烯絕緣的缺點(diǎn)。輻照劑量小，材料交聯(lián)度小，無(wú)法達(dá)到耐熱和機(jī)械性能的提高，無(wú)法滿足產(chǎn)品要求，輻照劑量過(guò)高，交聯(lián)度過(guò)大，又會(huì)引起材料機(jī)械強(qiáng)度和硬度都將增加，因此，在電線電纜生產(chǎn)中對(duì)交聯(lián)絕緣材料的交聯(lián)度的檢測(cè)控制是非常重要的一個(gè)步驟。測(cè)試輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯熱延伸率可以快速的驗(yàn)證其交聯(lián)度，交聯(lián)度的大小直接影響電線性能，比如電線的光、熱和機(jī)械性能?，F(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)品中大多數(shù)材料均會(huì)有相應(yīng)的熱延伸率測(cè)試的處理?xiàng)l件和工藝參數(shù)，對(duì)于輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯絕緣材料依據(jù)現(xiàn)有熱延伸率處理?xiàng)l件和工藝參數(shù)執(zhí)行發(fā)現(xiàn)無(wú)法對(duì)樣品進(jìn)行正常測(cè)試，因此無(wú)法驗(yàn)證輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯絕緣材料的交聯(lián)度。目前沒(méi)有涉及對(duì)輻照后的聚氯乙烯絕緣電纜的產(chǎn)品進(jìn)行熱延伸率測(cè)試的現(xiàn)有技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)試交聯(lián)度的方法，主要就是通過(guò)化學(xué)萃取方式計(jì)算凝膠率，試驗(yàn)步驟為：干燥——稱(chēng)重——萃取——干燥——稱(chēng)重，通過(guò)萃取前后試樣的重量，計(jì)算凝膠含量，確定交聯(lián)度，此方法完成一次試驗(yàn)至少需要72小時(shí)，能夠準(zhǔn)確的判斷交聯(lián)度，但周期較長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過(guò)測(cè)試輻照后的交聯(lián)聚乙烯熱延伸率來(lái)提供一種快速驗(yàn)證輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯的交聯(lián)度的方法，從而獲取或達(dá)到控制交聯(lián)聚氯乙烯的輻照劑量，有效地控制產(chǎn)品的最佳性能的目的。本發(fā)明的熱延伸率測(cè)試，從試樣制備到結(jié)束測(cè)試僅需要1h，試驗(yàn)周期短，可以定性地初步快速驗(yàn)證輻照劑量(或交聯(lián)度)的大小。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種快速驗(yàn)證輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯的交聯(lián)度的方法，該方法包括一下步驟：

(1)試樣制備

從被測(cè)樣品上制備每根至少100mm長(zhǎng)的三根試樣，在室溫(23±5)℃下存放至少3h，其中絕緣內(nèi)徑小于5mm時(shí)為管狀試樣，絕緣內(nèi)徑等于或大于5mm時(shí)沿軸向切開(kāi)形成為啞鈴型試樣，其中啞鈴型試樣應(yīng)在除去所有凸脊和/或半導(dǎo)電層后從絕緣和護(hù)套內(nèi)層制取，在啞鈴型試樣中部標(biāo)上兩條標(biāo)志線；

i.對(duì)于啞鈴型試樣

a.絕緣試樣應(yīng)磨平或削平，使兩條標(biāo)記線間的試樣具有平行的表面；

b.測(cè)量每一試樣的寬度，取最小值作為該組啞鈴型試樣的寬度；

c.在每個(gè)試樣厚度取拉伸區(qū)域內(nèi)測(cè)量其厚度，取最小值作為該組啞鈴型試樣的厚度；

ii.對(duì)于管狀試樣

a.將每個(gè)試樣的導(dǎo)體取出,精確測(cè)量試樣剩余絕緣長(zhǎng)度100mm，在試樣中間標(biāo)記兩條標(biāo)志線，并在試樣兩端各插入一小段小于試樣內(nèi)徑的金屬針管，管狀試樣的上下兩端會(huì)被夾住并放入烘箱內(nèi)，在加熱的條件下兩端會(huì)軟化管狀樣品內(nèi)部會(huì)形成封閉空間，在加熱的條件下會(huì)膨脹，因此兩端各插入小于內(nèi)徑的金屬針管，排放內(nèi)部氣體；

b.測(cè)量試樣的外徑；

c.測(cè)量試樣的厚度，即外徑與內(nèi)徑之差的一半；

(2)熱延伸率計(jì)算

a.將制備好的試樣懸掛在試驗(yàn)溫度為200±3℃老化試驗(yàn)箱中，試樣承受機(jī)械應(yīng)力：4n/cm²，即4mpa，試樣下頭夾重物，負(fù)載重量計(jì)算公式如下：

啞鈴型試樣的截面積a(mm²)＝試件寬度mm×厚度mm

管狀試樣的截面積a(mm²)＝π(d-δ)δ

負(fù)載重量m(g)＝a/100×0.102×1000×4＝4.08a

式中：d：外徑mmδ：厚度；

b.當(dāng)烘箱溫度回升到試驗(yàn)溫度，試件放置烘箱中再保持10min后，測(cè)量標(biāo)記線間距離長(zhǎng)度并計(jì)算熱延伸率，計(jì)算公式如下：

熱延伸率％＝(加熱后試樣標(biāo)記長(zhǎng)度—加熱前試樣標(biāo)記長(zhǎng)度)/加熱前試樣標(biāo)記長(zhǎng)度×100％；

c.從試件上解除拉力將試樣留在老化箱內(nèi)的試驗(yàn)溫度下恢復(fù)5min后從烘箱中取出試件，慢慢冷卻至室溫，再次測(cè)量標(biāo)記線間的距離?？己藷嵫由炻实慕Y(jié)果需要兩個(gè)參數(shù)，一：高溫箱內(nèi)載荷下的伸長(zhǎng)率；二：高溫下去除負(fù)載冷卻后的伸長(zhǎng)率。因此再次測(cè)量標(biāo)記線間的距離就是第二點(diǎn)參數(shù)需要計(jì)算的值。

當(dāng)獲得了試件的熱延伸率的結(jié)果之后，可以定性地初步判斷交聯(lián)度的大小。

其中啞鈴型試樣和管狀試樣的兩條標(biāo)志線的距離為20mm。

其中啞鈴型試樣的寬度確定方式為在三個(gè)試樣上分別取三處測(cè)量其寬度，計(jì)算平均值，三個(gè)試樣寬度平均值數(shù)據(jù)中的最小平均值為該組啞鈴試件的寬度。

其中啞鈴型試樣的厚度確定方式為在三個(gè)試樣的拉伸區(qū)域內(nèi)分別取三處測(cè)量其厚度，計(jì)算平均值，三個(gè)試樣厚度平均值數(shù)據(jù)中的最小平均值為該組啞鈴試件的厚度。

其中每個(gè)啞鈴型試樣的厚度應(yīng)不小于0.6mm，不大于2.0mm，優(yōu)選不小于0.8mm，不大于2.0mm。

其中所述管狀試樣的外徑確定方式為在被測(cè)樣品上截取試樣并標(biāo)記測(cè)量位置，放置在檢測(cè)設(shè)備上，在測(cè)量位置標(biāo)記處相互垂直兩個(gè)方向測(cè)量其外徑，計(jì)算兩個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為管狀試樣的外徑。

其中所述管狀試樣的厚度確定方式為在被測(cè)樣品上截取試樣，用刀片將絕緣切成薄片，放置在檢測(cè)設(shè)備上，在圓周方向上取厚度最小的六個(gè)點(diǎn)，測(cè)量這兩個(gè)點(diǎn)處的厚度值，計(jì)算這六個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為管狀試樣的厚度。

其中在所述熱延伸率計(jì)算步驟的b步驟中，烘箱溫度回升到試驗(yàn)溫度的時(shí)間控制在5min以?xún)?nèi)。烘箱達(dá)到溫度后放置樣品時(shí)需要快速，從而不引起烘箱內(nèi)溫度大幅度降低，若溫度降低過(guò)多，將無(wú)法滿足樣品在200±3℃的條件下測(cè)試的條件，舉例：溫度降低到150℃，此時(shí)試樣放進(jìn)烘箱內(nèi)10min才恢復(fù)至200℃，樣品可能已有一定伸長(zhǎng)現(xiàn)象，但是并不是要求的200攝氏度條件下，若在開(kāi)始計(jì)時(shí)10min，相當(dāng)于樣品在150-200℃和200℃兩個(gè)條件下的伸長(zhǎng)，此時(shí)測(cè)得的結(jié)果不準(zhǔn)確，因此規(guī)定溫度回升時(shí)間，達(dá)到每一次時(shí)間不同人操作時(shí)可確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確。

其中在所述熱延伸率計(jì)算步驟的b步驟中，測(cè)量標(biāo)記線間的距離長(zhǎng)度應(yīng)在打開(kāi)烘箱門(mén)30s內(nèi)測(cè)量完畢。測(cè)量方法中測(cè)量高溫下伸長(zhǎng)率需要開(kāi)箱門(mén)，箱內(nèi)外溫差大，會(huì)使溫度急速減低，導(dǎo)致被測(cè)樣品因受溫度變化，試樣出現(xiàn)冷縮現(xiàn)象，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此需要確保測(cè)量速度越快越好。如果設(shè)備可滿足不開(kāi)箱門(mén)，從觀察窗外部直接測(cè)量數(shù)據(jù)可忽視30s內(nèi)測(cè)量的要求。

本發(fā)明所取得的有益效果是：可快速驗(yàn)證聚氯乙烯輻照劑量的大小，從而可初步得到交聯(lián)聚氯乙烯絕緣材料的交聯(lián)度，確保產(chǎn)品使用要求。

附圖說(shuō)明

為了更容易理解本發(fā)明的技術(shù)方案和有益的技術(shù)效果，通過(guò)參照在附圖中示出的本發(fā)明的具體實(shí)施方式來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。這些附圖僅繪出了本發(fā)明的典型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，其中：

圖1是啞鈴型試樣的外形圖。

圖2和圖3是管狀試樣厚度測(cè)量示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出了一種快速驗(yàn)證輻照后的交聯(lián)聚氯乙烯的交聯(lián)度的方法，該方法包括一下步驟：

(1)試樣制備

從被測(cè)樣品上制備每根至少100mm長(zhǎng)的三根試樣，在室溫(23±5)℃下存放至少3h，其中絕緣內(nèi)徑小于5mm時(shí)為管狀試樣，絕緣內(nèi)徑等于或大于5mm時(shí)沿軸向切開(kāi)形成為啞鈴型試樣，其中啞鈴型試樣應(yīng)在除去所有凸脊和/或半導(dǎo)電層后從絕緣和護(hù)套內(nèi)層制取，在啞鈴型試樣中部標(biāo)上兩條標(biāo)志線，兩條標(biāo)志線的距離為20mm；

i.對(duì)于啞鈴型試樣(其外形如圖1中所示)

a.絕緣試樣應(yīng)磨平或削平，使兩條標(biāo)記線間的試樣具有平行的表面；

b.測(cè)量每一試樣的寬度，取最小值作為該組啞鈴型試樣的寬度，如果對(duì)啞鈴型試樣的寬度均勻性存疑，可以在三個(gè)試樣上分別取三處測(cè)量其寬度，計(jì)算平均值，三個(gè)試樣寬度平均值數(shù)據(jù)中的最小平均值為該組啞鈴試件的寬度；

c.在每個(gè)試樣厚度取拉伸區(qū)域內(nèi)測(cè)量其厚度，取最小值作為該組啞鈴型試樣的厚度，如果對(duì)啞鈴型試樣的厚度均勻性存疑，可以在三個(gè)試樣的拉伸區(qū)域內(nèi)分別取三處測(cè)量其厚度，計(jì)算平均值，三個(gè)試樣厚度平均值數(shù)據(jù)中的最小平均值為該組啞鈴試件的厚度，其中每個(gè)啞鈴型試樣的厚度應(yīng)不小于0.6mm，不大于2.0mm，優(yōu)選不小于0.8mm，不大于2.0mm；

ii.對(duì)于管狀試樣

a.將每個(gè)試樣的導(dǎo)體取出,精確測(cè)量試樣剩余絕緣長(zhǎng)度100mm，在試樣中間標(biāo)記兩條標(biāo)志線，兩條標(biāo)志線的距離為20mm，并在試樣兩端各插入一小段小于試樣外徑的金屬針管；

b.測(cè)量試樣的外徑，所述管狀試樣的外徑確定方式為在被測(cè)樣品上截取試樣并標(biāo)記測(cè)量位置，放置在檢測(cè)設(shè)備上，在測(cè)量位置標(biāo)記處相互垂直兩個(gè)方向測(cè)量其外徑，計(jì)算兩個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為管狀試樣的外徑；

c.測(cè)量試樣的厚度，即外徑與內(nèi)徑之差的一半，其中所述管狀試樣的厚度確定方式為在被測(cè)樣品上截取試樣，用刀片將絕緣切成薄片，放置在檢測(cè)設(shè)備上，在圓周方向上取厚度最小的六個(gè)點(diǎn)，測(cè)量這兩個(gè)點(diǎn)處的厚度值，計(jì)算這六個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為管狀試樣的厚度，如圖2和3所示；

(2)熱延伸率計(jì)算

a.將制備好的試樣懸掛在試驗(yàn)溫度為200±3℃老化試驗(yàn)箱中，試樣承受機(jī)械應(yīng)力：4n/cm²，即4mpa，試樣下頭夾重物，負(fù)載重量計(jì)算公式如下：

啞鈴型試樣的截面積a(mm²)＝試件寬度mm×厚度mm

管狀試樣的截面積a(mm²)＝π(d-δ)δ

負(fù)載重量m(g)＝a/100×0.102×1000×4＝4.08a

式中：d：外徑mmδ：厚度；

b.當(dāng)烘箱溫度回升到試驗(yàn)溫度(最好在5min以?xún)?nèi))，試件放置烘箱中再保持10min后，測(cè)量標(biāo)記線間距離長(zhǎng)度并計(jì)算熱延伸率，應(yīng)在打開(kāi)烘箱門(mén)30s內(nèi)測(cè)量完畢，計(jì)算公式如下：

熱延伸率％＝(加熱后試樣標(biāo)記長(zhǎng)度—加熱前試樣標(biāo)記長(zhǎng)度)/加熱前試樣標(biāo)記長(zhǎng)度×100％；

c.從試件上解除拉力將試樣留在老化箱內(nèi)的試驗(yàn)溫度下恢復(fù)5min后從烘箱中取出試件，慢慢冷卻至室溫，再次測(cè)量標(biāo)記線間的距離。

測(cè)試試驗(yàn)一

下表中列出了在相同輻照強(qiáng)度照射后管狀試樣和啞鈴型試樣在時(shí)間相同時(shí)，不同試驗(yàn)溫度和不同機(jī)械應(yīng)力下的熱延伸性能。從該表中可以看出試驗(yàn)溫度在200攝氏度，機(jī)械應(yīng)力在4mpa下會(huì)測(cè)試結(jié)果有效，通過(guò)該試驗(yàn)確定了本發(fā)明的試驗(yàn)溫度和試驗(yàn)中施加的機(jī)械應(yīng)力。

測(cè)試試驗(yàn)二

下表中列出了在相同輻照強(qiáng)度照射后等同溫度，等同時(shí)間，不同機(jī)械應(yīng)力，不同導(dǎo)體截面大小的條件下，試樣的熱延伸性能，每種條件測(cè)試樣品均為三個(gè)，通過(guò)以上測(cè)試數(shù)據(jù)，機(jī)械應(yīng)力≥7.5mpa時(shí)無(wú)一樣品通過(guò)試驗(yàn)；當(dāng)機(jī)械應(yīng)力≤2mpa時(shí)針對(duì)導(dǎo)體截面偏小的樣品由于施加負(fù)載過(guò)輕，無(wú)法稱(chēng)取重量完成實(shí)驗(yàn)；選擇5mpa或4mpa均是可取的結(jié)果。

測(cè)試試驗(yàn)三

下表中驗(yàn)證了同等溫度、同等試驗(yàn)時(shí)間、同等機(jī)械應(yīng)力、不同輻照劑量的條件下試樣的熱延伸情況，原輻照劑量為1號(hào)樣品，2號(hào)樣品輻照劑量增加0.3mrad，3、4號(hào)樣品以此類(lèi)推。從下表列出的數(shù)據(jù)可知機(jī)械應(yīng)力為4mpa時(shí)，針對(duì)合理范圍不同輻照劑量的樣品均能完成測(cè)試出，同時(shí)不同的輻照劑量也能分辨出測(cè)試結(jié)果的不同。

測(cè)試試驗(yàn)四

下表中驗(yàn)證了同等溫度、同等試驗(yàn)時(shí)間、同等機(jī)械應(yīng)力、不同輻照劑量的條件下試樣的熱延伸情況，原輻照劑量為1號(hào)樣品，2號(hào)樣品輻照劑量增加0.3mrad，3、4號(hào)樣品以此類(lèi)推。從下表列出的數(shù)據(jù)可知機(jī)械應(yīng)力為5mpa時(shí)，樣品的熱延伸值偏大，同時(shí)間接性出現(xiàn)樣品斷裂現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定，存在欠缺

本發(fā)明可以以其他具體的形式進(jìn)行體現(xiàn)，但這并不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。