El polietileno reticulado (XLPE) se ha aplicado ampliamente para materiales de aislamiento de cables de alto voltaje debido a sus excelentes propiedades eléctricas y mecánicas. La reacción de reticulación de peróxido es el proceso tradicional utilizado para la síntesis de aislamiento de cables de polietileno de alto voltaje; sin embargo, este proceso tiene varias desventajas (e.g., velocidad de producción lenta, alto consumo de energía, reticulación previa del material en la superficie del troquel de extrusión durante largos períodos de producción).
El proceso de reticulación por radiación ultravioleta (UV) puede convertirse en un candidato para la fabricación del material de cable de alto voltaje XLPE. Con la ayuda de un fotoiniciador, la energía UV puede penetrar fácilmente la pared de aislamiento e inducir la reticulación cuando La pared aislante es transparente porque los cristales de polietileno se funden después del calentamiento por extrusión.
Las ventajas del cruce UV en comparación con el proceso tradicional incluyen velocidad de procesamiento rápida, zona de radiación pequeña, ahorro de energía y la producción no es termosensible. Las investigaciones experimentales han demostrado que la velocidad de la reacción de reticulación de la radiación UV no solo está influenciada por la potencia, el espectro de radiación de la lámpara de mercurio y el sistema híbrido de diodos emisores de luz UV (LED), sino también por el tipo y el contenido del fotoiniciador y el reticulante .
Con el uso del reticulante multifuncional trialil isocianurato (TAIC), el proceso de reticulación del polietilenovíaLa radiación UV puede ser tan rápida como milisegundos, mientras que la tasa de reticulación es solo en la escala de tiempo minuto con el uso de solo fotoiniciador.
Sin embargo, el mecanismo de reacción de la reticulación de polietilenovíaLa radiación UV a nivel atómico y molecular no es muy clara hasta el momento, particularmente con el uso de un reticulante. Por lo tanto, para dilucidar las reacciones químicas que ocurren durante la reticulación de la radiación UV del polietileno para el desarrollo de materiales de pared de aislamiento para cables de alta tensión, el papel desempeñado por el reticulante debe entenderse claramente.
Bajo un campo eléctrico alto y divergente, la descarga parcial y la falla del aislamiento a menudo se inician por arborización eléctrica.
El voltaje nominal de los cables de alimentación con aislamiento XLPE está limitado a 500 kV aunque XLPE esté fabricado con tecnología súper limpia. La investigación ha demostrado que algunos compuestos aromáticos policíclicos orgánicos o aquellos con estructuras similares a la benzofenona, que sirven como estabilizadores de voltaje, pueden aumentar la resistencia a la arborización eléctrica de manera efectiva.
Utilizando estudios teóricos, nuestro grupo primero aclaró los mecanismos de los compuestos de carbonilo aromáticos como estabilizadores de voltaje para aumentar la resistencia a la ruptura eléctrica de XLPE en 2013. La acetofenona es un ejemplo de un compuesto de carbonilo aromático que puede funcionar como un estabilizador de voltaje; sin embargo, migra fácilmente fuera de la matriz polimérica. Por lo tanto, los compuestos de tipo carbonilo y bencilo aromáticos con una cadena alcoxi más grande pueden aumentar efectivamente la compatibilidad con la matriz de polietileno y mejorar significativamente el nivel de inicio de la formación de árboles eléctricos.
Esto nos inspiró a investigar si las cadenas de polietileno pueden injertarse con moléculas estabilizadoras de voltaje para producir productos estacionarios durante el proceso de reticulación de radiación UV para la fabricación de materiales de aislamiento XLPE que posean un rendimiento de aislamiento permanente.