Zesílený polyethylen (XLPE) byl široce používán pro izolační materiály kabelů vysokého napětí díky svým vynikajícím elektrickým a mechanickým vlastnostem. Peroxidová zesíťovací reakce je tradiční proces používaný pro syntézu vysokonapěťové izolace z polyethylenového kabelu; tento proces má však různé nevýhody (e.g., pomalá rychlost výroby, vysoká spotřeba energie, předzesíťování materiálu na povrchu vytlačovací hubice během dlouhých výrobních období).
Proces zesíťování ultrafialovým (UV) zářením se může stát kandidátem na výrobu vysokonapěťového kabelového materiálu XLPE. S pomocí fotoiniciátoru může UV energie snadno proniknout do izolační stěny a vyvolat zesítění, když izolační stěna je průhledná, protože polyethylenové krystaly se taví po zahřátí vytlačováním.
Mezi výhody UV křížení ve srovnání s tradičním procesem patří vysoká rychlost zpracování, malá radiační zóna, úspora energie a výroba není citlivá na teplo. Experimentální výzkumy ukázaly, že rychlost reakce zesítění UV zářením není ovlivněna pouze výkonem, spektrem záření rtuťové lampy a hybridním systémem emitujícím UV záření (LED), ale také typem a obsahem fotoiniciátoru a síťovadla. .
S použitím multifunkčního zesíťovacího trialylizokyanurátu (TAIC) je proces zesíťování polyethylenupřesUV záření může být tak rychlé jako milisekundy, zatímco rychlost zesítění je pouze na minutovém časovém horizontu s použitím pouze fotoiniciátoru.
Reakční mechanismus zesíťování polyethylenempřesUV záření na atomové a molekulární úrovni není zatím příliš jasné, zejména s použitím zesíťovacího činidla. Proto, aby se objasnily chemické reakce, ke kterým dochází během zesítění polyethylenu UV zářením, aby se vyvinuly izolační materiály stěn pro kabely vysokého napětí, je třeba jasně pochopit roli, kterou hraje zesíťovací činidlo.
Pod vysokým a rozdílným elektrickým polem jsou částečné vybití a selhání izolace často iniciovány elektrickým stromováním.
Jmenovité napětí silových kabelů izolovaných na XLPE je omezeno na 500 kV, i když je XLPE vyráběn superčistou technologií. Výzkum ukázal, že některé organické polycyklické aromatické sloučeniny nebo sloučeniny s benzofenonovými strukturami, které slouží jako stabilizátory napětí, mohou účinně zvýšit odolnost vůči elektrickému stromování.
Na základě teoretických studií naše skupina nejprve objasnila mechanismy aromatických karbonylových sloučenin jako stabilizátorů napětí pro zvýšení elektrické odolnosti proti rozpadu XLPE v roce 2013. Acetofenon je příklad aromatické karbonylové sloučeniny, která může fungovat jako stabilizátor napětí; snadno však migruje z polymerní matrice. Aromatické sloučeniny karbonylu a benzilu s větším alkoxylovým řetězcem tedy mohou účinně zvýšit kompatibilitu s polyethylenovou matricí a významně zlepšit úroveň elektrického stromování.
To nás inspirovalo k prozkoumání, zda lze polyethylenové řetězce roubovat molekulami stabilizujícími napětí, aby se získaly stacionární produkty během procesu zesíťování ultrafialovým zářením pro výrobu izolačních materiálů XLPE, které mají trvalé izolační vlastnosti.