电线电缆EB辐射加工中的热效应。
聚合物材料辐射加工所吸收的辐射能，仅仅是一部分用于化学和结构转变上，而大部分辐射能量转化为分子的激发和热。由于聚合物对热量传递是低效的，以至所吸收的能量可导致相当高的温升，特别是高剂量率的EB辐射加工，热效应问题要特别重视。
温升不仅导致聚合物化学反应速度增加，若温度超过了材料的玻璃化转变（Tg）或熔点（Tm），辐照产生的辐解产物如氢、CO等其它冻结在聚合物中的小分子还来不及扩散，这些气体产物在聚合物中将会生成气孔或发泡，使绝缘质量降低，热效应与发泡随材料厚度增加热效应变得更为严重。
（1） 辐射能量的平衡
聚合物材料在辐射加工中，辐射能的吸收与非吸收（反射、透过）的分配与辐射源的类型（γ或EB）与被辐照材料物性及几何形状有关（略）。
（2） 绝热辐照。
如果在很短的时间里吸收全部所需的辐射剂量，在材料中产生的热量与环境无充分的交换，就处于绝热状态。用高能电子加速器EB进行聚合物绝缘辐射加工，就是一个典型绝热体系。假如不考虑化学反应，聚合物体系比热为1时吸收所有的能量都将转化为被辐照体系的温度升高，吸收10kGY剂量可引起2.4K温升。相同剂量辐照，由于不同材料和材料组成不同，其热容（Cp）不同，表现的温升是不同的。同时热容又是温度的函数，因此不同初始，温度辐照产生的温升亦不相同。表2-1给出一些材料的辐射与温升结果。
表2-1：
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序号 材料 温度K Cp（Cal/Kg.k） 10KGY 30KGY
1 水冰 99825277 998467165 3.395.0613.5 7.1714.936.6
2 非晶PE 29877 524134 4.5316.4 13.543.5
3 结晶PE 29877 370128 6.2417.0 18.940.8
4 PVC 29877 22685.8 10.416.4 30.346.3
5 铝 29877 21680.3 10.624.2 32.657.8
6 铜 29877 9247 25.740.8 76.8105.0
7 碳 298 172 13.5 38.5
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聚合物体系的比热是与辐射热效应有关的一个重要参数。配方组成无机填加剂对比热有很大影响。阻燃剂的加入，如金属氧化物具有较低的比热，局部温升问题要特别关注。
热容与初始温度有关。即热容Cp是温度的函数（见表2-1水的例子）。
如果聚乙烯绝缘，EB辐射交联加工需要辐射150kGY剂量，按平均每10KGY温升5K计算，不考虑其相转变的能耗，将会有75度的温升，加上室温，就接近聚乙烯的熔点。但聚合物的相转变吸收热能远远高于材料的比热，对辐射温度效应有一定的缓解。
热效应的主要危害是温升接近或达到聚合物的熔点时，在EB辐射加工传输过程中，产品易被拉伸变形，而且由于辐射加工中产生的小分子产物如氢、CO来不及扩散出去而发泡，导致绝缘的破坏，在电缆辐射加工中，热效应危害不可低估。
影响 EB辐射温升的主要因素及避免途径：
a) 绝缘材料配方构成和体系的平均热容Cp对温升影响，Cp越小，同样剂量温升越高。
b) 产品的大小尺寸和形状。产品越厚、越大越不易散失，改善热交换
c) 产品要求交联度所需要的辐照剂量（D）大小，以及辐射加工剂量率（D’）的大小，都对温升有影响。D越大，D’越高，温升亦越高，采用增强交联体系可大大降低所需剂量，利于减少温升。
d) 降低环境温度，加强散热措施。
由上面叙述可知，材料的热容Cp越小，同样剂量辐照温升越高；所需的辐照剂量（D）越高，温升亦越高，而样品尺寸越大，内部热越不容易散失。
电缆绝缘发泡问题解析：
（1）设计者认为，只要绝缘厚度大于2.5mm就符合国家电缆结构标准，没有上限，这种说法是错误的，因此，产品绝缘偏厚，又无内半导层，而2.5MeV的电子束穿透能力是有限的.
(2) 电缆绝缘偏壁，厚薄几乎差一倍。
50mm2线芯直径：8.4mm
绝缘平均厚度为：4.2-4.5mm(3mm/6mm偏芯)
轻型要求绝缘：2.5mm
普通型要求绝缘：3.4mm(需内半0.5mm)
(3)由于绝缘偏壁而且比较厚，在EB辐照传输过程中，径向应力不均或与传输系统不匹配，导致翻转困难，辐照剂量分配的不均一。
表2-2，电缆绝缘结构与性能
电缆绝缘 薄壁部分（3mm） 厚壁部分
凝胶含量% 35 82
热延伸% 200 40
备注 —— 产生气泡
为了进一步查明原因，对于电缆厚与薄的部分进行了凝胶含量和热延伸分析，结果如表2-2所示。结果表明，由于偏壁和应力的存在，束下传输中不能实现良好的翻转，造成辐照剂量的非均匀分布。厚部受剂量为薄的2倍，EB辐照剂量分别为200KGY和100KGY（实际差可能更大）。由于过辐照，不仅导致交联度增加，而且小分子气体产物量也偏高，同时热效应导致的温升，特别是在厚绝缘内的温升可达100℃甚至更高，致使来不及扩散出去的H2等小分子在局部发泡，造成电缆缺欠而不能使用。
关于如何控制EB辐照加工中热效应造成的危害，对电线电缆绝缘辐射加工是非常重要的。首先，热效应产生的温升与辐射剂量有关，降低电线电缆绝缘交联所需要的剂量就是一个关键问题，通常在聚合物中添加敏化剂或不饱和多官能团单体，可增加交联G值，减少所需剂量。其次，电缆结构匀称合理，增强EB辐照电缆绝缘剂量的均匀度，避免局部过辐照或剂量不足。其三，辐射剂量率及辐照方式与环境，有利于热量散失和交换，降低辐射平衡温度。
辐射技术咨询：13921274193
聚合物材料辐射加工所吸收的辐射能，仅仅是一部分用于化学和结构转变上，而大部分辐射能量转化为分子的激发和热。由于聚合物对热量传递是低效的，以至所吸收的能量可导致相当高的温升，特别是高剂量率的EB辐射加工，热效应问题要特别重视。
温升不仅导致聚合物化学反应速度增加，若温度超过了材料的玻璃化转变（Tg）或熔点（Tm），辐照产生的辐解产物如氢、CO等其它冻结在聚合物中的小分子还来不及扩散，这些气体产物在聚合物中将会生成气孔或发泡，使绝缘质量降低，热效应与发泡随材料厚度增加热效应变得更为严重。
（1） 辐射能量的平衡
聚合物材料在辐射加工中，辐射能的吸收与非吸收（反射、透过）的分配与辐射源的类型（γ或EB）与被辐照材料物性及几何形状有关（略）。
（2） 绝热辐照。
如果在很短的时间里吸收全部所需的辐射剂量，在材料中产生的热量与环境无充分的交换，就处于绝热状态。用高能电子加速器EB进行聚合物绝缘辐射加工，就是一个典型绝热体系。假如不考虑化学反应，聚合物体系比热为1时吸收所有的能量都将转化为被辐照体系的温度升高，吸收10kGY剂量可引起2.4K温升。相同剂量辐照，由于不同材料和材料组成不同，其热容（Cp）不同，表现的温升是不同的。同时热容又是温度的函数，因此不同初始，温度辐照产生的温升亦不相同。表2-1给出一些材料的辐射与温升结果。
表2-1：
<DIV>
序号 材料 温度K Cp（Cal/Kg.k） 10KGY 30KGY
1 水冰 99825277 998467165 3.395.0613.5 7.1714.936.6
2 非晶PE 29877 524134 4.5316.4 13.543.5
3 结晶PE 29877 370128 6.2417.0 18.940.8
4 PVC 29877 22685.8 10.416.4 30.346.3
5 铝 29877 21680.3 10.624.2 32.657.8
6 铜 29877 9247 25.740.8 76.8105.0
7 碳 298 172 13.5 38.5
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聚合物体系的比热是与辐射热效应有关的一个重要参数。配方组成无机填加剂对比热有很大影响。阻燃剂的加入，如金属氧化物具有较低的比热，局部温升问题要特别关注。
热容与初始温度有关。即热容Cp是温度的函数（见表2-1水的例子）。
如果聚乙烯绝缘，EB辐射交联加工需要辐射150kGY剂量，按平均每10KGY温升5K计算，不考虑其相转变的能耗，将会有75度的温升，加上室温，就接近聚乙烯的熔点。但聚合物的相转变吸收热能远远高于材料的比热，对辐射温度效应有一定的缓解。
热效应的主要危害是温升接近或达到聚合物的熔点时，在EB辐射加工传输过程中，产品易被拉伸变形，而且由于辐射加工中产生的小分子产物如氢、CO来不及扩散出去而发泡，导致绝缘的破坏，在电缆辐射加工中，热效应危害不可低估。
影响 EB辐射温升的主要因素及避免途径：
a) 绝缘材料配方构成和体系的平均热容Cp对温升影响，Cp越小，同样剂量温升越高。
b) 产品的大小尺寸和形状。产品越厚、越大越不易散失，改善热交换
c) 产品要求交联度所需要的辐照剂量（D）大小，以及辐射加工剂量率（D’）的大小，都对温升有影响。D越大，D’越高，温升亦越高，采用增强交联体系可大大降低所需剂量，利于减少温升。
d) 降低环境温度，加强散热措施。
由上面叙述可知，材料的热容Cp越小，同样剂量辐照温升越高；所需的辐照剂量（D）越高，温升亦越高，而样品尺寸越大，内部热越不容易散失。
电缆绝缘发泡问题解析：
（1）设计者认为，只要绝缘厚度大于2.5mm就符合国家电缆结构标准，没有上限，这种说法是错误的，因此，产品绝缘偏厚，又无内半导层，而2.5MeV的电子束穿透能力是有限的.
(2) 电缆绝缘偏壁，厚薄几乎差一倍。
50mm2线芯直径：8.4mm
绝缘平均厚度为：4.2-4.5mm(3mm/6mm偏芯)
轻型要求绝缘：2.5mm
普通型要求绝缘：3.4mm(需内半0.5mm)
(3)由于绝缘偏壁而且比较厚，在EB辐照传输过程中，径向应力不均或与传输系统不匹配，导致翻转困难，辐照剂量分配的不均一。
表2-2，电缆绝缘结构与性能
电缆绝缘 薄壁部分（3mm） 厚壁部分
凝胶含量% 35 82
热延伸% 200 40
备注 —— 产生气泡
为了进一步查明原因，对于电缆厚与薄的部分进行了凝胶含量和热延伸分析，结果如表2-2所示。结果表明，由于偏壁和应力的存在，束下传输中不能实现良好的翻转，造成辐照剂量的非均匀分布。厚部受剂量为薄的2倍，EB辐照剂量分别为200KGY和100KGY（实际差可能更大）。由于过辐照，不仅导致交联度增加，而且小分子气体产物量也偏高，同时热效应导致的温升，特别是在厚绝缘内的温升可达100℃甚至更高，致使来不及扩散出去的H2等小分子在局部发泡，造成电缆缺欠而不能使用。
关于如何控制EB辐照加工中热效应造成的危害，对电线电缆绝缘辐射加工是非常重要的。首先，热效应产生的温升与辐射剂量有关，降低电线电缆绝缘交联所需要的剂量就是一个关键问题，通常在聚合物中添加敏化剂或不饱和多官能团单体，可增加交联G值，减少所需剂量。其次，电缆结构匀称合理，增强EB辐照电缆绝缘剂量的均匀度，避免局部过辐照或剂量不足。其三，辐射剂量率及辐照方式与环境，有利于热量散失和交换，降低辐射平衡温度。
辐射技术咨询：13921274193
