高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料黏度參數對擠出特性影響的仿真研究

尚 愷 李加才 王詩航 李盛濤

高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料黏度參數對擠出特性影響的仿真研究

尚 愷 李加才 王詩航 李盛濤

（電工材料電氣絕緣全國重點實驗室（西安交通大學） 西安 710049）

高壓電纜交聯聚乙烯（XLPE）絕緣料及其擠出成型技術是我國高壓電纜生產的關鍵問題。絕緣料的黏度參數會影響其在單螺桿擠出機內包括擠出口流率和流道內熔體最高溫度等的擠出特性，進而決定了高壓電纜絕緣的成型質量和絕緣性能。該文通過仿真模擬的方法研究了高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料的黏度參數對擠出特性的影響，提出利用絕緣料擠出最高溫度-擠出口流率曲線反映不同黏度參數下的擠出特性變化規律。結果表明，最高溫度隨著擠出口流率增大而升高，零切黏度和松弛時間對最高溫度-擠出口流率曲線的斜率影響最大，冪律指數次之，溫度系數影響最小。其中，零切黏度和冪律指數與擠出口流率和最高溫度的關系均為正相關，且零切黏度增大到一定值后擠出口流率不再明顯增大而最高溫度持續提升；松弛時間和溫度系數與擠出口流率和最高溫度的關系均為負相關，且溫度系數較小擠出特性較好。最終，根據實際電纜絕緣料擠出生產需求，提出了絕緣料黏度參數的適宜范圍。該文可為國產高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料的研發和擠出成型技術的提升提供重要數據支撐與理論依據。

高壓電纜 交聯聚乙烯絕緣料 黏度參數 擠出特性

0 引言

高壓交流電纜和直流電纜分別是城市輸電網和長距離海上風電并網傳輸的關鍵電力裝備[1-2]。根據國家電網有限公司統計數據顯示，截至2022年底，我國66 kV及以上電壓等級電纜線路長度超過42 900 km[3]，已有10個城市超過800 km。隨著城市化進程對用電需求的不斷增加，交流輸電的電壓等級也由110 kV、220 kV向500 kV及以上發展。直流輸電電壓等級由±160 kV、±320 kV發展至±535 kV[4-6]。因此，高壓電纜對我國電力能源的高質量發展至關重要，對我國能源戰略實施具有重大意義。

高壓電纜交聯聚乙烯（Cross-Linked Polyethylene, XLPE）絕緣層由絕緣料熔融擠出加工成型。國產110 kV和220 kV電纜絕緣料應用少，且其連續擠出工藝還需優化；220 kV以上電壓等級的高壓電纜絕緣料仍依賴進口[7-9]。高壓電纜交聯聚乙烯絕緣的擠出成型是絕緣料熔體經三層共擠包覆金屬導體后，再經過交聯反應形成高壓電纜絕緣的過程。絕緣料熔體的黏度參數決定了高溫和剪切作用下絕緣料在擠出成型過程中的流變行為，同時會影響擠出溫度與壓力、擠出速率、產量和成型絕緣的尺寸穩定性等，進而決定了高壓電纜的絕緣性能[10-13]。掌握絕緣料熔體黏度參數對擠出成型過程中流動行為的影響規律和調控方法，是提升絕緣料擠出成型質量和絕緣性能的關鍵環節。因此，研究高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料黏度參數對擠出特性的影響是十分必要的。

高壓電纜絕緣料采用單螺桿擠出的方式進行加工，在實際生產中，技術人員需要對溫度和轉速等擠出工藝進行調整以適應不同牌號的絕緣料。同時，研發人員也會利用仿真手段對熔體在擠出機中的流動狀態進行模擬，可以對實際生產工藝進行有效的反饋和調整。因此，利用仿真模擬聚合物材料的流動行為對于調整實際生產工藝是一種高效、簡便，且具有準確指導意義的方法[14-15]。

國外學者總結了聚丙烯、聚苯乙烯和高密度聚乙烯等材料在單螺桿擠出機中流動行為的仿真方法，通過本構方程表征材料的黏度，建立了熔體在固體輸送、熔融和熔體流動等單螺桿擠出過程的仿真模型，將仿真計算后的流動行為與實際擠出結果對照，得到了較好的印證關系[16]。國內學者通過仿真研究了橡膠和推進劑等聚合物材料在單螺桿擠出機中的流動狀態，同樣采用本構方程表征材料的黏度隨剪切速率和溫度的變化，并通過熱力學估算確定了合理的機筒壁熱學邊界條件，得到速度、溫度、物料黏度和壓力等參數的幾何分布和變化規律，結果表明螺棱附近的物料溫度較高，易積聚形成“熱點”。將溫度仿真計算結果與實測結果進行對比，兩者吻合較好，表明了仿真模型的有效性[17-18]。但目前針對高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料在單螺桿擠出機中的流動行為和擠出特性的仿真鮮有報道。

高壓電纜XLPE絕緣料是由低密度聚乙烯（Low Density Polyethylene, LDPE）基料、交聯劑和抗氧劑配比組成[19-20]。不同牌號的絕緣料黏度參數具有差異。黏度特性與分子鏈結構有很大關系[21-23]。通過對比國內外不同牌號高壓電纜LDPE基料的分子鏈結構與黏度特性可以發現，進口料長支鏈含量多、分子量分布窄、端基雙鍵含量高，長鏈支化結構會顯著改變材料的零切黏度和剪切黏度，進而影響絕緣料的加工性能和成型后的偏心度。高壓電纜XLPE絕緣料的黏彈特性與LDPE基料和添加劑的配比也密切相關，學者們利用交聯動力學和流變學研究了不同配方對國產絕緣料黏彈特性的影響規律，揭示了XLPE交聯過程微觀機制[24-27]，為國產絕緣料配方優化提供了理論支撐[28]。但鮮有以提升高壓電纜XLPE絕緣料擠出特性為目標，優化絕緣料黏度參數，進而指導國產絕緣料分子鏈結構調整的相關研究。

鑒于此，本文基于特定交聯聚乙烯絕緣料的黏度參數，通過單獨改變各項黏度參數，仿真模擬得出不同黏度參數對高壓交聯聚乙烯絕緣料熔體在單螺桿擠出過程中擠出特性的影響規律，并且從提升擠出特性的角度對絕緣料的黏度參數提出改進建議，為國產高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料的研發和擠出成型技術的提升提供理論支持。

1 黏度參數的表征

1.1 試樣制備和黏度參數測試

試樣材料選用某牌號的高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料。取適量絕緣料在平板硫化機中進行熱壓成型，設置預熱溫度為120℃，預熱3 min，然后加壓至15 MPa，溫度120℃下熱壓7 min，制備得到直徑為25 mm、厚度為1 mm的圓形樣片。

使用安東帕MCR302高級旋轉流變儀測試絕緣料圓形樣片的黏度參數，選取平行板模式和型號為PP-25的平行板轉子。測試前先進行應變掃描以確定絕緣料的線性黏彈區，設置剪切速率為10 rad/s，應變掃描范圍為0.1%～100%。通過觀察樣品模量變化可知，當應變小于10%時，材料處在小應變區，表現為線性黏彈行為。因此，在之后的黏度參數測試過程中設置應變恒定為1%，剪切速率的掃頻范圍為0.1～100 rad/s。測試溫度設置為120℃、125℃和130℃，通過反復實驗驗證，在該測試溫度條件下，絕緣料并不會發生交聯反應，黏度數據有效。測試時保持法向力在1～2 N，掃頻范圍內采樣25個點，記錄黏度隨剪切速率的變化。

1.2 熔體黏度方程和參數擬合

研究絕緣料熔體擠出過程必須要考慮材料的黏度特性及熱物理過程。基于單螺桿擠出絕緣料熔體的流動過程，假設熔體為不可壓縮純黏性非牛頓流體，不考慮熔體的彈性和拉伸黏度，黏度的本構方程可以用Bird-Carreau模型式（1）進行描述，并使用Arrhenius定律式（2）對溫度的影響作用進行修正，二者乘積即為絕緣料熔體黏度的特征方程式（3）。

圖1 擬合的交聯聚乙烯絕緣料黏度特性曲線

表1 交聯聚乙烯絕緣料黏度參數

Tab.1 Viscosity parameters of XLPE

2 仿真建模與方法

2.1 單螺桿和流道模型的構建

為保證準確地模擬出絕緣料真實加工過程中的熔體流動狀態，參考高壓電纜絕緣專用單螺桿擠出機，選擇均化段的單螺桿按照1:1的比例進行建模，同時建立4:1的圓錐形收縮流道模型，幾何模型參數見表2。

表2 均化段單螺桿和流道的幾何模型參數

Tab.2 Parameters of single screw and flow domain geometric configurations （單位：mm）

分別對單螺桿和流道模型進行有限元網格劃分與網格重組，使其成為一個擁有良好有限元網格質量的完整模型。單螺桿和流道的三維模型與網格劃分結果如圖2所示，模型的總網格數為356 450，網格質量良好。

圖2 單螺桿和流道的三維模型與網格劃分

2.2 絕緣料熔體擠出過程的仿真方法

根據高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料熔體擠出過程的流變行為，在仿真計算中作以下基本假設：①絕緣料熔體為不可壓縮純黏性非牛頓流體；②熔體流動為三維非等溫穩定層流流動；③由于熔體的高黏度，忽略慣性力和重力作用；④流道全充滿，熔體與流道壁面間無滑移。

采用有限元法，對建立的單螺桿和流道模型進行熔體流動狀態仿真，需設置相應的物性參數和邊界條件。物性參數中的黏度參數使用表1中數值作為初始參考值，邊界條件設置如下：熔體在流道入口為自由流入，入口溫度為120℃；熔體在流道出口為自由流出，由于擠出口會對熔體產生背壓，設置0.3 MPa的法向應力作為熔體出口壓力；單螺桿轉速設置為18 r/min，流道內側是與螺桿的螺槽底部接觸的面，跟著螺桿完全轉動；熔體受熱方式是通過機筒進行加熱，設置為實際計量段加工溫度120℃；流道外側是熔體與機筒壁的接觸面，此處無滑移，設置法向速度和切向速度均為0。

3 仿真結果與分析

3.1 擠出特性仿真結果

高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料在單螺桿擠出過程中熔體的溫度分布如圖3所示。可以看出，絕緣料熔體溫度在單螺桿的剪切作用下逐漸升高，最高溫度出現在螺棱與筒壁的間隙處，此處熔體的剪切速率較大，黏度較小，黏性生熱更明顯，容易積聚熱量導致局部高溫。圖3中的最高溫度達到128.8℃，遠高于加工溫度120℃。

圖3 絕緣料熔體在擠出過程中的溫度分布

高壓電纜絕緣料中的交聯劑過氧化二異丙苯（Dicumyl Peroxide, DCP）屬于二烷基過氧化物，若局部過熱處的溫度高于過氧化物的快速分解溫度，再加上熔體停滯等因素，易使絕緣料發生預交聯或焦燒現象，從而影響絕緣擠出成型質量。

因此，為了避免焦燒現象，保證擠出過程中良好的加工性能和擠出效率，擠出過程中最高溫度不宜過高，并且需要足夠的擠出口流率以滿足產量。通過仿真計算，該牌號高壓電纜XLPE絕緣料在擠出口的流率為7.69×10-2L/s。

3.2 零切黏度對擠出特性的影響

圖4 零切黏度對熔體黏度的影響

調整仿真中零切黏度參數的輸入值，得到交聯聚乙烯絕緣料黏度參數中零切黏度的改變對其擠出口流率和最高溫度m的影響如圖5所示。觀察可知，當零切黏度數值在25 000～140 000 Pa·s范圍內變化時，擠出口流率隨著零切黏度的增大先快速增大，之后增速減緩，曲線趨于平穩；而最高溫度與零切黏度呈近似線性正相關，其中零切黏度每增大10 000 Pa·s，最高溫度提升約1.3℃。

圖5 零切黏度對Q和Tm的影響

在實際電纜絕緣生產過程中，為了提高絕緣擠出產量，增大擠出口流率，可以選擇零切黏度稍大的絕緣料，但零切黏度不宜超過80 000 Pa·s，高于此零切黏度值后，擠出口流率不再增大，且熔體最高溫度將超過設置溫度值近10℃，達到130℃以上，易產生焦燒現象。

3.3 松弛時間對擠出特性的影響

松弛時間近似代表剪切變稀開始時剪切速率的倒數[30]。僅改變松弛時間對絕緣料熔體黏度曲線的影響如圖6所示。

圖6 松弛時間對熔體黏度的影響

圖6表明，松弛時間越大，在低頻剪切速率范圍下的熔體由于受剪切作用影響黏度開始減小的起始轉折點逐漸向左移動，即熔體的剪切變稀所需要的最小剪切速率值逐漸減小。黏度參數中的松弛時間變大也會使得剪切變稀后的熔體在高頻剪切速率下的黏度值減小。

隨著交聯聚乙烯絕緣料黏度參數中松弛時間逐漸增大（1.75～35 s），擠出口流率和最高溫度m的變化曲線如圖7所示。可知，隨著松弛時間變大，擠出口流率近似呈線性減小趨勢，且松弛時間每增大1 s，擠出口流率減小約0.02×10-2L/s，而最高溫度則呈現先快后慢的趨勢逐漸降低。

圖7 松弛時間對Q和Tm的影響

由此可見，絕緣料的松弛時間越小，擠出產量越高，但松弛時間不宜過小，當松弛時間小于5.25 s后，最高溫度也會迅速超過130℃，遠高于設置的120℃擠出溫度值。

3.4 冪律指數對擠出特性的影響

冪律指數反映了材料黏度變化非線性性質的強弱，冪律指數越小，表明熔體的非牛頓性越強。僅改變冪律指數對絕緣料熔體黏度曲線的影響如圖8所示。可以看出，冪律指數越大，則非牛頓性越弱，熔體黏度隨剪切速率變稀的程度越小，在高頻剪切速率下的黏度越大。

圖8 冪律指數對黏度參數的影響

交聯聚乙烯絕緣料黏度參數中冪律指數的改變對其擠出口流率和最高溫度m的影響如圖9所示。隨著冪律指數由0.30增大到0.50，熔體的擠出口流率先迅速增大，之后增速緩慢減弱；而最高溫度的變化趨勢則呈現先勻速增大后急劇升高的趨勢。

圖9 冪律指數對Q和Tm的影響

交聯聚乙烯絕緣料是由低密度聚乙烯與交聯劑和抗氧劑復配得到的，其冪律指數與純低密度聚乙烯的冪律指數相差極小。由圖9可知，冪律指數的微小改變都會對擠出口流率和最高溫度產生很大影響，若為了提高擠出口流率而增大冪律指數，最高溫度便會急劇升高，存在較強的矛盾關系，因此針對高壓電纜XLPE絕緣料黏度參數中冪律指數的調整應當在0.41附近，建議控制在其±0.02范圍以內。

3.5 溫度系數對擠出特性的影響

溫度系數是黏度隨溫度變化的Arrhenius模型中的重要參數，表示熔體黏度對溫度的敏感程度。溫度系數對熔體黏度的影響如圖10所示。

由圖10可以看出，溫度系數越大，不同溫度下的黏度曲線與參考溫度（120℃）下的黏度曲線偏離程度越大，說明此條件下熔體黏度對溫度的敏感性越高，溫度變化對絕緣料熔體的黏度影響越大。溫度系數的改變對擠出特性中擠出口流率和最高溫度的影響如圖11所示，與其他黏度參數的影響作用不同，兩條曲線均近似呈線性減小趨勢。隨著溫度系數由100增大到10 000，擠出口流率減小了約0.64×10-2L/s；最高溫度雖然也近似呈線性減小，但整體變化幅度相對較小，在溫度系數由100增大到10 000的過程中，最高溫度僅降低了約1.8℃。

根據上述結果可知，如果絕緣料的溫度系數盡量小，其擠出特性表現則相對越好，在實現擠出口流率快速增大的同時，最高溫度提升程度較小。高壓電纜XLPE絕緣料的開發研究中也希望其在擠出加工溫度范圍內的溫敏性較低，即絕緣料在均化段的加工擠出過程中，熔體黏度可以在溫度不斷波動的情況下保持穩定，更有利于絕緣料熔體的均勻擠出。

圖10 溫度系數對熔體黏度的影響

圖11 溫度系數對Q和Tm的影響

4 分析與討論

將不同黏度參數影響下的擠出口流率和最高溫度兩個擠出特性的變化規律總結如圖12所示，各曲線的交點是以試樣牌號的高壓電纜XLPE絕緣料的黏度參數為參考值時的擠出特性，該牌號絕緣料擠出口流率為7.69×10-2L/s，最高溫度為128.8℃。通過不同黏度參數的最高溫度-擠出口流率曲線可以看出，零切黏度和松弛時間對擠出特性的影響最大，冪律指數次之，溫度系數的影響最小。從整體上觀察可知，擠出口流率越大，對應的最高溫度越高；反之都降低。高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料黏度參數對擠出特性的影響作用為同步提升或降低。

圖12 不同黏度參數影響下的擠出口流率Q和最高溫度Tm的變化曲線

零切黏度和松弛時間在物理原理上關系密切，高分子材料的零切黏度和松弛時間的關系可以近似表示[31]為

式中，()為松弛時間譜函數，它是連續分布的松弛時間的函數。

因此，最高溫度-擠出口流率曲線在僅改變零切黏度和僅改變松弛時間兩種情況下基本重合。當擠出口流率逐漸增大并超過參考點后，最高溫度開始急劇上升，零切黏度的改變導致最高溫度劇增更明顯。絕緣料的零切黏度與LDPE基料的平均相對分子質量的大小密切相關，對于相對分子質量較大的LDPE，其分子鏈較長，較長的分子鏈來不及解纏結，松弛時間變長，使流動阻力增加，導致零切黏度變大。在絕緣料的開發過程中需要調整平均相對分子質量在適當范圍內才能合理地控制零切黏度和松弛時間的大小。

僅改變冪律指數時，最高溫度-擠出口流率曲線的各處斜率略小于改變零切黏度和松弛時間的曲線，即使擠出口流率超過參考點后，最高溫度升高速率也小于改變零切黏度和松弛時間的情況。冪律指數主要體現出剪切變稀程度的差異，這與分子質量分布和長支鏈數有關。在一般的高分子聚合物材料加工過程中，普遍希望材料的相對分子質量分布較寬，因為在平均相對分子質量接近時，材料的相對分子質量分布越寬，流動性越好。但對于絕緣料中的LDPE基料而言，需求更為復雜。寬分子質量分布中的超高分子質量部分在高剪切速率下的黏-切性更敏感，在高剪切速率下更容易剪切變稀，此時冪律指數會增大，但過多的超高分子質量也容易產生焦燒現象。在相對分子質量大小及其分布規律接近時，長支鏈數也會影響剪切變稀程度，使得冪律指數發生改變。適當的長支鏈可以增強分子鏈間的纏結，限制鏈段運動，降低冪律指數，同時也會提高零切黏度。

當只改變溫度系數時，擠出口流率和最高溫度為近似線性正相關，擠出口流率的增大對最高溫度的影響作用相較于其他黏度參數改變時更小，絕緣料的擠出口流率每增加0.1×10-2L/s，最高溫度只升高約0.3℃。如果從材料角度改變溫度系數，需要改變LDPE的分子鏈結構，也會同時影響LDPE的分子質量及其分布，影響零切黏度、松弛時間和冪律指數。

在高壓電纜XLPE絕緣料的實際生產中，通常要求絕緣料具有較大的擠出口流率和不能過高的最高溫度，在圖12中可以體現出兩條參考線（如圖12中虛線所示），其中垂直參考線表示絕緣料擠出口流率不能低于的最小值，水平參考線是絕緣料溫度不宜超過的最高溫度值，處在兩條參考虛線右下方的擠出口流率和最高溫度則是理想的擠出特性范圍，相對應的黏度參數可認為是高壓電纜絕緣料適宜的黏度參數范圍。

根據某高壓電纜廠的實際生產任務需要，要求擠出口流率不低于7.65×10-2L/s，熔體最高溫度最好不超過129℃，通過上述方法可以在圖12中畫出相應參考線，得到對應的高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料適宜的黏度參數如下：零切黏度范圍為57 160～65 400 Pa·s，松弛時間范圍為6.95～8.75 s，冪律指數范圍為0.40～0.41，溫度系數范圍為500～1 900。

為了使高壓電纜XLPE絕緣料具有最適宜的黏度參數范圍，需要對絕緣料中的LDPE基料的分子鏈結構進行針對性的調整。由于溫度系數對擠出特性影響最小，松弛時間與零切黏度影響相近，綜上分析，應該將改進絕緣料中LDPE的平均相對分子質量放在首位，以調整零切黏度；其次優化分子質量分布，增加長支鏈數，以調整冪律指數改進剪切變稀過程；最終整體優化絕緣料的黏度參數，提升其在單螺桿擠出成型過程中的擠出特性。

5 結論

本文在典型高壓電纜交聯聚乙烯絕緣料的黏度參數的基礎上，通過仿真模擬分析了零切黏度、松弛時間、冪律指數和溫度系數等黏度參數對絕緣料熔體在單螺桿擠出成型過程中擠出口流率和最高溫度的影響規律，得到如下結論：

1）提出用最高溫度-擠出口流率曲線反映絕緣料不同黏度參數的改變對擠出特性的影響規律。在任意黏度參數下，最高溫度都隨著擠出口流率的增大而增大，因此黏度參數對擠出特性的影響為同步提升或降低。零切黏度和松弛時間對擠出特性影響最大，冪律指數的影響次之，溫度系數對擠出特性影響最小且近似呈線性關系。零切黏度和冪律指數與擠出口流率和最高溫度曲線的關系為正相關，松弛時間和溫度系數與擠出口流率和最高溫度的關系為負相關。

2）對于高壓電纜絕緣料在實際生產中要求的擠出口流率大于7.65×10-2L/s和熔體最高溫度不高于129℃的情況，可以獲得絕緣料適宜的零切黏度范圍為57 160～65 400 Pa·s，松弛時間范圍為6.95～8.75 s，冪律指數范圍為0.40～0.41，溫度系數范圍為500～1 900。

3）在提升國產絕緣料方面，要將改進絕緣料中LDPE基料的平均相對分子質量放在首位，以調整零切黏度；其次優化分子質量分布，增加長支鏈數，以調整冪律指數改進剪切變稀過程；最終整體優化絕緣料的黏度參數，提升其在單螺桿擠出成型過程中的擠出特性。

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Simulation Study on the Extrusion Performances Based on the Viscosity Parameters of Cross-Linked Polyethylene Insulating Materials for High-Voltage Cables

Shang Kai Li Jiacai Wang Shihang Li Shengtao

（State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment Xi’an Jiaotong University Xi’an 710049 China）

The cross-linked polyethylene (XLPE) insulating materials and its extrusion molding technology for high-voltage cables are key issues for the production of high-voltage cables in China. The insulating materials are composed of low-density polyethylene (LDPE) by introducing cross-linking agent (dicumyl peroxide (DCP)) and antioxidants. The extrusion molding of XLPE insulation for high-voltage cables is a process in which the XLPE melt is continuously triple extruded and coated with metal conductors, and then undergoes cross-linking reaction to form high-voltage cable insulation. The viscosity parameters of the insulating materials melt will affect its extrusion performances in the single-screw extruder, such as the flow rate of the extrusion outlet and the maximum temperature of the melt in the flow channel, which in turn determine the molding quality and insulation properties of the cable insulation.

This paper discussed the influence of the viscosity parameters of the high-voltage cable XLPE insulating materials on extrusion performances by means of simulation, and proposed to use the maximum temperature-extrusion outlet flow rate curve during insulating materials extrusion process to reflect the change rule of extrusion performances under different viscosity characteristics.

The results show that the maximum temperature increases with the increase of the flow rate at the extrusion port, the zero-shear viscosity and relaxation time have the greatest influence on the slope of the maximum temperature-extrusion port flow rate curve, followed by the power law index, and the temperature coefficient has the least effect. Among them, the zero-shear viscosity and power law index are positively correlated with the flow rate at the extrusion port and the maximum temperature, and the flow rate at the extrusion outlet does not increase significantly after the zero-shear viscosity increases to a certain value, but the maximum temperature continues to increase. Meanwhile, the relationship between relaxation time and temperature coefficient is negatively correlated with the flow rate of the extrusion port and the maximum temperature, and the smaller the temperature coefficient is, the better the extrusion performances are. Finally, according to the actual extrusion production requirements of cable insulation material, the optimum range of viscosity characteristic parameters of insulation material is determined. Therefore, in terms of improving domestic insulation materials, the first priority is improving the relative average molecular weight of the LDPE base material in the insulation materials, followed by optimizing the molecular weight distribution and appropriately increasing the number of long chain branches to adjust the viscosity parameters of the high-voltage cable cross-linked polyethylene insulation materials, which can improve its extrusion properties.

This study can provide important data support and theoretical basis for the development of domestic high-voltage cable cross-linked polyethylene insulation materials and the improvement of extrusion molding technology. Based on this research, the improvement strategy of great extrusion performances in high-voltage cable insulating materials will be explored in the future from the perspective of regulating the molecular chain structure of LDPE.

High-voltage cables, cross-linked polyethylene (XLPE) insulating materials, viscosity parameters, extrusion performances

TM215

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.231438

國家電網有限公司總部科技項目（SGSNKY00KJJS2100283）和國家自然科學基金智能電網聯合基金（U2066204）資助。

2023-08-31

2023-10-16

尚 愷 男，1994年生，博士研究生，研究方向為高壓電纜絕緣料擠出加工成型與絕緣性能等。E-mail：shangkai@stu.xjtu.edu.cn

李盛濤 男，1963年生，教授，博士生導師，研究方向為電介質理論及其應用、電纜絕緣材料與絕緣技術、電氣功能材料及器件等。E-mail：sli@mail.xjtu.edu.cn（通信作者）

（編輯 李 冰）