(1)Изоляционный материал из сшитого полиэтилена с низким дымовыделением и нулевым содержанием галогенов (XLPE).:
Изоляционный материал XLPE производится путем компаундирования полиэтилена (PE) и этиленвинилацетата (EVA) в качестве базовой матрицы, а также различных добавок, таких как безгалогенные антипирены, смазки, антиоксиданты и т. д., посредством процесса компаундирования и гранулирования. После обработки облучением PE трансформируется из линейной молекулярной структуры в трехмерную структуру, превращаясь из термопластичного материала в нерастворимый термореактивный пластик.
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) обладают рядом преимуществ по сравнению с обычным термопластичным полиэтиленом (PE):
1. Улучшенная устойчивость к термической деформации, повышенные механические свойства при высоких температурах, а также улучшенная устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды и термическому старению.
2. Повышенная химическая стабильность и устойчивость к растворителям, уменьшенное холодное течение и сохранение электрических свойств. Длительная рабочая температура может достигать 125–150 °C. После процесса сшивания температура короткого замыкания полиэтилена может быть повышена до 250 °C, что позволяет значительно увеличить пропускную способность кабелей той же толщины.
3. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) также обладают превосходными механическими, водонепроницаемыми и радиационно-стойкими свойствами, что делает их пригодными для различных применений, таких как внутренняя проводка в электроприборах, провода для двигателей, провода освещения, низковольтные сигнальные провода управления в автомобилях, провода для локомотивов, кабели метро, экологически чистые кабели для горнодобывающей промышленности, судовые кабели, кабели класса 1E для атомных электростанций, кабели для погружных насосов и кабели для передачи электроэнергии.
В настоящее время в разработке изоляционных материалов на основе сшитого полиэтилена (XLPE) рассматриваются изоляционные материалы для силовых кабелей из полиэтилена, сшитого под воздействием облучения, изоляционные материалы для воздушных линий электропередачи из полиэтилена, сшитого под воздействием облучения, а также огнестойкие полиолефиновые изоляционные материалы для оболочек, сшитые под воздействием облучения.
(2)Изоляционный материал из сшитого полипропилена (XL-PP).:
Полипропилен (ПП), как распространенный пластик, обладает такими характеристиками, как малый вес, обилие сырья, экономичность, отличная химическая коррозионная стойкость, легкость формования и возможность вторичной переработки. Однако он имеет и ограничения, такие как низкая прочность, плохая термостойкость, значительная усадка, низкая ползучесть, хрупкость при низких температурах и низкая устойчивость к тепловому и кислородному старению. Эти ограничения ограничивают его использование в кабельной промышленности. Исследователи работают над модификацией полипропиленовых материалов для улучшения их общих характеристик, и полипропилен, модифицированный облучением и сшитый поперечными связями (XL-PP), эффективно преодолел эти ограничения.
Провода с изоляцией из XL-PP соответствуют требованиям огнестойкости UL VW-1 и стандартам UL для проводов с температурой плавления 150°C. В практических кабельных приложениях EVA часто смешивают с PE, PVC, PP и другими материалами для регулирования характеристик изоляционного слоя кабеля.
Одним из недостатков сшивания полипропилена под воздействием облучения является наличие конкурентной реакции между образованием ненасыщенных концевых групп в результате реакций деградации и реакциями сшивания между стимулированными молекулами и крупными молекулярными свободными радикалами. Исследования показали, что отношение реакций деградации к реакциям сшивания при сшивании полипропилена под воздействием облучения составляет приблизительно 0,8 при использовании гамма-излучения. Для достижения эффективных реакций сшивания в полипропилене необходимо добавлять промоторы сшивания для сшивания под воздействием облучения. Кроме того, эффективная толщина сшитого слоя ограничена проникающей способностью электронных пучков во время облучения. Облучение приводит к образованию газа и пены, что выгодно для сшивания тонких изделий, но ограничивает использование толстостенных кабелей.
(3) Изоляционный материал из сшитого сополимера этилена и винилацетата (XL-EVA):
В связи с ростом спроса на безопасность кабелей, разработка безгалогенных огнестойких сшитых кабелей стремительно развивается. По сравнению с полиэтиленом (ПЭ), ЭВА, в молекулярную цепь которого вводятся мономеры винилацетата, обладает более низкой кристалличностью, что приводит к улучшению гибкости, ударопрочности, совместимости с наполнителями и термосвариваемости. В целом, свойства смолы ЭВА зависят от содержания мономеров винилацетата в молекулярной цепи. Более высокое содержание винилацетата приводит к повышению прозрачности, гибкости и прочности. Смола ЭВА обладает превосходной совместимостью с наполнителями и способностью к сшиванию, что делает ее все более популярной в безгалогенных огнестойких сшитых кабелях.
ЭВА-смола с содержанием винилацетата приблизительно от 12% до 24% широко используется в изоляции проводов и кабелей. В реальных кабельных приложениях ЭВА часто смешивают с ПЭ, ПВХ, ПП и другими материалами для регулирования характеристик изоляционного слоя кабеля. Компоненты ЭВА могут способствовать сшиванию, улучшая характеристики кабеля после сшивания.
(4) Изоляционный материал из сшитого этиленпропилендиенового мономера (XL-EPDM):
XL-EPDM — это терполимер, состоящий из этилена, пропилена и неконьюгированных диеновых мономеров, сшитых под действием облучения. Кабели из XL-EPDM сочетают в себе преимущества кабелей с полиолефиновой изоляцией и обычных кабелей с резиновой изоляцией:
1. Гибкость, упругость, отсутствие адгезии при высоких температурах, устойчивость к длительному старению и устойчивость к суровым климатическим условиям (от -60°C до 125°C).
2. Устойчивость к озону, ультрафиолетовому излучению, электроизоляционные свойства и устойчивость к химической коррозии.
3. Устойчивость к маслам и растворителям сравнима с универсальной хлоропреновой резиновой изоляцией. Может производиться с использованием обычного оборудования для горячей экструзии, что делает его экономически выгодным.
Кабели с изоляцией из XL-EPDM имеют широкий спектр применения, включая, помимо прочего, низковольтные силовые кабели, судовые кабели, автомобильные кабели зажигания, контрольные кабели для холодильных компрессоров, мобильные кабели для горнодобывающей промышленности, буровое оборудование и медицинские приборы.
К основным недостаткам кабелей XL-EPDM относятся низкая прочность на разрыв, а также слабые адгезионные и самоклеящиеся свойства, что может повлиять на последующую обработку.
(5) Изоляционный материал из силиконовой резины
Силиконовая резина обладает гибкостью и превосходной устойчивостью к озону, коронному разряду и пламени, что делает ее идеальным материалом для электротехнической изоляции. В электротехнической промышленности она в основном применяется для проводов и кабелей. Силиконовые провода и кабели особенно хорошо подходят для использования в условиях высоких температур и сложных сред, имея значительно больший срок службы по сравнению со стандартными кабелями. К распространенным областям применения относятся высокотемпературные двигатели, трансформаторы, генераторы, электронное и электротехническое оборудование, кабели зажигания в транспортных средствах, а также силовые и контрольные кабели для судостроения.
В настоящее время кабели с изоляцией из силиконовой резины обычно сшиваются либо при атмосферном давлении с использованием горячего воздуха, либо с помощью пара высокого давления. Также ведутся исследования по использованию электронно-лучевого облучения для сшивания силиконовой резины, хотя этот метод еще не получил широкого распространения в кабельной промышленности. Благодаря недавним достижениям в технологии облучения, сшивание становится более дешевым, эффективным и экологически чистым альтернативным вариантом для изоляционных материалов из силиконовой резины. С помощью электронно-лучевого облучения или других источников излучения можно добиться эффективного сшивания изоляции из силиконовой резины, контролируя при этом глубину и степень сшивания в соответствии с конкретными требованиями применения.
Таким образом, применение технологии радиационного сшивания изоляционных материалов из силиконовой резины имеет большие перспективы в кабельной промышленности. Ожидается, что эта технология позволит снизить производственные затраты, повысить эффективность производства и способствовать уменьшению негативного воздействия на окружающую среду. Будущие исследования и разработки могут еще больше расширить использование технологии радиационного сшивания изоляционных материалов из силиконовой резины, сделав их более широко применимыми для производства высокотемпературных, высокоэффективных проводов и кабелей в электротехнической промышленности. Это обеспечит более надежные и долговечные решения для различных областей применения.
Дата публикации: 28 сентября 2023 г.