(1)Изоляционный материал из сшитого полиэтилена с низким дымовыделением и нулевым содержанием галогенов (XLPE):
Изоляционный материал XLPE производится путем компаундирования полиэтилена (ПЭ) и этиленвинилацетата (ЭВА) в качестве базовой матрицы, а также различных добавок, таких как безгалогеновые антипирены, смазочные вещества, антиоксиданты и т. д., посредством процесса компаундирования и гранулирования. После обработки облучением ПЭ трансформируется из линейной молекулярной структуры в трехмерную структуру, превращаясь из термопластичного материала в нерастворимый термореактивный пластик.
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена имеют ряд преимуществ по сравнению с обычным термопластичным полиэтиленом:
1. Повышенная устойчивость к термической деформации, улучшенные механические свойства при высоких температурах, а также повышенная устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды и термическому старению.
2. Повышенная химическая стабильность и стойкость к растворителям, сниженная текучесть на холоде и сохраненные электрические свойства. Долгосрочные рабочие температуры могут достигать 125°C - 150°C. После сшивания температура короткого замыкания PE может быть увеличена до 250°C, что позволяет значительно повысить токонесущую способность для кабелей той же толщины.
3. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена также обладают превосходными механическими, водонепроницаемыми и радиационно-стойкими свойствами, что делает их пригодными для различных применений, таких как внутренняя проводка в электроприборах, провода двигателей, провода освещения, автомобильные низковольтные сигнальные провода управления, провода локомотивов, кабели метрополитена, экологически чистые горнодобывающие кабели, судовые кабели, кабели класса 1E для атомных электростанций, кабели погружных насосов и кабели передачи электроэнергии.
Текущие направления разработки изоляционных материалов из сшитого полиэтилена включают в себя изоляционные материалы для силовых кабелей из сшитого под действием облучения полиэтилена, изоляционные материалы для воздушных линий из сшитого под действием облучения полиэтилена и огнестойкие материалы для оболочки из сшитого под действием облучения полиолефина.
(2)Изоляционный материал из сшитого полипропилена (XL-PP):
Полипропилен (ПП), как распространенный пластик, обладает такими характеристиками, как малый вес, обильные источники сырья, экономическая эффективность, отличная стойкость к химической коррозии, простота формования и пригодность к вторичной переработке. Однако у него есть такие ограничения, как низкая прочность, плохая термостойкость, значительная усадочная деформация, плохое сопротивление ползучести, низкотемпературная хрупкость и плохая устойчивость к тепловому и кислородному старению. Эти ограничения ограничили его использование в кабельных приложениях. Исследователи работали над модификацией полипропиленовых материалов для улучшения их общих характеристик, и сшитый облучением модифицированный полипропилен (XL-PP) эффективно преодолел эти ограничения.
Провода с изоляцией XL-PP могут соответствовать испытаниям на огнестойкость UL VW-1 и стандартам проводов UL 150°C. В практических применениях кабелей EVA часто смешивают с PE, PVC, PP и другими материалами для регулировки производительности слоя изоляции кабеля.
Одним из недостатков сшитого облучением полипропилена является то, что он включает в себя конкурентную реакцию между образованием ненасыщенных концевых групп посредством реакций деградации и реакций сшивания между стимулированными молекулами и большими молекулярными свободными радикалами. Исследования показали, что отношение реакций деградации к реакциям сшивания при сшивании облученного полипропилена составляет приблизительно 0,8 при использовании гамма-облучения. Для достижения эффективных реакций сшивания в полипропилене необходимо добавлять промоторы сшивания для сшивания облучением. Кроме того, эффективная толщина сшивания ограничена проникающей способностью электронных пучков во время облучения. Облучение приводит к образованию газа и вспениванию, что выгодно для сшивания тонких изделий, но ограничивает использование толстостенных кабелей.
(3) Изоляционный материал из сшитого сополимера этилена и винилацетата (XL-EVA):
По мере роста спроса на безопасность кабелей разработка безгалогенных огнестойких сшитых кабелей стремительно растет. По сравнению с ПЭ, ЭВА, который вводит винилацетатные мономеры в молекулярную цепь, имеет более низкую кристалличность, что приводит к улучшенной гибкости, ударопрочности, совместимости с наполнителями и свойствам термосварки. Как правило, свойства смолы ЭВА зависят от содержания винилацетатных мономеров в молекулярной цепи. Более высокое содержание винилацетата приводит к повышенной прозрачности, гибкости и прочности. Смола ЭВА имеет превосходную совместимость с наполнителями и способность к сшиванию, что делает ее все более популярной в безгалогенных огнестойких сшитых кабелях.
Смола EVA с содержанием винилацетата приблизительно от 12% до 24% обычно используется в изоляции проводов и кабелей. В реальных кабельных приложениях EVA часто смешивают с PE, PVC, PP и другими материалами для регулировки производительности слоя изоляции кабеля. Компоненты EVA могут способствовать сшивке, улучшая производительность кабеля после сшивки.
(4) Изоляционный материал на основе сшитого этилен-пропилен-диенового мономера (XL-EPDM):
XL-EPDM — это терполимер, состоящий из этилена, пропилена и несопряженных диеновых мономеров, сшитых посредством облучения. Кабели XL-EPDM сочетают в себе преимущества кабелей с полиолефиновой изоляцией и обычных кабелей с резиновой изоляцией:
1. Гибкость, упругость, отсутствие адгезии при высоких температурах, длительная устойчивость к старению и устойчивость к суровым климатическим условиям (от -60°C до 125°C).
2. Устойчивость к озону, УФ-излучению, электроизоляционные свойства и стойкость к химической коррозии.
3. Устойчивость к маслу и растворителям, сопоставимая с изоляцией из хлоропренового каучука общего назначения. Может быть изготовлен с использованием обычного оборудования для горячей экструзии, что делает его экономически эффективным.
Кабели с изоляцией XL-EPDM имеют широкий спектр применения, включая, помимо прочего, низковольтные силовые кабели, судовые кабели, автомобильные кабели зажигания, кабели управления для холодильных компрессоров, горнодобывающие мобильные кабели, буровое оборудование и медицинские приборы.
Основными недостатками кабелей XL-EPDM являются 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 электроизоляции. Ее основное применение в электротехнической промышленности — провода и кабели. Провода и кабели из силиконовой резины особенно хорошо подходят для использования в высокотемпературных и сложных условиях, со значительно более длительным сроком службы по сравнению со стандартными кабелями. Обычные области применения включают высокотемпературные двигатели, трансформаторы, генераторы, электронное и электрическое оборудование, кабели зажигания в транспортных средствах, а также морские силовые и контрольные кабели.
В настоящее время кабели с силиконовой изоляцией обычно сшиваются либо с использованием атмосферного давления с горячим воздухом, либо с использованием пара высокого давления. Также ведутся исследования по использованию облучения электронным пучком для сшивания силиконовой резины, хотя это еще не стало распространенным в кабельной промышленности. С недавними достижениями в технологии сшивания облучением она предлагает более дешевую, более эффективную и экологически чистую альтернативу для изоляционных материалов из силиконовой резины. С помощью облучения электронным пучком или других источников излучения можно добиться эффективного сшивания изоляции из силиконовой резины, при этом позволяя контролировать глубину и степень сшивания для удовлетворения конкретных требований применения.
Таким образом, применение технологии радиационной сшивки для изоляционных материалов из силиконовой резины имеет значительные перспективы в кабельной и проводной промышленности. Ожидается, что эта технология снизит производственные затраты, повысит эффективность производства и будет способствовать снижению неблагоприятного воздействия на окружающую среду. Будущие исследования и разработки могут еще больше стимулировать использование технологии радиационной сшивки для изоляционных материалов из силиконовой резины, делая их более широко применимыми для производства высокотемпературных, высокопроизводительных проводов и кабелей в электротехнической промышленности. Это обеспечит более надежные и долговечные решения для различных областей применения.
Время публикации: 28-сен-2023