(1)Изоляционный материал из сшитого полиэтилена с низким дымовыделением и без галогенов (XLPE).:
Изоляционный материал из сшитого полиэтилена производится путем смешивания полиэтилена (ПЭ) и этиленвинилацетата (ЭВА) в качестве базовой матрицы, а также различных добавок, таких как безгалогенные антипирены, смазочные материалы, антиоксиданты и т. д., посредством процесса компаундирования и гранулирования. После радиационной обработки полиэтилен превращается 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. Улучшенная устойчивость к термической деформации, улучшенные механические свойства при высоких температурах и повышенная устойчивость к растрескиванию под воздействием окружающей среды и термическому старению.
2. Повышенная химическая стабильность и стойкость к растворителям, снижение хладотекучести и сохранение электрических свойств. Длительная рабочая температура может достигать 125–150°C. После обработки сшивкой температура короткого замыкания полиэтилена может быть увеличена до 250°C, что позволяет значительно повысить допустимую токовую нагрузку 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 провода управления низковольтными сигналами, провода локомотивов. , кабели метрополитена, экологически чистые кабели для горнодобывающей промышленности, судовые кабели, кабели класса 1Е для атомных электростанций, кабели для погружных насосов и кабели для передачи электроэнергии.
Текущие направления в разработке изоляционных материалов из сшитого полиэтилена включают изоляционные материалы для силовых кабелей из сшитого облучением полиэтилена, материалы для воздушной изоляции из сшитого облучением полиэтилена и огнестойкие полиолефиновые материалы для оболочки из сшитого облучением.
(2)Изоляционный материал из сшитого полипропилена (XL-PP):
Полипропилен (ПП), как обычный пластик, обладает такими характеристиками, как легкий вес, обилие источников сырья, экономичность, отличная стойкость к химической коррозии, простота формования и возможность вторичной переработки. Однако у него есть ограничения, такие как низкая прочность, плохая термостойкость, значительная усадочная деформация, плохое сопротивление ползучести, низкотемпературная хрупкость и плохая устойчивость к теплу и кислородному старению. Эти ограничения ограничили его использование в кабельных приложениях. Исследователи работали над модификацией полипропиленовых материалов, чтобы улучшить их общие характеристики, а модифицированный облучением полипропилен (XL-PP) эффективно преодолел эти ограничения.
Провода с изоляцией XL-PP могут соответствовать испытаниям на пламя UL VW-1 и стандартам проводов UL при температуре 150°C. В практическом применении кабелей ЭВА часто смешивают с ПЭ, ПВХ, ПП и другими материалами для регулирования характеристик изоляционного слоя кабеля.
Одним из недостатков сшитого облучением ПП является то, что он включает конкурентную реакцию между образованием ненасыщенных концевых групп посредством реакций разложения и реакций сшивания между стимулированными молекулами и свободными радикалами крупных молекул. Исследования показали, что отношение деградации к реакциям сшивки при сшивке ПП облучением составляет примерно 0,8 при использовании гамма-облучения. Для достижения эффективных реакций сшивки в ПП необходимо добавить промоторы сшивки для сшивки под действием облучения. Кроме того, эффективная толщина сшивки ограничена проникающей способностью электронных лучей во время облучения. Облучение приводит к выделению газа и пенообразованию, что выгодно для сшивки тонких изделий, но ограничивает использование толстостенных кабелей.
(3) Изоляционный материал из сшитого сополимера этилена и винилацетата (XL-EVA):
По мере роста требований к безопасности кабелей быстро развивается разработка безгалогенных огнестойких сшитых кабелей. По сравнению с полиэтиленом, ЭВА, который вводит мономеры винилацетата в молекулярную цепь, имеет более низкую кристалличность, что приводит к улучшенной гибкости, ударопрочности, совместимости наполнителей и свойствам термосваривания. 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.
Смола ЭВА с содержанием винилацетата примерно от 12% до 24% обычно используется в изоляции проводов и кабелей. В реальных условиях применения в кабелях ЭВА часто смешивают с ПЭ, ПВХ, ПП и другими материалами для регулирования характеристик изоляционного слоя кабеля. Компоненты EVA могут способствовать сшивке, улучшая характеристики кабеля после сшивки.
(4) Изоляционный материал из сшитого этилен-пропилен-диенового мономера (XL-EPDM):
XL-EPDM представляет собой терполимер, состоящий из этиленовых, пропиленовых и несопряженных диеновых мономеров, сшитых облучением. Кабели XL-EPDM сочетают в себе преимущества кабелей с полиолефиновой изоляцией и обычных кабелей с резиновой изоляцией:
1. Гибкость, устойчивость, отсутствие адгезии при высоких температурах, устойчивость к долговременному старению и устойчивость к суровому климату (от -60°C до 125°C).
2. Устойчивость к озону, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, электроизоляционные характеристики и устойчивость к химической коррозии.
3. Устойчивость к маслам и растворителям сравнима с изоляцией из хлоропренового каучука общего назначения. Его можно производить 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, мобильные кабели для горнодобывающей промышленности, буровое оборудование и медицинские устройства.
К основным недостаткам кабелей XL-EPDM относятся плохая устойчивость к разрыву, а также слабые клеящие 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 огню, что делает ее идеальным материалом для электроизоляции. Его основное применение в электротехнической промышленности — производство проводов и кабелей. Провода и кабели из силиконовой резины особенно хорошо подходят для использования в условиях высоких температур и жестких условий, поскольку имеют значительно более длительный срок службы по сравнению со стандартными кабелями. Общие 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 изоляцией из силиконовой резины обычно сшиваются либо при атмосферном давлении, либо при помощи горячего воздуха, либо при помощи пара под высоким давлением. Также продолжаются исследования по использованию облучения электронным лучом для сшивания силиконовой резины, хотя оно еще не стало распространенным в кабельной промышленности. Благодаря последним достижениям в технологии радиационной сшивки, она предлагает более дешевую, более эффективную и экологически чистую альтернативу изоляционным материалам из силиконового каучука. Посредством облучения электронным лучом или других источников излучения можно добиться эффективной сшивки изоляции из силиконового каучука, позволяя при этом контролировать глубину и степень сшивки для удовлетворения конкретных требований применения.
Таким образом, применение технологии радиационной сшивки для изоляционных материалов из силиконового каучука имеет значительные перспективы в производстве проводов и кабелей. Ожидается, что эта технология снизит производственные затраты, повысит эффективность производства и будет способствовать снижению негативного воздействия на окружающую среду. Будущие исследования и разработки могут способствовать дальнейшему использованию технологии радиационной сшивки для изоляционных материалов из силиконового каучука, что сделает 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 сентября 2023 г.