Проводниците и кабелите, произведени чрез метода на омрежване чрез облъчване, имат устойчивост на топлина, устойчивост на износване, устойчивост на корозия, висока якост на опън и устойчивост на желязо. В сравнение с други методи за обработка на омрежване, те имат по-добра изолационна производителност и няма да се влошат от нереагирали катализатори, което може да подобри електрическите характеристики, устойчивостта на термично стареене и стабилността на материала. Радиационното омрежване е идеален процес и производствен метод за различни гъвкави проводници, кабели за електрическо оборудване, устойчиви на висока-температура и -забавящи горенето проводници и кабели.
Изолационният материал на повечето кабели трябва не само да има високо изолационно съпротивление, якост на напрежение или ниски диелектрични загуби, но също така да има добри физични и механични свойства, като якост на опън, устойчивост на огъване, устойчивост на вибрации, устойчивост на усукване и др. Изолационните материали за облъчени кръстосано свързани кабели включват главно поливинилхлорид, флуоропластмаси, кръстосано свързан полиетилен, полипропилен и кръстосано свързан EPDM каучук.
1, Изолационен материал, съдържащ халоген
(1) Изолационен материал от поливинилхлорид (PVC).
PVC изолационният материал е смес от пластификатори, стабилизатори, забавители на горенето, лубриканти и други добавки, добавени към PVC прах съгласно различни формули. След десетилетия на производство и употреба, производството на PVC, адаптирането на формулата и технологията за обработка са станали много зрели за различни приложения и характерни изисквания на кабелите. С отличната си производителност на обработка и ниска цена, кабелите с PVC изолация се използват широко в домакински уреди, механично оборудване, мрежова комуникация, окабеляване на сгради и други области и имат значителни характеристики на работа:
1. Зряла производствена технология, лесна за формиране и обработка. В сравнение с други видове кабелни изолационни материали, той не само има ниска цена, но също така може ефективно да контролира разликата в цвета на повърхността, оптичната тъпота, печата, ефективността на обработката, мекотата и твърдостта, адхезията на проводниците, механичните и физични свойства на самия проводник и електрически свойства.
2. Има отлични свойства за забавяне на горенето, така че проводниците с PVC изолация могат лесно да отговорят на нивата за забавяне на горенето, определени в различни стандарти.
3. По отношение на номиналното напрежение, обикновено се използва за нива на напрежение от 1000 V AC и по-ниски.
PVC също има някои присъщи недостатъци, които ограничават употребата му, проявяващи се главно като:
Поради високото съдържание на хлор, по време на горенето ще се отдели голямо количество гъст дим, което може да причини задушаване, да повлияе на видимостта и да произведе някои канцерогени и газ HC1, което представлява сериозна заплаха за околната среда. С развитието на производствената технология за изолационни материали с ниско съдържание на дим и без-халогени, постепенното заместване на традиционната PVC изолация се превърна в неизбежна тенденция в развитието на кабелите.
2. Обикновената PVC изолация има лоша устойчивост на киселина и основи, топлина и масло и органични разтворители. Съгласно химическия принцип на подобна разтворимост, PVC телта е склонна към повреда и напукване в специфичната среда.
Като цяло това се постига чрез оптимизиране и подобряване на формулата на материала, кръстосано -свързване чрез облъчване и трансформиране на обикновения термопластичен PVC в неразтворима термореактивна пластмаса, което прави неговата молекулярна структура по-стабилна и подобрява неговата изолационна механична якост. Температурата на късо{2}} съединение може да се увеличи с до 250 градуса.
Когато PVC се облъчва, той ще се разложи, когато дозата на облъчване е твърде висока. Чистите PVC молекули претърпяват радиационно омрежване, но е трудно да се получат ценни материали поради дехидрохлориране, реакции на разрушаване на връзката и обезцветяване. Добавянето на сенсибилизатори с много-функционални ненаситени мономери може да намали разкъсването на връзката и обезцветяването на молекулните вериги на PVC, което допринася значително за образуването на омрежени мрежи.
В присъствието на мултифункционални мономери като TMPTM и TMPTA, производителността на PVC е значително подобрена след облъчване при доза, по-ниска от 10kGy, и може да се използва като изолационен материал и различни тръбни фитинги (като например приготвяне на кабел със забавяне на горенето с устойчивост на топлина от 105 градуса). При същата доза радиация съдържанието на гел в системата със сенсибилизатор е с 5%~10% по-високо от това на системата без сенсибилизатор; За да се постигне същото съдържание на гел, системата, добавяща сенсибилизатор, изисква малка доза радиация. Добавянето на сенсибилизатор може да намали дозата на радиация с повече от 50%, като същевременно увеличи съдържанието на гел. Намаляването на дозата на радиация може да избегне дефекти, причинени от повишаване на температурата на материала, когато дозата е твърде висока. Понастоящем посоката на развитие на PVC изолационните материали включва главно гъвкави кръстосано свързани PVC кабелни материали, прозрачни кабелни материали и неоловни PVC кабелни материали.
(2) Флуоропласт
Изолационните материали от флуоропластична серия са широко използвани в областта на кабелите, с изключителна производителност в различни аспекти като PTFE, ETFE, PVDF и др. Сред тях PTFE може да работи в среда от 200 градуса за дълго време. Неговата лека, отлична устойчивост на корозия и механични свойства, както и изключителни диелектрични свойства и устойчивост на износване, го правят широко използван в областта на авиацията и космонавтиката.
Повечето флуоропласти, особено PTFE, обикновено се считат за радиационно разградими материали. PTFE може да претърпи напукване и да генерира PTFE микропрах при различни условия. При облъчване във вакуум или инертна атмосфера при температура от 330 градуса ~340 градуса, което е по-високо от точката на топене на PTFE, може да се постигне омрежване на PTFE. Радиационната устойчивост и устойчивостта на износване на омрежените PTFE материали са значително подобрени, което точно компенсира дефектите на неомрежените PTFE материали. Въпреки това, поради факта, че PTFE може да омрежва само в разтопено състояние, приложението на омрежен PTFE в кабелите е ограничено.
Сред другите флуоропластични разновидности, ETFE и PVDF имат добра устойчивост на радиация, но тяхната температура на използване е по-ниска от тази на PTFB. След омрежване чрез облъчване температурата на употреба може да се повиши. След кръстосано -свързване на електронен лъч, температурното ниво на ETFE проводниците може да се повиши от 150 градуса до 200 градуса, докато други отлични характеристики остават непроменени. XL-ETFE изолираните проводници са един от двата най-често използвани типа проводници в авиацията днес.
XL-ETFE изолираният проводник е направен от специален омрежващ ETFE изолационен материал, който е екструдиран в проводник и омрежен чрез облъчване с електронен лъч. Молекулите на ETFE съдържат етиленови структурни единици, така че те имат тенденция да се омрежват при облъчване. Степента на омрежване обаче не е достатъчна и трябва да се добавят специални сенсибилизатори за омрежване, за да се насърчи омрежването. В допълнение, процесът на омрежване чрез облъчване с ETFE се влияе от кислородната атмосфера и степента на омрежване е нестабилна. Използването на радиационно омрежване в атмосфера на инертен газ при по-високи температури е от полза за стабилността на омрежването на проводниците.
В сравнение с обичайните PE и PVC кабели, флуоропластичните кабели имат следните изключителни предимства:
1. Устойчивост на висока температура
Флуоропластмасите имат изключителна термична стабилност и флуоропластичните кабели могат да се адаптират към среда с висока температура, варираща от 150 градуса до 250 градуса. С други думи, при същите условия на напречното сечение на проводника, флуоропластичните кабели могат да предават по-големи допустими токове, което значително подобрява обхвата на използване на този тип изолиран проводник. Благодарение на уникалните си характеристики, флуоропластичните кабели могат да се използват за вътрешно окабеляване, оловни проводници и др. в самолети, кораби, високо-температурни пещи и електронни устройства.
2. Добро забавяне на горенето
Флуоропластите имат висок кислороден индекс и обикновено са трудни за изгаряне, с малък диапазон на разпространение на пламъка по време на горене. Произведената от него тел е подходяща за инструменти и места със строги изисквания за трудногоримост. Например обществени места като компютърни мрежи, метро, превозни средства, самолети и т.н. След като възникне пожар, хората могат да имат определено време да се евакуират безопасно и да окажат първа помощ на персонала.
3. Отлични електрически характеристики
В сравнение с PE, флуоропластиката има по-ниска диелектрична константа. Следователно, в сравнение с коаксиалните кабели с подобни структури, флуоропластичните кабели имат по-малко затихване и са по-подходящи за високо{1}}честотно предаване на сигнали. Нарастващата честота на използване на кабели се е превърнала в тенденция в днешно време и поради устойчивостта на висока температура на флуоропластмасите, те обикновено се използват като вътрешно окабеляване за предавателно комуникационно оборудване, джъмпери между захранващи устройства и предаватели за безжично предаване и видео и аудио кабели. В допълнение, флуоропластичните кабели имат добра диелектрична якост и устойчивост на изолация, което ги прави подходящи за използване като контролни кабели за важни инструменти.
4. Отлични механични и химични свойства
Флуоропластиката има висока енергия на химическата връзка, висока стабилност и почти не се влияе от температурни промени. Имат отлична устойчивост на атмосферни влияния и механична якост; И не се влияе от различни киселини, основи и органични разтворители. Следователно, той е подходящ за среди със значително изменение на климата и корозивни свойства, като нефтохимикали, рафинерии и контрол на инструменти за нефтени кладенци.
5. Благоприятен за заваряване и свързване на проводници
В електронните инструменти много връзки се правят с помощта на методи за заваряване. Поради ниската температура на топене на обикновените пластмаси, те са склонни към топене при високи температури, което изисква квалифицирани техники за заваряване. Някои точки за заваряване изискват определено време за заваряване, което също се превърна в причината, поради която флуоропластичните кабели са популярни, като вътрешното окабеляване на комуникационно оборудване и електронни инструменти.
Флуоропластиката също има някои недостатъци, които ограничават употребата им:
1. Цените на суровините за флуоропласти са скъпи и в момента местното производство разчита главно на внос (Daikin от Япония и DuPont от Съединените щати). Въпреки че местната индустрия за производство на флуоропласт се развива бързо през последните години, производствените сортове са сравнително единични и материалите все още имат известна разлика в термичната стабилност и други всеобхватни свойства в сравнение с вносните материали.
2. В сравнение с други изолационни материали производственият процес е по-труден, ефективността на производството е ниска, печатът лесно пада и потреблението е голямо, което прави производствените разходи по-високи.
3. PTFE флуоропластиката има слаба радиационна устойчивост. Например, при стайна температура или в присъствието на въздух, когато дозата на облъчване достигне няколко Mrad, облъчването с електронен лъч на ускорителя може да причини разкъсване на въглеродната основна верига на PTFE молекули, което води до напукване на PTPE и бързо разлагане на PTFE.
2, Изолационен материал без -халогени
(1) Напречно свързан полиетиленов (XLPE) изолационен материал с ниско съдържание на дим без халоген-
Полиетилен (PE) и етилен винил ацетат (EVA) се използват като матрица и различни добавки като халоген-забавители на горенето, лубриканти, антиоксиданти и т.н. се добавят чрез смесване на каучук и гранулиране, за да се получи полиетиленов изолационен материал. След обработка с облъчване полиетиленът може да се трансформира от линейна молекулярна структура в три-измерна обемна структура. Едновременно се трансформира от термопластична в неразтворима термореактивна пластмаса. В сравнение с обикновения термопластичен полиетилен, кабелите с XLPE изолация имат следните предимства:
1. Подобрена устойчивост на топлинна деформация, подобрени механични свойства при високи температури и подобрена устойчивост на напукване под въздействието на околната среда и топлинно стареене.
2. Подобрена химическа стабилност и устойчивост на разтворители, намален студен поток и основно запазени оригиналните електрически характеристики. Дългосрочната-работна температура може да достигне 125 градуса и 150 градуса. След обработка на кръстосано-свързване температурата на късо съединение на полиетилена може да се увеличи до 250 градуса. За кабели с еднаква дебелина, капацитетът на ток на омрежения полиетилен се увеличава значително.
Кабелите с изолация от XLPE имат отлични механични, водоустойчиви и радиационни свойства, което ги прави широко използвани в различни области. Например в индустрии като електрически вътрешни свързващи линии, кабели за двигатели, проводници за осветление, линии за управление на сигнали за ниско{1}}напрежение в автомобилите, кабели за локомотиви, кабели за метро, минни кабели за защита на околната среда, морски кабели, кабели клас 1E за атомни електроцентрали, кабели за потопяеми помпи и кабели за пренос на енергия.
Понастоящем посоката на развитие на изолационните материали от XLPE включва основно изолационни материали от облъчени кръстосано-полиетиленови захранващи кабели, облъчени кръстосано{1}}свързани полиетиленови горни изолационни материали и облъчени кръстосано-свързани-огнезащитни полиолефинови обвивни материали.
(2) Изолационен материал от омрежен полипропилен (XL-PP).
Полипропиленът (PP), като универсална пластмаса, има характеристиките на леко тегло, изобилие от източници на суровини, превъзходна{0}}ефективност, отлична устойчивост на химическа корозия, лесно формоване и възможност за рециклиране. Въпреки това, поради дефекти като ниска якост, слаба устойчивост на топлина, голяма деформация на свиване, слаба устойчивост на пълзене, крехкост при ниска температура и лоша устойчивост на топлина и кислородно стареене, приложението на кабелите е силно ограничено. Изследователите са се ангажирали да модифицират полипропиленовите материали, за да подобрят цялостната им производителност, а модифицираният полипропилен с омрежване чрез облъчване (XL-PP) ефективно преодолява тези проблеми. Има резултати от изследвания, които показват, че XL-PP изолираните проводници могат да отговорят на стандартните изисквания на UL VW-1 тест за горене и UL номинални 150-градусови проводници. В същото време техните механични свойства, като якост на опън и UL тест за прорязване при номинална температура, са по-добри от изолацията от омрежен полипропилен.
Недостатъкът на модифицирането на омрежване чрез облъчване на полипропилен е, че има реакция на крекинг, която образува ненаситени крайни групи и конкурентна реакция между стимулирани молекули и големи молекулни свободни радикали по време на омрежване с PP облъчване. Напукването доминира, когато радиационната доза е ниска, а омрежването доминира, когато дозата се увеличи. Множество проучвания показват, че по време на омрежване с PP радиация, ефективността на омрежване е много ниска поради едновременното възникване на разграждане и омрежване. Съотношението на разграждане към реакция на омрежване на изотактичен РР след облъчване с y-лъчи е 0,8. За да се постигне ефективна реакция на омрежване на РР, трябва да се добавят ускорители на омрежване за омрежване чрез облъчване. В същото време ефективната дебелина на омрежване е ограничена от способността за проникване на електронния лъч и остатъчните заряди по време на облъчването се разпенват поради генерирането на газ, което само улеснява омрежването на тънки продукти и ограничава използването им върху дебелостенни кабели.
(3) Изолационен материал от омрежен съполимер на етилен винил ацетат (XL-EVA)
С нарастващото търсене на кабелна безопасност бързо се развиха кръстосано свързаните-кабели без халогени, забавящи пламъка-. В сравнение с полиетилена, EVA намалява кристалността, подобрява гъвкавостта, устойчивостта на удар, съвместимостта на пълнителя и ефективността на топлинно запечатване чрез въвеждане на винилацетатен мономер в неговата молекулна верига. Най-общо казано, производителността на EVA смолата зависи главно от съдържанието на винилацетат в молекулярната верига. Благодарение на регулируемото съотношение на състава, за да отговори на различните нужди на приложение, колкото по-високо е съдържанието на винилацетат, толкова по-висока ще бъде неговата прозрачност, мекота и здравина. EVA смолата има добро включване на пълнеж и омрежване, така че се използва все повече в кабели,-свободни от пламък-забавители на кръстосани-свързани кабели. В допълнение, EVA смола се използва и за направата на обвивки за някои специални кабели. EVA смолата, използвана в проводниците и кабелите, обикновено има съдържание на винил ацетат от 12% до 24%. В практическите кабелни приложения EVA често се смесва и обработва с PE, PVC, PP и т.н., за да се регулира работата на изолационния слой на кабела. В смесения материал EVA компонентът може да насърчи омрежването, което подобрява производителността на кабела след омрежване.
(4) Изолационен материал от кръстосано свързан етилен пропилей диен каучук (XL-EPDM)
XL-EPDM е троен съполимер на етилен, пропилей и неконюгиран диен, получен чрез омрежване чрез облъчване. XL-EPDM проводникът съчетава предимствата на проводника с полиолефинова изолация и обикновения проводник с гумена изолация:
1. Мек, гъвкав, еластичен, незалепващ при високи температури, дългосрочна-устойчивост на стареене и устойчивост на сурови климатични условия (-60 градуса ~125 градуса).
2. Устойчивост на озон, UV устойчивост, устойчивост на електрическа изолация и устойчивост на химическа корозия.
3. Устойчивостта на масла и разтворители е сравнима с тази на изолацията от хлоропренов каучук с общо- предназначение. Може да се произведе и произведе чрез обикновено оборудване за обработка с гореща екструзия, като се използва радиационно омрежване, което е лесно за обработка и-рентабилно.
XL-EPDM изолираните проводници се използват широко в изолацията на силови кабели и морски кабели под 35kV. Сега те са заменени от този материал и са приложени в области като кабели за хладилни компресори, автомобилостроене, водоустойчиви кабели за двигатели, кабели за трансформатори, минни мобилни кабели, сондиране и медицинско оборудване.
Основните недостатъци на XL-EPDM кабела са:
1. Слаба устойчивост на разкъсване.
2. Лоша адхезия и самозалепване, което засяга последващата обработка.
(5) Изолационен материал от силиконова гума
Силиконовата гума има гъвкавост, устойчивост на озон, корона и пламъци и добра изолация. Основното му приложение в електротехническата индустрия е за проводници и кабели. Проводниците и кабелите от силиконов каучук са особено подходящи за използване при висока температура и тежки среди и техният живот е много по-дълъг от този на обикновените кабели. Универсалните кабели с изолация от силиконов каучук понастоящем могат да се използват във високо{3}}температурни двигатели, трансформатори, генератори, електронно и електрическо оборудване, кабели за запалване на двигатели на транспортни средства, морски захранващи и контролни кабели.
Понастоящем изолираните от силиконова гума проводници, използвани в напречно-свързани кабели, обикновено са напречно-свързани от атмосферен горещ въздух или пара под високо-налягане. Съществуват и проучвания за кръстосано-свързване на силиконов каучук чрез облъчване с електронен лъч, но то все още не е широко използвано в кабелната индустрия. С развитието на технологията за омрежване чрез облъчване през последните години, цената на омрежването чрез облъчване е по-ниска и ефективността на омрежване е по-висока; От екологична гледна точка има незаменими предимства. Следователно, прилагането на технология за омрежване чрез облъчване за изолационни материали от силиконов каучук е изследователската посока за омрежване на проводници от силиконов каучук в бъдеще.
