Die Copolymerisation von Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) mit Ethylen, Propylen und nicht konjugiertem Diolefin als Draht- und Kabelisolationsmaterial hat eine mehr als 60-jährige Geschichte. EPDM und Polyvinylchlorid (PVC) sowie vernetztes Polyethylen (XLPE) und andere Isoliermaterialien nehmen die gleiche unersetzliche Stellung ein und ihre einzigartigen Vorteile sind: längere Lebensdauer, bessere Beständigkeit gegen Wasser und Sauerstoff und thermische Stabilität, ein breiterer Betriebstemperaturbereich. Da die Anwendung von EPDM im Bereich der elektrischen Isolierung immer umfangreicher wird, werden auch die Anforderungen an EPDM-Schlüsselindikatoren immer anspruchsvoller, insbesondere in einigen High-End-Anwendungen stellt die Steuerung von EPDM-Schlüsselindikatoren nur dann strengere Anforderungen, wenn die entsprechenden Schlüsselindikatoren in einem angemessenen Bereich liegen, damit das EPDM die Anforderungen in Bezug auf Verarbeitung, Leistung und Verwendung erfüllt. Nehmen Sie EPDM als Beispiel für die Herstellung von Mittelspannungsdraht- und -kabelisolierungen. Wenn Zugfestigkeit, Reißdehnung, Durchschlagfestigkeit, dielektrischer Verlust, spezifischer Volumenwiderstand und andere wichtige mechanische und elektrische Eigenschaften des Produkts die Anforderungen erfüllen können, müssen der Ethylengehalt des Rohmaterials EPDM, die Mooney-Viskosität, der Diolefingehalt und die Reinheit sowie andere Schlüsselindikatoren strenge Grenzwerte haben. Es gibt viele Faktoren, die die Durchschlagsfestigkeit der EPDM-Draht- und Kabelisolierung beeinflussen. Neben dem oben genannten Ethylengehalt, Diolefingehalt und der Reinheit haben auch der Gelgehalt im EPDM sowie die Anpassung und Optimierung der Verarbeitungsformel einen wichtigen Einfluss auf die Durchschlagsfestigkeit des Produkts. Sie sind nicht nur einzelne und isolierte Einflussfaktoren, sondern wirken sich gemeinsam umfassend auf die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Produkte aus. In diesem Artikel werden einige der Faktoren, die die Durchschlagsfestigkeit von EPDM beeinflussen, für eine systematische Untersuchung und Analyse ausgewählt, um wichtige Referenzen für die Synthese von EPDM-Produkten für die Draht- und Kabelisolierung bereitzustellen.
1 Einfluss des ENB-Gehalts auf die Durchschlagsfestigkeit
ENB-Gehalt (Massenanteil) <4,5 %, und mit zunehmendem ENB-Gehalt nimmt die Durchschlagsfestigkeit des Produkts ab; ENB-Gehalt (Massenanteil) ≥4,5 %, und mit zunehmendem ENB-Gehalt (Massenanteil) steigt die Durchschlagsfestigkeit des Produkts.
2. Einfluss der Gummireinheit auf die Durchschlagsfestigkeit
Beim Einsatz von EPDM bei der Verarbeitung von Elektroisolierstoffen ist eine gewisse Reinheit des Materials erforderlich. Die Reinheit von EPDM wird üblicherweise als Aschegehalt ausgedrückt, der hauptsächlich aus anorganischen Salzen besteht, die Metallionen (Vanadium, Aluminium, Eisen, Natrium usw.) enthalten, die während der Polymerisation und Nachbearbeitung eingebracht werden, sowie Fremdverunreinigungen. Das Vorhandensein von Asche, gleichbedeutend mit einem physischen „Defekt“, kann durch Stromschlag leicht zu einem Durchbruch in den Gummiprodukten führen. Mit zunehmendem Aschegehalt im EPDM nimmt auch der Metallionengehalt in der Probe zu und die Durchschlagsfestigkeit des Endprodukts nimmt ab. Asche (Metallionen, Fremdverunreinigungen) hat einen gewissen Einfluss auf die elektrische Durchschlagsleistung des Produkts. Unter Berücksichtigung der Wirkung von Metallionen auf die Durchschlagsfestigkeit des Produkts bilden die Metallionen in der Testprobe unter der Wirkung des externen elektrischen Feldes ein lokalisiertes Feld im Produktinneren, das sich mit dem externen Feld überlagert und das Produkt beschädigt. Wenn der Gehalt an Metallionen in der Probe zunimmt, nimmt die interne Feldstärke allmählich zu, und auch die Möglichkeit einer lokalen Aggregation von Metallionen nimmt zu, was zu ungewöhnlich hohen lokalen Feldstärken führt, und all diese Faktoren verringern die Durchschlagsfestigkeit des Produkts. Berücksichtigen Sie zweitens den Einfluss von Fremdverunreinigungen auf die Durchschlagsfestigkeit von Produkten. Zu den Fremdverunreinigungen von Gummiprodukten gehören hauptsächlich Sand und Rost usw. Normalerweise sind diese Verunreinigungen und Gummiprodukte sehr schlecht verträglich, und ihr Vorhandensein für die Gummiprodukte kommt einem „Defekt“ gleich und zerstört die Gleichmäßigkeit und Integrität von Gummiprodukten. Wenn ein externes elektrisches Hochspannungsfeld auf EPDM-Elektroisolierprodukte mit „Defekten“ einwirkt, ist es relativ einfach, die Elektroisolierprodukte an den „Defekten“ zu durchbrechen, wodurch die Widerstandsfähigkeit des Produkts gegenüber elektrischem Durchschlag verringert wird.
3. Einfluss des Gelgehalts auf die Durchschlagfestigkeit
Gel ist eine spezielle Struktur aus „Gummipartikeln“, die bei der Polymerisation von EPDM entsteht. Aufgrund seiner besonderen Morphologie und Struktur ist seine Wechselwirkung mit der normalen Molekülkette im Gummiprodukt relativ schwach und seine Existenz kann auch als eine im Gummiprodukt verbleibende „Verunreinigung“ angesehen werden. '. Bei hochwertigen elektrischen EPDM-Isolierprodukten kann sich der Gelgehalt auch auf die elektrische Durchschlagsleistung des Produkts auswirken. Mit zunehmendem Gelgehalt in EPDM nimmt die Durchschlagsfestigkeit des Endprodukts ab. Da es sich bei dem Gel um eine vernetzte Netzstruktur handelt, unterscheidet sich seine Morphologie deutlich von der normaler EPDM-Molekülketten und ist daher mit EPDM-Molekülketten weniger kompatibel als mit normalen EPDM-Molekülketten, und die Wechselwirkung zwischen der Geloberfläche und normalen Molekülketten ist schwächer als die zwischen normalem EPDM Die Wechselwirkungskraft zwischen der Geloberfläche und den normalen Molekülketten ist schwächer als die zwischen den normalen EPDM-Molekülketten, und die Geloberfläche ist nicht unbedingt mit EPDM-Molekülketten „gefüllt“.
Die Oberfläche des Gels ist nicht unbedingt mit EPDM-Molekülketten „gefüllt“ und es können einige „Lücken“ vorhanden sein. Da das Vorhandensein des Gels die Homogenität des Produkts beeinflusst, bildet das verarbeitete Produkt unter der Wirkung des externen elektrischen Hochspannungsfelds einen Feldgradienten um das Gel. Je größer der Unterschied zwischen der Morphologie und Struktur des Gels und den umgebenden EPDM-Molekülketten ist, desto größer ist die Bildung des Feldgradienten, desto leichter ist es, die Oberfläche des Gels zu brechen, die eine schwächere relative Kraft hat, und es kann eine „Lücke“ im Produkt entstehen. Je größer der Unterschied zwischen den EPDM-Molekülketten, desto größer der Feldgradient, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Geloberfläche zerstört wird, wo die relative Kraft schwächer ist und es zu „Lücken“ kommen kann, die zu „Defekten“ im Produkt führen, was zu einem frühen Zerfall der Probe und damit zu einer Verringerung der Zerfallsleistung der Probe führt.
4. Einfluss der Verarbeitungsformel auf die Durchschlagfestigkeit
Die Verarbeitungsformel ist ein wichtiges Glied bei der Verarbeitung von EPDM-Produkten zu Elektroisolierprodukten, aber auch einer der Schlüsselfaktoren für die Durchschlagsleistung von Elektroisolierprodukten. Durch die Anpassung und Optimierung der grundlegenden Verarbeitungsformel sowie durch die Zugabe von Elektroisolieradditiven kann die Durchschlagsleistung von Elektroisolierprodukten deutlich verbessert werden. Nachdem derselbe EPDM-Rohstoff nach unterschiedlichen Formeln verarbeitet wurde, ändern sich die mechanischen Eigenschaften nicht wesentlich und letzterer ist nur etwa 5 % höher als ersterer, aber die elektrische Durchschlagsfestigkeit hat sich deutlich geändert, und letzterer ist etwa 60 % höher als ersterer. Der Hauptgrund für die Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften besteht darin, dass der Hersteller von Seekabeln die Dosierung von Diisopropylbenzolperoxid während der Verarbeitung der Produkte optimiert hat, sodass die Doppelbindungen in der Seitenkette von ENB vollständig vernetzt und die verbleibenden Doppelbindungen reduziert werden. Außerdem werden Kaolin und andere elektrisch isolierende Additive hinzugefügt, die die Oberfläche und Aktivität des Adsorptionsmittels erhöhen und die in den Produkten verbleibenden leitfähigen Ionen adsorbieren können. Die beiden oben genannten Punkte reichen aus, um die Bedeutung der Verarbeitungsformel zur Verbesserung der elektrischen Durchschlagsleistung von EPDM-Elektroisolierprodukten zu beweisen.
5. Fazit
(1) Die Doppelbindung in der Seitenkette des dritten Monomers (ENB) in EPDM ist ausreichender vernetzt.
(1) EPDM im dritten Monomer (ENB) in der Seitenkette der Doppelbindung, je vollständiger vernetzt, je geringer die Anzahl der Rückstände, desto förderlicher für elektrische Isolationsprodukte (Draht- und Kabelisolierung) ist die elektrische Durchschlagsfestigkeit.
(2) Je höher die Reinheit des EPDM-Rohmaterials (je niedriger der Aschegehalt), desto hilfreicher ist die Verbesserung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit elektrischer Isolierprodukte (Draht- und Kabelisolationsschicht).
(3) Je niedriger der Gelgehalt des EPDM-Rohmaterials ist, desto besser trägt es zur Verbesserung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit der elektrischen Isolierprodukte (Draht- und Kabelisolierung) bei.
(3) Je geringer der Gelgehalt des EPDM-Rohmaterials ist, desto besser ist die Durchschlagsfestigkeit elektrischer Isolierprodukte (Draht- und Kabelisolierung).
(4) Durch die Anpassung des EPDM-Anteils in der Grundformulierung elektrischer Isolatoren (Draht- und Kabelisolierung) und die Ergänzung mit elektrisch isolierenden Additiven kann die Durchschlagsfestigkeit elektrischer Isolatoren (Draht- und Kabelisolierung) deutlich verbessert werden.
