Mediante la copolimerización de etileno, propileno y diolefinas no conjugadas del caucho de etileno propileno dieno (EPDM) como material aislante de alambres y cables tiene más de 60 años de historia. El EPDM, el cloruro de polivinilo (PVC) y el polietileno reticulado (XLPE) y otros materiales aislantes ocupan la misma posición insustituible, y sus ventajas únicas son: una vida útil más larga, mejor resistencia al agua y al oxígeno y estabilidad térmica, y un rango más amplio de temperaturas de funcionamiento. A medida que la aplicación de EPDM en el campo del aislamiento eléctrico es cada vez más extensa, los requisitos de los indicadores clave de EPDM también son cada vez más exigentes, especialmente en algunas aplicaciones de alta gama, el control de los indicadores clave de EPDM tiene requisitos más estrictos, solo cuando los indicadores clave correspondientes están en un rango razonable, para que el EPDM cumpla con los requisitos de procesamiento, rendimiento y uso. Tomemos el EPDM como ejemplo para la fabricación de aislamiento de cables y alambres de media tensión. Si la resistencia a la tracción, el alargamiento al desgarro, la resistencia a la rotura, la pérdida dieléctrica, la resistividad del volumen y otras propiedades mecánicas y eléctricas importantes del producto pueden cumplir con los requisitos, el contenido de etileno de la materia prima EPDM, la viscosidad mooney, el contenido y la pureza de diolefina y otros indicadores clave deben tener límites estrictos. Hay muchos factores que afectan la resistencia a la rotura del aislamiento de cables y alambres de EPDM. Además del contenido de etileno, el contenido de diolefina y la pureza mencionados anteriormente, el contenido de gel en EPDM, así como el ajuste y optimización de la fórmula de procesamiento tienen un impacto importante en la resistencia a la descomposición del producto. No son sólo factores de influencia únicos y aislados, sino que también trabajan juntos para tener un efecto integral en la resistencia a fallas eléctricas de los productos. En este artículo, se seleccionan algunos de los factores que afectan la resistencia a la rotura del EPDM para una investigación y análisis sistemáticos, con el fin de proporcionar una referencia importante para la síntesis de productos de EPDM para aislamiento de alambres y cables.
1 Efecto del contenido de ENB sobre la resistencia a la rotura
contenido de ENB (fracción de masa) <4,5%, y con el aumento del contenido de ENB, la resistencia a la descomposición del producto disminuye; Contenido de ENB (fracción de masa) ≥4,5%, y con el aumento del contenido de ENB (fracción de masa), aumenta la resistencia a la descomposición del producto.
2. Influencia de la pureza del caucho en la resistencia a la rotura
Cuando se utiliza EPDM en el procesamiento de materiales aislantes eléctricos, se requiere hasta cierto punto la pureza del material. La pureza del EPDM suele expresarse en términos de contenido de cenizas, que se compone principalmente de sales inorgánicas que contienen iones metálicos (vanadio, aluminio, hierro, sodio, etc.) introducidos durante la polimerización y el posprocesamiento, así como impurezas extrañas. La presencia de cenizas, equivalente a un 'defecto' físico, fácilmente se convierte en un avance en los productos de caucho por descarga eléctrica. A medida que aumenta el contenido de cenizas en EPDM, también aumenta el contenido de iones metálicos en la muestra y disminuye la resistencia a la descomposición del producto terminado. Las cenizas (iones metálicos, impurezas extrañas) tienen un cierto impacto en el rendimiento ante averías eléctricas del producto. Teniendo en cuenta el efecto de los iones metálicos sobre la resistencia a la rotura del producto, los iones metálicos en la muestra de prueba formarán un campo localizado dentro del producto bajo la acción del campo eléctrico externo, que se superpondrá al campo externo para dañar el producto. A medida que aumenta el contenido de iones metálicos en la muestra, la intensidad del campo interno aumenta gradualmente y también aumenta la posibilidad de agregación localizada de iones metálicos, lo que da como resultado intensidades de campo locales anormalmente altas, y todos estos factores reducirán la resistencia a la rotura del producto. En segundo lugar, considere el impacto de las impurezas extrañas en la resistencia a la rotura de los productos, los productos de caucho en las impurezas extrañas incluyen principalmente arena y óxido, etc., por lo general, estas impurezas y los productos de caucho son muy poco compatibles, y su presencia para los productos de caucho es equivalente a un 'defecto', destruyendo la uniformidad e integridad de los productos de caucho. Cuando un campo eléctrico externo de alto voltaje actúa sobre productos de aislamiento eléctrico de EPDM con 'defectos', será relativamente fácil romper los productos de aislamiento eléctrico en los 'defectos', reduciendo así la resistencia del producto a las fallas eléctricas.
3. Influencia del contenido de gel en la resistencia a la degradación.
El gel es una estructura especial de 'partículas de caucho' que se forma durante la polimerización del EPDM. Debido a su morfología y estructura especiales, su interacción con la cadena molecular normal en el producto de caucho es relativamente débil y su existencia también puede considerarse como una 'impureza' que permanece en el producto de caucho. '. Para los productos de aislamiento eléctrico de EPDM de alta calidad, el contenido de gel también puede tener un impacto en el rendimiento de ruptura eléctrica del producto. A medida que aumenta el contenido de gel en EPDM, la resistencia a la ruptura del producto terminado disminuye. Dado que el gel es una estructura de malla reticulada, su morfología es significativamente diferente de la de las cadenas moleculares de EPDM normales y, por lo tanto, es menos compatible con las cadenas moleculares de EPDM que con las cadenas moleculares de EPDM normales, y la interacción entre la superficie del gel y las cadenas moleculares normales es más débil que entre las cadenas moleculares de EPDM normales. Cadenas moleculares La fuerza de interacción entre la superficie del gel y las cadenas moleculares normales es más débil que la que existe entre las cadenas moleculares de EPDM normales, y la superficie del gel no está necesariamente 'llena' de cadenas moleculares de EPDM.
La superficie del gel no está necesariamente 'llena' con cadenas moleculares de EPDM y puede haber algunos 'espacios'. Dado que la existencia del gel afectará la homogeneidad del producto, el producto procesado formará un gradiente de campo alrededor del gel bajo la acción del campo eléctrico externo de alto voltaje. Cuanto mayor es la diferencia entre la morfología y estructura del gel y las cadenas moleculares de EPDM circundantes, mayor es la formación del gradiente de campo, más fácil es romper la superficie del gel, que tiene una fuerza relativa más débil y puede haber un 'espacio' en el producto. Cuanto mayor es la diferencia entre las cadenas moleculares de EPDM, mayor es el gradiente de campo, más probable es que se destruya la superficie del gel donde la fuerza relativa es más débil y puede haber 'espacios' que formen 'defectos' en el producto, lo que lleva a la descomposición temprana de la muestra y, por lo tanto, reduce el rendimiento de descomposición de la muestra.
4. Influencia de la fórmula de procesamiento sobre la resistencia a la rotura
La fórmula de procesamiento es un eslabón clave en el procesamiento de productos EPDM en productos de aislamiento eléctrico, pero también uno de los factores clave que afectan el comportamiento ante averías de los productos de aislamiento eléctrico. El ajuste y la optimización de la fórmula de procesamiento básica y la adición de aditivos aislantes eléctricos pueden mejorar significativamente el rendimiento de rotura de los productos de aislamiento eléctrico. Después de que la misma materia prima de EPDM se procesa según diferentes fórmulas, las propiedades mecánicas no cambian mucho, y la última es sólo aproximadamente un 5% más alta que la primera, pero la resistencia a la rotura eléctrica tiene un cambio significativo, y la segunda es aproximadamente un 60% más alta que la primera. La razón principal para la mejora de las propiedades mecánicas y eléctricas es que el fabricante de cables marinos ha optimizado la dosis de peróxido de diisopropilbenceno durante el procesamiento de los productos, de modo que los dobles enlaces en la cadena lateral de ENB estén completamente reticulados y los dobles enlaces residuales se reduzcan, y se agreguen caolín y otros aditivos aislantes eléctricos, que aumentan la superficie y la actividad del adsorbente, y pueden adsorber los iones conductores que quedan en los productos. Los dos puntos anteriores son suficientes para demostrar la importancia de la fórmula de procesamiento para mejorar el rendimiento ante averías eléctricas de los productos de aislamiento eléctrico de EPDM.
5.Conclusión
(1) El doble enlace de la cadena lateral del tercer monómero (ENB) en EPDM está más suficientemente reticulado.
(1) EPDM en el tercer monómero (ENB) en la cadena lateral del doble enlace, cuanto más reticulado sea, menor será el número de residuos, más propicio para el rendimiento de resistencia a fallas eléctricas de los productos de aislamiento eléctrico (aislamiento de alambres y cables).
(2) Cuanto mayor sea la pureza de la materia prima de EPDM (menor será el contenido de cenizas), más útil será para mejorar la resistencia a las fallas eléctricas de los productos de aislamiento eléctrico (capa de aislamiento de alambres y cables).
(3) Cuanto menor sea el contenido de gel de la materia prima de EPDM, más ayuda a mejorar la resistencia a las roturas eléctricas de los productos de aislamiento eléctrico (aislamiento de alambres y cables).
(3) Cuanto menor sea el contenido de gel de la materia prima de EPDM, mejor será la resistencia a la rotura de los productos de aislamiento eléctrico (aislamiento de alambres y cables).
(4) Ajustar la cantidad de EPDM en la formulación base de aisladores eléctricos (aislamiento de cables y alambres) y complementarla con aditivos aislantes eléctricos puede mejorar significativamente la resistencia a la rotura de los aisladores eléctricos (aislamiento de cables y alambres).
