عوامل موثر بر مقاومت در برابر شکست لایه عایق سیم و کابل لاستیکی اتیلن پروپیلن

کوپلیمریزاسیون اتیلن، پروپیلن و دیولفین غیر کونژوگه لاستیک اتیلن پروپیلن دی ان (EPDM) به عنوان ماده عایق سیم و کابل بیش از 60 سال سابقه دارد. EPDM و پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی اتیلن متقاطع (XLPE) و سایر مواد عایق دارای موقعیت غیرقابل جایگزینی هستند و مزایای منحصر به فرد آن عبارتند از: طول عمر بیشتر، مقاومت بهتر در برابر آب و اکسیژن و پایداری حرارتی، طیف وسیع تری از دمای عملیاتی. از آنجایی که کاربرد EPDM در زمینه عایق الکتریکی بیشتر و گسترده تر است، الزامات شاخص های کلیدی EPDM نیز بیشتر و بیشتر می شود، به ویژه در برخی از برنامه های کاربردی پیشرفته، کنترل شاخص های کلیدی EPDM الزامات سخت گیرانه تری دارد، تنها زمانی که شاخص های کلیدی مربوطه در یک محدوده معقول قرار گیرند، به طوری که EPDM نیازهای پردازش، عملکرد و استفاده را برآورده می کند. EPDM را به عنوان مثال برای ساخت عایق سیم و کابل فشار متوسط در نظر بگیرید، اگر استحکام کششی، ازدیاد طول پارگی، استحکام شکست، اتلاف دی الکتریک، مقاومت حجمی و سایر خواص مکانیکی و الکتریکی مهم محصول می تواند الزامات را برآورده کند، ماده خام EPDM دارای محتوای اتیلن خالص، شاخص مهتابی و محتوای فینسکوی دیگر باشد. محدودیت ها عوامل زیادی بر مقاومت در برابر شکست عایق سیم و کابل EPDM تأثیر می گذارد. علاوه بر محتوای اتیلن ذکر شده در بالا، محتوای دیولفین و خلوص، محتوای ژل در EPDM و همچنین تنظیم و بهینه سازی فرمول پردازش تأثیر مهمی بر مقاومت در برابر شکست محصول دارد. آنها نه تنها عوامل تأثیرگذار مجزا و مجزا هستند، بلکه با هم کار می کنند تا تأثیری جامع بر مقاومت در برابر شکست الکتریکی محصولات داشته باشند. در این مقاله، برخی از عوامل موثر بر مقاومت شکست EPDM برای تحقیق و تحلیل سیستماتیک انتخاب شده اند تا مرجع مهمی برای سنتز محصولات EPDM برای عایق سیم و کابل ارائه شود.

1 اثر محتوای ENB بر قدرت شکست

محتوای ENB (کسر جرمی) <4.5٪، و با افزایش محتوای ENB، قدرت شکست محصول کاهش می یابد. محتوای ENB (کسر جرمی) ≥4.5٪ و با افزایش محتوای ENB (کسر جرمی)، قدرت شکست محصول افزایش می یابد.

2. تأثیر خلوص لاستیک بر قدرت شکست

هنگامی که از EPDM در پردازش مواد عایق الکتریکی استفاده می شود، خلوص مواد تا حد معینی مورد نیاز است. خلوص EPDM معمولاً بر حسب محتوای خاکستر بیان می‌شود که عمدتاً از نمک‌های معدنی حاوی یون‌های فلزی (وانادیوم، آلومینیوم، آهن، سدیم و غیره) که در طی پلیمریزاسیون و پس‌فرآوری وارد شده‌اند و همچنین ناخالصی‌های خارجی تشکیل شده است. وجود خاکستر، معادل یک 'عیب' فیزیکی، به راحتی با شوک الکتریکی به یک پیشرفت در محصولات لاستیکی تبدیل می شود. با افزایش محتوای خاکستر در EPDM، محتوای یون فلزی در نمونه نیز افزایش می‌یابد و قدرت تجزیه محصول نهایی کاهش می‌یابد. خاکستر (یون های فلزی، ناخالصی های خارجی) تأثیر خاصی بر عملکرد شکست الکتریکی محصول دارد. با توجه به تأثیر یون‌های فلزی بر مقاومت شکست محصول، یون‌های فلزی در نمونه آزمایشی تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی، یک میدان موضعی در داخل محصول ایجاد می‌کنند که با میدان خارجی روی آن قرار می‌گیرد تا به محصول آسیب برساند. با افزایش محتوای یون‌های فلزی در نمونه، به تدریج قدرت میدان داخلی افزایش می‌یابد و احتمال تجمع موضعی یون‌های فلزی نیز افزایش می‌یابد و در نتیجه قدرت میدان موضعی غیرعادی بالا می‌رود و همه این عوامل باعث کاهش مقاومت در برابر شکست محصول می‌شود. ثانیاً تأثیر ناخالصی های خارجی بر مقاومت در برابر شکست محصولات را در نظر بگیرید، محصولات لاستیکی موجود در ناخالصی های خارجی عمدتاً شامل ماسه و زنگ و غیره است، معمولاً این ناخالصی ها و محصولات لاستیکی سازگاری بسیار ضعیفی دارند و وجود آنها برای محصولات لاستیکی معادل 'عیب' است که یکنواختی و یکپارچگی محصولات لاستیکی را از بین می برد. هنگامی که یک میدان الکتریکی با ولتاژ بالا خارجی روی محصولات عایق الکتریکی EPDM با 'عیوب' عمل می کند، شکستن محصولات عایق الکتریکی در 'عیوب' نسبتاً آسان خواهد بود و بنابراین مقاومت محصول در برابر خرابی الکتریکی کاهش می یابد.

3. تأثیر محتوای ژل بر قدرت تجزیه

ژل ساختار خاصی از 'ذرات لاستیکی' است که در طی پلیمریزاسیون EPDM ایجاد می شود. به دلیل مورفولوژی و ساختار خاص، برهمکنش آن با زنجیره مولکولی معمولی در محصول لاستیک نسبتا ضعیف است و وجود آن را می توان به عنوان یک 'ناخالصی' باقی مانده در محصول لاستیک نیز در نظر گرفت. '. برای محصولات عایق الکتریکی EPDM با کیفیت بالا، محتوای ژل ممکن است بر عملکرد شکست الکتریکی محصول نیز تأثیر بگذارد. با افزایش محتوای ژل در EPDM، قدرت تجزیه محصول نهایی کاهش می‌یابد. از آنجایی که ژل یک ساختار شبکه‌ای شبکه‌ای است، مورفولوژی آن به طور قابل‌توجهی با مورفولوژی معمولی EPDM متفاوت از زنجیر مولکولی EPDM معمولی است و بنابراین با زنجیره‌های مولکولی EPDM سازگاری کمتری دارد. زنجیره‌های مولکولی و برهمکنش بین سطح ژل و زنجیره‌های مولکولی نرمال ضعیف‌تر از بین زنجیره‌های مولکولی EPDM معمولی است.

سطح ژل لزوماً با زنجیره های مولکولی EPDM 'پر' نیست و ممکن است مقداری 'شکاف' وجود داشته باشد. از آنجایی که وجود ژل بر یکنواختی محصول تأثیر می گذارد، محصول فرآوری شده یک گرادیان میدانی در اطراف ژل تحت تأثیر میدان الکتریکی با ولتاژ بالا خارجی تشکیل می دهد. هرچه تفاوت بین مورفولوژی و ساختار ژل و زنجیره‌های مولکولی EPDM اطراف آن بیشتر باشد، تشکیل گرادیان میدان بیشتر می‌شود، شکستن سطح ژل که نیروی نسبی ضعیف‌تری دارد آسان‌تر می‌شود و ممکن است 'شکاف' در محصول وجود داشته باشد. هرچه اختلاف بین زنجیره‌های مولکولی EPDM بیشتر باشد، گرادیان میدان بیشتر می‌شود، احتمال تخریب سطح ژل در جایی که نیروی نسبی ضعیف‌تر است و ممکن است «شکاف» وجود داشته باشد، بیشتر می‌شود، که «نقص» را در محصول تشکیل می‌دهد که منجر به شکست زودهنگام نمونه و در نتیجه کاهش عملکرد شکست نمونه می‌شود.

4. تأثیر فرمول پردازش بر قدرت شکست

فرمول پردازش یک پیوند کلیدی در پردازش محصولات EPDM به محصولات عایق الکتریکی است، اما همچنین یکی از عوامل کلیدی موثر بر عملکرد تجزیه محصولات عایق الکتریکی است. تنظیم و بهینه سازی فرمول پردازش پایه و افزودن افزودنی های عایق الکتریکی می تواند عملکرد شکست محصولات عایق الکتریکی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. پس از اینکه همان ماده اولیه EPDM طبق فرمول های مختلف پردازش شد، خواص مکانیکی تغییر چندانی نمی کند و دومی فقط حدود 5٪ بالاتر از اولی است، اما قدرت شکست الکتریکی تغییر قابل توجهی دارد و دومی حدود 60٪ بیشتر از اولی است. دلیل اصلی بهبود خواص مکانیکی و الکتریکی این است که سازنده کابل دریایی دوز دی ایزوپروپیل بنزن پراکسید را در طول فرآوری محصولات بهینه کرده است، به طوری که پیوندهای دوگانه در زنجیره جانبی ENB کاملاً متقابل هستند و پیوندهای دوگانه باقیمانده کاهش می‌یابد و کائولن و سایر مواد افزودنی می‌توانند فعالیت الکتریکی را افزایش دهند. جذب یون های رسانای باقی مانده در محصولات دو نکته فوق برای اثبات اهمیت فرمول پردازش برای بهبود عملکرد شکست الکتریکی محصولات عایق الکتریکی EPDM کافی است.

5. نتیجه گیری

(1) پیوند دوگانه در زنجیره جانبی مونومر سوم (ENB) در EPDM به اندازه کافی دارای پیوند متقابل است.

(1) EPDM در مونومر سوم (ENB) در زنجیره جانبی پیوند دوگانه، هرچه به طور کامل پیوند متقابل داشته باشد، تعداد باقیمانده ها کمتر باشد، عملکرد مقاومت در برابر شکست الکتریکی برای محصولات عایق الکتریکی (عایق سیم و کابل) مساعدتر است.

(2) هرچه خلوص مواد خام EPDM بیشتر باشد (محتوای خاکستر کمتر)، برای بهبود محصولات عایق الکتریکی (لایه عایق سیم و کابل) مقاومت در برابر شکست الکتریکی مفیدتر است.

(3) هرچه محتوای ژل مواد خام EPDM کمتر باشد، به بهبود مقاومت در برابر شکست الکتریکی محصولات عایق الکتریکی (عایق سیم و کابل) کمک می کند.

(3) هرچه محتوای ژل مواد خام EPDM کمتر باشد، مقاومت در برابر شکست محصولات عایق الکتریکی (عایق سیم و کابل) بهتر است.

(4) تنظیم مقدار EPDM در فرمول پایه عایق های الکتریکی (عایق سیم و کابل) و تکمیل آن با افزودنی های عایق الکتریکی می تواند مقاومت شکست عایق های الکتریکی (عایق سیم و کابل) را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.