Par la copolymérisation d'éthylène, de propylène et de dioléfines non conjuguées du caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM) comme matériau d'isolation des fils et câbles a plus de 60 ans d'histoire. L'EPDM, le polychlorure de vinyle (PVC) et le polyéthylène réticulé (XLPE) et d'autres matériaux isolants ont la même position irremplaçable, et leurs avantages uniques sont : une durée de vie plus longue, une meilleure résistance à l'eau et à l'oxygène et une stabilité thermique, une plage de températures de fonctionnement plus large. Comme l'application de l'EPDM dans le domaine de l'isolation électrique est de plus en plus étendue, les exigences des indicateurs clés EPDM sont également de plus en plus exigeantes, en particulier dans certaines applications haut de gamme, le contrôle des indicateurs clés de l'EPDM a des exigences plus strictes, uniquement lorsque les indicateurs clés correspondants se situent dans une plage raisonnable, afin que l'EPDM réponde au traitement, aux performances et à l'utilisation des exigences. Prenons l'EPDM comme exemple pour la fabrication d'isolation de fils et câbles moyenne tension, si la résistance à la traction, l'allongement à la déchirure, la résistance à la rupture, la perte diélectrique, la résistivité volumique et d'autres propriétés mécaniques et électriques importantes du produit peuvent répondre aux exigences, la teneur en éthylène EPDM de la matière première, la viscosité lunaire, la teneur et la pureté en dioléfine et d'autres indicateurs clés doivent avoir des limites strictes. De nombreux facteurs affectent la résistance au claquage de l’isolation des fils et câbles EPDM. Outre la teneur en éthylène, la teneur en dioléfine et la pureté mentionnées ci-dessus, la teneur en gel de l'EPDM ainsi que l'ajustement et l'optimisation de la formule de traitement ont un impact important sur la résistance à la dégradation du produit. Ce ne sont pas seulement des facteurs d'influence uniques et isolés, mais ils agissent également ensemble pour avoir un effet global sur la résistance au claquage électrique des produits. Dans cet article, certains des facteurs qui affectent la résistance au claquage de l'EPDM sont sélectionnés pour une recherche et une analyse systématiques, afin de fournir une référence importante pour la synthèse de produits EPDM pour l'isolation des fils et câbles.
1 Effet de la teneur en ENB sur la résistance à la rupture
Teneur en ENB (fraction massique) <4,5 %, et avec l'augmentation de la teneur en ENB, la résistance à la rupture du produit diminue ; Teneur en ENB (fraction massique) ≥4,5 %, et avec l'augmentation de la teneur en ENB (fraction massique), la résistance à la rupture du produit augmente.
2. Influence de la pureté du caoutchouc sur la résistance à la rupture
Lorsque l’EPDM est utilisé dans le traitement de matériaux isolants électriques, la pureté du matériau est requise dans une certaine mesure. La pureté de l'EPDM s'exprime généralement en termes de teneur en cendres, qui sont principalement composées de sels inorganiques contenant des ions métalliques (vanadium, aluminium, fer, sodium, etc.) introduits lors de la polymérisation et du post-traitement, ainsi que d'impuretés étrangères. La présence de cendres, équivalente à un « défaut » physique, devient facilement une percée dans les produits en caoutchouc par choc électrique. À mesure que la teneur en cendres de l'EPDM augmente, la teneur en ions métalliques dans l'échantillon augmente également et la résistance à la rupture du produit fini diminue. Les cendres (ions métalliques, impuretés étrangères) ont un certain impact sur les performances de claquage électrique du produit. Compte tenu de l'effet des ions métalliques sur la résistance au claquage du produit, les ions métalliques présents dans l'échantillon d'essai formeront un champ localisé à l'intérieur du produit sous l'action du champ électrique externe, qui se superposera au champ externe pour endommager le produit. À mesure que la teneur en ions métalliques dans l'échantillon augmente, l'intensité du champ interne augmente progressivement et la possibilité d'une agrégation localisée d'ions métalliques augmente également, ce qui entraîne des intensités de champ locales anormalement élevées, et tous ces facteurs réduiront la résistance au claquage du produit. Deuxièmement, considérez l'impact des impuretés étrangères sur la résistance à la rupture des produits, les produits en caoutchouc dans les impuretés étrangères comprennent principalement le sable et la rouille, etc., généralement, ces impuretés et les produits en caoutchouc sont très peu compatibles, et leur présence pour les produits en caoutchouc équivaut à un « défaut », détruisant l'uniformité et l'intégrité des produits en caoutchouc. Lorsqu'un champ électrique externe à haute tension agit sur des produits d'isolation électrique EPDM présentant des « défauts », il sera relativement facile de percer les produits d'isolation électrique au niveau des « défauts », réduisant ainsi la résistance du produit au claquage électrique.
3. Influence de la teneur en gel sur la résistance à la rupture
Le gel est une structure spéciale de « particules de caoutchouc » formée lors de la polymérisation de l’EPDM. En raison de sa morphologie et de sa structure particulières, son interaction avec la chaîne moléculaire normale du produit en caoutchouc est relativement faible et son existence peut également être considérée comme une « impureté » restant dans le produit en caoutchouc. '. Pour les produits d'isolation électrique EPDM de haute qualité, la teneur en gel peut également avoir un impact sur les performances de claquage électrique du produit. À mesure que la teneur en gel dans l'EPDM augmente, la résistance à la rupture du produit fini diminue. Étant donné que le gel est une structure maillée réticulée, sa morphologie est significativement différente de celle des chaînes moléculaires EPDM normales, et par conséquent, il est moins compatible avec les chaînes moléculaires EPDM que les chaînes moléculaires EPDM normales, et l'interaction entre la surface du gel et les chaînes moléculaires normales est plus faible que celle entre les chaînes moléculaires normales. Chaînes moléculaires EPDM. La force d'interaction entre la surface du gel et les chaînes moléculaires normales est plus faible que celle entre les chaînes moléculaires EPDM normales, et la surface du gel n'est pas nécessairement « remplie » de chaînes moléculaires EPDM.
La surface du gel n'est pas nécessairement « remplie » de chaînes moléculaires EPDM, et il peut y avoir quelques « lacunes ». Puisque l’existence du gel affectera l’homogénéité du produit, le produit traité formera un gradient de champ autour du gel sous l’action du champ électrique externe haute tension. Plus la différence entre la morphologie et la structure du gel et les chaînes moléculaires EPDM environnantes est grande, plus la formation du gradient de champ est importante, plus il est facile de briser la surface du gel qui a une force relative plus faible et il peut y avoir un « espace » dans le produit. Plus la différence entre les chaînes moléculaires EPDM est grande, plus le gradient de champ est grand, plus il est probable que la surface du gel soit détruite là où la force relative est plus faible et il peut y avoir des « lacunes », formant des « défauts » dans le produit, conduisant à la rupture précoce de l'échantillon, et réduisant ainsi les performances de décomposition de l'échantillon.
4. Influence de la formule de traitement sur la résistance à la rupture
La formule de traitement est un maillon clé dans la transformation des produits EPDM en produits d'isolation électrique, mais également l'un des facteurs clés affectant les performances de claquage des produits d'isolation électrique. L'ajustement et l'optimisation de la formule de traitement de base et l'ajout d'additifs d'isolation électrique peuvent améliorer considérablement les performances de claquage des produits d'isolation électrique. Une fois la même matière première EPDM traitée selon différentes formules, les propriétés mécaniques ne changent pas beaucoup, et ces dernières ne sont qu'environ 5 % plus élevées que les premières, mais la résistance au claquage électrique présente un changement significatif, et ces dernières sont environ 60 % plus élevées que les premières. La principale raison de l'amélioration des propriétés mécaniques et électriques est que le fabricant de câbles marins a optimisé le dosage de peroxyde de diisopropyle benzène pendant le traitement des produits, de sorte que les doubles liaisons de la chaîne latérale de l'ENB soient entièrement réticulées, que les doubles liaisons résiduelles soient réduites et que du kaolin et d'autres additifs isolants électriques soient ajoutés, ce qui augmente la surface et l'activité adsorbantes et peut adsorber les ions conducteurs restant dans les produits. Les deux points ci-dessus suffisent à prouver l’importance de la formule de traitement pour améliorer les performances de claquage électrique des produits d’isolation électrique EPDM.
5.Conclusion
(1) La double liaison dans la chaîne latérale du troisième monomère (ENB) dans l'EPDM est plus suffisamment réticulée.
(1) EPDM dans le troisième monomère (ENB) de la chaîne latérale de la double liaison, plus la réticulation est complète, plus le nombre de résidus est faible, plus les produits d'isolation électrique (isolation des fils et câbles) sont propices aux performances de résistance au claquage électrique.
(2) Plus la pureté de la matière première EPDM est élevée (plus la teneur en cendres est faible), plus la résistance au claquage électrique des produits d'isolation électrique (couche d'isolation des fils et câbles) est utile pour l'amélioration.
(3) Plus la teneur en gel de la matière première EPDM est faible, plus elle contribue à améliorer la résistance au claquage électrique des produits d'isolation électrique (isolation des fils et câbles).
(3) Plus la teneur en gel de la matière première EPDM est faible, meilleure est la résistance aux claquages des produits d'isolation électrique (isolation des fils et câbles).
(4) L'ajustement de la quantité d'EPDM dans la formulation de base des isolateurs électriques (isolation des fils et câbles) et son complément avec des additifs isolants électriques peuvent améliorer considérablement la résistance au claquage des isolateurs électriques (isolation des fils et câbles).
