Kopolimerizacija etilena, propilena i nekonjugiranog diolefina etilen propilen dien gume (EPDM) kao izolacijski materijal za žice i kabele ima više od 60 godina povijesti. EPDM i polivinil klorid (PVC) te umreženi polietilen (XLPE) i drugi izolacijski materijali imaju istu nezamjenjivu poziciju, a njegove jedinstvene prednosti su: dulji vijek trajanja, bolja otpornost na vodu i kisik te toplinska stabilnost, širi raspon radnih temperatura. Kako je primjena EPDM-a u području električne izolacije sve opsežnija, zahtjevi ključnih pokazatelja EPDM-a također su sve zahtjevniji, posebno u nekim vrhunskim aplikacijama, kontrola ključnih pokazatelja EPDM-a ima strože zahtjeve, samo kada su odgovarajući ključni pokazatelji u razumnom rasponu, tako da EPDM ispunjava zahtjeve obrade, izvedbe i upotrebe. Uzmimo EPDM kao primjer za proizvodnju srednjenaponske žice i izolacije kabela, ako vlačna čvrstoća, produljenje pri kidanju, probojna čvrstoća, dielektrični gubitak, volumna otpornost i druga važna mehanička i električna svojstva proizvoda mogu zadovoljiti zahtjeve, sadržaj etilena u sirovom materijalu EPDM, Mooneyjev viskozitet, sadržaj diolefina i čistoća i drugi ključni pokazatelji moraju imati stroga ograničenja. Mnogo je čimbenika koji utječu na otpornost EPDM žice i kabelske izolacije. Uz gore spomenuti sadržaj etilena, sadržaj i čistoću diolefina, sadržaj gela u EPDM-u, kao i prilagodba i optimizacija formule obrade imaju važan utjecaj na otpornost proizvoda na propadanje. Oni nisu samo pojedinačni i izolirani čimbenici utjecaja, već također rade zajedno kako bi imali sveobuhvatan učinak na otpornost proizvoda na električni slom. U ovom su radu neki od čimbenika koji utječu na otpornost EPDM-a na proboj odabrani za sustavno istraživanje i analizu, kako bi se pružila važna referenca za sintezu EPDM proizvoda za izolaciju žica i kabela.
1 Učinak sadržaja ENB na probojnu snagu
udio ENB (maseni udio) <4,5%, a s povećanjem udjela ENB opada razgradna čvrstoća proizvoda; Sadržaj ENB (maseni udio) ≥4,5%, a s povećanjem sadržaja ENB (maseni udio) raste i razgradna čvrstoća proizvoda.
2. Utjecaj čistoće gume na slomnu čvrstoću
Kada se EPDM koristi u obradi električnih izolacijskih materijala, potrebna je do određene mjere čistoća materijala. Čistoća EPDM-a obično se izražava sadržajem pepela, koji se uglavnom sastoji od anorganskih soli koje sadrže metalne ione (vanadij, aluminij, željezo, natrij, itd.) uvedene tijekom polimerizacije i naknadne obrade, kao i strane nečistoće. Prisutnost pepela, ekvivalentna fizičkom 'defektu', lako postaje proboj u gumenim proizvodima strujnim udarom. Kako se sadržaj pepela u EPDM-u povećava, tako se povećava i sadržaj metalnih iona u uzorku, a otpornost na slom gotovog proizvoda opada. Pepeo (metalni ioni, strane nečistoće) ima određeni utjecaj na učinak električnog kvara proizvoda. Uzimajući u obzir učinak metalnih iona na otpornost proizvoda na proboj, metalni ioni u ispitivanom uzorku formirat će lokalizirano polje unutar proizvoda pod djelovanjem vanjskog električnog polja, koje će se superponirati s vanjskim poljem i oštetiti proizvod. Kako se sadržaj metalnih iona u uzorku povećava, unutarnja jakost polja se postupno povećava, a također se povećava mogućnost lokalizirane agregacije metalnih iona, što rezultira abnormalno visokim lokalnim jakostima polja, a svi ti čimbenici će smanjiti otpornost proizvoda na proboj. Drugo, uzmite u obzir utjecaj stranih nečistoća na otpornost proizvoda na slom, gumeni proizvodi u stranim nečistoćama uglavnom uključuju pijesak i hrđu itd., obično su ove nečistoće i gumeni proizvodi vrlo loše kompatibilni, a njihova prisutnost za gumene proizvode ekvivalentna je 'defektu', uništavajući jednolikost i cjelovitost gumenih proizvoda. Kada vanjsko visokonaponsko električno polje djeluje na EPDM električne izolacijske proizvode s 'defektima', bit će relativno lako probiti električne izolacijske proizvode na 'defektima', čime se smanjuje otpornost proizvoda na električni kvar.
3. Utjecaj sadržaja gela na slomnu čvrstoću
Gel je posebna struktura 'čestica gume' koja nastaje tijekom polimerizacije EPDM-a. Zbog njegove posebne morfologije i strukture, njegova interakcija s normalnim molekularnim lancem u gumenom proizvodu je relativno slaba, a njegovo postojanje se može smatrati i 'nečistoćom' koja ostaje u gumenom proizvodu. '. Za visokokvalitetne EPDM električne izolacijske proizvode, sadržaj gela također može utjecati na performanse električnog sloma proizvoda. Kako se sadržaj gela u EPDM-u povećava, slomna čvrstoća gotovog proizvoda opada. Budući da je gel umrežena mrežasta struktura, njegova morfologija značajno se razlikuje od normalnih EPDM molekularnih lanaca i stoga je manje kompatibilan s EPDM molekularnim lancima nego normalni EPDM molekularnih lanaca, a interakcija između površine gela i normalnih molekularnih lanaca je slabija od one između normalnih EPDM molekularnih lanaca Sila interakcije između površine gela i normalnih molekularnih lanaca je slabija od one između normalnih EPDM molekularnih lanaca, a površina gela nije nužno 'ispunjena' EPDM molekularnim lancima.
Površina gela nije nužno 'ispunjena' EPDM molekularnim lancima i mogu postojati neke 'praznine'. Budući da će postojanje gela utjecati na homogenost proizvoda, prerađeni proizvod će formirati gradijent polja oko gela pod djelovanjem vanjskog visokonaponskog električnog polja. Što je veća razlika između morfologije i strukture gela i okolnih EPDM molekularnih lanaca, to je veće stvaranje gradijenta polja, lakše je razbiti površinu gela koja ima slabiju relativnu silu i može doći do 'praznine' u proizvodu. Što je veća razlika između EPDM molekularnih lanaca, to je veći gradijent polja, veća je vjerojatnost da će se uništiti površina gela gdje je relativna sila slabija i mogu postojati 'praznine', stvarajući 'defekte' u proizvodu, što dovodi do ranog raspadanja uzorka i time smanjuje performanse razgradnje uzorka.
4. Utjecaj formule obrade na slomnu čvrstoću
Formula obrade ključna je karika u preradi EPDM proizvoda u električne izolacijske proizvode, ali i jedan od ključnih čimbenika koji utječu na performanse kvarova električnih izolacijskih proizvoda. Prilagodba i optimizacija osnovne formule obrade i dodavanje električnih izolacijskih aditiva može značajno poboljšati učinak kvara električnih izolacijskih proizvoda. Nakon što se ista EPDM sirovina obradi prema različitim formulama, mehanička svojstva se ne mijenjaju mnogo, a potonja su samo oko 5% veća od prve, ali električna probojna čvrstoća ima značajnu promjenu, a potonja je oko 60% veća od prve. Glavni razlog poboljšanja mehaničkih i električnih svojstava je taj što je proizvođač brodskih kabela optimizirao doziranje diizopropil benzen peroksida tijekom obrade proizvoda, tako da su dvostruke veze u bočnom lancu ENB-a potpuno umrežene, a zaostale dvostruke veze smanjene, te su dodani kaolin i drugi električni izolacijski aditivi, koji povećavaju površinu adsorbensa i aktivnost, te mogu adsorbirati vodljive ione preostalih u proizvodima. Gornje dvije točke dovoljne su da dokažu važnost formule obrade za poboljšanje performansi električnog sloma EPDM proizvoda za električnu izolaciju.
5. Zaključak
(1) Dvostruka veza u bočnom lancu trećeg monomera (ENB) u EPDM-u je dovoljno umrežena.
(1) EPDM u trećem monomeru (ENB) u bočnom lancu dvostruke veze, što je potpunije umrežen, što je manji broj ostataka, to je pogodniji za otpornost na električni slom električnih izolacijskih proizvoda (izolacija žice i kabela).
(2) Što je veća čistoća EPDM sirovog materijala (što je niži sadržaj pepela), to je korisnije za poboljšanje otpornosti na električni lom električnih izolacijskih proizvoda (izolacijski sloj žice i kabela).
(3) Što je niži sadržaj gela u EPDM sirovini, to više pomaže u poboljšanju otpornosti električnih izolacijskih proizvoda (izolacija žica i kabela) na električni slom.
(3) Što je manji sadržaj gela u EPDM sirovom materijalu, to je bolja otpornost na proboj električnih izolacijskih proizvoda (izolacija žica i kabela).
(4) Prilagodbom količine EPDM-a u osnovnoj formulaciji električnih izolatora (izolacija žica i kabela) i dodavanjem električnih izolacijskih aditiva može se značajno poboljšati otpornost električnih izolatora na proboj (izolacija žica i kabela).
