Kopolimeryzacja etylenu, propylenu i nieskoniugowanej diolefiny kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) jako materiału izolacyjnego przewodów i kabli ma ponad 60-letnią historię. EPDM i polichlorek winylu (PVC) oraz polietylen usieciowany (XLPE) i inne materiały izolacyjne mają tę samą niezastąpioną pozycję, a jego wyjątkowymi zaletami są: dłuższa żywotność, lepsza odporność na wodę i tlen oraz stabilność termiczna, szerszy zakres temperatur pracy. Ponieważ zastosowanie EPDM w dziedzinie izolacji elektrycznej jest coraz szersze, wymagania dotyczące kluczowych wskaźników EPDM są również coraz bardziej rygorystyczne, szczególnie w niektórych zaawansowanych zastosowaniach, kontrola kluczowych wskaźników EPDM ma bardziej rygorystyczne wymagania, tylko wtedy, gdy odpowiednie kluczowe wskaźniki mieszczą się w rozsądnym zakresie, tak aby EPDM spełniał wymagania w zakresie przetwarzania, wydajności i użytkowania. Weźmy EPDM jako przykład do produkcji izolacji przewodów i kabli średniego napięcia, jeśli wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie przy rozrywaniu, wytrzymałość na przebicie, straty dielektryczne, rezystywność objętościowa i inne ważne właściwości mechaniczne i elektryczne produktu mogą spełniać wymagania, zawartość etylenu w surowcu EPDM, lepkość Mooneya, zawartość i czystość diolefin oraz inne kluczowe wskaźniki muszą mieć ścisłe ograniczenia. Istnieje wiele czynników wpływających na odporność na przebicie izolacji przewodów i kabli EPDM. Oprócz wyżej wymienionej zawartości etylenu, na odporność produktu na rozkład istotny wpływ ma zawartość i czystość diolefin, zawartość żelu w EPDM oraz dostosowanie i optymalizacja formuły przetwórstwa. Są to nie tylko pojedyncze i izolowane czynniki wpływające, ale także współdziałają, aby mieć kompleksowy wpływ na odporność produktów na przebicie elektryczne. W artykule wybrane zostały niektóre czynniki wpływające na odporność EPDM na przebicie, które zostaną poddane systematycznym badaniom i analizom, aby zapewnić ważne odniesienie do syntezy produktów EPDM do izolacji przewodów i kabli.
1 Wpływ zawartości ENB na wytrzymałość na przebicie
zawartość ENB (ułamek masowy) < 4,5%, a wraz ze wzrostem zawartości ENB zmniejsza się wytrzymałość produktu na przebicie; Zawartość ENB (ułamek masowy) ≥4,5%, a wraz ze wzrostem zawartości ENB (ułamek masowy) wzrasta wytrzymałość na przebicie produktu.
2. Wpływ czystości gumy na wytrzymałość na przebicie
Kiedy EPDM jest stosowany w obróbce materiałów elektroizolacyjnych, w pewnym stopniu wymagana jest czystość materiału. Czystość EPDM wyraża się zazwyczaj zawartością popiołu, na który składają się głównie sole nieorganiczne zawierające jony metali (wanad, glin, żelazo, sód itp.) wprowadzone podczas polimeryzacji i obróbki końcowej, a także zanieczyszczenia obce. Obecność popiołu, równoznaczna z fizyczną „wadą”, łatwo może spowodować przełom w wyrobach gumowych w wyniku porażenia prądem. Wraz ze wzrostem zawartości popiołu w EPDM wzrasta również zawartość jonów metalu w próbce, a wytrzymałość na przebicie gotowego produktu maleje. Popiół (jony metali, zanieczyszczenia obce) ma pewien wpływ na skuteczność produktu w zakresie przebicia elektrycznego. Biorąc pod uwagę wpływ jonów metali na odporność produktu na przebicie, jony metali w badanej próbce utworzą zlokalizowane pole wewnątrz produktu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, które nałoży się na pole zewnętrzne, powodując uszkodzenie produktu. Wraz ze wzrostem zawartości jonów metali w próbce stopniowo wzrasta natężenie pola wewnętrznego, wzrasta również możliwość miejscowej agregacji jonów metali, co skutkuje nienormalnie wysokimi lokalnymi natężeniami pola, a wszystkie te czynniki zmniejszą odporność produktu na przebicie. Po drugie, należy wziąć pod uwagę wpływ obcych zanieczyszczeń na odporność produktów na rozkład. Produkty gumowe zawierające obce zanieczyszczenia obejmują głównie piasek i rdzę itp. Zwykle te zanieczyszczenia i produkty gumowe są bardzo słabo kompatybilne, a ich obecność w produktach gumowych jest równoznaczna z „wadą”, niszczącą jednorodność i integralność wyrobów gumowych. Kiedy zewnętrzne pole elektryczne o wysokim napięciu działa na produkty izolacji elektrycznej EPDM z „wadami”, stosunkowo łatwo będzie przebić się przez produkty izolacji elektrycznej w „wadach”, zmniejszając w ten sposób odporność produktu na przebicie elektryczne.
3. Wpływ zawartości żelu na wytrzymałość na przebicie
Żel to specjalna struktura „cząstek gumy” powstająca podczas polimeryzacji EPDM. Ze względu na swoją szczególną morfologię i strukturę, jego oddziaływanie z normalnym łańcuchem molekularnym w wyrobie gumowym jest stosunkowo słabe, a jego istnienie można również uznać za „zanieczyszczenie” pozostające w wyrobie gumowym. '. W przypadku wysokiej jakości produktów do izolacji elektrycznej EPDM zawartość żelu może również mieć wpływ na charakterystykę przebicia elektrycznego produktu. Wraz ze wzrostem zawartości żelu w EPDM, wytrzymałość na przebicie gotowego produktu maleje. Ponieważ żel ma usieciowaną strukturę siatkową, jego morfologia znacznie różni się od normalnych łańcuchów molekularnych EPDM i dlatego jest mniej kompatybilny z łańcuchami molekularnymi EPDM niż normalne łańcuchy molekularne EPDM, a interakcja między powierzchnią żelu a normalnymi łańcuchami molekularnymi jest słabsza niż między normalnymi Łańcuchy molekularne EPDM Siła oddziaływania pomiędzy powierzchnią żelu a normalnymi łańcuchami molekularnymi jest słabsza niż między normalnymi łańcuchami molekularnymi EPDM, a powierzchnia żelu niekoniecznie jest „wypełniona” łańcuchami molekularnymi EPDM.
Powierzchnia żelu niekoniecznie jest „wypełniona” łańcuchami molekularnymi EPDM i mogą występować pewne „luki”. Ponieważ istnienie żelu będzie miało wpływ na jednorodność produktu, przetworzony produkt będzie tworzył gradient pola wokół żelu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego o wysokim napięciu. Im większa jest różnica pomiędzy morfologią i strukturą żelu a otaczającymi go łańcuchami molekularnymi EPDM, tym większe jest powstawanie gradientu pola, tym łatwiej jest rozbić powierzchnię żelu, który ma słabszą siłę względną i może powstać „luka” w produkcie. Im większa różnica między łańcuchami molekularnymi EPDM, tym większy gradient pola, tym większe prawdopodobieństwo zniszczenia powierzchni żelu tam, gdzie siła względna jest słabsza i mogą występować „przerwy”, tworząc „defekty” w produkcie, co prowadzi do wczesnego rozkładu próbki, a tym samym zmniejszenia wydajności próbki.
4. Wpływ receptury przetwórstwa na wytrzymałość na przebicie
Formuła przetwarzania jest kluczowym ogniwem w przetwarzaniu produktów EPDM na produkty do izolacji elektrycznej, ale także jednym z kluczowych czynników wpływających na skuteczność przebicia produktów do izolacji elektrycznej. Dostosowanie i optymalizacja podstawowej formuły przetwarzania oraz dodatek dodatków elektroizolacyjnych może znacząco poprawić skuteczność przebicia produktów elektroizolacyjnych. Po przetworzeniu tego samego surowca EPDM według różnych receptur właściwości mechaniczne nie zmieniają się zbytnio, a te drugie są tylko o około 5% wyższe niż pierwsze, ale wytrzymałość na przebicie elektryczne ulega znacznej zmianie, a te drugie są o około 60% wyższe niż pierwsze. Głównym powodem poprawy właściwości mechanicznych i elektrycznych jest to, że producent kabli morskich zoptymalizował dozowanie nadtlenku diizopropylobenzenu podczas przetwarzania produktów, tak aby podwójne wiązania w łańcuchu bocznym ENB były w pełni usieciowane, a resztkowe wiązania podwójne zostały zredukowane, oraz dodano kaolin i inne dodatki elektroizolacyjne, które zwiększają powierzchnię i aktywność adsorbentu oraz mogą adsorbować jony przewodzące pozostałe w produktach. Powyższe dwa punkty wystarczą, aby udowodnić znaczenie formuły przetwarzania dla poprawy odporności na przebicie elektryczne produktów izolacji elektrycznej EPDM.
5.Wniosek
(1) Podwójne wiązanie w łańcuchu bocznym trzeciego monomeru (ENB) w EPDM jest bardziej usieciowane.
(1) EPDM w trzecim monomerze (ENB) w łańcuchu bocznym wiązania podwójnego, im pełniej usieciowany, im mniejsza liczba reszt, tym bardziej sprzyja produktom izolacji elektrycznej (izolacja przewodów i kabli) odporność na przebicie elektryczne.
(2) Im wyższa czystość surowca EPDM (im niższa zawartość popiołu), tym bardziej pomocna jest poprawa odporności na przebicie elektryczne produktów izolacji elektrycznej (warstwa izolacyjna drutu i kabla).
(3) Im niższa zawartość żelu w surowcu EPDM, tym bardziej pomaga to w poprawie odporności na przebicie elektryczne produktów izolacji elektrycznej (izolacja przewodów i kabli).
(3) Im niższa zawartość żelu w surowcu EPDM, tym lepsza odporność na przebicie produktów izolacji elektrycznej (izolacja przewodów i kabli).
(4) Dostosowanie ilości EPDM w składzie podstawowym izolatorów elektrycznych (izolacja przewodów i kabli) i uzupełnienie go dodatkami elektroizolacyjnymi może znacząco poprawić odporność izolatorów elektrycznych na przebicie (izolacja przewodów i kabli).
