Pela copolimerização de etileno, propileno e diolefina não conjugada de borracha de etileno propileno dieno (EPDM) como material de isolamento de fios e cabos tem mais de 60 anos de história. EPDM e cloreto de polivinila (PVC) e polietileno reticulado (XLPE) e outros materiais isolantes têm a mesma posição insubstituível, e suas vantagens exclusivas são: maior vida útil, melhor resistência à água e oxigênio e estabilidade térmica, uma faixa mais ampla de temperaturas operacionais. À medida que a aplicação do EPDM no campo do isolamento elétrico é cada vez mais extensa, os requisitos dos indicadores-chave do EPDM também são cada vez mais exigentes, especialmente em algumas aplicações de ponta, o controle dos indicadores-chave do EPDM tem requisitos mais rigorosos, somente quando os indicadores-chave correspondentes estão em uma faixa razoável, para que o EPDM atenda ao processamento, desempenho e uso dos requisitos. Tomemos o EPDM como exemplo para a fabricação de isolamento de fios e cabos de média tensão, se a resistência à tração, alongamento ao rasgo, resistência à ruptura, perda dielétrica, resistividade de volume e outras propriedades mecânicas e elétricas importantes do produto puderem atender aos requisitos, o conteúdo de etileno EPDM da matéria-prima, viscosidade mooney, conteúdo e pureza de diolefina e outros indicadores-chave devem ter limites estritos. Existem muitos fatores que afetam a resistência à ruptura do isolamento de fios e cabos de EPDM. Além do teor de etileno, teor e pureza de diolefina mencionados acima, o teor de gel no EPDM, bem como o ajuste e otimização da fórmula de processamento têm um impacto importante na resistência à quebra do produto. Eles não são apenas fatores de influência únicos e isolados, mas também trabalham juntos para ter um efeito abrangente na resistência à ruptura elétrica dos produtos. Neste artigo, alguns dos fatores que afetam a resistência à ruptura do EPDM são selecionados para pesquisa e análise sistemática, a fim de fornecer uma referência importante para a síntese de produtos EPDM para isolamento de fios e cabos.
1 Efeito do conteúdo de ENB na resistência à ruptura
Teor de ENB (fração de massa) <4,5%, e com o aumento do teor de ENB, a resistência à ruptura do produto diminui; Teor de ENB (fração de massa) ≥4,5%, e com o aumento do teor de ENB (fração de massa), a resistência à ruptura do produto aumenta.
2. Influência da pureza da borracha na resistência à ruptura
Quando o EPDM é usado no processamento de materiais isolantes elétricos, a pureza do material é necessária até certo ponto. A pureza do EPDM é geralmente expressa em termos de teor de cinzas, que é composto principalmente por sais inorgânicos contendo íons metálicos (vanádio, alumínio, ferro, sódio, etc.) introduzidos durante a polimerização e pós-processamento, bem como impurezas estranhas. A presença de cinzas, equivalente a um “defeito” físico, facilmente se torna um avanço nos produtos de borracha por choque elétrico. À medida que o teor de cinzas no EPDM aumenta, o teor de íons metálicos na amostra também aumenta e a resistência à ruptura do produto acabado diminui. Cinzas (íons metálicos, impurezas estranhas) têm um certo impacto no desempenho de ruptura elétrica do produto. Considerando o efeito dos íons metálicos na resistência à ruptura do produto, os íons metálicos na amostra de teste formarão um campo localizado dentro do produto sob a ação do campo elétrico externo, que se sobreporá ao campo externo para danificar o produto. À medida que o conteúdo de íons metálicos na amostra aumenta, a intensidade do campo interno aumenta gradualmente e a possibilidade de agregação localizada de íons metálicos também aumenta, resultando em intensidades de campo locais anormalmente altas, e todos esses fatores reduzirão a resistência à ruptura do produto. Em segundo lugar, considere o impacto das impurezas estranhas na resistência à ruptura dos produtos, os produtos de borracha nas impurezas estranhas incluem principalmente areia e ferrugem, etc., geralmente, essas impurezas e produtos de borracha são de compatibilidade muito baixa, e sua presença para os produtos de borracha é equivalente a um 'defeito', destruindo a uniformidade e integridade dos produtos de borracha. Quando um campo elétrico externo de alta tensão atua sobre produtos de isolamento elétrico EPDM com 'defeitos', será relativamente fácil romper os produtos de isolamento elétrico nos 'defeitos', reduzindo assim a resistência do produto à ruptura elétrica.
3. Influência do conteúdo de gel na resistência à ruptura
O gel é uma estrutura especial de “partículas de borracha” formada durante a polimerização do EPDM. Devido à sua morfologia e estrutura especiais, sua interação com a cadeia molecular normal no produto de borracha é relativamente fraca, e sua existência também pode ser considerada como uma “impureza” remanescente no produto de borracha. '. Para produtos de isolamento elétrico EPDM de alta qualidade, o conteúdo do gel também pode ter um impacto no desempenho de ruptura elétrica do produto. À medida que o conteúdo do gel no EPDM aumenta, a resistência à ruptura do produto acabado diminui. Como o gel é uma estrutura de malha reticulada, sua morfologia é significativamente diferente daquela das cadeias moleculares normais de EPDM e, portanto, é menos compatível com as cadeias moleculares de EPDM do que as cadeias moleculares normais de EPDM, e a interação entre a superfície do gel e as cadeias moleculares normais é mais fraca do que entre o EPDM normal cadeias moleculares. A força de interação entre a superfície do gel e as cadeias moleculares normais é mais fraca do que aquela entre as cadeias moleculares normais de EPDM, e a superfície do gel não é necessariamente 'preenchida' com cadeias moleculares de EPDM.
A superfície do gel não é necessariamente “preenchida” com cadeias moleculares de EPDM, podendo haver algumas “lacunas”. Como a existência do gel afetará a homogeneidade do produto, o produto processado formará um gradiente de campo ao redor do gel sob a ação do campo elétrico externo de alta tensão. Quanto maior a diferença entre a morfologia e estrutura do gel e as cadeias moleculares de EPDM circundantes, maior será a formação do gradiente de campo, mais fácil será romper a superfície do gel que tem uma força relativa mais fraca e pode haver uma 'lacuna' no produto. Quanto maior a diferença entre as cadeias moleculares de EPDM, maior o gradiente de campo, maior a probabilidade de destruir a superfície do gel onde a força relativa é mais fraca e pode haver 'lacunas', formando 'defeitos' no produto, levando à quebra precoce da amostra e, assim, reduzindo o desempenho de quebra da amostra.
4. Influência da fórmula de processamento na resistência à ruptura
A fórmula de processamento é um elo fundamental no processamento de produtos EPDM em produtos de isolamento elétrico, mas também um dos principais fatores que afetam o desempenho de ruptura dos produtos de isolamento elétrico. O ajuste e a otimização da fórmula básica de processamento e a adição de aditivos isolantes elétricos podem melhorar significativamente o desempenho de decomposição dos produtos de isolamento elétrico. Depois que a mesma matéria-prima EPDM é processada de acordo com fórmulas diferentes, as propriedades mecânicas não mudam muito, e esta última é apenas cerca de 5% maior que a primeira, mas a resistência à ruptura elétrica tem uma mudança significativa, e a última é cerca de 60% maior que a primeira. A principal razão para a melhoria das propriedades mecânicas e elétricas é que o fabricante de cabos marítimos otimizou a dosagem de peróxido de diisopropil benzeno durante o processamento dos produtos, de modo que as ligações duplas na cadeia lateral do ENB sejam totalmente reticuladas, e as ligações duplas residuais são reduzidas, e caulim e outros aditivos isolantes elétricos são adicionados, que aumentam a superfície e atividade adsorvente, e podem adsorver os íons condutores restantes nos produtos. Os dois pontos acima são suficientes para comprovar a importância da fórmula de processamento para melhorar o desempenho de ruptura elétrica dos produtos de isolamento elétrico EPDM.
5.Conclusão
(1) A ligação dupla na cadeia lateral do terceiro monômero (ENB) no EPDM é mais suficientemente reticulada.
(1) EPDM no terceiro monômero (ENB) na cadeia lateral da ligação dupla, quanto mais totalmente reticulado, menor o número de resíduos, mais propício aos produtos de isolamento elétrico (isolamento de fios e cabos) desempenho de resistência à ruptura elétrica.
(2) Quanto maior a pureza da matéria-prima EPDM (menor o teor de cinzas), mais útil para a melhoria da resistência à ruptura elétrica dos produtos de isolamento elétrico (camada de isolamento de fios e cabos).
(3) Quanto menor o teor de gel da matéria-prima EPDM, mais ajuda a melhorar a resistência à ruptura elétrica dos produtos de isolamento elétrico (isolamento de fios e cabos).
(3) Quanto menor o teor de gel da matéria-prima EPDM, melhor será a resistência à ruptura dos produtos de isolamento elétrico (isolamento de fios e cabos).
(4) Ajustar a quantidade de EPDM na formulação básica de isoladores elétricos (isolamento de fios e cabos) e complementá-la com aditivos isolantes elétricos pode melhorar significativamente a resistência à ruptura de isoladores elétricos (isolamento de fios e cabos).
