Kopolymerizácia etylénu, propylénu a nekonjugovaných diolefínov etylén-propylén-diénového kaučuku (EPDM) ako izolačného materiálu vodičov a káblov má viac ako 60-ročnú históriu. Rovnaké nezastupiteľné postavenie má EPDM a polyvinylchlorid (PVC) a sieťovaný polyetylén (XLPE) a ďalšie izolačné materiály, ktorých jedinečnými prednosťami sú: dlhšia životnosť, lepšia odolnosť voči vode a kyslíku a tepelná stabilita, širší rozsah prevádzkových teplôt. Keďže uplatnenie EPDM v oblasti elektroizolácií je čoraz rozsiahlejšie, požiadavky kľúčových indikátorov EPDM sú tiež čoraz náročnejšie, najmä v niektorých špičkových aplikáciách, kontrola kľúčových indikátorov EPDM má prísnejšie požiadavky, len ak sú príslušné kľúčové indikátory v primeranom rozsahu, aby EPDM spĺňal požiadavky spracovania, výkonu a použitia. Zoberme si EPDM ako príklad na výrobu izolácie vodičov a káblov stredného napätia, ak pevnosť v ťahu, predĺženie pri pretrhnutí, prierazná pevnosť, dielektrická strata, objemový odpor a ďalšie dôležité mechanické a elektrické vlastnosti produktu môžu spĺňať požiadavky, obsah etylénu EPDM v surovine, viskozita Mooney, obsah a čistota diolefínov a ďalšie kľúčové ukazovatele musia mať prísne limity. Existuje mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú prierazný odpor izolácie EPDM drôtov a káblov. Okrem vyššie uvedeného obsahu etylénu, obsahu diolefínov a čistoty má na odolnosť produktu dôležitý vplyv aj obsah gélu v EPDM, ako aj úprava a optimalizácia receptúry spracovania. Nie sú to len jednotlivé a izolované ovplyvňujúce faktory, ale tiež spolupracujú, aby mali komplexný vplyv na odolnosť produktov proti elektrickému prierazu. V tomto dokumente sú niektoré faktory, ktoré ovplyvňujú odolnosť EPDM proti prierazu, vybrané na systematický výskum a analýzu, aby sa poskytla dôležitá referencia pre syntézu produktov EPDM na izoláciu vodičov a káblov.
1 Vplyv obsahu ENB na prieraznú silu
obsah ENB (hmotnostný zlomok) < 4,5 % a so zvyšujúcim sa obsahom ENB klesá prierazná sila produktu; Obsah ENB (hmotnostný zlomok) ≥4,5 % a so zvýšením obsahu ENB (hmotnostný zlomok) sa zvyšuje prieraznosť produktu.
2. Vplyv čistoty kaučuku na prieraznú pevnosť
Pri použití EPDM pri spracovaní elektroizolačných materiálov sa do určitej miery vyžaduje čistota materiálu. Čistota EPDM sa zvyčajne vyjadruje obsahom popola, ktorý sa skladá hlavne z anorganických solí obsahujúcich ióny kovov (vanád, hliník, železo, sodík atď.) vnesených počas polymerizácie a následného spracovania, ako aj cudzie nečistoty. Prítomnosť popola, ekvivalentná fyzickej 'defekte', sa ľahko stane prelomom v gumených výrobkoch zásahom elektrickým prúdom. So zvyšujúcim sa obsahom popola v EPDM sa zvyšuje aj obsah kovových iónov vo vzorke a znižuje sa prieraznosť hotového výrobku. Popol (kovové ióny, cudzie nečistoty) má určitý vplyv na elektrický prierazný výkon produktu. Berúc do úvahy vplyv kovových iónov na odolnosť produktu proti prierazu, kovové ióny v testovanej vzorke vytvoria pôsobením vonkajšieho elektrického poľa vo vnútri produktu lokalizované pole, ktoré sa prekryje s vonkajším poľom, aby sa produkt poškodil. So zvyšujúcim sa obsahom kovových iónov vo vzorke sa postupne zvyšuje intenzita vnútorného poľa a zvyšuje sa aj možnosť lokalizovanej agregácie kovových iónov, čo vedie k abnormálne vysokej lokálnej intenzite poľa a všetky tieto faktory znižujú odolnosť produktu proti prierazu. Po druhé, zvážte vplyv cudzích nečistôt na odolnosť produktov, gumové produkty v cudzích nečistotách zahŕňajú najmä piesok a hrdzu atď., Tieto nečistoty a gumové produkty sú zvyčajne veľmi zle kompatibilné a ich prítomnosť v gumových produktoch je ekvivalentná „defektu“, ktorý ničí jednotnosť a integritu gumových produktov. Keď externé vysokonapäťové elektrické pole pôsobí na elektroizolačné výrobky EPDM s 'chybami', bude relatívne ľahké preraziť elektrické izolačné výrobky v mieste 'defektov', čím sa zníži odolnosť výrobku voči elektrickému prierazu.
3. Vplyv obsahu gélu na prieraznú silu
Gél je špeciálna štruktúra 'gumových častíc' vytvorených počas polymerizácie EPDM. Vďaka jeho špeciálnej morfológii a štruktúre je jeho interakcia s normálnym molekulárnym reťazcom v gumovom produkte relatívne slabá a jeho existenciu možno považovať aj za 'nečistotu' zostávajúcu v gumovom produkte. '. Pri vysokokvalitných elektroizolačných produktoch EPDM môže mať obsah gélu vplyv aj na výkon produktu pri elektrickom rozklade. So zvyšujúcim sa obsahom gélu v EPDM sa znižuje rozkladná sila hotového produktu. Keďže gél má štruktúru zosieťovanej sieťoviny, jeho morfológia sa výrazne líši od morfológie normálnych molekulárnych reťazcov EPDM, a preto je menej kompatibilný s EPDM molekulárnymi reťazcami, než sú normálne povrchové molekulárne reťazce a normálne molekulové reťazce EPDM. medzi normálnymi molekulovými reťazcami EPDM Interakčná sila medzi povrchom gélu a normálnymi molekulovými reťazcami je slabšia ako sila medzi normálnymi molekulovými reťazcami EPDM a povrch gélu nie je nevyhnutne 'vyplnený' molekulovými reťazcami EPDM.
Povrch gélu nie je nevyhnutne 'vyplnený' molekulárnymi reťazcami EPDM a môžu tam byť nejaké 'medzery'. Pretože existencia gélu ovplyvní homogenitu produktu, spracovaný produkt vytvorí okolo gélu gradient poľa pôsobením vonkajšieho vysokonapäťového elektrického poľa. Čím väčší je rozdiel medzi morfológiou a štruktúrou gélu a okolitými molekulovými reťazcami EPDM, tým väčšia je tvorba gradientu poľa, tým ľahšie je rozbitie povrchu gélu, ktorý má slabšiu relatívnu silu a v produkte môže byť 'medzera'. Čím väčší je rozdiel medzi molekulárnymi reťazcami EPDM, tým väčší je gradient poľa, tým je pravdepodobnejšie zničenie povrchu gélu, kde je relatívna sila slabšia a môžu tam byť 'medzery', tvoriace 'defekty' v produkte, čo vedie k skorému rozpadu vzorky, a tým k zníženiu rozkladu vzorky.
4. Vplyv spracovateľského vzorca na prieraznú pevnosť
Spracovateľský vzorec je kľúčovým článkom pri spracovaní výrobkov EPDM na elektrické izolačné výrobky, ale aj jedným z kľúčových faktorov ovplyvňujúcich vlastnosti elektroizolácie. Úprava a optimalizácia základného spracovateľského vzorca a pridanie elektroizolačných aditív môže výrazne zlepšiť odolnosť elektroizolačných produktov. Potom, čo sa rovnaká surovina EPDM spracuje podľa rôznych vzorcov, mechanické vlastnosti sa príliš nezmenia a druhá je len asi o 5% vyššia ako prvá, ale elektrická prierazná pevnosť má významnú zmenu a druhá je asi o 60% vyššia ako prvá. Hlavným dôvodom zlepšenia mechanických a elektrických vlastností je, že výrobca lodných káblov optimalizoval dávkovanie diizopropylbenzénperoxidu pri spracovaní produktov tak, že dvojité väzby v bočnom reťazci ENB sú plne zosieťované a zvyškové dvojité väzby sú redukované a pridáva sa kaolín a iné elektroizolačné prísady, ktoré zvyšujú adsorbčný povrch a zostávajúcu vodivosť a môžu sa adsorbovať v adsorbentoch. Vyššie uvedené dva body sú dostatočné na preukázanie dôležitosti spracovateľského vzorca na zlepšenie výkonu elektrických izolácií EPDM.
5.Záver
(1) Dvojitá väzba v bočnom reťazci tretieho monoméru (ENB) v EPDM je dostatočne zosieťovaná.
(1) EPDM v treťom monoméri (ENB) v postrannom reťazci dvojitej väzby, čím je úplnejšie zosieťovaný, tým nižší je počet zvyškov, tým je priaznivejší pre elektrické izolačné produkty (izolácia vodičov a káblov) a odolnosť voči elektrickému prierazu.
(2) Čím vyššia je čistota suroviny EPDM (čím nižší je obsah popola), tým je užitočnejšia pre zlepšenie odolnosti elektrických izolačných produktov (izolačná vrstva drôtov a káblov) voči elektrickému prierazu.
(3) Čím nižší je obsah gélu v surovine EPDM, tým viac pomáha zlepšiť odolnosť elektrických izolačných produktov (izolácia drôtov a káblov) proti elektrickému prierazu.
(3) Čím nižší je obsah gélu v surovine EPDM, tým lepšia je odolnosť elektrických izolačných výrobkov (izolácia drôtov a káblov) proti prierazu.
(4) Úprava množstva EPDM v základnej formulácii elektrických izolátorov (izolácia vodičov a káblov) a jej doplnenie o elektroizolačné prísady môže výrazne zlepšiť prieraznú odolnosť elektrických izolátorov (izolácia vodičov a káblov).
