Kopolimerizacija etilena, propilena in nekonjugiranega diolefina etilen propilen dienskega kavčuka (EPDM) kot izolacijskega materiala za žice in kable ima več kot 60-letno zgodovino. Enako nenadomestljiv položaj imajo EPDM in polivinilklorid (PVC) ter zamreženi polietilen (XLPE) in drugi izolacijski materiali, njegove edinstvene prednosti pa so: daljša življenjska doba, boljša odpornost na vodo in kisik ter toplotna stabilnost, širši razpon delovnih temperatur. Ker je uporaba EPDM na področju električne izolacije vedno bolj obsežna, so tudi zahteve ključnih indikatorjev EPDM vedno bolj zahtevne, zlasti v nekaterih vrhunskih aplikacijah ima nadzor ključnih indikatorjev EPDM strožje zahteve, le če so ustrezni ključni indikatorji v razumnem območju, tako da EPDM izpolnjuje zahteve glede obdelave, delovanja in uporabe. Vzemite EPDM kot primer za proizvodnjo srednjenapetostne žice in kabelske izolacije, če lahko natezna trdnost, raztezek pri trganju, prelomna trdnost, dielektrična izguba, prostorninska upornost in druge pomembne mehanske in električne lastnosti izdelka izpolnjujejo zahteve, vsebnost etilena v surovini EPDM, viskoznost po Mooneyju, vsebnost diolefina in čistost ter drugi ključni indikatorji morajo imeti stroge omejitve. Obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na prelomno odpornost izolacije žice in kabla EPDM. Poleg zgoraj omenjene vsebnosti etilena, vsebnosti in čistosti diolefina, vsebnost gela v EPDM ter prilagoditev in optimizacija formule za obdelavo pomembno vplivajo na odpornost izdelka proti zlomu. Niso le posamični in izolirani vplivni dejavniki, temveč delujejo tudi skupaj, da imajo celovit učinek na odpornost proti električni preboju izdelkov. V tem prispevku so nekateri dejavniki, ki vplivajo na odpornost proti okvari EPDM, izbrani za sistematično raziskavo in analizo, da bi zagotovili pomembno referenco za sintezo izdelkov EPDM za izolacijo žic in kablov.
1 Vpliv vsebnosti ENB na prelomno moč
Vsebnost ENB (masni delež) <4,5 %, s povečanjem vsebnosti ENB pa se razgradna trdnost izdelka zmanjšuje; Vsebnost ENB (masni delež) ≥4,5 %, s povečanjem vsebnosti ENB (masni delež) pa se povečuje razgradna trdnost izdelka.
2. Vpliv čistosti gume na pretržno trdnost
Kadar se EPDM uporablja pri obdelavi električnih izolacijskih materialov, je do določene mere potrebna čistost materiala. Čistost EPDM je običajno izražena z vsebnostjo pepela, ki je v glavnem sestavljen iz anorganskih soli, ki vsebujejo kovinske ione (vanadij, aluminij, železo, natrij itd.), vnesene med polimerizacijo in naknadno obdelavo, ter tuje nečistoče. Prisotnost pepela, enakovredna fizični 'napaki', zlahka postane preboj v gumijastih izdelkih z električnim udarom. Ko se vsebnost pepela v EPDM poveča, se poveča tudi vsebnost kovinskih ionov v vzorcu, razgradna trdnost končnega izdelka pa se zmanjša. Pepel (kovinski ioni, tuje nečistoče) ima določen vpliv na električno razgradnjo izdelka. Če upoštevamo učinek kovinskih ionov na odpornost izdelka proti okvari, bodo kovinski ioni v preskusnem vzorcu oblikovali lokalizirano polje znotraj izdelka pod delovanjem zunanjega električnega polja, ki bo prekrito z zunanjim poljem, da poškoduje izdelek. Ko se vsebnost kovinskih ionov v vzorcu povečuje, se notranja poljska jakost postopoma povečuje, povečuje pa se tudi možnost lokaliziranega združevanja kovinskih ionov, kar ima za posledico nenormalno visoke lokalne poljske jakosti, in vsi ti dejavniki bodo zmanjšali odpornost proti razgradnji izdelka. Drugič, upoštevajte vpliv tujih nečistoč na odpornost proti razgradnji izdelkov, gumijasti izdelki v tujih nečistočah v glavnem vključujejo pesek in rjo itd., Običajno so te nečistoče in gumijasti izdelki zelo slabo združljivi, njihova prisotnost za gumijaste izdelke pa je enakovredna 'napaki', ki uničuje enotnost in celovitost gumijastih izdelkov. Ko zunanje visokonapetostno električno polje deluje na električne izolacijske izdelke EPDM z 'napakami', bo relativno enostavno prebiti električne izolacijske izdelke na 'napakah', s čimer se zmanjša odpornost izdelka na električni preboj.
3. Vpliv vsebnosti gela na razgradno trdnost
Gel je posebna struktura 'gumijastih delcev', ki nastanejo med polimerizacijo EPDM. Zaradi posebne morfologije in strukture je njegova interakcija z normalno molekularno verigo v gumijastem izdelku razmeroma šibka, njen obstoj pa se lahko obravnava tudi kot 'nečistoča', ki ostane v gumijastem izdelku. '. Pri visokokakovostnih izdelkih za električno izolacijo EPDM lahko vsebnost gela vpliva tudi na zmogljivost električne razgradnje izdelka. Ko se vsebnost gela v EPDM poveča, se razgradna trdnost končnega izdelka zmanjša. Ker je gel zamrežena mrežasta struktura, je njegova morfologija bistveno drugačna od običajnih molekularnih verig EPDM, zato je manj združljiv z molekularnimi verigami EPDM kot običajni EPDM molekularne verige, medsebojno delovanje med površino gela in normalnimi molekularnimi verigami pa je šibkejše kot med običajnimi molekularnimi verigami EPDM Sila interakcije med površino gela in normalnimi molekularnimi verigami je šibkejša od tiste med običajnimi molekularnimi verigami EPDM in površina gela ni nujno 'napolnjena' z molekularnimi verigami EPDM.
Površina gela ni nujno 'zapolnjena' z molekularnimi verigami EPDM in lahko pride do nekaterih 'vrzeli'. Ker bo obstoj gela vplival na homogenost izdelka, bo predelani izdelek pod delovanjem zunanjega visokonapetostnega električnega polja okoli gela oblikoval poljski gradient. Večja kot je razlika med morfologijo in strukturo gela ter okoliškimi molekularnimi verigami EPDM, večja je tvorba gradienta polja, lažje je zlomiti površino gela, ki ima šibkejšo relativno silo, in lahko pride do 'vrzeli' v izdelku. Večja kot je razlika med molekularnimi verigami EPDM, večji je gradient polja, večja je verjetnost, da bo uničila površino gela, kjer je relativna sila šibkejša in lahko pride do 'vrzeli', ki tvorijo 'napake' v izdelku, kar povzroči zgodnjo razgradnjo vzorca in tako zmanjša učinkovitost razgradnje vzorca.
4. Vpliv procesne formule na prelomno trdnost
Formula za predelavo je ključna povezava pri predelavi izdelkov EPDM v izdelke za električno izolacijo, hkrati pa tudi eden od ključnih dejavnikov, ki vpliva na učinkovitost razgradnje izdelkov za električno izolacijo. Prilagoditev in optimizacija osnovne formule za obdelavo ter dodajanje elektroizolacijskih dodatkov lahko bistveno izboljša razgradnjo električnih izolacijskih izdelkov. Ko je ista surovina EPDM obdelana po različnih formulah, se mehanske lastnosti ne spremenijo veliko, slednje pa so le približno 5% višje od prvih, vendar se električna prebojna trdnost znatno spremeni in slednja je približno 60% višja od prve. Glavni razlog za izboljšanje mehanskih in električnih lastnosti je, da je proizvajalec ladijskih kablov med predelavo izdelkov optimiziral doziranje diizopropil benzen peroksida, tako da so dvojne vezi v stranski verigi ENB popolnoma zamrežene, preostale dvojne vezi pa zmanjšane, dodani pa so tudi kaolin in drugi električni izolacijski dodatki, ki povečajo adsorbentno površino in aktivnost ter lahko adsorbirajo prevodne ione ostane v izdelkih. Zgornji dve točki zadostujeta, da dokažeta pomen formule obdelave za izboljšanje učinkovitosti električnih razpadov električnih izolacijskih izdelkov EPDM.
5. Zaključek
(1) Dvojna vez v stranski verigi tretjega monomera (ENB) v EPDM je bolj dovolj zamrežena.
(1) EPDM v tretjem monomeru (ENB) v stranski verigi dvojne vezi, bolj kot je zamrežen, manjše je število ostankov, bolj ugodno za električne izolacijske izdelke (izolacija žic in kablov) odpornost proti električni razgradnji.
(2) Čim večja je čistost surovine EPDM (nižja kot je vsebnost pepela), tem bolj je uporabno za izboljšanje električne izolacijske odpornosti izdelkov (izolacijski sloj žice in kabla).
(3) Nižja kot je vsebnost gela v surovini EPDM, bolj pomaga izboljšati odpornost električnih izolacijskih izdelkov (izolacije žic in kablov) proti električnemu razpadu.
(3) Nižja kot je vsebnost gela v surovini EPDM, boljša je odpornost proti razgradnji električnih izolacijskih izdelkov (izolacija žic in kablov).
(4) Prilagoditev količine EPDM v osnovni formulaciji električnih izolatorjev (izolacija žic in kablov) in dopolnitev z električnimi izolacijskimi dodatki lahko znatno izboljša odpornost električnih izolatorjev (izolacija žic in kablov).
