Кополімеризація етилену, пропілену та некон’югованого діолефіну етиленпропілендієнового каучуку (EPDM) як ізоляційного матеріалу проводів і кабелів нараховує понад 60 років. EPDM і полівінілхлорид (ПВХ), зшитий поліетилен (XLPE) та інші ізоляційні матеріали займають таку ж незамінну позицію, а його унікальними перевагами є: довший термін служби, краща стійкість до води та кисню та термостабільність, більш широкий діапазон робочих температур. Оскільки застосування EPDM у сфері електроізоляції стає все більш і більш широким, вимоги до ключових показників EPDM також стають все більш вимогливими, особливо в деяких високоякісних додатках, контроль ключових показників EPDM має більш суворі вимоги, лише коли відповідні ключові показники знаходяться в розумному діапазоні, щоб EPDM відповідав вимогам обробки, продуктивності та використання. Візьмемо EPDM як приклад для виробництва ізоляції проводів і кабелів середньої напруги. Якщо міцність на розрив, подовження при розриві, міцність на розрив, діелектричні втрати, питомий об’ємний опір та інші важливі механічні та електричні властивості продукту можуть відповідати вимогам, вміст етилену в сировині EPDM, в’язкість за Муні, вміст діолефіну та чистота та інші ключові показники повинні мати суворі обмеження. Існує багато факторів, що впливають на стійкість до пробою ізоляції дроту та кабелю EPDM. На додаток до вищезгаданого вмісту етилену, вміст і чистота діолефіну, вміст гелю в EPDM, а також коригування та оптимізація формули обробки мають важливий вплив на стійкість продукту до руйнування. Вони є не лише окремими та ізольованими факторами впливу, але й працюють разом, щоб справляти комплексний вплив на стійкість до електричного пробою продуктів. У цій статті деякі фактори, які впливають на стійкість до пробою EPDM, вибрані для систематичного дослідження та аналізу, щоб забезпечити важливу довідку для синтезу продуктів EPDM для ізоляції проводів і кабелів.
1 Вплив вмісту ENB на міцність до пробою
Вміст ЕНБ (масова частка) <4,5%, причому зі збільшенням вмісту ЕНБ міцність продукту на розрив знижується; Вміст ENB (масова частка) ≥4,5%, а зі збільшенням вмісту ENB (масова частка) зростає міцність продукту на розрив.
2. Вплив чистоти гуми на міцність на розрив
Коли EPDM використовується в обробці електроізоляційних матеріалів, до певної міри потрібна чистота матеріалу. Чистота EPDM зазвичай виражається вмістом золи, яка в основному складається з неорганічних солей, що містять іони металів (ванадій, алюміній, залізо, натрій тощо), введені під час полімеризації та подальшої обробки, а також сторонні домішки. Наявність золи, еквівалентна фізичному «дефекту», легко стає проривом в гумових виробах ураженням електричним струмом. Зі збільшенням вмісту золи в EPDM вміст іонів металу в зразку також збільшується, а міцність готового продукту знижується. Зола (іони металів, сторонні домішки) справді має певний вплив на характеристики електричного пробою продукту. Враховуючи вплив іонів металу на стійкість продукту до пробою, іони металу в досліджуваному зразку створюватимуть локалізоване поле всередині продукту під дією зовнішнього електричного поля, яке буде накладатися на зовнішнє поле, щоб пошкодити продукт. У міру збільшення вмісту іонів металу в зразку напруженість внутрішнього поля поступово зростає, а також збільшується можливість локалізованої агрегації іонів металу, що призводить до аномально високої локальної напруженості поля, і всі ці фактори зменшують опір пробою продукту. По-друге, розглянемо вплив сторонніх домішок на стійкість до руйнування виробів, гумові вироби в основному включають пісок, іржу тощо, як правило, ці домішки та гумові вироби дуже погано сумісні, і їх присутність для гумових виробів еквівалентна «дефекту», що руйнує однорідність і цілісність гумових виробів. Коли зовнішнє електричне поле високої напруги діє на електроізоляційні вироби EPDM з «дефектами», буде відносно легко пробити електроізоляційні вироби в «дефектах», таким чином зменшуючи опір виробу електричному пробою.
3. Вплив вмісту гелю на міцність на розрив
Гель - це особлива структура 'часток каучуку', що утворюється в процесі полімеризації EPDM. Через свою особливу морфологію та структуру його взаємодія з нормальним молекулярним ланцюгом у гумовому виробі відносно слабка, і його існування також можна розглядати як «домішку», що залишається в гумовому виробі. '. Для високоякісних електроізоляційних виробів EPDM вміст гелю також може впливати на характеристики електричного пробою продукту. Зі збільшенням вмісту гелю в EPDM міцність готового продукту зменшується. Оскільки гель є зшитою сітчастою структурою, його морфологія значно відрізняється від морфології звичайних молекулярних ланцюгів EPDM, і тому він менш сумісний з молекулярними ланцюгами EPDM, ніж звичайний EPDM. молекулярні ланцюги, а взаємодія між поверхнею гелю та звичайними молекулярними ланцюгами слабша, ніж між звичайними молекулярними ланцюгами EPDM Сила взаємодії між поверхнею гелю та нормальними молекулярними ланцюгами слабша, ніж між звичайними молекулярними ланцюгами, і поверхня гелю не обов’язково «заповнена» молекулярними ланцюгами EPDM.
Поверхня гелю не обов’язково «заповнена» молекулярними ланцюгами EPDM, і можуть бути деякі «прогалини». Оскільки наявність гелю впливатиме на однорідність продукту, оброблений продукт утворюватиме градієнт поля навколо гелю під дією зовнішнього електричного поля високої напруги. Чим більша різниця між морфологією та структурою гелю та оточуючими молекулярними ланцюгами EPDM, тим більше утворення градієнта поля, тим легше розбити поверхню гелю, яка має меншу відносну силу, і в продукті може виникнути «розрив». Чим більша різниця між молекулярними ланцюгами EPDM, тим більший градієнт поля, тим більша ймовірність руйнування поверхні гелю, де відносна сила слабша, і можуть бути 'розриви', утворюючи 'дефекти' в продукті, що призводить до раннього руйнування зразка, і, таким чином, знижує ефективність руйнування зразка.
4. Вплив технологічної формули на розривну міцність
Формула обробки є ключовою ланкою в переробці продуктів EPDM в електроізоляційні вироби, але також є одним із ключових факторів, що впливають на продуктивність електроізоляційних виробів. Коригування та оптимізація основної формули обробки та додавання електроізоляційних добавок може значно покращити показники руйнування електроізоляційних виробів. Після того, як той самий сировинний матеріал EPDM обробляється за різними формулами, механічні властивості не змінюються, і останні лише приблизно на 5% вищі, ніж перші, але міцність електричного пробою має значні зміни, і остання приблизно на 60% вища, ніж перша. Основною причиною покращення механічних та електричних властивостей є те, що виробник морського кабелю оптимізував дозування пероксиду диізопропілбензолу під час обробки продуктів, так що подвійні зв’язки в бічному ланцюзі ENB повністю зшиті, а залишкові подвійні зв’язки зменшені, а також додано каолін та інші електроізоляційні добавки, які збільшують поверхню адсорбенту та активність, і можуть адсорбувати провідні іони. залишилися в продуктах. Наведених вище двох пунктів достатньо, щоб підтвердити важливість формули обробки для покращення характеристик електричної ізоляції EPDM.
5.Висновок
(1) Подвійний зв’язок у бічному ланцюзі третього мономеру (ENB) у EPDM більш зшитий.
(1) EPDM у третьому мономері (ENB) у бічному ланцюзі подвійного зв’язку, чим повніше зшитий, чим менша кількість залишків, тим більше сприятливих для електроізоляційних виробів (ізоляція проводів і кабелів) стійкість до електричного пробою.
(2) Чим вища чистота сировини EPDM (чим нижчий вміст золи), тим корисніше для покращення опору електроізоляційних виробів (ізоляційного шару проводів і кабелів) до електричного пробою.
(3) Чим нижчий вміст гелю в сировині EPDM, тим більше це допомагає покращити стійкість до електроізоляційних виробів (ізоляція проводів і кабелів) до електричного пробою.
(3) Чим нижчий вміст гелю в сировині EPDM, тим краща стійкість до пробою електроізоляційних виробів (ізоляція проводів і кабелів).
(4) Регулювання кількості EPDM в базовій композиції електричних ізоляторів (ізоляція проводів і кабелів) і додавання до нього електроізоляційних добавок може значно покращити стійкість до пробою електричних ізоляторів (ізоляція проводів і кабелів).
