Op elektrisch gebied zijn isolatie- en ommantelingsmaterialen een van de essentiële zaken voor elektrische draden en kabels.Jarenlang was het isolatiemateriaal bij uitstek voor stroomkabels olie-geïmpregneerd papier vanwege de uitstekende elektrische eigenschappen.Het heeft ook het vermogen om een hoge mate van thermische overbelasting te weerstaan zonder overmatige achteruitgang.Vanwege de hygroscopische aard ervan is de metalen omhulling echter door vocht gecorrodeerd.Er was daarom al lang behoefte aan een isolatiemateriaal voor stroomkabels, dat een combinatie had van de niet-hygroscopische aard van thermoplastische materialen.
De bereiding van verknoopte polymeren kan op twee verschillende manieren plaatsvinden.De ene is de chemische methode en de andere is de ioniserende methode.Hoewel de realisatie van dit effect van verknoping al meer dan 150 jaar oud is, werd het verknopingseffect van ioniserende straling voor het eerst overtuigend aangetoond door Charlesby.De stralingsverknopingsmethode is het meest productief voor draden met kleine afmetingen en dunwandige draden en daarom zijn de draden die worden gebruikt voor elektrische en elektronische apparatuur geproduceerd met de stralingsverknopingsmethode.De methode is voordelig vanwege het lage energieverbruik en vereist weinig ruimte.Het stralingsproces is eenvoudig te controleren en biedt mogelijkheden voor energiebesparing en beheersing van de vervuiling.De specifieke kenmerken van verknoping door straling kunnen als volgt worden samengevat: (1) De snelheid van de productielijn kan worden gecontroleerd.Bedekken met hoge snelheid (extrusie) is mogelijk, omdat er geen verknopingsmiddel nodig is.Door het gebruik van een versneller met hoog vermogen en lage energie kan een snelle uitharding worden bereikt.(2) De uniformiteit van de verknoping is uitstekend.De uniforme verknoping kan worden uitgevoerd door een geschikte machine te selecteren en een optimaal ontwerp voor draadaanvoer aan te nemen.(3) Er kunnen verschillende soorten polymeren worden bereid, afhankelijk van de mate van verknoping door middel van een stralingsverknopingsproces.Bovendien verdient het stralingsuithardingsproces meer de voorkeur dan het stoomuithardingsproces.Tijdens het stoomuithardingsproces creëert water dat onder hoge stoomdruk in de polymeerlaag dringt een aantal 'microholtes', die een boomvormige gedeeltelijke ontlading kunnen veroorzaken wanneer de kabel in gebruik is.Hoewel het fenomeen erg ingewikkeld is, kunnen de bomen groeien en een afname van de diëlektrische sterkte van de kabels veroorzaken.Afgezien hiervan heeft het stoomhardingsproces enkele nadelen vanuit het oogpunt van energieverbruik: (a) er is een hoge stoomdruk nodig om een hoge temperatuur te verkrijgen;(b) de efficiëntie van de thermische geleiding van buiten de kabel is laag en (c) er wordt een grote hoeveelheid energie verbruikt door de kabelgeleider, wat resulteert in een lagere thermische efficiëntie en ook een langere tijd voor verknopingsreactie.Stralingsuitharding is een kandidaat voor de droge processen.Het heeft echter het probleem dat de opbouw van elektronen die door bestraling worden tegengehouden en/of gevormd in de isolatielaag, ook een boomvormige gedeeltelijke afbraak kan veroorzaken tijdens en na de bestraling.Het is totaal anders dan het 'watervrije proces'.Omdat de polymeerkabel veel vocht en grote holtes bevat, is het uithardingsproces noodzakelijk.Afgezien van de bovenstaande voordelen kunnen halfgeleidermaterialen gemakkelijk worden geïntroduceerd in het stralingsuithardingsproces, wat niet gemakkelijk is in het geval van een stoomuithardingsproces, aangezien de meeste materialen niet bestand zijn tegen de hoge temperatuur en druk.
Stralingstransplantatietechniek verleent ook de geleidbaarheid aan de matrix.Dit is de unieke methode om een geleidende matrix te combineren met een isolerende matrix.Deze techniek omvat de deactivering van het hoofdketenpolymeer met een geschikt monomeer door het enten en daaropvolgende afzetting van het geleidende polymeer over het actieve oppervlak van de hoofdketen.Naast het isolerende gedrag kan polymeer zich in dit geval ook geleidend gedragen.Hoewel het nog niet is ingeburgerd, kan het verschillende potentiële toepassingen vertonen, zoals EMI-afscherming, geleidende coatings en antistatische middelen.Bhattacharya et al.hebben de composieten polymeer-FEP-g-(AA)-PPY en polymeer-FEP-g-(sty)-PPY bereid.Eerst werd polymeer-FEP bestraald uit een Co-60-bron en de film werd vervolgens ondergedompeld in verschillende percentages monomeren.PPy werd vervolgens over het geënte oppervlak afgezet door oxidatieve polymerisatie van pyrrool met behulp van ijzerchloride als oxidatiemiddel.De oppervlakteweerstand is verminderd en ligt in de orde van 104–105 ohm/cm2.De oppervlakteweerstand hangt af van het entingspercentage van de monomeren.Met behulp van deze techniek kan de oppervlaktegeleiding in plaats van de bulkgeleiding worden vergroot.Het fotogeleidende gedrag van de film kan ook worden veroorzaakt door middel van enttechniek.Celluloseacetaat-g-(N-vinylcarbazool) en celluloseacetaat-g-(N-vinylcarbazool-methylmethacylaat) zijn de voorbeelden van de fotogeleidende film.
In de elektrische kabelindustrie worden voornamelijk polyethyleen, polyvinylchloride (PVC) en EPDM-rubbers gebruikt.Polyethyleen wordt gebruikt vanwege de uitstekende elektrische eigenschappen en de langere levensduur.Polyethyleen met lage dichtheid heeft om verschillende redenen de voorkeur boven polyethyleen met hoge dichtheid. De redenen zijn als volgt: (a) meer flexibiliteit;(b) hogere diëlektrische sterkte dan polyethyleen met hoge dichtheid;(c)een langere levensduur dan HDPE;(d) minder moeilijk te verwerken dan HDPE en (e) minder risico op insluiting van holtes in de isolatie van LDPE, wat ionisatie veroorzaakt.Ondanks al deze voordelen heeft LDPE zijn eigen beperkingen als kabelisolatiemateriaal.Omdat het een thermoplastisch polymeer is, heeft het een verwekingstemperatuur van ongeveer 105–115⬚C en heeft het de neiging tot spanningsscheuren als het in contact komt met bepaalde oppervlakteactieve stoffen.Het verknopen van polyethyleenmoleculen verbetert zowel de thermische als de fysische eigenschappen, terwijl de elektrische eigenschappen ervan grotendeels onveranderd blijven.Vernet polyethyleen is daarom niet langer een thermoplastisch polymeer.Het wordt zacht bij het kristallijne smeltpunt van polyethyleen en neemt een elastische, rubberachtige consistentie aan, een eigenschap die het behoudt bij verdere temperatuurstijgingen, totdat het verkoold raakt zonder te smelten bij 300⬚C.De neiging tot spanningsscheuren verdwijnt volledig en er wordt een zeer goede weerstand tegen veroudering in hete lucht verkregen.Kabels van verknoopt polyethyleen hebben ruime voorkeur vanwege de uitstekende elektrische en fysische eigenschappen ervan.Het is in staat grote stromen te dragen, is bestand tegen buigingen met een kleine straal en is licht van gewicht, wat een eenvoudige en betrouwbare installatie mogelijk maakt. Dat wil zeggen dat het geen hoogtebeperkingen kent omdat het geen olie bevat en dus vrij is van storingen als gevolg van oliemigratie in de olie. veld kabel.Er is over het algemeen ook geen metalen omhulsel voor nodig. Het is dus vrij van de storingen die eigen zijn aan met metaal omhulde kabels, corrosie en vermoeidheid.Tegenwoordig wordt verknoping door straling industrieel toegepast, niet alleen op polyethyleen, maar ook op andere polymeren, zoals polyvinylchloride, polyisobutyleen enz. Op zichzelf is PVC een uiterst onstabiel polymeer.Het begon pas commerciële betekenis te krijgen na de ontwikkeling van effectieve stabilisatiemiddelen.Met behulp van modificatiemiddelen (stabilisatoren, weekmakers, vulstoffen en andere additieven) kan PVC een breed spectrum aan eigenschappen vertonen, variërend van extreem stijf tot zeer flexibel.De diversiteit van de toepassing en de lage kosten zijn verantwoordelijk voor het belang ervan op de wereldmarkt.
Om de efficiëntie van de verknoping te vergroten, worden polymeren zeer zelden in hun zuivere vorm gebruikt.Weekmakers, antioxidanten en vulstoffen spelen op hun eigen manier een rol om de vereiste eigenschappen te verlenen.De toevoeging is beter tijdens het verknopingsproces.Weekmakers worden aan polymeren toegevoegd om de brosheid van het polymeerproduct te verminderen.Ze beïnvloeden de verknoping wanneer ze deelnemen aan de vorming van vrije radicalen of deelnemen aan de voortplantingsreacties.Dibutylftalaat, tritolylfosfaat en diallylfosfaat zijn de gebruikelijke voorbeelden van de weekmaker voor PVC.De flexibiliteit en elasticiteit, die van groot belang zijn bij elektrische isolatie, worden verbeterd door weekmakers aan PVC toe te voegen.In het geval van PVC, dat polair is vanwege de onevenwichtige structuur, ontstaan sterke intermoleculaire bindingen, die de macromoleculaire ketens stevig met elkaar verbinden en het samen inflexibel maken.Antioxidanten zijn een andere groep additieven, die nodig zijn voor elk verknoopt mengsel dat is ontworpen voor het praktische doel van het vergelijken van hogere thermo-oxidatieve stabiliteit bij de productie van polymeer.Gewoonlijk beïnvloeden ze de verknoping door radicalen weg te vangen, die verknopingen kunnen vormen.RC (4,4-thio-bis(6-tert-butyl-3-methylfenol), MB(Mercaptobenzoimidazool) zijn de voorbeelden van antioxidanten die worden gebruikt door Ueno et al. Naast weekmakers en antioxidanten zijn kleurstoffen vereist, zoals de draadisolatiematerialen speciaal voor apparaten worden gebruikt. Kleurstoffen voor kunststoffen omvatten een verscheidenheid aan anorganische en organische materialen. De verkleurde additieven hebben op dit gebied niet de voorkeur. Vulstoffen worden over het algemeen toegevoegd om hun fysisch-mechanische eigenschappen en verwerkbaarheid te verbeteren. Een positief effect van vulstoffen kan worden waargenomen tijdens verknoping door bestraling. Er is gevonden dat de opbrengst aan radicalen in polyethyleen met 50% werd verhoogd, wanneer een kleine hoeveelheid (0,05%) aerosil wordt toegevoegd. Er wordt aangenomen dat een hogere productie van radicalen plaatsvindt in de interfase aerosil– polyethyleen, waarbij macromoleculen zich in de niet-evenwichtstoestand van niet-gecompenseerde stammen kunnen bevinden. Bij een hoger vulstofgehalte kan er een overdracht van energie van de vulstof naar de polymeerfase plaatsvinden en zo bijdragen aan een hogere opbrengst aan vrije radicalen.Bovendien kan de combinatie van bestraling met reactief mengsel de lokalisatie van verknopingen langs de polymeerketens beïnvloeden.
Kortom, straling speelt een belangrijke rol bij de polymeerverwerking die op elektrisch gebied wordt toegepast. 'Radiation crosslinking' is het fenomeen waarmee de eigenschappen van de polymeren kunnen worden verbeterd.Het is de meest geavanceerde methode, zoals 'vulkanisatie', die enkele beperkingen kent.De verknopingsefficiëntie kan worden verbeterd door keuze van geschikte monomeren.Bij het stralingsvernettingsproces zijn de toevoeging van weekmakers, vulstoffen en vlamvertragers behoorlijk effectief in het stralingsvernettingsproces.De stralingsverknopingsmethode is ook zeer nuttig bij de bereiding van halfgeleidermaterialen.Daarnaast kan de stralingstransplantatietechniek ook worden gebruikt om geleidende composietfilms en films met fotogeleidend gedrag te vervaardigen.
Posttijd: 02 mei 2017