În domeniul electric, unul dintre lucrurile esențiale pentru firele și cablurile electrice este materialele izolatoare și de înveliș.Timp de mulți ani, materialul de izolație preeminent pentru cablurile de alimentare a fost hârtia impregnată cu ulei datorită proprietăților sale electrice excelente.De asemenea, are capacitatea de a rezista la un grad ridicat de suprasarcină termică fără deteriorare excesivă.Cu toate acestea, datorită naturii sale higroscopice, învelișul metalic este corodat de umiditate.Prin urmare, a existat o nevoie de mult timp simțită pentru un material izolator al cablului de alimentare, care avea o combinație a naturii nehigroscopice a materialelor termoplastice.
Prepararea polimerilor reticulați se poate face prin două metode diferite.Una este metoda chimică, iar cealaltă este metoda ionizantă.Deși realizarea acestui efect de reticulare este veche de peste 150 de ani, efectul de reticulare al radiațiilor ionizante a fost demonstrat în mod concludent pentru prima dată de Charlesby.Metoda de reticulare prin radiație este cea mai productivă pentru firele de dimensiuni mici și subțiri și, prin urmare, firele utilizate pentru echipamentele electrice și electronice au fost produse prin metoda reticulare prin radiații.Metoda este avantajoasă datorită consumului redus de energie și necesită spațiu mic.Procesul de radiație este ușor de controlat și are potențialul de economisire a energiei, precum și controlul poluării.Caracteristicile specifice ale reticulării radiațiilor sunt rezumate după cum urmează: (1) Viteza liniei de producție poate fi controlată.Este posibilă acoperirea de mare viteză (extrudarea), deoarece nu există nicio cerință de agent de reticulare.Prin utilizarea unui accelerator cu putere mare și energie scăzută, se poate obține o întărire rapidă.(2) Uniformitatea reticulării este excelentă.Se poate realiza reticularea uniformă prin selectarea unei mașini adecvate și adoptarea unui design optim pentru alimentarea sârmei.(3) Pot fi preparate diferite tipuri de polimeri, în funcție de gradul de reticulare prin procedeul de reticulare prin radiație.Mai mult, procesul de întărire prin radiație este mai preferabil decât procesul de întărire cu abur.În procesul de întărire cu abur, apa care pătrunde în stratul de polimer sub o presiune mare a aburului creează o mulțime de „microgoluri”, care ar putea induce ruperea descărcării parțiale în formă de copac atunci când cablul este în funcțiune.Deși fenomenul este mult complicat, copacii pot crește și pot provoca o scădere a rezistenței dielectrice a cablurilor.În afară de acestea, procesul de întărire cu abur are unele dezavantaje din punct de vedere al consumului de energie: (a) este necesară o presiune mare a aburului pentru a obține o temperatură ridicată;(b) eficiența conducției termice din exteriorul cablului este scăzută și (c) o cantitate mare de energie este consumată de conductorul cablului, ceea ce are ca rezultat o eficiență termică mai mică și, de asemenea, un timp mai lung pentru reacția de reticulare.Întărirea prin radiații este un candidat pentru procesele uscate.Cu toate acestea, are problema că acumularea de electroni oprită și/sau formată în stratul izolator prin canalele de iradiere, de asemenea, induce defalcarea parțială în formă de arbore în timpul și după iradiere.Este complet diferit de „procesul fără apă”.Deoarece cablul polimeric conține umiditate ridicată și goluri mari, procesul de întărire este necesar.Pe lângă avantajele de mai sus, materialele semiconductoare pot fi introduse cu ușurință în procesul de întărire prin radiație, ceea ce nu este ușor în cazul procesului de întărire cu abur, deoarece majoritatea materialelor nu au putut rezista la temperaturi și presiune ridicate.
Tehnica de grefare cu radiații conferă, de asemenea, conductivitate matricei.Aceasta este metoda unică de combinare a matricei conducătoare pe cea izolatoare.Această tehnică implică dezactivarea polimerului scheletului cu un monomer adecvat prin grefarea și depunerea ulterioară a polimerului conductor pe suprafața activă a scheletului.În afară de comportamentul izolator, în acest caz polimerul se poate comporta ca unul conducător.Deși nu s-a stabilit încă, poate prezenta mai multe aplicații potențiale, cum ar fi ecranarea EMI, acoperirile conducătoare și agenții antistatici.Bhattacharya et al.au preparat compozitele polimer–FEP-g-(AA)–PPY și polimer–FEP-g-(sty)–PPY.La început, polimerul-FEP a fost iradiat dintr-o sursă de Co-60 și apoi filmul a fost scufundat în procente diferite de monomeri.PPy a fost apoi depus pe suprafața grefată prin polimerizarea oxidativă a pirolului folosind clorură ferică ca oxidant.Rezistența suprafeței este scăzută și sunt de ordinul 104–105 ohm/cm2.Rezistența suprafeței depinde de procentul de grefare a monomerilor.Folosind această tehnică, conductivitatea suprafeței, mai degrabă decât conductibilitatea în vrac, poate fi crescută.Comportamentul fotoconductiv al filmului poate fi transmis și prin tehnica de altoire.Acetat de celuloză-g-(N-vinil carbazol) și acetat de celuloză-g-(N-vinil carbazol-metil metacilat) sunt exemple de film fotoconductor.
În industria cablurilor electrice se folosesc în principal polietilenă, clorură de polivinil (PVC), cauciucuri EPDM.Polietilena este utilizată datorită proprietăților sale electrice excelente și a duratei sale mai lungi.Polietilena de joasă densitate este preferată în detrimentul polietilenei de înaltă densitate din mai multe motive. Motivele sunt după cum urmează: (a) mai multă flexibilitate;(b) rezistență dielectrică mai mare decât polietilena de înaltă densitate;(c) viață mai lungă decât HDPE;(d) mai puțin dificil de prelucrat decât HDPE și (e) mai puțin risc de includere a golurilor în izolația LDPE, care provoacă ionizare.În ciuda tuturor acestor avantaje, LDPE are propriile limitări ca material de izolare a cablurilor.Fiind un polimer termoplastic, are o temperatură de înmuiere în jurul valorii de 105–115⬚C și are tendința de a apărea fisurarea prin stres atunci când este în contact cu anumiți agenți de suprafață.Reticulare a moleculelor de polietilenă îmbunătățește proprietățile termice și fizice, în timp ce proprietățile sale electrice rămân în mare parte neschimbate.Polietilena reticulată, prin urmare, nu mai este un polimer termoplastic.Se înmoaie la punctul de topire cristalin al polietilenei și capătă o consistență elastică, asemănătoare cauciucului, proprietate pe care o păstrează în timpul creșterilor ulterioare de temperatură, până când se carbonizează fără a se topi la 300 °C.Tendința la fisurare prin stres dispare în întregime și se dobândește o rezistență foarte bună la îmbătrânire în aer cald.Cablurile din polietilenă reticulată sunt preferate pe scară largă datorită proprietăților sale electrice și fizice excelente.Este capabil să suporte curenți mari, rezistă la îndoirea cu raze mici și are o greutate redusă, permițând o instalare ușoară și fiabilă, adică nu are limitări de înălțime, deoarece nu este compus din ulei și, prin urmare, nu are defecțiuni datorate migrării uleiului în ulei. cablu de câmp.De asemenea, nu necesită în general o manta metalică. Astfel, este lipsită de defecțiuni specifice cablurilor cu manta metalică, coroziune și oboseală.În prezent, reticularea prin radiații este aplicată industrial nu numai polietilenei, ci și altor polimeri, cum ar fi clorură de polivinil, poliizobutilenă etc. Ca urmare, PVC-ul este un polimer extrem de instabil.A început să capete semnificație comercială numai după dezvoltarea unor mijloace eficiente de stabilizare.Cu ajutorul agenților modificatori (stabilizatori, plastifianți, umpluturi și alți aditivi), PVC-ul poate fi făcut să prezinte un spectru larg de proprietăți, variind de la extrem de rigid la foarte flexibil.Diversitatea aplicației sale și costul redus sunt responsabile pentru importanța sa pe piața mondială.
Pentru a crește eficiența de reticulare, polimerii sunt foarte rar utilizați în forma lor pură.Plastifianții, antioxidanții, materialele de umplutură au rolul lor în modul lor de a conferi proprietățile necesare.Adăugarea este mai bună în timpul procesului de reticulare.La polimeri se adaugă plastifianți pentru a reduce fragilitatea produsului polimeric.Ele afectează reticulare ori de câte ori iau parte la generarea de radicali liberi sau intră în reacțiile de propagare.Ftalatul de dibutil, fosfatul de tritolil și fosfatul de dialil sunt exemplele comune de plastifiant pentru PVC.Flexibilitatea și elasticitatea, care este foarte importantă în izolarea electrică, sunt îmbunătățite prin adăugarea plastifianților în PVC.De fapt, în cazul PVC-ului, care este polar datorită structurii dezechilibrate, dă naștere unor legături intermoleculare puternice, care unesc rigid lanțurile macromoleculare, împreună îl fac inflexibil.Antioxidanții sunt un alt grup de aditivi, care sunt necesari pentru orice amestec reticulat conceput în scopul practic de a compara stabilitatea termooxidativă mai mare pe o producție de polimer.De obicei, ele afectează reticularea prin captarea radicalilor, care pot forma legături încrucișate.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butil-3-metil fenol), MB(Mercapto benzoimidazol) sunt exemplele de antioxidanți care sunt utilizați de Ueno și colab. Pe lângă plastifianți și antioxidanți, sunt necesari coloranți, ca materialele de izolare a sârmei utilizate în special pentru aparate. Coloranții pentru materiale plastice includ o varietate de materiale anorganice și organice. Aditivii decolorați nu sunt preferați în acest domeniu. Materialele de umplutură sunt în general adăugate pentru a le îmbunătăți proprietățile fizico-mecanice și procesabilitatea. Un efect pozitiv al materialelor de umplutură poate se constată că randamentul de radicali în polietilenă a crescut cu 50%, atunci când se adaugă o cantitate mică (0,05%) de aerosil.S-a presupus că o producție mai mare de radicali are loc la interfaza aerosil– polietilenă, unde macromoleculele pot fi în stare de neechilibru de tulpini necompensate.Cu un conținut mai mare de umplutură, poate avea loc un transfer de energie de la umplutură la faza polimerică și astfel contribuie la un randament mai mare de radicali liberi.Mai mult, combinația de iradiere cu amestec reactiv poate afecta localizarea legăturilor încrucișate de-a lungul lanțurilor polimerice.
Pe scurt, radiația joacă un rol important în procesarea polimerilor care este utilizat în domeniul electric. „Reticulare prin radiații” este fenomenul prin care proprietățile polimerilor pot fi îmbunătățite.Este cea mai avansată metodă, cum ar fi „vulcanizarea”, are unele limitări.Eficienţa de reticulare poate fi îmbunătăţită prin alegerea monomerilor adecvaţi.În procesul de reticulare prin radiație, plastifianții, umpluturile și adăugarea de ignifugare sunt destul de eficiente în procesul de reticulare prin radiații.Metoda de reticulare prin radiație este, de asemenea, foarte utilă în prepararea materialelor semiconductoare.Pe lângă acestea, tehnica de grefare cu radiații poate fi folosită și pentru a pregăti filmul compozit conducător și filmele cu comportament fotoconductor.
Ora postării: mai-02-2017