På det elektriska området är en av de väsentliga sakerna för elektriska ledningar och kablar isolerings- och mantelmaterial.Under många år var det framstående isoleringsmaterialet för kraftkablar oljeimpregnerat papper på grund av dess utmärkta elektriska egenskaper.Den har också kapacitet att motstå en hög grad av termisk överbelastning utan överdriven försämring.Men på grund av sin hygroskopiska natur är metallmanteln fuktkorroderad.Det fanns därför ett länge känt behov av ett isoleringsmaterial för kraftkabel, som hade en kombination av termoplastmaterialens icke-hygroskopiska natur.
Framställningen av tvärbundna polymerer kan göras med två olika metoder.Den ena är den kemiska metoden och den andra är den joniserande metoden.Även om insikten om denna effekt av tvärbindning är över 150 år gammal, demonstrerades tvärbindningseffekten av joniserande strålning slutgiltigt för första gången av Charlesby.Strålningstvärbindningsmetoden är den mest produktiva för små och tunnväggiga ledningar och därför har de ledningar som används för elektrisk och elektronisk utrustning producerats med strålningstvärbindningsmetoden.Metoden är fördelaktig på grund av låg energiförbrukning och kräver litet utrymme.Strålningsprocessen är lätt att kontrollera och har potential för energibesparingar samt föroreningskontroll.De specifika egenskaperna hos strålningstvärbindning sammanfattas enligt följande: (1) Produktionslinjens hastighet kan kontrolleras.Höghastighetstäckning (extrudering) är möjlig, eftersom det inte finns något krav på tvärbindningsmedel.Genom att använda en accelerator med hög effekt och låg energi kan snabbhärdning uppnås.(2) Tvärbindningslikformighet är utmärkt.Den enhetliga tvärbindningen genom att välja en lämplig maskin och anta optimal design för trådmatning kan utföras.(3) Olika typer av polymerer kan framställas, beroende på graden av tvärbindning genom strålningstvärbindningsprocess.Dessutom är strålningshärdningsprocessen mer att föredra än ånghärdningsprocessen.I ånghärdningsprocessen skapar vatten som tränger in i polymerskiktet under ett högt ångtryck ett antal "mikrooider", som kan inducera trädformad partiell urladdningsnedbrytning när kabeln är i drift.Även om fenomenet är mycket komplicerat, kan träden växa och orsaka en minskning av kablarnas dielektriska styrka.Bortsett från dessa har ånghärdningsprocessen vissa nackdelar ur energiförbrukningssynpunkt: (a) högt ångtryck behövs för att erhålla en hög temperatur;(b) effektiviteten av värmeledning från utsidan av kabeln är låg och (c) stor mängd energi förbrukas av kabelledaren, vilket resulterar i en lägre termisk effektivitet och även längre tid för tvärbindningsreaktion.Strålningshärdning är en kandidat för de torra processerna.Det har emellertid problemet att uppbyggnaden av elektroner som stoppas och/eller bildas i isoleringsskiktet av bestrålningskanalen också inducerar trädformad partiell nedbrytning under och efter bestrålning.Det är helt annorlunda än den "vattenfria processen".Eftersom polymerkabeln innehåller hög fuktighet och stora hålrum är härdningsprocessen nödvändig.Bortsett från ovanstående fördelar kan halvledarmaterial lätt införas i strålningshärdningsprocessen, vilket inte är lätt vid ånghärdningsprocess eftersom de flesta av materialen inte kunde motstå den höga temperaturen och trycket.
Strålningsympningsteknik ger också konduktiviteten till matrisen.Detta är den unika metoden för att kombinera ledande matris på den isolerande.Denna teknik involverar deaktivering av ryggradspolymer med en lämplig monomer genom ympning och efterföljande avsättning av den ledande polymeren över ryggradens aktiva yta.Bortsett från det isolerande beteendet kan polymer i detta fall uppträda som ledande.Även om det ännu inte har etablerats, kan det uppvisa flera potentiella tillämpningar såsom EMI-skärmning, ledande beläggningar och antistatiska medel.Bhattacharya et al.har framställt kompositerna polymer–FEP-g-(AA)–PPY och polymer–FEP-g-(sty)–PPY.Först bestrålades polymer-FEP från Co-60-källa och filmen doppades sedan i olika procentandelar monomerer.PPy avsattes sedan över den ympade ytan genom oxidativ polymerisation av pyrrol med användning av järn(III)klorid som oxidationsmedel.Ytresistansen minskar och är i storleksordningen 104–105 ohm/cm2.Ytresistansen beror på andelen ympning av monomerer.Med den här tekniken kan ytledningsförmåga snarare än bulkledningsförmåga ökas.Filmens fotoledande beteende kan också förmedlas genom ympningsteknik.Cellulosaacetat-g-(N-vinylkarbazol) och cellulosaacetat-g-(N-vinylkarbazol-metylmetacylat) är exempel på den fotoledande filmen.
Inom elkabelindustrin används främst polyeten, polyvinylklorid (PVC), EPDM-gummi.Polyeten används på grund av dess utmärkta elektriska egenskaper och dess längre livslängd.Lågdensitetspolyeten föredras framför högdensitetspolyeten på grund av flera skäl. Skälen är följande: (a) mer flexibilitet;(b) högre dielektrisk hållfasthet än högdensitetspolyeten;(c)Längre livslängd än HDPE.(d) mindre svår att bearbeta än HDPE och (e) mindre risk för inkludering av tomrum i isoleringen av LDPE, vilket orsakar jonisering.Trots alla sådana fördelar har LDPE sina egna begränsningar som kabelisoleringsmaterial.Eftersom den är en termoplastisk polymer har den en mjukningstemperatur på cirka 105–115 ⬚C och har en tendens att spänningssprickor uppstår när den är i kontakt med vissa ytaktiva ämnen.Tvärbindning av polyetenmolekyler förbättrar de termiska såväl som fysiska egenskaperna medan dess elektriska egenskaper i stort sett förblir oförändrade.Tvärbunden polyeten är därför inte längre en termoplastisk polymer.Den mjuknar vid polyetens kristallina smältpunkt och antar en elastisk, gummiliknande konsistens, en egenskap som den behåller under ytterligare temperaturhöjningar, tills den blir karboniserad utan att smälta vid 300°C.Tendensen till spänningssprickor försvinner helt och hållet och mycket god motståndskraft mot åldrande i varmluft erhålls.Tvärbundna polyetenkablar är allmänt föredragna på grund av dess utmärkta elektriska och fysiska egenskaper.Den är kapabel att bära stora strömmar, tål böjning med liten radie och är lätt i vikt, vilket möjliggör enkel och tillförlitlig installation, dvs. den är fri från höjdbegränsningar eftersom den inte består av någon olja och därför är fri från fel på grund av oljemigrering i olja fältkabel.Den kräver i allmänhet inte heller en metallisk mantel. Den är således fri från de fel som är speciella för metalliska mantelkablar, korrosion och utmattning.Nuförtiden tillämpas strålningstvärbindning industriellt på inte bara polyeten utan även andra polymerer också såsom polyvinylklorid, polyisobutylen etc. PVC är i sig extremt instabil polymer.Det började få kommersiell betydelse först efter utvecklingen av effektiva medel för stabilisering.Med hjälp av modifieringsmedel (stabilisatorer, mjukgörare, fyllmedel och andra tillsatser) kan PVC tillverkas för att uppvisa ett brett spektrum av egenskaper, allt från extremt styvt till mycket flexibelt.Mångfalden av dess applikation och dess låga kostnad är ansvariga för dess betydelse på världsmarknaden.
För att öka tvärbindningseffektiviteten används polymerer mycket sällan i sin rena form.Mjukgörare, antioxidanter, fyllmedel har sin roll på sitt sätt att ge de erforderliga egenskaperna.Tillsatsen är bättre under tvärbindningsprocessen.Mjukgörare tillsätts polymerer för att minska sprödheten hos polymerprodukten.De påverkar tvärbindningen närhelst de deltar i genereringen av friradikaler eller går in i förökningsreaktionerna.Dibutylftalat, tritolylfosfat och diallylfosfat är de vanligaste exemplen på mjukgörare till PVC.Flexibilitet och elasticitet, vilket är mycket viktigt vid elektrisk isolering, förbättras genom att tillsätta mjukgörare till PVC.Faktum är att PVC, som är polärt på grund av obalanserad struktur, ger upphov till starka intermolekylära bindningar, vilka sammanfogar de makromolekylära kedjorna stelt, tillsammans gör den oflexibel.Antioxidanter är en annan grupp av tillsatser, som är nödvändiga för varje tvärbunden blandning utformad för det praktiska syftet att jämföra högre termooxidativ stabilitet på en polymerproduktion.Vanligtvis påverkar de tvärbindningen genom att avlägsna radikaler, som kan bilda tvärbindningar.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butyl-3-metylfenol), MB(Mercapto bensoimidazol) är exempel på antioxidanter som används av Ueno et al. Förutom mjukgörare och antioxidanter krävs färgämnen, som trådisoleringsmaterialen har använts speciellt för apparater. Färgämnen för plast inkluderar en mängd olika oorganiska och organiska material. De missfärgade tillsatserna föredras inte inom detta område. Fyllmedel tillsätts i allmänhet för att förbättra deras fysikalisk-mekaniska egenskaper och bearbetbarhet. En positiv effekt av fyllmedel kan observeras vid bestrålningstvärbindning. Det har visat sig att utbytet av radikaler i polyeten ökade med 50 % när en liten mängd (0,05 %) aerosil tillsätts. Det har antagits att en högre produktion av radikaler sker vid interfas aerosil– polyeten, där makromolekyler kan vara i icke-jämviktstillstånd av okompenserade stammar.Med en högre halt av fyllmedel kan en överföring av energi från fyllmedlet till polymerfasen ske och därmed bidra till ett högre utbyte av fria radikaler.Dessutom kan kombination av bestrålning med reaktiv blandning påverka lokaliseringen av tvärbindningar längs polymerkedjorna.
Kort sagt, strålning spelar den viktiga rollen i polymerbearbetningen som används inom det elektriska området. "Strålningstvärbindning" är fenomenet genom vilket polymerernas egenskaper kan förbättras.Det är den mest avancerade metoden som "vulkanisering" har vissa begränsningar.Tvärbindningseffektiviteten kan förbättras genom val av lämpliga monomerer.I strålningstvärbindningsprocessen är mjukgörare, fillmedel och flamskyddsmedel ganska effektiva i strålningstvärbindningsprocessen.Strålningstvärbindningsmetoden är också mycket användbar vid framställning av halvledarmaterial.Bortsett från dessa kan strålningsympningsteknik också användas för att förbereda den ledande kompositfilmen och filmerna med fotoledande beteende.
Posttid: maj-02-2017