1. Innledning
EVA er forkortelsen for etylenvinylacetat-kopolymer, en polyolefinpolymer. På grunn av lav smeltetemperatur, god fluiditet, polaritet og halogenfrie elementer, og kan være kompatibel med en rekke polymerer og mineralpulvere, en rekke mekaniske og fysiske egenskaper, elektriske egenskaper og prosesseringsytelse balansert, og prisen er lav, markedet er tilstrekkelig, så både som kabelisolasjonsmateriale og kan også brukes som fyllstoff og mantelmateriale; kan lages til termoplastmateriale og kan lages til termoherdende tverrbindingsmateriale.
EVA har et bredt bruksområde og flammehemmere, og kan lages til halogenfrie materialer med lav røykinnhold eller halogenbrenselbarriere. Hvis du velger EVA med høyt VA-innhold som basismateriale, kan det også lages til oljebestandige materialer. Hvis du velger en moderat smelteindeks, kan EVA-flammehemmere legges til 2 til 3 ganger fyllet, noe som gir en mer balansert oksygenbarriere (fyllingsmateriale) for å forbedre ekstruderingsprosessens ytelse og pris.
I denne artikkelen, fra de strukturelle egenskapene til EVA, introduksjonen av dens anvendelse i kabelindustrien og utviklingsutsikter.
2. Strukturelle egenskaper
Ved synteseproduksjon kan endring av polymerisasjonsgradsforholdet n/m gi et VA-innhold på 5 til 90 % av EVA; økning av den totale polymerisasjonsgraden kan gi en molekylvekt på titusenvis til hundretusenvis av EVA; VA-innhold under 40 % på grunn av delvis krystallisering og dårlig elastisitet, ofte kjent som EVA-plast; når VA-innholdet er større enn 40 %, er en gummilignende elastomer uten krystallisering, ofte kjent som EVM-gummi.
1. 2 Eiendommer
Molekylkjeden til EVA er en lineær mettet struktur, så den har god varmealdring, vær- og ozonbestandighet.
EVA-molekylets hovedkjede inneholder ikke dobbeltbindinger, benzenringer, acyl-, amingrupper og andre grupper som lett kan røyke ved brenning, og sidekjedene inneholder heller ikke metyl-, fenyl-, cyano- og andre grupper som lett kan røyke ved brenning. I tillegg inneholder ikke selve molekylet halogenelementer, så det er spesielt egnet for lavrøyk halogenfri resistiv brenselbase.
Den store størrelsen på vinylacetatgruppen (VA) i EVA-sidekjeden og dens middels polaritet betyr at den både hemmer vinylryggradens tendens til å krystallisere og kobler seg godt til mineralfyllstoffer, noe som skaper forholdene for høytytende barrieredrivstoff. Dette gjelder spesielt for resistmaterialer med lavt røykinnhold og halogenfrie materialer, ettersom flammehemmere med mer enn 50 volumprosent [f.eks. Al(OH)3, Mg(OH)2, osv.] må tilsettes for å oppfylle kravene i kabelstandarder for flammehemming. EVA med et middels til høyt VA-innhold brukes som base for å produsere flammehemmende drivstoff med lavt røykinnhold og halogenfrie materialer med utmerkede egenskaper.
Siden EVA-sidekjeden vinylacetatgruppe (VA) er polar, jo høyere VA-innhold, desto mer polar er polymeren og desto bedre oljebestandighet. Oljebestandigheten som kreves av kabelindustrien refererer hovedsakelig til evnen til å motstå ikke-polare eller svakt polare mineraloljer. I henhold til prinsippet om lignende kompatibilitet brukes EVA med høyt VA-innhold som basismateriale for å produsere en lavrøyk- og halogenfri brenselbarriere med god oljebestandighet.
EVA-molekyler i alfa-olefin H-atomytelsen er mer aktiv. I peroksidradikaler eller høyenergi-elektronstrålingseffekten er det lett å ta H-tverrbindingsreaksjoner, bli tverrbundet plast eller gummi, og kan lages med krevende ytelseskrav til spesielle lednings- og kabelmaterialer.
Tilsetningen av vinylacetatgruppen gjør at smeltetemperaturen til EVA synker betydelig, og antallet korte VA-sidekjeder kan øke EVA-strømmen. Derfor er ekstruderingsytelsen mye bedre enn den molekylære strukturen til lignende polyetylen, og blir det foretrukne basismaterialet for halvledende skjermingsmaterialer og halogen- og halogenfrie brenselbarrierer.
2 Produktfordeler
2. 1 Ekstremt høy kostnadsytelse
EVA har svært gode fysiske og mekaniske egenskaper, varmebestandighet, værbestandighet, ozonbestandighet og elektriske egenskaper. Velg riktig kvalitet for å lage varmebestandighet og flammehemmende egenskaper, samt spesialkabelmateriale som er motstandsdyktig mot olje og løsemidler.
Termoplastisk EVA-materiale brukes hovedsakelig med et VA-innhold på 15 % til 46 %, med en smelteindeks på 0,5 til 4 grader. EVA har mange produsenter, mange merker, et bredt utvalg av alternativer, moderate priser, tilstrekkelig forsyning, brukere trenger bare å åpne EVA-delen av nettstedet, merke, ytelse, pris og leveringssted på et øyeblikk, du kan velge, veldig praktisk.
EVA er en polyolefinpolymer, og sammenlignes med mykhet og bruksegenskaper, og polyetylen (PE)-materiale er likt og mykt polyvinylklorid (PVC)-kabelmateriale. Men videre forskning vil vise at EVA og de to ovennevnte materialetypene er uerstattelige.
2. 2 utmerket prosesseringsytelse
EVA i kabelapplikasjoner stammer fra skjermingsmateriale for mellom- og høyspenningskabler, fra innsiden og utsiden, og senere utvidet til halogenfri drivstoffbarriere. Fra et prosesseringssynspunkt regnes disse to materialtypene som "høyfylte materialer": skjermingsmaterialet må tilsettes en stor mengde ledende karbonrøyk for å øke viskositeten og redusere flytbarheten kraftig. Halogenfritt flammehemmende drivstoff må tilsettes en stor mengde halogenfrie flammehemmere, og viskositeten til halogenfritt materiale øker kraftig og flytbarheten reduseres kraftig. Løsningen er å finne en polymer som kan håndtere store doser fyllstoff, men som også har lav smelteviskositet og god flytbarhet. Av denne grunn er EVA det foretrukne valget.
EVA-smelteviskositeten vil øke raskt med ekstruderingsprosesstemperatur og skjærhastighet. Brukeren trenger bare å justere ekstrudertemperaturen og skruehastigheten, slik at lednings- og kabelprodukter kan oppnå utmerket ytelse. Et stort antall innenlandske og utenlandske applikasjoner viser at for halogenfrie materialer med høyt fyllstoffinnhold og lav røykutvikling, fordi viskositeten er for stor og smelteindeksen er for liten. Derfor er det kun nødvendig å bruke ekstrudering med lavt kompresjonsforhold (kompresjonsforhold mindre enn 1,3) for å sikre god ekstruderingskvalitet. Gummibaserte EVM-materialer med vulkaniseringsmidler kan ekstruderes på både gummiekstrudere og generelle ekstrudere. Den påfølgende vulkaniseringsprosessen (tverrbinding) kan utføres enten ved termokjemisk (peroksid) tverrbinding eller ved elektronakseleratorbestrålingstverrbinding.
2. 3 Enkel å modifisere og tilpasse
Ledninger og kabler finnes overalt, fra himmelen til bakken, fra fjellene til havet. Brukernes krav til ledninger og kabler er også varierte og merkelige. Selv om strukturen til ledninger og kabler er lik, gjenspeiles ytelsesforskjellene hovedsakelig i isolasjons- og mantelmaterialene.
Så langt, både hjemme og i utlandet, utgjør myk PVC fortsatt det store flertallet av polymermaterialene som brukes i kabelindustrien. Med den økende bevisstheten rundt miljøvern og bærekraftig utvikling.
PVC-materialer har blitt sterkt begrenset, og forskere gjør alt de kan for å finne alternative materialer til PVC, hvorav det mest lovende er EVA.
EVA kan blandes med en rekke polymerer, men også med en rekke mineralpulvere og prosesseringshjelpemidler som er kompatible. De blandede produktene kan lages til termoplast for plastkabler, men også til tverrbundet gummi for gummikabler. Formuleringsdesignere kan basere brukerens (eller standard) krav, med EVA som basismateriale, for å sørge for at materialets ytelse oppfyller kravene.
3 EVA-applikasjonsområde
3. 1 Brukes som halvledende skjermingsmateriale for høyspenningskabler
Som vi alle vet, er hovedmaterialet i skjermingsmaterialet ledende karbonrøk. Hvis man tilsetter en stor mengde karbonrøk i plast- eller gummibasematerialet, vil det forringe skjermingsmaterialets flyteevne og ekstruderingsnivået betydelig. For å forhindre delvise utladninger i høyspentkabler, må de indre og ytre skjermene være tynne, skinnende, blanke og ensartede. Sammenlignet med andre polymerer kan EVA gjøre dette enklere. Årsaken til dette er at EVAs ekstruderingsprosess er spesielt god, flyter godt og ikke utsatt for smeltebrudd. Skjermingsmaterialet er delt inn i to kategorier: pakket inn i lederen på utsiden, kalt den indre skjermen, med det indre skjermingsmaterialet; pakket inn i isolasjonen på utsiden, kalt den ytre skjermen, med det ytre skjermingsmaterialet; det indre skjermingsmaterialet er for det meste termoplastisk. Det indre skjermingsmaterialet er for det meste termoplastisk og er ofte basert på EVA med et VA-innhold på 18 % til 28 %. Det ytre skjermingsmaterialet er for det meste tverrbundet og avskallebart og er ofte basert på EVA med et VA-innhold på 40 % til 46 %.
3. 2 Termoplastiske og tverrbundne flammehemmende drivstoff
Termoplastisk flammehemmende polyolefin er mye brukt i kabelindustrien, hovedsakelig for halogen- eller halogenfrie krav til marinekabler, kraftkabler og høykvalitets konstruksjonsledninger. Deres langsiktige driftstemperaturer varierer fra 70 til 90 °C.
For mellom- og høyspenningskabler på 10 kV og over, som har svært høye krav til elektrisk ytelse, bæres flammehemmende egenskaper hovedsakelig av den ytre kappen. I noen miljøkrevende bygninger eller prosjekter kreves det at kablene har lav røykutvikling, halogenfrie egenskaper, lav toksisitet eller lav røykutvikling og lav halogenutvikling, så termoplastiske flammehemmende polyolefiner er en levedyktig løsning.
For noen spesielle formål er den ytre diameteren ikke stor, temperaturbestandigheten mellom spesielle kabler på 105 ~ 150 ℃, mer tverrbundet flammehemmende polyolefinmateriale, og tverrbindingen kan velges av kabelprodusenten i henhold til sine egne produksjonsforhold. Det kan brukes tradisjonell høytrykksdamp eller høytemperatursaltbad, men elektronakseleratorer kan også tverrbindes ved romtemperatur med bestråling. Den langsiktige driftstemperaturen er delt inn i tre kategorier: 105 ℃, 125 ℃ og 150 ℃. Produksjonsanlegget kan lages i henhold til brukerens krav eller standarder, enten halogenfri eller halogenholdig drivstoffbarriere.
Det er velkjent at polyolefiner er upolare eller svakt polare polare polymerer. Siden de ligner på mineralolje i polaritet, anses polyolefiner for det meste å være mindre motstandsdyktige mot olje i henhold til prinsippet om lignende kompatibilitet. Imidlertid stipulerer mange kabelstandarder i inn- og utland også at tverrbundne motstander også må ha god motstand mot oljer, løsemidler og til og med oljeoppslemminger, syrer og alkalier. Dette er en utfordring for materialforskere, og nå, enten i Kina eller i utlandet, har disse krevende materialene blitt utviklet, og basismaterialet er EVA.
3. 3 Oksygenbarrieremateriale
Flerkjernekabler har mange hulrom mellom kjernene som må fylles for å sikre et avrundet kabelutseende, hvis fyllet i den ytre kappen er laget av halogenfri brenselbarriere. Dette fylllaget fungerer som en flammebarriere (oksygen) når kabelen brenner og er derfor kjent som en "oksygenbarriere" i bransjen.
De grunnleggende kravene til et oksygenbarrieremateriale er: gode ekstruderingsegenskaper, god halogenfri flammehemming (oksygenindeks vanligvis over 40) og lav kostnad.
Denne oksygenbarrieren har vært mye brukt i kabelindustrien i over et tiår og har ført til betydelige forbedringer i flammehemmingen til kabler. Oksygenbarrieren kan brukes til både halogenfrie flammehemmende kabler og halogenfrie flammehemmende kabler (f.eks. PVC). Mye praksis har vist at kabler med oksygenbarriere har større sannsynlighet for å bestå enkeltstående vertikal brenning og buntbrenningstester.
Fra et materialsammensetningsperspektiv er dette oksygenbarrierematerialet faktisk et «ultrahøyt fyllstoff», fordi det for å oppnå lave kostnader er nødvendig å bruke et høyt fyllstoff. For å oppnå en høy oksygenindeks må man også tilsette en høy andel (2 til 3 ganger) Mg(OH)2 eller Al(OH)3, og for å ekstrudere godt må man velge EVA som basismateriale.
3. 4 Modifisert PE-mantelmateriale
Polyetylen-mantelmaterialer er utsatt for to problemer: for det første er de utsatt for smeltebrudd (dvs. haihud) under ekstrudering; for det andre er de utsatt for miljømessige spenningssprekker. Den enkleste løsningen er å tilsette en viss andel EVA i formuleringen. Brukt som modifisert EVA, hovedsakelig med lavt VA-innhold i kvaliteten, er smelteindeksen mellom 1 og 2 passende.
4. Utviklingsutsikter
(1) EVA har blitt mye brukt i kabelindustrien, og den årlige mengden har vokst gradvis og jevnt. Spesielt i det siste tiåret, på grunn av viktigheten av miljøvern, har EVA-basert drivstoffbestandighet gjennomgått en rask utvikling, og har delvis erstattet trenden med PVC-baserte kabelmaterialer. Den utmerkede kostnadseffektiviteten og den utmerkede ytelsen i ekstruderingsprosessen gjør det vanskelig å erstatte andre materialer.
(2) Kabelindustrien forbruker EVA-harpiks årlig nærmere 100 000 tonn. Valget av EVA-harpiksvarianter vil variere fra lavt til høyt. Kombinert med at bedriftenes granulering av kabelmaterialet ikke er store, sprer hver bedrift seg kun i tusenvis av tonn EVA-harpiks hvert år. Dette vil ikke være EVA-industriens store bedriftsoppmerksomhet. For eksempel er den største mengden halogenfri flammehemmende basismateriale, og hovedvalget er VA/MI = 28/2 ~ 3 av EVA-harpiks (som for eksempel EVA 265 # fra USA). Og denne spesifikasjonsgraden for EVA er så langt ikke produsert og levert av innenlandske produsenter. For ikke å nevne at VA-innhold er høyere enn 28, og smelteindeksen er lavere enn 3 for annen EVA-harpiksproduksjon og -forsyning.
(3) Utenlandske selskaper produserer EVA fordi de ikke har innenlandske konkurrenter, og prisen har lenge vært høy, noe som har dempet entusiasmen for innenlandske kabelfabrikker. Mer enn 50 % av VA-innholdet i gummi-type EVM er dominert av utenlandske selskaper, og prisen er 2 til 3 ganger lik VA-innholdet i merkevaren. Slike høye priser påvirker igjen også mengden av denne gummi-type EVM, så kabelindustrien oppfordrer innenlandske EVA-produsenter til å øke den innenlandske produksjonstakten av EVA. Industrien har brukt mye EVA-harpiks.
(4) Basert på bølgen av miljøvern i globaliseringens tidsalder, anses EVA av kabelindustrien for å være det beste basismaterialet for miljøvennlig drivstoffmotstand. Bruken av EVA vokser med en hastighet på 15 % per år, og utsiktene er svært lovende. Mengden og vekstraten for skjermingsmaterialer og produksjon og vekstrate for mellom- og høyspenningskabler er omtrent 8 % til 10 %. Polyolefinmotstandene vokser raskt og har de siste årene holdt seg på mellom 15 % og 20 %, og i løpet av de neste 5 til 10 årene kan den også opprettholde denne vekstraten.
Publisert: 31. juli 2022