Hva er halogenfrie isolasjonsmaterialer?

Teknologipresse

Hva er halogenfrie isolasjonsmaterialer?

(1)Kryssbundet lavrøyk-nullhalogen polyetylen (XLPE) isolasjonsmateriale:
XLPE-isolasjonsmateriale produseres ved å blande polyetylen (PE) og etylenvinylacetat (EVA) som basismatrise, sammen med forskjellige tilsetningsstoffer som halogenfrie flammehemmere, smøremidler, antioksidanter osv., gjennom en blandings- og pelleteringsprosess. Etter bestrålingsbehandling omdannes PE fra en lineær molekylstruktur til en tredimensjonal struktur, og endres fra et termoplastisk materiale til en uoppløselig termoherdende plast.

XLPE-isolasjonskabler har flere fordeler sammenlignet med vanlig termoplastisk PE:
1. Forbedret motstand mot termisk deformasjon, forbedrede mekaniske egenskaper ved høye temperaturer og forbedret motstand mot miljømessige spenningssprekker og termisk aldring.
2. Forbedret kjemisk stabilitet og løsemiddelbestandighet, redusert kaldflyt og opprettholdte elektriske egenskaper. Langtids driftstemperaturer kan nå 125 °C til 150 °C. Etter tverrbindingsprosessering kan kortslutningstemperaturen til PE økes til 250 °C, noe som gir en betydelig høyere strømføringsevne for kabler med samme tykkelse.
3. XLPE-isolerte kabler har også utmerkede mekaniske, vanntette og strålingsbestandige egenskaper, noe som gjør dem egnet for ulike bruksområder, for eksempel intern kabling i elektriske apparater, motorledninger, belysningsledninger, lavspenningssignalstyringskabler for biler, lokomotivledninger, T-banekabler, miljøvennlige gruvekabler, skipskabler, 1E-klasse kabler for kjernekraftverk, nedsenkbare pumpekabler og kraftoverføringskabler.

De nåværende retningene innen utvikling av XLPE-isolasjonsmaterialer inkluderer bestrålingstverrbundne PE-strømkabelisolasjonsmaterialer, bestrålingstverrbundne PE-luftisolasjonsmaterialer og bestrålingstverrbundne flammehemmende polyolefin-kappematerialer.

(2)Isolasjonsmateriale av tverrbundet polypropylen (XL-PP):
Polypropylen (PP), som en vanlig plast, har egenskaper som lett vekt, rikelig med råmaterialer, kostnadseffektivitet, utmerket kjemisk korrosjonsbestandighet, enkel støping og resirkulerbarhet. Imidlertid har den begrensninger som lav styrke, dårlig varmebestandighet, betydelig krympedeformasjon, dårlig krypemotstand, lavtemperatursprøhet og dårlig motstand mot varme- og oksygenaldring. Disse begrensningene har begrenset bruken i kabelapplikasjoner. Forskere har jobbet med å modifisere polypropylenmaterialer for å forbedre deres generelle ytelse, og bestrålingstverrbundet modifisert polypropylen (XL-PP) har effektivt overvunnet disse begrensningene.

XL-PP-isolerte ledninger kan oppfylle UL VW-1-flammetester og UL-klassifiserte 150 °C-ledningsstandarder. I praktiske kabelapplikasjoner blandes EVA ofte med PE, PVC, PP og andre materialer for å justere ytelsen til kabelisolasjonslaget.

En av ulempene med bestrålingstverrbundet PP er at det involverer en konkurrerende reaksjon mellom dannelsen av umettede endegrupper gjennom nedbrytningsreaksjoner og tverrbindingsreaksjoner mellom stimulerte molekyler og store molekylære frie radikaler. Studier har vist at forholdet mellom nedbrytnings- og tverrbindingsreaksjoner i PP-bestrålingstverrbinding er omtrent 0,8 ved bruk av gammastrålebestråling. For å oppnå effektive tverrbindingsreaksjoner i PP må tverrbindingspromotorer tilsettes for bestrålingstverrbinding. I tillegg er den effektive tverrbindingstykkelsen begrenset av penetrasjonsevnen til elektronstråler under bestråling. Bestråling fører til produksjon av gass og skumdannelse, noe som er fordelaktig for tverrbinding av tynne produkter, men begrenser bruken av tykkveggede kabler.

(3) Isolasjonsmateriale av tverrbundet etylen-vinylacetat-kopolymer (XL-EVA):
Etter hvert som etterspørselen etter kabelsikkerhet øker, har utviklingen av halogenfrie flammehemmende tverrbundne kabler vokst raskt. Sammenlignet med PE har EVA, som introduserer vinylacetatmonomerer i molekylkjeden, lavere krystallinitet, noe som resulterer i forbedret fleksibilitet, slagfasthet, fyllstoffkompatibilitet og varmeforseglingsegenskaper. Generelt avhenger egenskapene til EVA-harpiks av innholdet av vinylacetatmonomerer i molekylkjeden. Høyere vinylacetatinnhold fører til økt gjennomsiktighet, fleksibilitet og seighet. EVA-harpiks har utmerket fyllstoffkompatibilitet og tverrbindingsevne, noe som gjør den stadig mer populær i halogenfrie flammehemmende tverrbundne kabler.

EVA-harpiks med et vinylacetatinnhold på omtrent 12 % til 24 % brukes ofte i lednings- og kabelisolasjon. I faktiske kabelapplikasjoner blandes EVA ofte med PE, PVC, PP og andre materialer for å justere ytelsen til kabelisolasjonslaget. EVA-komponenter kan fremme tverrbinding og forbedre kabelytelsen etter tverrbinding.

(4) Tverrbundet etylen-propylen-dienmonomer (XL-EPDM) isolasjonsmateriale:
XL-EPDM er en terpolymer bestående av etylen, propylen og ikke-konjugerte dienmonomerer, tverrbundet gjennom bestråling. XL-EPDM-kabler kombinerer fordelene med polyolefinisolerte kabler og vanlige gummiisolerte kabler:
1. Fleksibilitet, spenst, ikke-heftende ved høye temperaturer, langvarig aldringsbestandighet og motstand mot tøffe klimaer (-60 °C til 125 °C).
2. Ozonbestandighet, UV-bestandighet, elektrisk isolasjonsytelse og motstand mot kjemisk korrosjon.
3. Motstandsdyktighet mot olje og løsemidler som er sammenlignbar med generell kloroprengummiisolasjon. Den kan produseres ved hjelp av vanlig varmekstruderingsutstyr, noe som gjør den kostnadseffektiv.

XL-EPDM-isolerte kabler har et bredt spekter av bruksområder, inkludert, men ikke begrenset til, lavspenningskabler, skipskabler, tenningskabler for biler, kontrollkabler for kjølekompressorer, mobile gruvekabler, boreutstyr og medisinsk utstyr.

De største ulempene med XL-EPDM-kabler inkluderer dårlig rivestyrke og svake klebe- og selvklebende egenskaper, noe som kan påvirke senere behandling.

(5) Silikongummiisolasjonsmateriale

Silikongummi har fleksibilitet og utmerket motstand mot ozon, koronautladning og flammer, noe som gjør det til et ideelt materiale for elektrisk isolasjon. Dens primære bruksområde i elektroindustrien er for ledninger og kabler. Silikongummiledninger og -kabler er spesielt godt egnet for bruk i høytemperatur og krevende miljøer, med en betydelig lengre levetid sammenlignet med standardkabler. Vanlige bruksområder inkluderer høytemperaturmotorer, transformatorer, generatorer, elektronisk og elektrisk utstyr, tenningskabler i transportkjøretøyer og marine kraft- og kontrollkabler.

For tiden blir silikongummiisolerte kabler vanligvis tverrbundet enten ved hjelp av atmosfærisk trykk med varmluft eller høytrykksdamp. Det pågår også forskning på bruk av elektronstrålebestråling for tverrbinding av silikongummi, selv om det ennå ikke har blitt utbredt i kabelindustrien. Med de siste fremskrittene innen bestrålingstverrbindingsteknologi tilbyr det et rimeligere, mer effektivt og miljøvennlig alternativ for silikongummiisolasjonsmaterialer. Gjennom elektronstrålebestråling eller andre strålingskilder kan effektiv tverrbinding av silikongummiisolasjon oppnås samtidig som man har kontroll over dybden og graden av tverrbinding for å møte spesifikke applikasjonskrav.

Derfor er bruken av bestrålingstverrbindingsteknologi for silikongummiisolasjonsmaterialer lovende i lednings- og kabelindustrien. Denne teknologien forventes å redusere produksjonskostnader, forbedre produksjonseffektiviteten og bidra til å redusere negative miljøpåvirkninger. Fremtidig forskning og utvikling kan ytterligere drive bruken av bestrålingstverrbindingsteknologi for silikongummiisolasjonsmaterialer, noe som gjør dem mer anvendelige for produksjon av høytemperatur- og høyytelsesledninger og -kabler i elektroindustrien. Dette vil gi mer pålitelige og holdbare løsninger for ulike bruksområder.


Publisert: 28. september 2023