Ledningerne og kablerne fremstillet ved bestrålingstværbindingsmetoden har varmebestandighed, slidstyrke, korrosionsbestandighed, høj trækstyrke og jernmodstand. Sammenlignet med andre tværbindingsbehandlingsmetoder har de bedre isoleringsevne og vil ikke blive forringet af uomsatte katalysatorer, hvilket kan forbedre elektrisk ydeevne, termisk ældningsmodstand og materialestabilitet. Strålingstværbinding er en ideel proces og produktionsmetode til forskellige fleksible ledninger, kabler til elektrisk udstyr, høj-temperaturbestandige og flammehæmmende-ledninger og kabler.
Isoleringsmaterialet i de fleste kabler skal ikke kun have høj isolationsmodstand, spændingsstyrke eller lavt dielektrisk tab, men også have gode fysiske og mekaniske egenskaber, såsom trækstyrke, bøjningsmodstand, vibrationsmodstand, torsionsmodstand osv. Isoleringsmaterialerne til bestrålede tværbundne kabler omfatter hovedsageligt polyvinylchlorid, polyethylen{2} og tværbundet polyethylen, polyethylen{2} tværbundet-EPDM-gummi.
1, halogenholdigt isoleringsmateriale
(1) Polyvinylchlorid (PVC) isoleringsmateriale
PVC-isoleringsmateriale er en blanding af blødgøringsmidler, stabilisatorer, flammehæmmere, smøremidler og andre tilsætningsstoffer tilsat PVC-pulver i henhold til forskellige formler. Efter årtiers produktion og brug er PVC-fremstilling, formeljustering og forarbejdningsteknologi blevet meget moden til forskellige applikationer og karakteristiske krav til kabler. Med sin fremragende behandlingsydelse og lave omkostninger er PVC-isolerede kabler meget udbredt i husholdningsapparater, mekanisk udstyr, netværkskommunikation, bygningsledninger og andre områder og har betydelige ydeevnekarakteristika:
1. Moden fremstillingsteknologi, let at forme og behandle. Sammenlignet med andre typer kabelisoleringsmaterialer har det ikke kun lave omkostninger, men kan også effektivt kontrollere overfladefarveforskellen, optisk sløvhed, udskrivning, forarbejdningseffektivitet, blødhed og hårdhed, vedhæftning af ledere, mekaniske og fysiske egenskaber af selve ledningen og elektriske egenskaber.
2. Det har fremragende flammehæmmende egenskaber, så PVC-isolerede ledninger kan nemt opfylde de flammehæmmende niveauer angivet i forskellige standarder.
3. Med hensyn til nominel spænding bruges den generelt til spændingsniveauer på 1000V AC og derunder.
PVC har også nogle iboende ulemper, der begrænser dets anvendelse, hovedsageligt manifesteret som:
På grund af det høje indhold af klor vil der under forbrændingen udsendes en stor mængde tyk røg, som kan forårsage kvælning, påvirke sigtbarheden og producere nogle kræftfremkaldende stoffer og HC1-gas, hvilket udgør en alvorlig trussel mod miljøet. Med udviklingen af produktionsteknologi til lavt røg- og halogenfrie isoleringsmaterialer- er gradvist at erstatte traditionel PVC-isolering blevet en uundgåelig trend inden for kabeludvikling.
2. Almindelig PVC-isolering har dårlig modstandsdygtighed over for syre og alkali, varme og olie og organiske opløsningsmidler. Ifølge det kemiske princip om lignende opløselighed er PVC-tråd tilbøjelig til at beskadige og revne i det specifikke miljø.
Generelt opnås dette ved at optimere og forbedre materialeformlen, krydsbinding gennem bestråling og omdanne almindelig termoplastisk PVC til uopløselig termohærdende plast, hvilket gør dens molekylære struktur mere stabil og forbedrer dens isoleringsmekaniske styrke. Kortslutningstemperaturen- kan øges med op til 250 grader.
Når PVC bestråles, vil det nedbrydes, når bestrålingsdosis er for høj. Rene PVC-molekyler gennemgår strålingstværbinding, men det er vanskeligt at opnå værdifulde materialer på grund af dehydrochlorering, bindingsbrudreaktioner og misfarvning. Tilføjelse af sensibilisatorer med multi-funktionelle umættede monomerer kan reducere bindingsbrud og misfarvning af PVC-molekylekæder, hvilket yder et væsentligt bidrag til dannelsen af tværbundne netværk.
I nærvær af multifunktionelle monomerer såsom TMPTM og TMPTA er ydeevnen af PVC blevet væsentligt forbedret efter bestråling ved en dosis lavere end 10kGy, og den kan bruges som isoleringsmateriale og en række rørfittings (såsom klargøring af flammehæmmende kabel med varmebestandighed på 105 grader). Ved samme strålingsdosis er gelindholdet i systemet med sensibilisator 5% ~ 10% højere end i systemet uden sensibilisator; For at opnå det samme gelindhold kræver systemet, der tilføjer sensibilisator, en lille strålingsdosis. Tilsætning af sensibilisator kan reducere strålingsdosis med mere end 50 % og samtidig øge gelindholdet. Reduktionen af stråledosis kan undgå defekter forårsaget af stigning i materialetemperaturen, når dosis er for høj. På nuværende tidspunkt omfatter udviklingsretningen for PVC-isoleringsmaterialer hovedsageligt fleksible tværbundne PVC-kabelmaterialer, gennemsigtige kabelmaterialer og blyfrie PVC-kabelmaterialer.
(2) Fluoroplast
Fluoroplastiske isoleringsmaterialer er meget udbredt inden for kabler, med enestående ydeevne i forskellige aspekter såsom PTFE, ETFE, PVDF osv. Blandt dem kan PTFE arbejde i et miljø på 200 grader i lang tid. Dens lette, fremragende korrosionsbestandighed og mekaniske egenskaber samt fremragende dielektriske egenskaber og modstandsdygtighed over for slid gør den meget udbredt inden for luftfart og rumfart.
De fleste fluorplast, især PTFE, betragtes generelt som strålingsnedbrydelige materialer. PTFE kan undergå revner og generere PTFE mikropulver under forskellige forhold. Under vakuum eller inert atmosfærebestråling ved en temperatur på 330 grader ~ 340 grader, hvilket er højere end smeltepunktet for PTFE, kan tværbinding af PTFE opnås. Strålingsmodstanden og slidstyrken af tværbundne PTFE-materialer er væsentligt forbedret, hvilket præcist kompenserer for manglerne ved ikke-tværbundne PTFE-materialer. Men på grund af det faktum, at PTFE kun kan tværbinde i sin smeltede tilstand, er anvendelsen af tværbundet PTFE i kabler begrænset.
Blandt andre fluoroplastiske varianter har ETFE og PVDF god strålingsmodstand, men deres brugstemperatur er lavere end PTFB. Efter bestrålingstværbinding kan dens brugstemperatur øges. Efter elektronstrålekrydsforbindelse- kan temperaturniveauet for ETFE-ledninger hæves fra 150 grader til 200 grader, mens andre fremragende egenskaber forbliver uændrede. XL-ETFE-isolerede ledninger er en af de to mest almindeligt anvendte typer ledninger i luftfarten i dag.
XL-ETFE-isoleret ledning er lavet af specielt tværbindbart ETFE-isoleringsmateriale, som ekstruderes til en ledning og tværbindes ved elektronstrålebestråling. ETFE molekyler indeholder ethylen strukturelle enheder, så de har en tendens til at tværbinde under bestråling. Graden af tværbinding er imidlertid ikke tilstrækkelig, og særlige tværbindingssensibilisatorer skal tilsættes for at fremme tværbinding. Derudover påvirkes ETFE-bestrålingstværbindingsprocessen af oxygenatmosfæren, og tværbindingsgraden er ustabil. Anvendelse af bestrålingstværbinding i en inert gasatmosfære ved højere temperaturer er gavnlig for stabiliteten af trådtværbinding.
Sammenlignet med almindelige PE- og PVC-kabler har fluoroplastiske kabler følgende enestående fordele:
1. Høj temperatur modstand
Fluoroplast har ekstraordinær termisk stabilitet, og fluoroplastiske kabler kan tilpasse sig højtemperaturmiljøer fra 150 grader til 250 grader. Med andre ord kan fluoroplastiske kabler under de samme tværsnitslederbetingelser transmittere større tilladte strømme, hvilket i høj grad forbedrer anvendelsesområdet for denne type isolerede ledninger. På grund af dens unikke ydeevne kan fluoroplastiske kabler bruges til interne ledninger, blyledninger osv. i fly, skibe, høje-temperaturovne og elektroniske enheder.
2. God flammehæmning
Fluoroplast har et højt iltindeks og er generelt vanskeligt at forbrænde, med et lille område af flammediffusion under forbrænding. Tråden lavet af den er velegnet til værktøj og steder med strenge krav til flammehæmning. For eksempel offentlige steder som computernetværk, undergrundsbaner, køretøjer, fly osv. Når en brand opstår, kan folk have en vis tid til at evakuere sikkert og yde førstehjælp til personalet.
3. Fremragende elektrisk ydeevne
Sammenlignet med PE har fluorplast en lavere dielektrisk konstant. Sammenlignet med koaksialkabler med lignende strukturer har fluoroplastiske kabler derfor mindre dæmpning og er mere egnede til højfrekvent signaltransmission. Den stigende hyppighed af kabelbrug er blevet en trend i dag, og på grund af fluorplastiks høje temperaturbestandighed bruges de almindeligvis som interne ledninger til transmissionskommunikationsudstyr, jumpere mellem trådløse transmissionsfødere og sendere og video- og lydkabler. Derudover har fluoroplastiske kabler god dielektrisk styrke og isolationsmodstand, hvilket gør dem velegnede til brug som styrekabler til vigtige instrumenter.
4. Fremragende mekaniske og kemiske egenskaber
Fluoroplast har høj kemisk bindingsenergi, høj stabilitet og er næsten upåvirket af temperaturændringer. De har fremragende vejrbestandighed og mekanisk styrke; Og det er ikke påvirket af forskellige syrer, baser og organiske opløsningsmidler. Derfor er den velegnet til miljøer med betydelige klimaændringer og korrosive egenskaber, såsom petrokemikalier, raffinaderier og oliebrøndsinstrumentstyring.
5. Befordrende for svejsning og forbindelsesledninger
I elektroniske instrumenter laves mange forbindelser ved hjælp af svejsemetoder. På grund af den lave smeltetemperatur af almindelig plast er de tilbøjelige til at smelte ved høje temperaturer, hvilket kræver dygtige svejseteknikker. Nogle svejsepunkter kræver en vis mængde svejsetid, hvilket også er blevet årsagen til, at fluoroplastiske kabler er populære, såsom intern ledningsføring af kommunikationsudstyr og elektroniske instrumenter.
Fluoroplast har også nogle ulemper, der begrænser deres anvendelse:
1. Råvarepriserne på fluorplast er dyre, og i øjeblikket er den indenlandske produktion hovedsagelig afhængig af import (Daikin fra Japan og DuPont fra USA). Selvom den indenlandske fluoroplastiske produktionsindustri har udviklet sig hurtigt i de seneste år, er produktionsvarianterne relativt enkeltstående, og materialerne har stadig et vist hul i termisk stabilitet og andre omfattende egenskaber sammenlignet med importerede materialer.
2. Sammenlignet med andre isoleringsmaterialer er produktionsprocessen vanskeligere, produktionseffektiviteten er lav, udskrivningen er let at falde af, og forbruget er stort, hvilket gør produktionsomkostningerne højere.
3. PTFE-fluorplast har dårlig strålingsmodstand. For eksempel, ved stuetemperatur eller i nærværelse af luft, når bestrålingsdosen når flere Mrad, kan acceleratorelektronstrålebestråling forårsage, at kulstofhovedkæden af PTFE-molekyler brydes, hvilket fører til revnedannelse af PTPE og hurtig nedbrydning af PTFE.
2, halogen-frit isoleringsmateriale
(1) Tværbundet lavrøghalogen-fri polyethylen (XLPE) isoleringsmateriale
Polyethylen (PE) og ethylenvinylacetat (EVA) bruges som matrix, og forskellige tilsætningsstoffer såsom halogen-fri flammehæmmere, smøremidler, antioxidanter osv. tilsættes gennem gummiblanding og granulering for at fremstille polyethylenisoleringsmateriale. Efter bestrålingsbehandling kan polyethylen transformeres fra en lineær molekylær struktur til en tre-dimensionel bulkstruktur. Samtidig omdannelse fra termoplast til uopløselig termohærdende plast. Sammenlignet med almindelig termoplastisk polyethylen har XLPE-isolerede kabler følgende fordele:
1. Forbedret modstandsdygtighed over for varmedeformation, forbedrede mekaniske egenskaber ved høje temperaturer og forbedret modstandsdygtighed over for spændingsrevner fra omgivelserne og varmeældning.
2. Forbedret kemisk stabilitet og opløsningsmiddelresistens, reduceret koldt flow og grundlæggende bevaret den originale elektriske ydeevne. Den langsigtede-arbejdstemperatur kan nå 125 grader og 150 grader. Efter tværbindingsbehandling kan-kortslutningstemperaturen for polyethylen øges til 250 grader. For kabler af samme tykkelse øges strømbæreevnen for tværbundet polyethylen betydeligt.
XLPE-isolerede kabler har fremragende mekaniske, vandtætte og strålingsmodstandsegenskaber, hvilket gør dem meget udbredt inden for forskellige områder. For eksempel i industrier som interne elektriske tilslutningsledninger, motorledninger, lysledninger, lavspændingssignalkontrolledninger til biler, lokomotivledninger, undergrundskabler, miljøbeskyttelseskabler til minedrift, marinekabler, kabler af 1E-kvalitet til atomkraftværker, dykpumpekabler og kraftoverførselskabler.
På nuværende tidspunkt omfatter udviklingsretningen for XLPE-isoleringsmaterialer hovedsageligt bestrålede tværbundne-strømkabelisoleringsmaterialer af polyethylen, bestrålede tværbundne-overheadisoleringsmaterialer af polyethylen og bestrålede tværbundne-flammehæmmende-polyolefinkappematerialer.
(2) Tværbundet polypropylen (XL-PP) isoleringsmateriale
Polypropylen (PP) har som en universalplastik karakteristika af lav vægt, rigelige råmaterialekilder, overlegen omkostningseffektivitet-, fremragende kemisk korrosionsbestandighed, nem støbning og genanvendelighed. På grund af defekter såsom lav styrke, dårlig varmebestandighed, stor krympningsdeformation, dårlig krybemodstand, lavtemperaturskørhed og dårlig varme- og iltældningsmodstand er anvendelsen af kabler imidlertid stærkt begrænset. Forskere har været forpligtet til at modificere polypropylenmaterialer for at forbedre deres omfattende ydeevne, og bestrålingstværbindende modificeret polypropylen (XL-PP) har effektivt overvundet disse problemer. Der er forskningsresultater, der indikerer, at XL-PP-isolerede ledninger kan opfylde standardkravene for UL VW-1 forbrændingstest og UL-klassificerede 150 graders ledninger. Samtidig er deres mekaniske egenskaber såsom trækstyrke og UL-gennemskæringstest ved nominel temperatur overlegne i forhold til tværbundet polypropylenisolering.
Ulempen ved polypropylenbestrålingstværbindingsmodifikation er, at der er en krakningsreaktion, der danner umættede endegrupper og en kompetitiv reaktion mellem stimulerede molekyler og store molekylære frie radikaler under PP-bestrålingstværbinding. Revnedannelse dominerer, når strålingsdosis er lav, og tværbinding dominerer, når dosis øges. Flere undersøgelser har vist, at under PP-strålingstværbinding er tværbindingseffektiviteten meget lav på grund af den samtidige forekomst af nedbrydning og tværbinding. Forholdet mellem nedbrydning og tværbindingsreaktion af isotaktisk PP efter bestråling med y-stråler er 0,8. For at opnå en effektiv tværbindingsreaktion af PP, skal der tilsættes tværbindingsacceleratorer til bestrålingstværbinding. Samtidig er den effektive tværbindingstykkelse begrænset af elektronstrålens gennemtrængningsevne, og de resterende ladninger under bestråling opskummes på grund af generering af gas, hvilket kun letter tværbindingen af tynde produkter og begrænser deres anvendelse på tykvæggede kabler.
(3) Tværbundet ethylenvinylacetatcopolymer (XL-EVA) isoleringsmateriale
Med den stigende efterspørgsel efter kabelsikkerhed har halogen-fri flammehæmmende-krydsbundne-kabler udviklet sig hurtigt. Sammenlignet med polyethylen reducerer EVA krystallinitet, forbedrer fleksibilitet, slagfasthed, fyldstofkompatibilitet og varmeforseglingsydelse ved at introducere vinylacetatmonomer i sin molekylære kæde. Generelt afhænger ydeevnen af EVA-harpiks hovedsageligt af indholdet af vinylacetat på molekylkæden. På grund af det justerbare sammensætningsforhold for at imødekomme forskellige anvendelsesbehov, jo højere indholdet af vinylacetat er, jo højere vil dets gennemsigtighed, blødhed og sejhed være. EVA-harpiks har god fyldstofinkludering og tværbindingsevne, så den bruges i stigende grad i halogen-fri flamme-tværbundne-kabler. Derudover bruges EVA-harpiks også til at lave hylstre til nogle specielle kabler. EVA-harpiksen, der anvendes i ledninger og kabler, har generelt et vinylacetatindhold på 12% til 24%. I praktiske kabelanvendelser blandes og behandles EVA ofte med PE, PVC, PP osv. for at justere kablets isoleringslags ydeevne. I det blandede materiale kan EVA-komponenten fremme tværbinding, hvilket forbedrer kablets ydeevne efter tværbinding.
(4) Tværbundet ethylenpropylen-diengummi (XL-EPDM) isoleringsmateriale
XL-EPDM er en ternær copolymer af ethylen, propylen og ikke-konjugeret dien, opnået ved bestrålingstværbinding. XL-EPDM-tråd kombinerer fordelene ved polyolefinisoleret tråd og almindelig gummiisoleret tråd:
1. Blød, fleksibel, elastisk, ikke-klæbende ved høje temperaturer, langtids-ældningsbestandighed og modstandsdygtighed over for barske vejrforhold (-60 grader ~125 grader).
2. Ozonbestandighed, UV-modstand, modstandsdygtighed over for elektrisk isolering og kemisk korrosionsbestandighed.
3. Ydeevnen for olie- og opløsningsmiddelbestandighed er sammenlignelig med generel-kloroprengummiisolering. Det kan produceres og fremstilles gennem almindeligt varmekstruderingsudstyr ved brug af strålingstværbinding, som er let at behandle og omkostningseffektivt-.
XL-EPDM-isolerede ledninger bruges i vid udstrækning til isolering af strømkabler og marinekabler under 35 kV. De er nu blevet erstattet af dette materiale og er blevet anvendt inden for områder som kølekompressorledninger, biler, vandtætte motorledninger, transformatorledninger, minedriftsmobilkabler, boring og medicinsk udstyr.
De største ulemper ved XL-EPDM-kabel er:
1. Dårlig rivemodstand.
2. Dårlig vedhæftning og selvklæbning, som påvirker efterfølgende forarbejdning.
(5) Silikonegummiisoleringsmateriale
Silikonegummi har fleksibilitet, modstandsdygtighed over for ozon, corona og flammer og god isoleringsevne. Dens hovedanvendelse i den elektriske industri er til ledninger og kabler. Silikonegummi ledninger og kabler er særligt velegnede til brug i høje temperaturer og barske miljøer, og deres levetid er meget længere end almindelige kabler. Universelle silikonegummiisolerede kabler kan i øjeblikket bruges i høje-temperaturmotorer, transformere, generatorer, elektronisk og elektrisk udstyr, tændkabler til transportkøretøjsmotorer, skibsstrøm og styrekabler.
På nuværende tidspunkt er de silikonegummiisolerede ledninger, der bruges i tværforbundne kabler, generelt krydsbundet- af atmosfærisk varm luft eller højtryksdamp. Der er også undersøgelser af elektronstrålebestråling kryds-af silikonegummi, men det er endnu ikke blevet brugt i stor udstrækning i kabelindustrien. Med udviklingen af bestrålingstværbindingsteknologi i de seneste år er omkostningerne ved bestrålingstværbinding lavere, og tværbindingseffektiviteten er højere; Fra et miljømæssigt perspektiv har det uerstattelige fordele. Derfor er anvendelsen af bestrålingstværbindingsteknologi til silikonegummiisoleringsmaterialer forskningsretningen for tværbinding af silikonegummitråde i fremtiden.
