Elektrivaldkonnas on elektrijuhtmete ja kaablite jaoks üks olulisemaid asju isolatsiooni- ja ümbrismaterjalid.Aastaid oli toitekaablite väljapaistvaks isolatsioonimaterjaliks õliga immutatud paber selle suurepäraste elektriliste omaduste tõttu.Samuti on see võimeline taluma suurt termilist ülekoormust ilma liigse riknemiseta.Oma hügroskoopsuse tõttu on metallkest aga niiskuse korrodeerunud.Seetõttu oli pikka aega olnud vajadus elektrikaabli isolatsioonimaterjali järele, milles oleks kombineeritud termoplastsete materjalide mittehügroskoopne olemus.
Ristseotud polümeere saab valmistada kahel erineval viisil.Üks on keemiline meetod ja teine ioniseerimismeetod.Kuigi selle ristsidumise efekti realiseerimine on üle 150 aasta vana, demonstreeris Charlesby esimest korda veenvalt ioniseeriva kiirguse ristsidumist.Kiirguse ristsidumise meetod on kõige produktiivsem väikesemõõduliste ja õhukeseseinaliste juhtmete puhul ning seetõttu on elektri- ja elektroonikaseadmetes kasutatavad juhtmed toodetud kiirguse ristsidumise meetodil.Meetod on kasulik väikese energiatarbimise ja väikese ruumi vajaduse tõttu.Kiirgusprotsess on kergesti kontrollitav ning sellel on energiasäästu ja saastekontrolli potentsiaal.Kiirguse ristsidumise spetsiifilised omadused on kokku võetud järgmiselt: (1) Tootmisliini kiirust saab reguleerida.Kiire katmine (ekstrusioon) on võimalik, kuna ristsildava aine nõuet pole.Suure võimsusega ja madala energiaga kiirendi kasutamisel on võimalik saavutada kiire kõvenemine.(2) Ristsidumise ühtlus on suurepärane.Ühtlast ristsidumist saab läbi viia sobiva masina valimise ja traadi etteandmiseks optimaalse konstruktsiooni vastuvõtmisega.(3) Sõltuvalt ristsidumise astmest kiirgusega ristsidumise protsessi abil saab valmistada mitmesuguseid polümeere.Lisaks on kiirguskõvastumise protsess eelistatavam kui auruga kõvenemise protsess.Auruga kõvenemise protsessis tekitab kõrge aururõhu all polümeerikihti tungiv vesi mitmeid mikrooide, mis võivad kaabli töösoleku ajal põhjustada puukujulise osalise tühjendamise rikke.Kuigi nähtus on palju keeruline, võivad puud kasvada ja põhjustada kaablite dielektrilise tugevuse vähenemist.Peale nende on auruga kõvenemisprotsessil mõned puudused energiatarbimise seisukohast: (a) kõrge temperatuuri saavutamiseks on vaja kõrget aururõhku;(b) soojusjuhtivuse efektiivsus väljastpoolt kaablit on madal ja (c) kaablijuht tarbib palju energiat, mille tulemuseks on madalam soojusefektiivsus ja ka pikem ristsidumise reaktsioon.Kiirguskõvastumine on kuivprotsesside kandidaat.Siiski on probleem, et kiiritamise teel isolatsioonikihis peatunud ja/või moodustunud elektronide kogunemine kutsub esile ka puukujulise osalise lagunemise kiiritamise ajal ja pärast seda.See on täiesti erinev "veevabast protsessist".Kuna polümeerkaabel sisaldab palju niiskust ja suuri tühimikke, on kõvenemisprotsess vajalik.Lisaks ülaltoodud eelistele saab pooljuhtmaterjale kiirguskõvastumise protsessis hõlpsasti sisestada, mis pole auruga kõvenemise protsessi puhul lihtne, kuna enamik materjale ei talu kõrget temperatuuri ja rõhku.
Kiirguspookimise tehnika annab ka maatriksile juhtivuse.See on ainulaadne meetod juhtiva maatriksi ühendamiseks isolatsiooniga.See meetod hõlmab karkassi polümeeri deaktiveerimist sobiva monomeeriga pookimise teel ja sellele järgnevat juhtiva polümeeri sadestamist karkassi aktiivsele pinnale.Lisaks isoleerivale käitumisele võib polümeer sel juhul käituda juhtivana.Kuigi see pole veel kindlaks tehtud, võib sellel olla mitmeid potentsiaalseid rakendusi, nagu EMI-varjestus, juhtivad katted ja antistaatilised ained.Bhattacharya jt.on valmistanud komposiidid polümeer-FEP-g-(AA)-PPY ja polümeer-FEP-g-(sty)-PPY.Algul kiiritati polümeer-FEP Co-60 allikast ja seejärel kasteti kile erinevas protsendis monomeerides.Seejärel kanti PPy poogitud pinnale pürrooli oksüdatiivse polümerisatsiooni teel, kasutades oksüdeerijana raudkloriidi.Pinnatakistus on vähenenud ja on suurusjärgus 104–105 oomi/cm2.Pinna vastupidavus sõltub monomeeride pookimise protsendist.Seda tehnikat kasutades saab suurendada pigem pinnajuhtivust kui mahtjuhtivust.Kile fotojuhtivust saab edasi anda ka pookimistehnikaga.Tselluloosatsetaat-g-(N-vinüülkarbasool) ja tselluloosatsetaat-g-(N-vinüülkarbasool-metüülmetatsülaat) on fotojuhtiva kile näited.
Elektrikaablitööstuses kasutatakse peamiselt polüetüleeni, polüvinüülkloriidi (PVC), EPDM kummi.Polüetüleeni kasutatakse selle suurepäraste elektriliste omaduste ja pikema kestuse tõttu.Madala tihedusega polüetüleeni eelistatakse kõrge tihedusega polüetüleenile mitmel põhjusel. Põhjused on järgmised: (a) suurem paindlikkus;b) kõrgem dielektriline tugevus kui suure tihedusega polüetüleen;c) pikem eluiga kui HDPE;d) vähem raskesti töödeldav kui HDPE-d ja e) väiksem oht, et LDPE isolatsiooni võivad tekkida tühimikud, mis põhjustavad ionisatsiooni.Vaatamata kõigile sellistele eelistele on LDPE-l kaabliisolatsioonimaterjalina omad piirangud.Kuna tegemist on termoplastse polümeeriga, on selle pehmenemistemperatuur umbes 105–115 ⬚C ja kokkupuutel teatud pindaktiivsete ainetega on kalduvus pingepragude tekkeks.Polüetüleeni molekulide ristsidumine parandab nii termilisi kui ka füüsikalisi omadusi, samas kui selle elektrilised omadused jäävad suures osas muutumatuks.Seetõttu ei ole ristseotud polüetüleen enam termoplastne polümeer.See pehmeneb polüetüleeni kristallilisel sulamistemperatuuril ja omandab elastse, kummitaolise konsistentsi – omadus, mis säilib temperatuuri edasisel tõusul, kuni see karboniseerub, sulamata 300 °C juures.Kalduvus stressi lõhenemisele kaob täielikult ja omandatakse väga hea vastupidavus kuumas õhus vananemisele.Ristseotud polüetüleenkaableid eelistatakse laialdaselt nende suurepäraste elektriliste ja füüsikaliste omaduste tõttu.See on võimeline kandma suuri voolusid, talub väikese raadiusega painutusi ja on kaalult kerge, võimaldades lihtsat ja usaldusväärset paigaldamist, st sellel ei ole kõrguse piiranguid, kuna see ei sisalda õli ja seega ei esine tõrkeid, mis tulenevad õli migratsioonist õlis. välikaabel.Samuti ei vaja see üldiselt metallkesta. Seega on see vaba metallkestaga kaablitele omastest riketest, korrosioonist ja väsimusest.Tänapäeval rakendatakse kiirgusega ristsidumist tööstuslikult mitte ainult polüetüleenile, vaid ka teistele polümeeridele, nagu polüvinüülkloriid, polüisobutüleen jne. PVC on iseenesest äärmiselt ebastabiilne polümeer.See hakkas omandama kaubanduslikku tähendust alles pärast tõhusate stabiliseerimisvahendite väljatöötamist.Modifitseerivate ainete (stabilisaatorid, plastifikaatorid, täiteained ja muud lisandid) abil saab PVC-d avaldada paljude omadustega, mis ulatuvad äärmiselt jäikust kuni väga paindlikuni.Selle olulisuse maailmaturul põhjustavad selle kasutuse mitmekesisus ja madalad kulud.
Ristsidumise tõhususe suurendamiseks kasutatakse polümeere väga harva puhtal kujul.Plastifikaatoritel, antioksüdantidel ja täiteainetel on oma roll vajalike omaduste edasiandmisel.Lisamine on parem ristsidumise protsessi ajal.Polümeertoote hapruse vähendamiseks lisatakse polümeeridele plastifikaatoreid.Nad mõjutavad ristsidumist alati, kui nad osalevad vabade radikaalide tekkes või sisenevad levimisreaktsioonidesse.PVC plastifikaatorite tavalised näited on dibutüülftalaat, tritolüülfosfaat ja diallüülfosfaat.Paindlikkust ja elastsust, mis on elektriisolatsioonis väga oluline, parandatakse plastifikaatorite lisamisega PVC-le.Tegelikult tekitab tasakaalustamata struktuuri tõttu polaarne PVC tugevaid molekulidevahelisi sidemeid, mis makromolekulaarsed ahelad jäigalt ühendades muudavad selle paindumatuks.Antioksüdandid on veel üks lisaainete rühm, mis on vajalikud mis tahes ristseotud segude jaoks, mis on loodud praktilisel eesmärgil, et võrrelda polümeeri tootmisel kõrgemat termooksüdatiivset stabiilsust.Tavaliselt mõjutavad need ristsidumist, eemaldades radikaalid, mis võivad moodustada ristsidemeid.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butüül-3-metüülfenool), MB (merkaptobensoimidasool) on näited antioksüdantidest, mida Ueno jt kasutavad. Lisaks plastifikaatoritele ja antioksüdantidele on vaja värvaineid, nagu traadi isolatsioonimaterjale on kasutatud eelkõige seadmetes.Plastide värvainete hulka kuuluvad mitmesugused anorgaanilised ja orgaanilised materjalid.Selles valdkonnas ei eelistata värvunud lisandeid.Täiteaineid lisatakse tavaliselt nende füüsikalis-mehaaniliste omaduste ja töödeldavuse parandamiseks.Täiteainete positiivne mõju võib On leitud, et polüetüleeni radikaalide saagis suurenes 50%, kui lisada väike kogus (0,05%) aerosiili. On oletatud, et suurem radikaalide tootmine toimub faasidevahelisel aerosiilil – polüetüleen, kus makromolekulid võivad olla kompenseerimata tüvede mittetasakaaluseisundis. Suurema fillerisisalduse korral võib toimuda energia ülekandumine täiteainest polümeeri faasi ja seeläbi aidata kaasa vabade radikaalide suuremale saagisele.Lisaks võib kiiritamise kombinatsioon reaktiivse seguga mõjutada ristsidemete paiknemist piki polümeeriahelaid.
Lühidalt öeldes mängib kiirgus olulist rolli elektriväljas kasutatavas polümeeri töötlemises. "Kiirguse ristsidumine" on nähtus, mille abil saab polümeeride omadusi parandada.See on kõige arenenum meetod, näiteks vulkaniseerimine, millel on mõned piirangud.Ristsidumise efektiivsust saab parandada sobivate monomeeride valikuga.Kiirguse ristsidumise protsessis on plastifikaatorid, täiteained ja leegiaeglustaja lisamine kiirguse ristsidumise protsessis üsna tõhusad.Kiirguse ristsidumise meetod on väga kasulik ka pooljuhtmaterjalide valmistamisel.Lisaks sellele saab juhtiva komposiitkile ja fotojuhtiva käitumisega kilede valmistamiseks kasutada ka kiiritussiirdamise tehnikat.
Postitusaeg: mai-02-2017