1. Wprowadzenie
EVA to skrót od kopolimeru etylenu i octanu winylu, polimeru poliolefinowego. Ze względu na niską temperaturę topnienia, dobrą płynność, polarność i elementy bezhalogenowe, może być kompatybilny z różnymi polimerami i proszkami mineralnymi, szeregiem właściwości mechanicznych i fizycznych, właściwości elektrycznych i równowagi wydajności przetwarzania, a cena nie jest wysoka, podaż na rynku jest wystarczająca, więc zarówno jako materiał izolacyjny do kabli, może być również stosowany jako wypełniacz, materiał osłonowy; można go przekształcić w materiał termoplastyczny i można go przekształcić w termoutwardzalny materiał sieciujący.
Szeroki zakres zastosowań EVA, ze środkami zmniejszającymi palność, może być przetworzony na niskodymową, bezhalogenową lub halogenową barierę paliwową; wybierz wysoką zawartość VA w EVA jako materiał bazowy. Można go również przekształcić w materiał olejoodporny; wybierz wskaźnik szybkości płynięcia umiarkowanej EVA, dodaj 2 do 3 razy więcej środków zmniejszających palność EVA, aby uzyskać wydajność procesu wytłaczania i cenę bardziej zrównoważonego materiału stanowiącego barierę tlenową (wypełniającego).
W artykule omówione zostały właściwości strukturalne EVA, wprowadzenie do jej zastosowania w przemyśle kablowym oraz perspektywy rozwoju.
2. Właściwości strukturalne
Podczas syntezy zmiana stopnia polimeryzacji n/m może spowodować zawartość VA od 5 do 90% EVA; zwiększenie całkowitego stopnia polimeryzacji może spowodować powstanie masy cząsteczkowej od dziesiątek tysięcy do setek tysięcy EVA; zawartość VA poniżej 40%, ze względu na obecność częściowej krystalizacji, słabą elastyczność, powszechnie znane jako tworzywo EVA; gdy zawartość VA jest większa niż 40%, gumopodobny elastomer bez krystalizacji jest powszechnie znany jako guma EVM.
1. 2 Właściwości
Łańcuch molekularny EVA jest liniową nasyconą strukturą, dzięki czemu ma dobrą odporność na starzenie cieplne, warunki atmosferyczne i ozon.
Łańcuch główny cząsteczki EVA nie zawiera wiązań podwójnych, pierścienia benzenowego, grup acylowych, aminowych i innych grup łatwych do palenia podczas spalania, łańcuchy boczne również nie zawierają łatwo palących się grup metylowych, fenylowych, cyjano i innych. Ponadto sama cząsteczka nie zawiera pierwiastków halogenowych, dlatego szczególnie nadaje się do niskodymnej, bezhalogenowej rezystancyjnej bazy paliwowej.
Duży rozmiar grupy octanu winylu (VA) w łańcuchu bocznym EVA i jego średnia polarność sprawiają, że zarówno hamuje on tendencję szkieletu winylowego do krystalizacji, jak i dobrze łączy się z wypełniaczami mineralnymi, co stwarza warunki dla wysokosprawnych paliw barierowych. Dotyczy to szczególnie mas ochronnych o niskiej zawartości dymu i bezhalogenowych, ponieważ w celu spełnienia wymagań norm dotyczących kabli należy dodać środki zmniejszające palność o zawartości objętościowej przekraczającej 50% [np. Al(OH) 3, Mg(OH) 2 itp.] dla uniepalnienia. EVA o średniej i wysokiej zawartości VA stosowana jest jako baza do produkcji niskodymowych i bezhalogenowych paliw uniepalniających o doskonałych właściwościach.
Ponieważ grupa octanu winylu (VA) w łańcuchu bocznym EVA jest polarna, im wyższa zawartość VA, tym bardziej polarny jest polimer i tym lepsza odporność na olej. Odporność na olej wymagana w przemyśle kablowym odnosi się głównie do odporności na niepolarne lub słabo polarne oleje mineralne. Zgodnie z zasadą podobnej kompatybilności, jako materiał bazowy stosuje się EVA o wysokiej zawartości VA, aby wytworzyć niskodymową i niezawierającą halogenów barierę paliwową o dobrej odporności na olej.
Cząsteczki EVA w działaniu atomu H alfa-olefiny są bardziej aktywne, w przypadku rodników nadtlenkowych lub efektu promieniowania elektronowego o wysokiej energii łatwo jest przeprowadzić reakcję sieciowania H, stają się usieciowanym tworzywem sztucznym lub gumą, mogą być wymagające wymagań wydajnościowych ze specjalnych materiałów drutowych i kablowych.
Dodatek grupy octanu winylu powoduje znaczny spadek temperatury topnienia EVA, a liczba krótkich łańcuchów bocznych VA może spowodować wzrost przepływu EVA. Dlatego jego wydajność wytłaczania jest znacznie lepsza niż struktura molekularna podobnego polietylenu, stając się preferowanym materiałem bazowym dla półprzewodnikowych materiałów osłonowych oraz halogenowych i bezhalogenowych barier paliwowych.
2 Zalety produktu
2.1 Niezwykle wysoka wydajność kosztowa
Właściwości fizyczne i mechaniczne EVA, odporność na ciepło, odporność na warunki atmosferyczne, odporność na ozon i właściwości elektryczne są bardzo dobre. Wybierz odpowiedni gatunek, może być odporny na ciepło, ognioodporny, ale także na olej, odporny na rozpuszczalniki specjalny materiał kabla.
Najczęściej stosuje się termoplastyczny materiał EVA o zawartości VA od 15% do 46% i wskaźniku płynięcia od 0,5 do 4 stopni. EVA ma wielu producentów, wiele marek, szeroką gamę opcji, umiarkowane ceny, odpowiednią podaż, użytkownicy muszą jedynie otworzyć sekcję EVA na stronie internetowej, marka, wydajność, cena, miejsce dostawy w skrócie, możesz wybrać, bardzo wygodny.
EVA to polimer poliolefinowy, na podstawie porównań miękkości i wydajności, a materiał z polietylenu (PE) i miękki materiał na kable z polichlorku winylu (PVC) są podobne. Ale dalsze badania odkryją, że EVA i powyższe dwa rodzaje materiałów mają niezastąpioną przewagę.
2. 2 doskonała wydajność przetwarzania
EVA w zastosowaniu kablowym obejmuje materiał ekranujący kable średniego i wysokiego napięcia na początku i na zewnątrz, a później rozszerzony na bezhalogenową barierę paliwową. Te dwa rodzaje materiałów z technologicznego punktu widzenia uważane są za „materiały o dużej zawartości wypełnienia”: materiał ekranujący ze względu na konieczność dodania dużej ilości sadzy przewodzącej i zwiększenia jej lepkości, płynność gwałtownie spadła; bezhalogenowe paliwo zmniejszające palność wymaga dodania dużej liczby bezhalogenowych środków zmniejszających palność, również lepkość materiału bezhalogenowego gwałtownie wzrosła, płynność gwałtownie spadła. Rozwiązaniem jest znalezienie polimeru, który może pomieścić duże dawki wypełniacza, ale jednocześnie ma niską lepkość stopu i dobrą płynność. Z tego powodu preferowanym wyborem jest EVA.
Lepkość stopu EVA w połączeniu z temperaturą wytłaczania i szybkością ścinania zwiększą szybki spadek, użytkownik musi jedynie dostosować temperaturę wytłaczarki i prędkość ślimaka, aby uzyskać doskonałą wydajność produktów z drutu i kabli. Duża liczba zastosowań krajowych i zagranicznych pokazuje, że w przypadku wysoko wypełnionego, bezhalogenowego materiału o niskiej zawartości dymu, ze względu na zbyt dużą lepkość, wskaźnik płynięcia jest zbyt mały, dlatego jedynie zastosowanie śruby o niskim stopniu sprężania (stopień sprężania mniejszy niż 1. 3) wytłaczanie, w celu zapewnienia dobrej jakości wytłaczania. Materiały EVM na bazie gumy ze środkami wulkanizującymi można wytłaczać zarówno na wytłaczarkach do gumy, jak i na wytłaczarkach ogólnego przeznaczenia. Późniejszy proces wulkanizacji (sieciowania) można przeprowadzić albo poprzez sieciowanie termochemiczne (nadtlenkowe), albo poprzez sieciowanie napromienianiem akceleratorem elektronowym.
2. 3 Łatwa modyfikacja i adaptacja
Przewody i kable są wszędzie, od nieba po ziemię, od gór po morze. Wymagania użytkowników przewodów i kabli są również zróżnicowane i dziwne, podczas gdy struktura drutu i kabla jest podobna, różnice w jego działaniu znajdują odzwierciedlenie głównie w materiałach izolacyjnych i osłonowych.
Jak dotąd, zarówno w kraju, jak i za granicą, miękkie PCV nadal stanowi zdecydowaną większość materiałów polimerowych stosowanych w przemyśle kablowym. Jednak wraz ze wzrostem świadomości w zakresie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju.
Materiały PVC zostały znacznie ograniczone, naukowcy robią wszystko, co w ich mocy, aby znaleźć materiały alternatywne dla PVC, z których najbardziej obiecującym jest EVA.
EVA można mieszać z różnymi polimerami, ale także z różnymi proszkami mineralnymi i kompatybilnymi środkami pomocniczymi. Z mieszanych produktów można uzyskać tworzywo termoplastyczne do kabli z tworzyw sztucznych, ale także usieciowaną gumę do kabli gumowych. Projektanci receptur mogą opierać się na wymaganiach użytkownika (lub normach), EVA jako materiale bazowym, aby wydajność materiału spełniała wymagania.
3 Zakres zastosowań EVA
3.1 Stosowany jako półprzewodzący materiał ekranujący w kablach elektroenergetycznych wysokiego napięcia
Jak wszyscy wiemy, głównym materiałem materiału ekranującego jest sadza przewodząca, dodanie dużej ilości sadzy do tworzywa sztucznego lub gumy poważnie pogorszy płynność materiału ekranującego i gładkość poziomu wytłaczania. Aby zapobiec wyładowaniom niezupełnym w kablach wysokiego napięcia, ekrany wewnętrzne i zewnętrzne muszą być cienkie, błyszczące, jasne i jednolite. W porównaniu do innych polimerów, EVA może to zrobić łatwiej. Powodem tego jest to, że proces wytłaczania EVA jest szczególnie dobry, ma dobrą płynność i nie jest podatny na zjawisko pękania stopu. Materiał ekranujący dzieli się na dwie kategorie: owinięty w przewodnik na zewnątrz, zwany ekranem wewnętrznym – z wewnętrznym materiałem ekranującym; owinięty na zewnątrz izolacją zwaną osłoną zewnętrzną – materiałem ekranującym; materiał ekranu wewnętrznego jest w większości termoplastyczny. Materiał ekranu wewnętrznego jest głównie termoplastyczny i często opiera się na EVA o zawartości VA od 18% do 28%; materiał ekranu zewnętrznego jest w większości usieciowany i zdzieralny i często opiera się na EVA o zawartości VA od 40% do 46%.
3.2 Paliwa termoplastyczne i usieciowane uniepalniacze
Termoplastyczna poliolefina o zmniejszonej palności jest szeroko stosowana w przemyśle kablowym, głównie w przypadku wymagań halogenowych lub bezhalogenowych kabli morskich, kabli energetycznych i wysokiej jakości linii konstrukcyjnych. Ich długotrwałe temperatury pracy mieszczą się w zakresie od 70 do 90°C.
W przypadku kabli elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia od 10 kV i wyższych, które mają bardzo wysokie wymagania dotyczące parametrów elektrycznych, właściwości ognioodporne wynikają głównie z powłoki zewnętrznej. W niektórych budynkach lub projektach wymagających ochrony środowiska wymagane jest, aby kable miały właściwości niskodymowe, bezhalogenowe, o niskiej toksyczności lub o niskim dymieniu i niskiej zawartości halogenu, dlatego też termoplastyczne poliolefiny zmniejszające palność są realnym rozwiązaniem.
Do niektórych celów specjalnych średnica zewnętrzna nie jest duża, odporność na temperaturę w 105 ~ 150 ℃ pomiędzy specjalnym kablem, bardziej usieciowanym, ognioodpornym materiałem poliolefinowym, jego usieciowanie może zostać wybrane przez producenta kabla zgodnie z jego własnymi warunkami produkcyjnymi , zarówno tradycyjna wysokociśnieniowa kąpiel parowa, jak i wysokotemperaturowa kąpiel solna, ale także dostępny sposób usieciowany za pomocą akceleratora elektronowego w temperaturze pokojowej. Jego długoterminowa temperatura pracy jest podzielona na 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ w trzech plikach, zakład produkcyjny może być wykonany zgodnie z różnymi wymaganiami użytkowników lub normami, bezhalogenową lub zawierającą halogen barierę paliwową.
Powszechnie wiadomo, że poliolefiny są polimerami niepolarnymi lub słabo polarnymi. Ponieważ są one podobne do oleju mineralnego pod względem polarności, poliolefiny są najczęściej uważane za mniej odporne na olej, zgodnie z zasadą podobnej kompatybilności. Jednak wiele norm dotyczących kabli w kraju i za granicą przewiduje również, że rezystancje usieciowane muszą charakteryzować się również dobrą odpornością na oleje, rozpuszczalniki, a nawet na zawiesiny olejowe, kwasy i zasady. Jest to wyzwanie dla badaczy materiałów, teraz, czy to w Chinach, czy za granicą, opracowano te wymagające materiały, a ich materiałem bazowym jest EVA.
3. 3 Materiał stanowiący barierę dla tlenu
Skrętki wielożyłowe mają wiele pustych przestrzeni pomiędzy żyłami, które należy wypełnić, aby zapewnić zaokrąglony wygląd kabla, jeśli wypełnienie zewnętrznej powłoki jest wykonane z bezhalogenowej bariery paliwowej. Ta warstwa wypełniająca działa jak bariera płomieniowa (tlen), gdy kabel się pali i dlatego jest nazywana w branży „barierą tlenową”.
Podstawowe wymagania stawiane materiałowi stanowiącemu barierę tlenową to: dobre właściwości wytłaczania, dobra bezhalogenowa ognioodporność (indeks tlenowy zwykle powyżej 40) i niski koszt.
Ta bariera tlenowa jest szeroko stosowana w przemyśle kablowym od ponad dziesięciu lat i doprowadziła do znacznej poprawy w zakresie ognioodporności kabli. Barierę tlenową można stosować zarówno do kabli bezhalogenowych uniepalnionych, jak i do kabli bezhalogenowych uniepalnionych (np. PVC). Duża ilość praktyki wykazała, że kable z barierą tlenową z większym prawdopodobieństwem przechodzą testy pojedynczego spalania pionowego i spalania wiązek.
Z punktu widzenia składu materiału, ten materiał stanowiący barierę dla tlenu jest w rzeczywistości „wypełniaczem o bardzo wysokiej zawartości”, ponieważ aby sprostać niskim kosztom, konieczne jest użycie wypełniacza o dużej zawartości, aby osiągnąć wysoki wskaźnik tlenu, należy również dodać dużą ilość (2 do 3 razy) Mg (OH) 2 lub Al (OH) 3, a wytłaczanie jest dobre i musi wybrać EVA jako materiał podstawowy.
3.4 Zmodyfikowany materiał osłonowy PE
Z polietylenowymi materiałami osłonowymi wiążą się dwa problemy: po pierwsze, są one podatne na pękanie w stanie stopionym (np. skóra rekina) podczas wytłaczania; po drugie, są podatne na pękanie pod wpływem naprężeń środowiskowych. Najprostszym rozwiązaniem jest dodanie do preparatu określonej proporcji EVA. stosowany jako modyfikowany EVA, głównie przy niskiej zawartości VA w gatunku, odpowiedni jest jego wskaźnik płynięcia w zakresie od 1 do 2.
4. Perspektywy rozwoju
(1) EVA jest szeroko stosowana w przemyśle kablowym, a roczna ilość wykazuje stopniowy i stały wzrost. Zwłaszcza w ostatniej dekadzie, ze względu na znaczenie ochrony środowiska, odporność na paliwo na bazie EVA szybko się rozwinęła i częściowo zastąpiła trend materiałów kablowych na bazie PVC. Jego doskonała wydajność kosztowa i doskonała wydajność procesu wytłaczania trudno zastąpić jakimkolwiek innym materiałem.
(2) roczne zużycie żywicy EVA w przemyśle kablowym bliskie 100 000 ton, wybór odmian żywicy EVA, stosowana będzie zawartość VA od niskiej do wysokiej, w połączeniu z niewielką wielkością przedsiębiorstwa zajmującego się granulacją materiału kablowego, rozkładaną w każdym przedsiębiorstwie każdego roku tylko w tysiącach ton żywicy EVA w górę i w dół, a zatem nie będzie to gigantyczna uwaga przedsiębiorstwa branży EVA. Na przykład największa ilość bezhalogenowego materiału bazowego zmniejszającego palność, główny wybór VA/MI = 28/2 ~ 3 żywicy EVA (takiej jak amerykańska EVA 265 # firmy DuPont). I takiej specyfikacji gatunku EVA jak dotąd nie ma krajowych producentów, którzy mogliby produkować i dostarczać. Nie wspominając o zawartości VA wyższej niż 28 i wskaźniku płynięcia mniejszym niż 3 w przypadku produkcji i dostaw innych żywic EVA.
(3) zagraniczne firmy produkujące EVA ze względu na brak krajowej konkurencji, a cena od dawna jest wysoka, poważnie tłumiąc entuzjazm w produkcji krajowych zakładów kablowych. ponad 50% zawartości VA w gumowych EVM, jest zdominowana przez firmę zagraniczną, a cena jest podobna do zawartości VA marki 2 do 3 razy. Tak wysokie ceny z kolei wpływają również na ilość tego rodzaju gumy EVM, dlatego branża kablowa wzywa krajowych producentów EVA do poprawy tempa krajowej produkcji EVA. Większa produkcja w branży wymagała częstego stosowania żywicy EVA.
(4) Opierając się na fali ochrony środowiska w dobie globalizacji, EVA jest uważana przez przemysł kablowy za najlepszy materiał bazowy zapewniający przyjazną dla środowiska odporność na paliwo. Wykorzystanie EVA rośnie w tempie 15% rocznie, a perspektywy są bardzo obiecujące. Ilość i tempo wzrostu materiałów ekranujących oraz produkcja kabli zasilających średniego i wysokiego napięcia oraz tempo wzrostu, około 8% do 10% pomiędzy; Odporność na poliolefiny szybko rośnie, w ostatnich latach utrzymywała się na poziomie 15–20%, a w przewidywalnych kolejnych 5–10 latach może również utrzymać tę stopę wzrostu.
Czas publikacji: 31 lipca 2022 r