Ledningene og kablene produsert ved bestrålingsfornettingsmetoden har varmebestandighet, slitestyrke, korrosjonsmotstand, høy strekkfasthet og jernmotstand. Sammenlignet med andre tverrbindingsbehandlingsmetoder har de bedre isolasjonsytelse og vil ikke bli forringet av ureagerte katalysatorer, noe som kan forbedre elektrisk ytelse, termisk aldringsmotstand og materialstabilitet. Strålingstverrbinding er en ideell prosess og produksjonsmetode for ulike fleksible ledninger, kabler for elektrisk utstyr, høy-temperaturbestandige og flammehemmende-ledninger og kabler.
Isolasjonsmaterialet til de fleste kabler må ikke bare ha høy isolasjonsmotstand, spenningsstyrke eller lavt dielektrisk tap, men også ha gode fysiske og mekaniske egenskaper, som strekkfasthet, bøyemotstand, vibrasjonsmotstand, torsjonsmotstand, etc. Isolasjonsmaterialene for bestrålte tverrbundne kabler inkluderer hovedsakelig polyvinylklorid, polyetylen{2}, tverrbundet polyetylenplast, polypropylen tverrbundet EPDM-gummi.
1, halogenholdig isolasjonsmateriale
(1) Polyvinylklorid (PVC) isolasjonsmateriale
PVC-isolasjonsmateriale er en blanding av myknere, stabilisatorer, flammehemmere, smøremidler og andre tilsetningsstoffer tilsatt PVC-pulver i henhold til forskjellige formler. Etter tiår med produksjon og bruk har PVC-produksjon, formeljustering og prosesseringsteknologi blitt veldig moden for forskjellige bruksområder og karakteristiske krav til kabler. Med sin utmerkede prosessytelse og lave kostnader, er PVC-isolerte kabler mye brukt i husholdningsapparater, mekanisk utstyr, nettverkskommunikasjon, bygningsledninger og andre felt, og har betydelige ytelsesegenskaper:
1. Moden produksjonsteknologi, lett å forme og behandle. Sammenlignet med andre typer kabelisolasjonsmaterialer har det ikke bare lave kostnader, men kan også effektivt kontrollere overflatefargeforskjellen, optisk matthet, utskrift, prosesseringseffektivitet, mykhet og hardhet, adhesjon av ledere, mekaniske og fysiske egenskaper til selve ledningen og elektriske egenskaper.
2. Den har utmerkede flammehemmende egenskaper, så PVC-isolerte ledninger kan lett møte flammehemmende nivåer spesifisert i ulike standarder.
3. Når det gjelder merkespenning, brukes den vanligvis for spenningsnivåer på 1000V AC og lavere.
PVC har også noen iboende ulemper som begrenser bruken, hovedsakelig manifestert som:
På grunn av det høye innholdet av klor vil det avgis en stor mengde tykk røyk under forbrenningen, som kan forårsake kvelning, påvirke sikten og produsere noen kreftfremkallende stoffer og HC1-gass, som utgjør en alvorlig trussel mot miljøet. Med utviklingen av produksjonsteknologi for lite røyk og halogenfrie isolasjonsmaterialer-, har gradvis erstatning av tradisjonell PVC-isolasjon blitt en uunngåelig trend i kabelutvikling.
2. Vanlig PVC-isolasjon har dårlig motstand mot syre og alkali, varme og olje og organiske løsemidler. I henhold til det kjemiske prinsippet om lignende løselighet, er PVC-tråd utsatt for skade og sprekker i det spesifikke miljøet.
Vanligvis oppnås dette ved å optimalisere og forbedre materialformelen, kryss-forbindelse gjennom bestråling og transformere vanlig termoplastisk PVC til uoppløselig herdeplast, noe som gjør dens molekylære struktur mer stabil og forbedrer dens isolasjonsmekaniske styrke. Kortslutningstemperaturen kan økes med opptil 250 grader.
Når PVC bestråles, vil det brytes ned når bestrålingsdosen er for høy. Rene PVC-molekyler gjennomgår stråling-tverrbinding, men det er vanskelig å skaffe verdifulle materialer på grunn av dehydroklorering, bindingsbrytende reaksjoner og misfarging. Tilsetning av sensibilisatorer med multi-funksjonelle umettede monomerer kan redusere bindingsbrudd og misfarging av PVC-molekylkjeder, noe som gir et betydelig bidrag til dannelsen av tverrbundne nettverk.
I nærvær av multifunksjonelle monomerer som TMPTM og TMPTA, er ytelsen til PVC blitt kraftig forbedret etter bestråling ved en dose lavere enn 10kGy, og den kan brukes som isolasjonsmateriale og en rekke rørfittings (for eksempel klargjøring av flammehemmende kabel med varmebestandighet på 105 grader). Ved samme stråledose er gelinnholdet i systemet med sensibilisator 5% ~ 10% høyere enn i systemet uten sensibilisator; For å oppnå samme gelinnhold krever systemet som tilfører sensibilisator en liten stråledose. Tilsetning av sensibilisator kan redusere stråledosen med mer enn 50 % samtidig som gelinnholdet økes. Reduksjon av stråledose kan unngå defekter forårsaket av økning i materialtemperatur når dosen er for høy. For tiden inkluderer utviklingsretningen for PVC-isolasjonsmaterialer hovedsakelig fleksible tverrbundne PVC-kabelmaterialer, gjennomsiktige kabelmaterialer og blyfrie PVC-kabelmaterialer.
(2) Fluoroplast
Fluoroplastiske isolasjonsmaterialer er mye brukt innen kabler, med enestående ytelse i ulike aspekter som PTFE, ETFE, PVDF, etc. Blant dem kan PTFE fungere i et miljø på 200 grader i lang tid. Dens lette, utmerkede korrosjonsmotstand og mekaniske egenskaper, samt enestående dielektriske egenskaper og motstand mot slitasje, gjør den mye brukt innen luftfart og romfart.
De fleste fluorplaster, spesielt PTFE, anses generelt som strålingsnedbrytbare materialer. PTFE kan gjennomgå sprekker og generere PTFE-mikropulver under forskjellige forhold. Under vakuum eller inert atmosfærebestråling ved en temperatur på 330 grader ~ 340 grader, som er høyere enn smeltepunktet til PTFE, kan tverrbinding av PTFE oppnås. Strålingsmotstanden og slitestyrken til tverrbundne PTFE-materialer er sterkt forbedret, noe som nøyaktig kompenserer for defektene til ikke-tverrbundne PTFE-materialer. Men på grunn av det faktum at PTFE bare kan tverrbinde i sin smeltede tilstand, er bruken av tverrbundet PTFE i kabler begrenset.
Blant andre fluoroplastiske varianter har ETFE og PVDF god strålingsmotstand, men deres brukstemperatur er lavere enn PTFB. Etter tverrbinding av bestråling kan brukstemperaturen økes. Etter elektronstrålekryss-kan temperaturnivået til ETFE-ledninger heves fra 150 grader til 200 grader, mens andre utmerkede egenskaper forblir uendret. XL-ETFE-isolerte ledninger er en av de to mest brukte typene ledninger i luftfarten i dag.
XL-ETFE-isolert ledning er laget av spesielt tverrbindbart ETFE-isolasjonsmateriale, som er ekstrudert til en ledning og tverrbundet med elektronstrålebestråling. ETFE molekyler inneholder etylen strukturelle enheter, så de har en tendens til å kryssbinde under bestråling. Graden av tverrbinding er imidlertid ikke tilstrekkelig, og spesielle tverrbindingssensibilisatorer må tilsettes for å fremme tverrbinding. I tillegg påvirkes tverrbindingsprosessen for ETFE-bestråling av oksygenatmosfæren og tverrbindingsgraden er ustabil. Å bruke bestrålingsfornetting i en inertgassatmosfære ved høyere temperaturer er fordelaktig for stabiliteten til trådtverrbinding.
Sammenlignet med vanlige PE- og PVC-kabler har fluoroplastiske kabler følgende enestående fordeler:
1. Høy temperatur motstand
Fluoroplast har ekstraordinær termisk stabilitet, og fluoroplastiske kabler kan tilpasse seg høytemperaturmiljøer fra 150 grader til 250 grader. Med andre ord, under de samme tverrsnittslederforholdene, kan fluoroplastiske kabler overføre større tillatte strømmer, noe som i stor grad forbedrer bruksområdet for denne typen isolert ledning. På grunn av den unike ytelsen kan fluoroplastiske kabler brukes til interne ledninger, blyledninger osv. i fly, skip, høy-temperaturovner og elektroniske enheter.
2. God flammehemming
Fluoroplast har en høy oksygenindeks og er generelt vanskelig å brenne, med et lite spekter av flammediffusjon under forbrenning. Tråden laget av den er egnet for verktøy og steder med strenge krav til flammehemming. For eksempel offentlige steder som datanettverk, t-baner, kjøretøy, fly osv. Når en brann oppstår, kan folk ha en viss tid til å evakuere trygt og yte førstehjelp til personell.
3. Utmerket elektrisk ytelse
Sammenlignet med PE har fluorplast en lavere dielektrisitetskonstant. Derfor, sammenlignet med koaksialkabler med lignende strukturer, har fluoroplastiske kabler mindre demping og er mer egnet for høyfrekvent signaloverføring. Den økende frekvensen av kabelbruk har blitt en trend i dag, og på grunn av den høye temperaturmotstanden til fluoroplast, brukes de ofte som interne ledninger for overføringskommunikasjonsutstyr, jumpere mellom trådløse overføringsmatere og -sendere, og video- og lydkabler. I tillegg har fluoroplastiske kabler god dielektrisk styrke og isolasjonsmotstand, noe som gjør dem egnet for bruk som kontrollkabler for viktige instrumenter.
4. Utmerkede mekaniske og kjemiske egenskaper
Fluoroplast har høy kjemisk bindingsenergi, høy stabilitet og er nesten upåvirket av temperaturendringer. De har utmerket væraldringsbestandighet og mekanisk styrke; Og det påvirkes ikke av forskjellige syrer, baser og organiske løsemidler. Derfor er den egnet for miljøer med betydelige klimaendringer og korrosive egenskaper, som petrokjemikalier, raffinerier og oljebrønninstrumentkontroll.
5. Bidrar til sveising og tilkobling av ledninger
I elektroniske instrumenter gjøres mange koblinger ved hjelp av sveisemetoder. På grunn av den lave smeltetemperaturen til generell plast, er de utsatt for å smelte ved høye temperaturer, noe som krever dyktige sveiseteknikker. Noen sveisepunkter krever en viss sveisetid, noe som også har blitt årsaken til at fluoroplastiske kabler er populære, som for eksempel intern kabling av kommunikasjonsutstyr og elektroniske instrumenter.
Fluoroplast har også noen ulemper som begrenser bruken:
1. Råvareprisene på fluorplast er dyre, og for tiden er innenlandsk produksjon hovedsakelig avhengig av import (Daikin fra Japan og DuPont fra USA). Selv om den innenlandske fluoroplastiske produksjonsindustrien har utviklet seg raskt de siste årene, er produksjonsvariantene relativt enkeltstående, og materialene har fortsatt et visst gap i termisk stabilitet og andre omfattende egenskaper sammenlignet med importerte materialer.
2. Sammenlignet med andre isolasjonsmaterialer er produksjonsprosessen vanskeligere, produksjonseffektiviteten er lav, utskriften er lett å falle av, og forbruket er stort, noe som gjør produksjonskostnadene høyere.
3. PTFE-fluorplast har dårlig strålingsmotstand. For eksempel, ved romtemperatur eller i nærvær av luft, når bestrålingsdosen når flere Mrad, kan akseleratorelektronstrålebestråling føre til at karbonhovedkjeden av PTFE-molekyler brytes, noe som fører til sprekking av PTPE og rask nedbrytning av PTFE.
2, halogen-fritt isolasjonsmateriale
(1) Tverrbundet lavrøyk halogen-fritt polyetylen (XLPE) isolasjonsmateriale
Polyetylen (PE) og etylenvinylacetat (EVA) brukes som matriks, og ulike tilsetningsstoffer som halogen-frie flammehemmere, smøremidler, antioksidanter osv. tilsettes gjennom gummiblanding og granulering for å produsere polyetylenisolasjonsmateriale. Etter bestrålingsbehandling kan polyetylen transformeres fra en lineær molekylstruktur til en tre-dimensjonal bulkstruktur. Samtidig forvandling fra termoplast til uløselig herdeplast. Sammenlignet med vanlig termoplastisk polyetylen har XLPE-isolerte kabler følgende fordeler:
1. Forbedret motstand mot varmedeformasjon, forbedrede mekaniske egenskaper ved høye temperaturer, og forbedret motstand mot sprekker fra miljøpåkjenninger og varmealdring.
2. Forbedret kjemisk stabilitet og løsningsmiddelbestandighet, redusert kaldflyt og i utgangspunktet opprettholdt den opprinnelige elektriske ytelsen. Den langsiktige-arbeidstemperaturen kan nå 125 grader og 150 grader. Etter tverrbindingsbehandling kan-kortslutningstemperaturen til polyetylen økes til 250 grader. For kabler med samme tykkelse økes strømbærekapasiteten til tverrbundet polyetylen betydelig.
XLPE-isolerte kabler har utmerkede mekaniske, vanntette og strålingsmotstandsegenskaper, noe som gjør dem mye brukt i ulike felt. For eksempel i bransjer som elektriske interne tilkoblingsledninger, motorledninger, lysledninger, lavspentsignalkontrolllinjer for biler, lokomotivledninger, t-banekabler, miljøvernkabler for gruvedrift, sjøkabler, 1E-kabler for kjernekraftverk, nedsenkbare pumpekabler og kraftoverføringskabler.
For tiden inkluderer utviklingsretningen for XLPE-isolasjonsmaterialer hovedsakelig bestrålte tverrbundne-strømkabelisolasjonsmaterialer i polyetylen, bestrålte tverrbundne-overliggende isolasjonsmaterialer av polyetylen og bestrålte tverrbundne-flammehemmende-polyolefinkappematerialer.
(2) Tverrbundet polypropylen (XL-PP) isolasjonsmateriale
Polypropylen (PP), som en universalplast, har egenskapene til lav vekt, rikelig med råmaterialekilder, overlegen kostnadseffektivitet-, utmerket kjemisk korrosjonsbestandighet, enkel støping og resirkulerbarhet. På grunn av defekter som lav styrke, dårlig varmebestandighet, stor krympingsdeformasjon, dårlig krypemotstand, lav temperatur sprøhet og dårlig varme- og oksygenaldringsmotstand, er imidlertid bruken av kabler sterkt begrenset. Forskere har vært forpliktet til å modifisere polypropylenmaterialer for å forbedre deres omfattende ytelse, og bestrålingsfornettende modifisert polypropylen (XL-PP) har effektivt overvunnet disse problemene. Det er forskningsresultater som indikerer at XL-PP-isolerte ledninger kan oppfylle standardkravene til UL VW-1 forbrenningstest og UL-klassifiserte 150 graders ledninger. Samtidig er deres mekaniske egenskaper som strekkfasthet og UL-gjennomskjæringstest ved nominell temperatur overlegne tverrbundet polypropylenisolasjon.
Ulempen med tverrbindingsmodifikasjon av polypropylenbestråling er at det er en krakkingsreaksjon som danner umettede endegrupper og en konkurrerende reaksjon mellom stimulerte molekyler og store molekylære frie radikaler under tverrbinding av PP-bestråling. Sprekking dominerer når stråledosen er lav, og tverrbinding dominerer når dosen økes. Flere studier har vist at under tverrbinding av PP-stråling er tverrbindingseffektiviteten svært lav på grunn av samtidig forekomst av nedbrytning og tverrbinding. Forholdet mellom nedbrytning og tverrbindingsreaksjon av isotaktisk PP etter bestråling med y-stråler er 0,8. For å oppnå effektiv tverrbindingsreaksjon av PP, må tverrbindingsakseleratorer tilsettes for bestrålingsfornetting. Samtidig er den effektive tverrbindingstykkelsen begrenset av elektronstrålens penetrasjonsevne, og gjenværende ladninger under bestråling skummes på grunn av generering av gass, noe som bare letter tverrbindingen av tynne produkter og begrenser deres bruk på kabler med tykke vegger.
(3) Tverrbundet etylenvinylacetatkopolymer (XL-EVA) isolasjonsmateriale
Med den økende etterspørselen etter kabelsikkerhet har halogen-frie flammehemmende-kryssbundne-kabler utviklet seg raskt. Sammenlignet med polyetylen, reduserer EVA krystallinitet, forbedrer fleksibilitet, slagfasthet, fyllstoffkompatibilitet og varmeforseglingsytelse ved å introdusere vinylacetatmonomer i molekylkjeden. Generelt sett avhenger ytelsen til EVA-harpiks hovedsakelig av innholdet av vinylacetat på molekylkjeden. På grunn av det justerbare sammensetningsforholdet for å møte ulike bruksbehov, jo høyere innholdet av vinylacetat, desto høyere vil dets gjennomsiktighet, mykhet og seighet være. EVA-harpiks har god fyllstoff-inkludering og tverrbindingsevne, så den brukes i økende grad i halogen-fri flamme-tverrbundne-kabler. I tillegg brukes EVA-harpiks også til å lage kapper til noen spesialkabler. EVA-harpiksen som brukes i ledninger og kabler har generelt et vinylacetatinnhold på 12 % til 24 %. I praktiske kabelapplikasjoner blir EVA ofte blandet og behandlet med PE, PVC, PP, etc. for å justere isolasjonslagets ytelse til kabelen. I det blandede materialet kan EVA-komponenten fremme tverrbinding, noe som forbedrer ytelsen til kabelen etter tverrbinding.
(4) Tverrbundet etylenpropylen-diengummi (XL-EPDM) isolasjonsmateriale
XL-EPDM er en ternær kopolymer av etylen, propylen og ikke-konjugert dien, oppnådd gjennom tverrbinding med bestråling. XL-EPDM-tråd kombinerer fordelene med polyolefinisolert ledning og vanlig gummiisolert ledning:
1. Myk, fleksibel, elastisk, ikke-klebende ved høye temperaturer, lang-aldringsbestandighet og motstand mot tøffe værforhold (-60 grader ~125 grader).
2. Ozonmotstand, UV-motstand, elektrisk isolasjonsmotstand og kjemisk korrosjonsbestandighet.
3. Ytelsen til motstand mot olje og løsemidler er sammenlignbar med den for generell-kloroprengummiisolasjon. Den kan produseres og produseres gjennom vanlig ekstruderingsutstyr ved bruk av strålingskryssbinding, som er enkel å behandle og kostnadseffektivt.-
XL-EPDM-isolerte ledninger er mye brukt i isolering av strømkabler og marinekabler under 35 kV. De er nå erstattet av dette materialet og har blitt brukt i felt som kjølekompressorledninger, bilindustri, vanntette motorledninger, transformatorledninger, gruvedrift av mobile kabler, boring og medisinsk utstyr.
De største ulempene med XL-EPDM-kabel er:
1. Dårlig rivemotstand.
2. Dårlig vedheft og selvklebing, som påvirker etterfølgende behandling.
(5) Isolasjonsmateriale av silikongummi
Silikongummi har fleksibilitet, motstand mot ozon, korona og flammer, og god isolasjonsevne. Hovedapplikasjonen i den elektriske industrien er for ledninger og kabler. Silikongummitråder og kabler er spesielt egnet for bruk i høye temperaturer og tøffe miljøer, og deres levetid er mye lengre enn vanlige kabler. Universelle silikongummiisolerte kabler kan for tiden brukes i høy-temperaturmotorer, transformatorer, generatorer, elektronisk og elektrisk utstyr, tenningskabler for transportkjøretøymotorer, marine kraft- og kontrollkabler.
Foreløpig er de silikongummiisolerte ledningene som brukes i tverrbundne-kabler, vanligvis kryss-med atmosfærisk varmluft eller høytrykksdamp. Det finnes også studier på elektronstrålebestråling kryss-tilknytning av silikongummi, men det har ennå ikke blitt mye brukt i kabelindustrien. Med utviklingen av bestrålings-tverrbindingsteknologi de siste årene, er kostnadene for bestrålingstverrbinding lavere og tverrbindingseffektiviteten er høyere; Fra et miljøperspektiv har det uerstattelige fordeler. Derfor er anvendelsen av bestrålings-tverrbindingsteknologi for silikongummiisolasjonsmaterialer forskningsretningen for tverrbinding av silikongummitråder i fremtiden.
