På det elektriske feltet er en av de viktigste tingene for elektriske ledninger og kabler isolasjons- og kappematerialer.I mange år var det fremtredende isolasjonsmaterialet for strømkabler oljeimpregnert papir på grunn av dets utmerkede elektriske egenskaper.Den har også kapasitet til å motstå en høy grad av termisk overbelastning uten overdreven forringelse.Men på grunn av sin hygroskopiske natur er metallkappen fuktkorrodert.Det var derfor et lenge følt behov for et strømkabelisolasjonsmateriale, som hadde en kombinasjon av termoplastiske materialers ikke-hygroskopiske natur.
Fremstillingen av tverrbundne polymerer kan gjøres ved to forskjellige metoder.Den ene er den kjemiske metoden og den andre er ioniseringsmetoden.Selv om realiseringen av denne effekten av tverrbinding er over 150 år gammel, ble tverrbindingseffekten av ioniserende stråling definitivt demonstrert for første gang av Charlesby.Strålingstverrbindingsmetoden er den mest produktive for små og tynnveggede ledninger, og derfor er ledningene som brukes til elektrisk og elektronisk utstyr produsert ved strålingstverrbindingsmetoden.Metoden er fordelaktig på grunn av lavt energiforbruk og krever liten plass.Strålingsprosessen er lett å kontrollere og har potensial for energibesparelser så vel som forurensningskontrollert.De spesifikke egenskapene til tverrbinding av stråling er oppsummert som følger: (1) Produksjonslinjehastigheten kan kontrolleres.Høyhastighetstildekning (ekstrudering) er mulig, da det ikke er behov for tverrbindingsmiddel.Ved bruk av en akselerator med høy effekt og lav energi kan hurtigherding oppnås.(2) Ensartethet i tverrbinding er utmerket.Ensartet tverrbinding ved å velge en passende maskin og vedta optimal design for trådmating kan utføres.(3) Forskjellige typer polymerer kan fremstilles, avhengig av graden av tverrbinding ved strålings-tverrbindingsprosess.Dessuten er strålingsherdeprosessen mer foretrukket enn dampherdeprosessen.I dampherdeprosessen skaper vann som trenger inn i polymerlaget under et høyt damptrykk en rekke "mikrovoider", som kan indusere treformet delvis utslippssammenbrudd når kabelen er i bruk.Selv om fenomenet er mye komplisert, kan trærne vokse og forårsake en reduksjon i den dielektriske styrken til kablene.Bortsett fra disse har dampherdeprosessen noen ulemper med tanke på energiforbruk: (a) høyt damptrykk er nødvendig for å oppnå en høy temperatur;(b) effektiviteten av termisk ledning fra utsiden av kabelen er lav og (c) store mengder energi forbrukes av kabellederen, noe som resulterer i en lavere termisk effektivitet og også lengre tid for tverrbindingsreaksjon.Strålingsherding er en kandidat for de tørre prosessene.Det har imidlertid problemet at oppbygging av elektroner stoppet og/eller dannet i isolasjonslaget ved bestrålingskanal også induserer treformet delvis nedbrytning under og etter bestråling.Det er helt forskjellig fra den 'vannfrie prosessen'.Siden polymerkabelen inneholder høy fuktighet og store hulrom, er herdeprosessen nødvendig.Bortsett fra de ovennevnte fordelene, kan halvledermaterialer lett introduseres i strålingsherdeprosessen, noe som ikke er lett i tilfelle av dampherdeprosessen, da de fleste materialene ikke kunne motstå høy temperatur og trykk.
Strålingspodingsteknikk gir også konduktiviteten til matrisen.Dette er den unike metoden for å kombinere ledende matrise på den isolerende.Denne teknikken involverer deaktivering av ryggradspolymer med en passende monomer ved poding og påfølgende avsetning av den ledende polymeren over den aktive overflaten av ryggraden.Bortsett fra den isolerende oppførselen, kan polymer i dette tilfellet oppføre seg som ledende.Selv om det ennå ikke er etablert, kan det vise flere potensielle bruksområder som EMI-skjerming, ledende belegg og antistatiske midler.Bhattacharya et al.har fremstilt komposittene polymer–FEP-g-(AA)–PPY og polymer–FEP-g-(sty)–PPY.Først ble polymer-FEP bestrålt fra Co-60-kilde, og filmen ble deretter dyppet i forskjellige prosentandeler av monomerer.PPy ble deretter avsatt over den podede overflaten ved oksidativ polymerisering av pyrrol ved bruk av jern(III)klorid som oksidasjonsmiddel.Overflatemotstanden er redusert og er i størrelsesorden 104–105 ohm/cm2.Overflatemotstanden avhenger av prosentandelen av poding av monomerer.Ved å bruke denne teknikken kan overflateledningsevnen i stedet for bulkledningsevnen økes.Filmens fotoledende oppførsel kan også formidles ved podeteknikk.Celluloseacetat-g-(N-vinylkarbazol) og celluloseacetat-g-(N-vinylkarbazol-metylmetacylat) er eksempler på fotoledende film.
I den elektriske kabelindustrien brukes hovedsakelig polyetylen, polyvinylklorid (PVC), EPDM-gummi.Polyetylen brukes på grunn av sine utmerkede elektriske egenskaper og sin lengre varighet.Lavdensitetspolyetylen foretrekkes fremfor høydensitetspolyetylen på grunn av flere årsaker. Årsakene er som følger: (a) mer fleksibilitet;(b) høyere dielektrisk styrke enn polyetylen med høy tetthet;(c) lengre levetid enn HDPE;(d) mindre vanskelig å behandle enn HDPE og (e) mindre risiko for inkludering av hulrom i isolasjonen av LDPE, som forårsaker ionisering.Til tross for alle slike fordeler har LDPE sine egne begrensninger som kabelisolasjonsmateriale.Som en termoplastisk polymer har den en mykningstemperatur på rundt 105–115 ⬚C og har en tendens til spenningssprekker når den er i kontakt med visse overflateaktive midler.Tverrbinding av polyetylenmolekyler forbedrer de termiske så vel som fysiske egenskapene mens dets elektriske egenskaper stort sett forblir uendret.Tverrbundet polyetylen er derfor ikke lenger en termoplastisk polymer.Den mykner ved det krystallinske smeltepunktet til polyetylen og antar en elastisk, gummilignende konsistens, en egenskap som den beholder under ytterligere temperaturstigning, inntil den blir karbonisert uten å smelte ved 300⬚C.Tendensen til spenningssprekker forsvinner helt og holdent og svært god motstand mot aldring i varm luft oppnås.Tverrbundne polyetylenkabler er mye foretrukket på grunn av dets utmerkede elektriske og fysiske egenskaper.Den er i stand til å bære store strømmer, tåler bøyning med liten radius og er lett i vekt, noe som muliggjør enkel og pålitelig installasjon, dvs. den er fri for høydebegrensninger siden den ikke består av olje og dermed er fri for feil som skyldes oljemigrering i olje feltkabel.Den krever heller ikke vanligvis en metallisk kappe. Dermed er den fri for feil som er særegne for metallisk mantelkabler, korrosjon og tretthet.I dag brukes tverrbinding av stråling industrielt på ikke bare polyetylen, men også andre polymerer som polyvinylklorid, polyisobutylen osv. PVC er i seg selv ekstremt ustabil polymer.Det begynte å få kommersiell betydning først etter utviklingen av effektive stabiliseringsmidler.Ved hjelp av modifiserende midler (stabilisatorer, myknere, fyllstoffer og andre tilsetningsstoffer) kan PVC fremstilles for å vise et bredt spekter av egenskaper, alt fra ekstremt stivt til veldig fleksibelt.Mangfoldet av applikasjonen og dens lave kostnad er ansvarlig for dens betydning på verdensmarkedet.
For å øke tverrbindingseffektiviteten brukes polymerer svært sjelden i sin rene form.Myknere, antioksidanter, fyllstoffer har sin rolle på hver sin måte å gi de nødvendige egenskapene.Tilsetningen er bedre under tverrbindingsprosessen.Myknere tilsettes polymerer for å redusere sprøheten til polymerproduktet.De påvirker tverrbindingen når de deltar i genereringen av frie radikaler eller går inn i forplantningsreaksjonene.Dibutylftalat, tritolylfosfat og diallylfosfat er vanlige eksempler på mykner til PVC.Fleksibilitet og elastisitet, som er veldig viktig i elektrisk isolasjon, forbedres ved å tilsette myknere til PVC.Faktisk gir PVC, som er polar på grunn av ubalansert struktur, opphav til sterke intermolekylære bindinger, som sammenføyer de makromolekylære kjedene stivt, sammen gjør den ufleksibel.Antioksidanter er en annen gruppe av tilsetningsstoffer, som er nødvendige for enhver tverrbundet blanding designet for det praktiske formålet å sammenligne høyere termooksidativ stabilitet på en polymerproduksjon.Vanligvis påvirker de tverrbindingen ved å fjerne radikaler, som kan danne tverrbindinger.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butyl-3-metylfenol), MB(Mercapto benzoimidazol) er eksempler på antioksidanter som brukes av Ueno et al. I tillegg til myknere og antioksidanter kreves fargestoffer, som trådisolasjonsmaterialene har brukt spesielt for apparater. Fargestoffer for plast inkluderer en rekke uorganiske og organiske materialer. De misfargede tilsetningsstoffene er ikke foretrukket i dette feltet. Fyllstoffer tilsettes vanligvis for å forbedre deres fysisk-mekaniske egenskaper og bearbeidbarhet. En positiv effekt av fyllstoffer kan observeres under bestråling tverrbinding. Det er funnet at utbyttet av radikaler i polyetylen ble økt med 50 %, når en liten mengde (0,05 %) aerosil tilsettes. Det har vært antatt at en høyere produksjon av radikaler finner sted ved interfase aerosil– polyetylen, hvor makromolekyler kan være i ikke-likevektstilstanden til ukompenserte stammer. Med et høyere innhold av fyllstoff kan det oppstå en overføring av energi fra fyllstoffet til polymerfasen og dermed bidra til et høyere utbytte av frie radikaler.Dessuten kan kombinasjon av bestråling med reaktiv blanding påvirke lokaliseringen av tverrbindinger langs polymerkjedene.
Kort sagt, stråling spiller den viktige rollen i polymerbearbeidingen som brukes i elektrisk felt. 'Strålingstverrbinding' er fenomenet som gjør at egenskapene til polymerene kan forbedres.Det er den mest avanserte metoden som "vulkanisering" har noen begrensninger.Tverrbindingseffektiviteten kan forbedres ved valg av egnede monomerer.I tverrbindingsprosessen for stråling er myknere, fyllstoffer og flammehemmende tilsetning ganske effektiv i tverrbindingsprosessen for stråling.Strålingstverrbindingsmetoden er også svært nyttig ved fremstilling av halvledermaterialer.Bortsett fra disse kan strålingspodingsteknikk også brukes for å forberede den ledende komposittfilmen og filmer med fotoledende oppførsel.
Innleggstid: mai-02-2017