På det elektriske område er en af de væsentlige ting for elektriske ledninger og kabler isolerings- og kappematerialer.I mange år var det fremtrædende isoleringsmateriale til strømkabler olieimprægneret papir på grund af dets fremragende elektriske egenskaber.Den har også kapacitet til at modstå en høj grad af termisk overbelastning uden overdreven forringelse.Men på grund af sin hygroskopiske natur er metalkappen fugtkorroderet.Der var derfor et længe følt behov for et strømkabelisoleringsmateriale, som havde en kombination af termoplastiske materialers ikke-hygroskopiske natur.
Fremstillingen af tværbundne polymerer kan udføres ved to forskellige metoder.Den ene er den kemiske metode og den anden er ioniseringsmetoden.Selvom erkendelsen af denne effekt af tværbinding er over 150 år gammel, blev den tværbindingseffekt af ioniserende stråling påvist for første gang af Charlesby.Strålingstværbindingsmetoden er den mest produktive for små og tyndvæggede ledninger, og derfor er de ledninger, der bruges til elektrisk og elektronisk udstyr, fremstillet ved strålingstværbindingsmetoden.Metoden er fordelagtig på grund af lavt energiforbrug og kræver lille plads.Strålingsprocessen er let at kontrollere og har potentiale for energibesparelser såvel som forureningskontrolleret.De specifikke træk ved strålingstværbinding er opsummeret som følger:(1) Produktionslinjens hastighed kan kontrolleres.Højhastighedsafdækning (ekstrudering) er mulig, da der ikke er behov for tværbindingsmiddel.Ved at bruge en accelerator med høj effekt og lav energi kan hurtighærdning opnås.(2) Tværbindingsensartethed er fremragende.Den ensartede tværbinding ved at vælge en passende maskine og anvende optimalt design til trådfremføring kan udføres.(3) Forskellige typer polymerer kan fremstilles afhængigt af graden af tværbinding ved strålingstværbindingsproces.Desuden er strålingshærdningsprocessen mere at foretrække end damphærdningsprocessen.I damphærdningsprocessen skaber vand, der trænger ind i polymerlaget under et højt damptryk, en række 'mikrooider', som kan inducere træformet delvis udledningsnedbrydning, når kablet er i drift.Selvom fænomenet er meget kompliceret, kan træerne vokse og forårsage et fald i kablernes dielektriske styrke.Bortset fra disse har damphærdningsprocessen nogle ulemper ud fra et energiforbrugssynspunkt: (a) højt damptryk er nødvendigt for at opnå en høj temperatur;(b) effektiviteten af termisk ledning uden for kablet er lav, og (c) stor mængde energi forbruges af kabellederen, hvilket resulterer i en lavere termisk effektivitet og også længere tid til tværbindingsreaktion.Strålehærdning er en kandidat til de tørre processer.Det har imidlertid det problem, at opbygningen af elektroner stoppet og/eller dannet i isoleringslaget ved bestrålingskanal også inducerer træformet delvis nedbrydning under og efter bestråling.Det er helt anderledes end den 'vandfrie proces'.Da polymerkablet indeholder høj fugt og store hulrum, er hærdningsprocessen nødvendig.Bortset fra de ovennævnte fordele kan halvledermaterialer let indføres i strålingshærdningsprocessen, hvilket ikke er let i tilfælde af damphærdningsproces, da de fleste materialer ikke kunne modstå den høje temperatur og tryk.
Strålingstransplantationsteknik giver også ledningsevnen til matrixen.Dette er den unikke metode til at kombinere en ledende matrix på den isolerende.Denne teknik involverer deaktivering af rygradspolymer med en passende monomer ved podning og efterfølgende afsætning af den ledende polymer over den aktive overflade af rygraden.Bortset fra den isolerende adfærd kan polymer i dette tilfælde opføre sig som ledende.Selvom det endnu ikke er etableret, kan det udvise flere potentielle anvendelser såsom EMI-afskærmning, ledende belægninger og antistatiske midler.Bhattacharya et al.har fremstillet kompositmaterialerne polymer–FEP-g-(AA)–PPY og polymer–FEP-g-(sty)–PPY.Først blev polymer-FEP bestrålet fra Co-60-kilde, og filmen blev derefter dyppet i forskellige procenter af monomerer.PPy blev derefter afsat over den podede overflade ved oxidativ polymerisation af pyrrol under anvendelse af ferrichlorid som oxidationsmiddel.Overflademodstanden er reduceret og er i størrelsesordenen 104–105 ohm/cm2.Overflademodstanden afhænger af procentdelen af podning af monomerer.Ved hjælp af denne teknik kan overfladekonduktivitet i stedet for bulkledningsevne øges.Filmens fotoledende adfærd kan også bibringes ved podeteknik.Celluloseacetat-g-(N-vinylcarbazol) og celluloseacetat-g-(N-vinylcarbazol-methylmethacylat) er eksempler på den fotoledende film.
I den elektriske kabelindustri anvendes hovedsageligt polyethylen, polyvinylchlorid (PVC), EPDM-gummi.Polyethylen bruges på grund af dets fremragende elektriske egenskaber og dets længere varighed.Lavdensitetspolyethylen foretrækkes frem for højdensitetspolyethylen af flere årsager. Årsagerne er som følger: (a) mere fleksibilitet;(b) højere dielektrisk styrke end højdensitetspolyethylen;(c) længere levetid end HDPE;(d) mindre vanskeligt at behandle end HDPE og (e) mindre risiko for inklusion af hulrum i LDPE-isoleringen, som forårsager ionisering.På trods af alle sådanne fordele har LDPE sine egne begrænsninger som kabelisoleringsmateriale.Da den er en termoplastisk polymer, har den en blødgøringstemperatur på omkring 105-115 ⬚C og har en tendens til spændingsrevnedannelse, når den er i kontakt med visse overfladeaktive midler.Tværbinding af polyethylenmolekyler forbedrer de termiske såvel som fysiske egenskaber, mens dets elektriske egenskaber stort set forbliver uændrede.Tværbundet polyethylen er derfor ikke længere en termoplastisk polymer.Det blødgøres ved polyethylens krystallinske smeltepunkt og antager en elastisk, gummilignende konsistens, en egenskab, som det bevarer under yderligere temperaturstigninger, indtil det bliver carboniseret uden at smelte ved 300 ⬚C.Tendensen til spændingsrevner forsvinder fuldstændigt, og der opnås en meget god bestandighed mod ældning i varm luft.Tværbundne polyethylenkabler foretrækkes i vid udstrækning på grund af dets fremragende elektriske og fysiske egenskaber.Den er i stand til at bære store strømme, modstår bøjning med lille radius og er let i vægt, hvilket giver mulighed for nem og pålidelig installation, dvs. den er fri for højdebegrænsninger, da den ikke består af nogen olie og dermed er fri for fejl på grund af oliemigrering i olie feltkabel.Den kræver generelt heller ikke en metallisk kappe. Den er således fri for de fejl, der er særegne for metallisk beklædte kabler, korrosion og træthed.I dag anvendes strålingstværbinding industrielt på ikke kun polyethylen, men også andre polymerer, også såsom polyvinylchlorid, polyisobutylen osv. PVC er i sig selv ekstremt ustabil polymer.Det begyndte først at få kommerciel betydning efter udviklingen af effektive midler til stabilisering.Ved hjælp af modificerende midler (stabilisatorer, blødgøringsmidler, fyldstoffer og andre additiver) kan PVC fremstilles til at udvise et bredt spektrum af egenskaber, lige fra ekstremt stiv til meget fleksibel.Mangfoldigheden af dens anvendelse og dens lave omkostninger er ansvarlige for dens betydning på verdensmarkedet.
For at øge tværbindingseffektiviteten anvendes polymerer meget sjældent i deres rene form.Blødgøringsmidler, antioxidanter, fyldstoffer har deres rolle på deres respektive måde at bibringe de nødvendige egenskaber.Tilsætningen er bedre under tværbindingsprocessen.Blødgøringsmidler tilsættes polymerer for at reducere skørheden af polymerproduktet.De påvirker tværbindingen, når de deltager i dannelsen af frie radikaler eller indgår i formeringsreaktionerne.Dibutylphthalat, tritolylphosphat og diallylfosfat er de almindelige eksempler på blødgøringsmidlet til PVC.Fleksibilitet og elasticitet, hvilket er meget vigtigt i elektrisk isolering, forbedres ved at tilføje blødgøringsmidlerne til PVC.Faktisk giver PVC, som er polært på grund af ubalanceret struktur, anledning til stærke intermolekylære bindinger, som forbinder makromolekylære kæder stift, tilsammen gør det ufleksibelt.Antioxidanter er en anden gruppe af tilsætningsstoffer, som er nødvendige for enhver tværbundet blanding designet til det praktiske formål at sammenligne højere termooxidativ stabilitet på en polymerproduktion.Sædvanligvis påvirker de tværbindingen ved at fjerne radikaler, som kan danne tværbindinger.RC (4,4-thio-bis(6-tert-butyl-3-methylphenol), MB(Mercapto benzoimidazol) er eksempler på antioxidanter, som anvendes af Ueno et al. Ud over blødgøringsmidler og antioxidanter kræves farvestoffer, som trådisoleringsmaterialerne har brugt specielt til apparater. Farvestoffer til plast omfatter en række uorganiske og organiske materialer. De misfarvede tilsætningsstoffer foretrækkes ikke på dette område. Fyldstoffer tilsættes generelt for at forbedre deres fysisk-mekaniske egenskaber og forarbejdelighed. En positiv effekt af filstoffer kan observeres under bestrålingstværbinding. Det har vist sig, at udbyttet af radikaler i polyethylen blev øget med 50 %, når en lille mængde (0,05 %) aerosil tilsættes. Det er blevet antaget, at en højere produktion af radikaler finder sted ved interfase aerosil– polyethylen, hvor makromolekyler kan være i ukompenserede stammers ikke-ligevægtstilstand Med et højere indhold af fyldstof kan der ske en overførsel af energi fra fyldstoffet til polymerfasen og dermed bidrage til et højere udbytte af frie radikaler.Desuden kan kombination af bestråling med reaktiv blanding påvirke lokaliseringen af tværbindinger langs polymerkæderne.
Kort sagt, stråling spiller den vigtige rolle i den polymerbearbejdning, der bruges i det elektriske område. 'Strålingstværbinding' er det fænomen, hvorved polymerernes egenskaber kan forbedres.Det er den mest avancerede metode såsom 'vulkanisering', der har nogle begrænsninger.Tværbindingseffektiviteten kan forbedres ved valg af egnede monomerer.I strålingstværbindingsprocessen er blødgøringsmidlerne, fyldstofferne og flammehæmmende tilsætning ret effektiv i strålingstværbindingsprocessen.Strålingstværbindingsmetoden er også meget nyttig til fremstilling af halvledermaterialer.Ud over disse kan strålingspodningsteknik også anvendes til at forberede den ledende kompositfilm og film med fotoledende adfærd.
Indlægstid: maj-02-2017