В областта на електричеството едно от основните неща за електрическите проводници и кабели са изолационните и облицовъчните материали.Дълги години най-известният изолационен материал за силови кабели беше импрегнираната с масло хартия поради отличните й електрически свойства.Освен това има способността да издържа на висока степен на термично претоварване без прекомерно влошаване.Въпреки това, поради своята хигроскопична природа, металната обвивка е корозирала от влага.Следователно имаше отдавнашна нужда от изолационен материал за захранващ кабел, който да има комбинация от нехигроскопичния характер на термопластичните материали.
Получаването на омрежени полимери може да се извърши по два различни метода.Единият е химичният метод, а другият е йонизиращият метод.Въпреки че реализацията на този ефект на омрежване е на повече от 150 години, омрежващият ефект на йонизиращото лъчение беше убедително демонстриран за първи път от Charlesby.Методът на радиационно омрежване е най-продуктивен за проводници с малки размери и тънкостенни и следователно проводниците, използвани за електрическо и електронно оборудване, са произведени чрез метода на радиационно омрежване.Методът е изгоден поради ниската консумация на енергия и изисква малко пространство.Процесът на излъчване се контролира лесно и има потенциал за спестяване на енергия, както и контролирано замърсяване.Специфичните характеристики на радиационното омрежване са обобщени, както следва: (1) Скоростта на производствената линия може да се контролира.Възможно е високоскоростно покриване (екструзия), тъй като няма изискване за омрежващ агент.Чрез използването на ускорител с висока мощност и ниска енергия може да се постигне бързо втвърдяване.(2) Еднородността на омрежването е отлична.Може да се извърши равномерно омрежване чрез избор на подходяща машина и приемане на оптимален дизайн за подаване на тел.(3) Различни видове полимери могат да бъдат получени в зависимост от степента на омрежване чрез процес на омрежване чрез радиация.Освен това процесът на радиационно втвърдяване е по-предпочитан от процеса на втвърдяване с пара.В процеса на втвърдяване с пара водата, проникваща в полимерния слой под високо налягане на парата, създава редица „микрокухини“, които биха могли да предизвикат частично разреждане във формата на дърво, когато кабелът е в експлоатация.Въпреки че явлението е много сложно, дърветата могат да растат и да причинят намаляване на диелектричната якост на кабелите.Освен тези, процесът на втвърдяване с пара има някои недостатъци от гледна точка на консумацията на енергия: (а) необходимо е високо налягане на парата, за да се получи висока температура;(b) ефективността на топлинната проводимост отвън на кабела е ниска и (c) голямо количество енергия се консумира от проводника на кабела, което води до по-ниска топлинна ефективност и също по-дълго време за реакция на омрежване.Радиационното втвърдяване е кандидат за сухите процеси.Проблемът обаче е, че натрупването на електрони, спрени и/или образувани в изолационния слой чрез облъчване, може също да предизвика дървовидно частично разпадане по време и след облъчване.Той е напълно различен от „безводния процес“.Тъй като полимерният кабел съдържа висока влажност и големи кухини, процесът на втвърдяване е необходим.Освен горните предимства, полупроводниковите материали могат да бъдат въведени лесно в процеса на радиационно втвърдяване, което не е лесно в случай на процес на втвърдяване с пара, тъй като повечето от материалите не могат да издържат на висока температура и налягане.
Техниката на радиационно присаждане също придава проводимостта на матрицата.Това е уникалният метод за комбиниране на проводяща матрица с изолираща.Тази техника включва дезактивиране на скелен полимер с подходящ мономер чрез присаждане и последващо отлагане на проводимия полимер върху активната повърхност на скелета.Освен изолационното поведение, в този случай полимерът може да се държи като проводник.Въпреки че все още не е установен, той може да покаже няколко потенциални приложения като EMI екраниране, проводими покрития и антистатични агенти.Bhattacharya и др.са подготвили композитите полимер–FEP-g-(AA)–PPY и полимер–FEP-g-(sty)–PPY.Първо, полимер-FEP беше облъчен от източник на Co-60 и след това филмът беше потопен в различен процент мономери.След това PPy се отлага върху присадената повърхност чрез окислителна полимеризация на пирол, като се използва железен хлорид като окислител.Повърхностното съпротивление е намалено и е от порядъка на 104–105ohm/cm2.Повърхностното съпротивление зависи от процента на присаждане на мономери.С помощта на тази техника може да се увеличи повърхностната проводимост, а не обемната проводимост.Фотопроводимостта на филма може също да бъде придадена чрез техника на присаждане.Целулозен ацетат-g-(N-винилкарбазол) и целулозен ацетат-g-(N-винилкарбазол-метилметацилат) са примерите за фотопроводящ филм.
В производството на електрически кабели се използват главно полиетилен, поливинилхлорид (PVC), EPDM гуми.Полиетиленът се използва поради отличните си електрически свойства и по-голямата си издръжливост.Полиетиленът с ниска плътност е предпочитан пред полиетилена с висока плътност поради няколко причини. Причините са следните: (а) по-голяма гъвкавост;б) по-висока диелектрична якост от полиетилена с висока плътност;(в) по-дълъг живот от HDPE;(d) по-малко труден за обработка от HDPE и (e) по-малък риск от включване на кухини в изолацията на LDPE, което причинява йонизация.Въпреки всички тези предимства, LDPE има свои собствени ограничения като материал за кабелна изолация.Тъй като е термопластичен полимер, той има температура на омекване около 105–115 °C и има тенденция към напукване при напрежение, когато е в контакт с определени повърхностноактивни вещества.Омрежването на полиетиленовите молекули подобрява топлинните, както и физическите свойства, докато неговите електрически свойства остават до голяма степен непроменени.Следователно омреженият полиетилен вече не е термопластичен полимер.Омеква се при кристалната точка на топене на полиетилена и придобива еластична, подобна на гума консистенция, свойство, което запазва при по-нататъшно повишаване на температурата, докато се карбонизира, без да се топи при 300°C.Тенденцията към напукване при напрежение изчезва напълно и се придобива много добра устойчивост на стареене в горещ въздух.Кабелите от омрежен полиетилен са широко предпочитани поради своите отлични електрически и физически свойства.Той е в състояние да пренася големи токове, издържа на огъване с малък радиус и е с малко тегло, което позволява лесен и надежден монтаж, т.е. той е без ограничения във височината, тъй като не се състои от никакво масло и по този начин е без повреди, дължащи се на миграция на масло в масло полеви кабел.Той също така обикновено не изисква метална обвивка. По този начин той е свободен от повреди, характерни за кабелите с метална обвивка, корозия и умора.В днешно време радиационното омрежване се прилага промишлено не само за полиетилен, но и за други полимери, като поливинилхлорид, полиизобутилен и т.н. Самият PVC е изключително нестабилен полимер.Тя започва да придобива търговско значение едва след разработването на ефективни средства за стабилизиране.С помощта на модифициращи агенти (стабилизатори, пластификатори, пълнители и други добавки), PVC може да бъде направен да показва широк спектър от свойства, вариращи от изключително твърд до много гъвкав.Разнообразието от приложението му и ниската му цена са отговорни за значението му на световния пазар.
За да се увеличи ефективността на омрежването, полимерите много рядко се използват в чиста форма.Пластификаторите, антиоксидантите, пълнителите имат своята роля по съответния начин за придаване на необходимите свойства.Добавянето е по-добро по време на процеса на омрежване.Към полимерите се добавят пластификатори, за да се намали чупливостта на полимерния продукт.Те влияят на омрежването винаги, когато участват в генерирането на свободни радикали или влизат в реакциите на разпространение.Дибутил фталат, тритолил фосфат и диалил фосфат са обичайните примери за пластификатор към PVC.Гъвкавостта и еластичността, които са много важни при електрическата изолация, се подобряват чрез добавяне на пластификатори към PVC.Всъщност в случай на PVC, който е полярен поради небалансирана структура, поражда силни междумолекулни връзки, които свързват макромолекулните вериги здраво, заедно го правят негъвкав.Антиоксидантите са друга група добавки, които са необходими за всяка омрежена смес, предназначена за практическа цел за сравняване на по-висока термоокислителна стабилност при производството на полимер.Обикновено те влияят на омрежването чрез извличане на радикали, които могат да образуват омрежвания.RC (4,4-тио-бис(6-трет-бутил-3-метил фенол), MB (меркапто бензоимидазол) са примерите за антиоксиданти, използвани от Ueno et al. В допълнение към пластификаторите и антиоксидантите са необходими оцветители, като материалите за изолация на проводници, използвани специално за уреди. Оцветителите за пластмаси включват различни неорганични и органични материали. Обезцветените добавки не са предпочитани в тази област. Пълнителите обикновено се добавят, за да подобрят техните физико-механични свойства и обработваемост. Положителният ефект на пълнителите може се наблюдава по време на омрежване чрез облъчване. Установено е, че добивът на радикали в полиетилена се увеличава с 50%, когато се добави малко количество (0,05%) аеросил. Предполага се, че по-високо производство на радикали се извършва в интерфазата аеросил– полиетилен, където макромолекулите могат да бъдат в неравновесно състояние на некомпенсирани щамове.При по-високо съдържание на пълнител може да се получи пренос на енергия от пълнителя към полимерната фаза и по този начин да се допринесе за по-висок добив на свободни радикали.Освен това комбинацията от облъчване с реактивна добавка може да повлияе на локализирането на напречните връзки по полимерните вериги.
Накратко, радиацията играе важна роля в обработката на полимера, която се използва в електрическото поле. „Радиационното омрежване“ е явлението, чрез което свойствата на полимерите могат да бъдат подобрени.Това е най-напредналият метод като „вулканизацията“ има някои ограничения.Ефективността на омрежване може да се подобри чрез избор на подходящи мономери.В процеса на радиационно омрежване пластификаторите, пълнителите и добавките за забавяне на горенето са доста ефективни в процеса на радиационно омрежване.Методът на радиационно омрежване също е много полезен при получаването на полупроводникови материали.Освен тях, техниката на радиационно присаждане може също да се използва за получаване на проводящ композитен филм и филми с фотопроводящо поведение.
Време на публикуване: май-02-2017