V elektrotechnickém oboru jsou jednou ze základních věcí pro elektrické vodiče a kabely izolační a opláštění materiály.Po mnoho let byl předním izolačním materiálem pro silové kabely papír impregnovaný olejem díky svým vynikajícím elektrickým vlastnostem.Má také schopnost odolat vysokému stupni tepelného přetížení bez nadměrného poškození.Avšak kvůli své hygroskopické povaze je kovový plášť zkorodován vlhkostí.Proto byla dlouho pociťována potřeba izolačního materiálu pro napájecí kabely, který by měl kombinaci nehygroskopické povahy termoplastických materiálů.
Příprava zesíťovaných polymerů může být provedena dvěma různými způsoby.Jedna je chemická metoda a druhá je ionizační metoda.Přestože realizace tohoto efektu zesíťování je stará více než 150 let, zesíťovací efekt ionizujícího záření poprvé přesvědčivě prokázal Charlesby.Metoda radiačního síťování je nejproduktivnější pro malé a tenkostěnné dráty, a proto byly dráty používané pro elektrická a elektronická zařízení vyráběny metodou radiačního síťování.Metoda je výhodná z důvodu nízké spotřeby energie a vyžaduje malý prostor.Radiační proces je snadno ovladatelný a má potenciál pro úspory energie i kontrolu znečištění.Specifické rysy radiačního síťování jsou shrnuty následovně: (1) Rychlost výrobní linky lze řídit.Vysokorychlostní potahování (extruze) je možné, protože není vyžadováno síťovací činidlo.Použitím urychlovače s vysokým výkonem a nízkou energií lze dosáhnout rychlého vytvrzení.(2) Rovnoměrnost síťování je vynikající.Rovnoměrné zesítění lze provést výběrem vhodného stroje a přijetím optimálního návrhu pro podávání drátu.(3) Lze připravit různé druhy polymerů v závislosti na stupni zesíťování radiačním zesíťováním.Kromě toho je proces vytvrzování zářením výhodnější než proces vytvrzování párou.Při procesu vytvrzování párou voda prostupující do polymerní vrstvy pod vysokým tlakem páry vytváří řadu „mikroroidů“, které by mohly způsobit částečné průrazy výboje ve tvaru stromu, když je kabel v provozu.Přestože je tento jev velmi komplikovaný, stromy mohou růst a způsobit pokles dielektrické pevnosti kabelů.Kromě toho má proces vytvrzování párou některé nevýhody z hlediska spotřeby energie: (a) vysoký tlak páry je nutný k dosažení vysoké teploty;(b) účinnost tepelného vedení z vnějšku kabelu je nízká a (c) velké množství energie je spotřebováno kabelovým vodičem, což má za následek nižší tepelnou účinnost a také delší dobu pro síťovací reakci.Radiační vytvrzování je kandidátem pro suché procesy.Má však problém, že hromadění elektronů zastavených a/nebo vytvořených v izolační vrstvě ozařováním může také způsobit částečné rozbití ve tvaru stromu během a po ozařování.Je to zcela odlišné od „procesu bez vody“.Protože polymerový kabel obsahuje vysokou vlhkost a velké dutiny, je proces vytvrzování nezbytný.Kromě výše uvedených výhod lze polovodičové materiály snadno zavádět do procesu vytvrzování zářením, což není snadné v případě procesu vytvrzování párou, protože většina materiálů nemohla odolat vysoké teplotě a tlaku.
Technika radiačního roubování také dodává matrici vodivost.Jedná se o unikátní metodu spojení vodivé matrice s izolační.Tato technika zahrnuje deaktivaci polymeru hlavního řetězce vhodným monomerem roubováním a následnou depozicí vodivého polymeru na aktivní povrch hlavního řetězce.Kromě izolačního chování se v tomto případě může polymer chovat jako vodivý.Ačkoli to ještě nebylo zavedeno, může vykazovat několik potenciálních aplikací, jako je stínění EMI, vodivé povlaky a antistatická činidla.Bhattacharya et al.připravili kompozity polymer–FEP-g-(AA)–PPY a polymer–FEP-g-(sty)–PPY.Nejprve byl polymer-FEP ozářen zdrojem Co-60 a film byl poté ponořen do různého procenta monomerů.PPy byl poté nanesen na roubovaný povrch oxidační polymerací pyrrolu za použití chloridu železitého jako oxidačního činidla.Povrchový odpor je snížen a je řádově 104–105 ohmů/cm2.Povrchový odpor závisí na procentu roubování monomerů.Pomocí této techniky lze zvýšit povrchovou vodivost spíše než objemovou vodivost.Fotovodivé chování filmu lze také dodat technikou roubování.Příklady fotovodivého filmu jsou acetát-g-(N-vinylkarbazol) a acetát-g-(N-vinylkarbazol-methylmethacylát).
V průmyslu elektrických kabelů se používají především pryže polyetylen, polyvinylchlorid (PVC), EPDM.Polyetylen se používá pro své vynikající elektrické vlastnosti a delší životnost.Nízkohustotní polyethylen je preferován před vysokohustotním polyethylenem z několika důvodů. Důvody jsou následující: (a) větší flexibilita;(b) vyšší dielektrická pevnost než u vysokohustotního polyethylenu;c) delší životnost než HDPE;(d) méně náročné na zpracování než HDPE a (e) menší riziko vzniku dutin v izolaci LDPE, které způsobují ionizaci.Přes všechny tyto výhody má LDPE jako izolační materiál kabelů svá vlastní omezení.Vzhledem k tomu, že jde o termoplastický polymer, má teplotu měknutí kolem 105–115 °C a při kontaktu s určitými povrchově aktivními činidly má tendenci k praskání pod napětím.Zesíťování molekul polyethylenu zlepšuje tepelné i fyzikální vlastnosti, přičemž jeho elektrické vlastnosti zůstávají do značné míry nezměněny.Zesíťovaný polyethylen tedy již není termoplastický polymer.Měkne při krystalické teplotě tání polyethylenu a získává elastickou konzistenci podobnou pryži, což je vlastnost, kterou si zachovává při dalším zvyšování teploty, dokud nedojde ke karbonizaci bez tání při 300 °C.Sklon k praskání při stresu zcela mizí a získává se velmi dobrá odolnost proti stárnutí horkým vzduchem.Kabely ze zesíťovaného polyetylenu jsou široce preferovány pro své vynikající elektrické a fyzikální vlastnosti.Je schopen přenášet velké proudy, odolává malému poloměru ohybu a má nízkou hmotnost, což umožňuje snadnou a spolehlivou instalaci, tj. bez výškových omezení, protože neobsahuje žádný olej, a proto nedochází k poruchám způsobeným migrací oleje v oleji polní kabel.Také obecně nevyžaduje kovové opláštění. Proto je bez poruch typických pro kabely s kovovým opláštěním, bez koroze a únavy.V dnešní době se radiační síťování průmyslově aplikuje nejen na polyethylen, ale také na další polymery, jako je polyvinylchlorid, polyisobutylen atd. Samo o sobě je PVC extrémně nestabilní polymer.Komerční význam začala získávat až po vývoji účinných stabilizačních prostředků.Pomocí modifikačních činidel (stabilizátory, změkčovadla, plniva a další přísady) lze vyrobit PVC tak, aby vykazovalo široké spektrum vlastností, od extrémně tuhých až po velmi ohebné.Rozmanitost jeho použití a jeho nízká cena jsou zodpovědné za jeho význam na světovém trhu.
Pro zvýšení účinnosti zesítění se polymery velmi zřídka používají ve své čisté formě.Změkčovadla, antioxidanty, plniva mají svou roli při udělování požadovaných vlastností.Přídavek je lepší během procesu síťování.Změkčovadla se přidávají do polymerů, aby se snížila křehkost polymerního produktu.Ovlivňují zesítění vždy, když se účastní tvorby volných radikálů nebo vstupují do propagačních reakcí.Dibutylftalát, tritolylfosfát a diallylfosfát jsou běžné příklady změkčovadla pro PVC.Pružnost a elasticita, která je velmi důležitá v elektrické izolaci, se zlepší přidáním změkčovadel do PVC.Ve skutečnosti v případě PVC, který je díky nevyvážené struktuře polární, vznikají silné mezimolekulové vazby, které pevně spojují makromolekulární řetězce a dohromady jej činí neflexibilním.Antioxidanty jsou další skupinou přísad, které jsou nezbytné pro jakoukoli síťovanou směs určenou pro praktické účely srovnání vyšší termooxidační stability při výrobě polymeru.Obvykle ovlivňují zesítění vychytáváním radikálů, které mohou vytvářet zesíťování.RC (4,4-thio-bis(6-terc-butyl-3-methylfenol), MB(Mercaptobenzoimidazol) jsou příklady antioxidantů, které používá Ueno et al. Kromě změkčovadel a antioxidantů jsou vyžadována barviva, jako izolační materiály drátů se používají zejména pro spotřebiče. Mezi barviva pro plasty patří různé anorganické a organické materiály. Odbarvené přísady nejsou v této oblasti preferovány. Plniva se obecně přidávají pro zlepšení jejich fyzikálně-mechanických vlastností a zpracovatelnosti. Pozitivní účinek plniv může Bylo zjištěno, že výtěžek radikálů v polyethylenu se zvýšil o 50 %, když se přidalo malé množství (0,05 %) aerosilu.Předpokládalo se, že vyšší produkce radikálů probíhá v mezifázi aerosil– polyethylen, kde mohou být makromolekuly v nerovnovážném stavu nekompenzovaných kmenů.Při vyšším obsahu plniva může docházet k přenosu energie z plniva do polymerní fáze a tím přispívat k vyššímu výtěžku volných radikálů.Navíc kombinace ozařování s reaktivní příměsí může ovlivnit lokalizaci síťování podél polymerních řetězců.
Stručně řečeno, záření hraje důležitou roli při zpracování polymerů, které se používá v elektrotechnice. „Zesíťování zářením“ je jev, kterým lze zlepšit vlastnosti polymerů.Jedná se o nejpokročilejší metodu, jako je „vulkanizace“, která má určitá omezení.Účinnost zesítění lze zlepšit volbou vhodných monomerů.V procesu radiačního zesíťování jsou změkčovadla, plniva a přísady zpomalující hoření docela účinné v procesu radiačního zesíťování.Metoda radiačního síťování je také velmi užitečná při přípravě polovodičových materiálů.Kromě toho lze k přípravě vodivého kompozitního filmu a filmů s fotovodivým chováním použít také techniku radiačního roubování.
Čas odeslání: květen-02-2017