Na električnem področju je ena bistvenih stvari za električne žice in kable izolacijski material in material za plašč.Dolga leta je bil prevladujoči izolacijski material za električne kable zaradi svojih odličnih električnih lastnosti z oljem impregniran papir.Ima tudi sposobnost, da prenese visoko stopnjo toplotne preobremenitve brez pretiranega poslabšanja.Vendar pa je kovinski ovoj zaradi svoje higroskopnosti razjeden zaradi vlage.Zato je obstajala dolgotrajna potreba po izolacijskem materialu za električne kable, ki bi imel kombinacijo nehigroskopske narave termoplastičnih materialov.
Priprava zamreženih polimerov se lahko izvede z dvema različnima metodama.Ena je kemična metoda, druga pa ionizacijska metoda.Čeprav je uresničitev tega učinka zamreženja stara že več kot 150 let, je Charlesby prvič dokončno dokazal učinek zamreženja zaradi ionizirajočega sevanja.Metoda radiacijskega zamreženja je najbolj produktivna za majhne in tankostenske žice, zato so žice, ki se uporabljajo za električno in elektronsko opremo, proizvedene z metodo radiacijskega zamreženja.Metoda je ugodna zaradi nizke porabe energije in zahteva majhen prostor.Proces sevanja je enostavno nadzorovan in ima potencial za prihranek energije ter nadzorovan onesnaževanje.Posebne lastnosti zamreževanja zaradi sevanja so povzete, kot sledi: (1) Hitrost proizvodne linije je mogoče nadzorovati.Možno je hitro prekrivanje (ekstrudiranje), saj ni potrebe po zamreževalnem sredstvu.Z uporabo pospeševalnika z visoko močjo in nizko energijo je mogoče doseči hitro strjevanje.(2) Enotnost zamreženja je odlična.Izvede se lahko enotno zamreženje z izbiro ustreznega stroja in sprejetjem optimalne zasnove za podajanje žice.(3) Pripraviti je mogoče različne vrste polimerov, odvisno od stopnje zamreženja s postopkom zamreževanja s sevanjem.Poleg tega je postopek strjevanja s sevanjem bolj zaželen kot postopek strjevanja s paro.V procesu utrjevanja s paro voda, ki prodre v polimerno plast pod visokim pritiskom pare, ustvari številne "mikrovze", ki lahko povzročijo razpad delne razelektritve v obliki drevesa, ko je kabel v uporabi.Čeprav je pojav zelo zapleten, lahko drevesa zrastejo in povzročijo zmanjšanje dielektrične trdnosti kablov.Poleg teh ima postopek strjevanja s paro nekaj pomanjkljivosti z vidika porabe energije: (a) za doseganje visoke temperature je potreben visok tlak pare;(b) učinkovitost toplotne prevodnosti od zunaj kabla je nizka in (c) vodnik kabla porabi veliko energije, kar povzroči nižjo toplotno učinkovitost in tudi daljši čas za reakcijo zamreženja.Utrjevanje s sevanjem je kandidat za suhe postopke.Vendar pa ima težavo, da kopičenje elektronov, ki so bili ustavljeni in/ali nastali v izolacijski plasti z obsevanjem, lahko povzroči tudi delno razgradnjo v obliki drevesa med in po obsevanju.Je popolnoma drugačen od "postopka brez vode".Ker polimerni kabel vsebuje veliko vlage in velike praznine, je postopek strjevanja potreben.Poleg zgornjih prednosti je mogoče polprevodniške materiale zlahka vključiti v postopek strjevanja s sevanjem, kar ni enostavno v primeru postopka strjevanja s paro, saj večina materialov ne more prenesti visoke temperature in tlaka.
Tehnika radiacijskega cepljenja daje tudi prevodnost matrici.To je edinstvena metoda združevanja prevodne matrice z izolacijsko.Ta tehnika vključuje deaktivacijo polimera hrbtenice z ustreznim monomerom s cepljenjem in kasnejšim odlaganjem prevodnega polimera na aktivno površino hrbtenice.Poleg izolacijskega obnašanja se lahko polimer v tem primeru obnaša kot prevodni.Čeprav še ni uveljavljen, lahko pokaže več potencialnih aplikacij, kot so EMI zaščita, prevodni premazi in antistatična sredstva.Bhattacharya et al.so pripravili kompozita polimer–FEP-g-(AA)–PPY in polimer–FEP-g-(sty)–PPY.Najprej je bil polimer-FEP obsevan iz vira Co-60, nato pa je bil film potopljen v različne odstotke monomerov.PPy je bil nato nanesen na cepljeno površino z oksidativno polimerizacijo pirola z uporabo železovega klorida kot oksidanta.Površinski upor se zmanjša in je reda 104–105 ohm/cm2.Površinska odpornost je odvisna od odstotka cepljenja monomerov.S to tehniko je mogoče povečati površinsko prevodnost namesto skupne prevodnosti.Obnašanje fotoprevodnosti filma lahko dosežemo tudi s tehniko cepljenja.Celulozni acetat-g-(N-vinil karbazol) in celulozni acetat-g-(N-vinil karbazol–metil metacilat) sta primera fotoprevodnega filma.
V industriji električnih kablov se uporabljajo predvsem polietilen, polivinilklorid (PVC), EPDM gume.Polietilen se uporablja zaradi odličnih električnih lastnosti in daljše življenjske dobe.Polietilen nizke gostote ima prednost pred polietilenom visoke gostote zaradi več razlogov. Razlogi so naslednji: (a) večja prožnost;(b) večjo dielektrično trdnost kot polietilen visoke gostote;(c) daljšo življenjsko dobo kot HDPE;(d) manj zahtevna za obdelavo kot HDPE in (e) manjša nevarnost vključitve praznin v izolacijo LDPE, kar povzroči ionizacijo.Kljub vsem tem prednostim ima LDPE svoje omejitve kot material za izolacijo kablov.Ker je termoplastičen polimer, ima temperaturo mehčanja okoli 105–115 °C in je nagnjen k pojavu napetostnih razpok, ko je v stiku z nekaterimi površinsko aktivnimi snovmi.Zamreženje molekul polietilena izboljša toplotne in fizikalne lastnosti, medtem ko njegove električne lastnosti večinoma ostanejo nespremenjene.Zamreženi polietilen torej ni več termoplastičen polimer.Zmehča se pri kristalnem tališču polietilena in prevzame elastično, gumijasto konsistenco, lastnost, ki jo obdrži med nadaljnjimi dvigi temperature, dokler ne karbonizira, ne da bi se stopil pri 300 °C.Nagnjenost k pokanju pod napetostjo popolnoma izgine in pridobi se zelo dobra odpornost proti staranju na vročem zraku.Kabli iz zamreženega polietilena so na splošno priljubljeni zaradi svojih odličnih električnih in fizikalnih lastnosti.Zmožen je prenašati velike tokove, vzdrži upogibanje z majhnim radijem in je lahek, kar omogoča enostavno in zanesljivo namestitev, tj. ni omejen glede višine, saj ne vsebuje olja in zato ni okvar zaradi migracije olja v olju terenski kabel.Prav tako običajno ne potrebuje kovinskega ovoja. Tako je brez okvar, ki so značilne za kable s kovinskim plaščem, korozije in utrujenosti.Dandanes se radiacijsko zamreženje industrijsko uporablja ne le za polietilen, ampak tudi za druge polimere, kot so polivinilklorid, poliizobutilen itd. Sam PVC je zelo nestabilen polimer.Komercialni pomen je začel pridobivati šele po razvoju učinkovitih sredstev za stabilizacijo.S pomočjo modifikatorjev (stabilizatorjev, mehčalcev, polnil in drugih dodatkov) je mogoče PVC narediti tako, da izkazuje širok spekter lastnosti, od izjemno togih do zelo fleksibilnih.Raznolikost njegove uporabe in nizki stroški so odgovorni za njegov pomen na svetovnem trgu.
Za povečanje učinkovitosti zamreženja se polimeri zelo redko uporabljajo v čisti obliki.Plastifikatorji, antioksidanti, polnila imajo svojo vlogo pri zagotavljanju zahtevanih lastnosti.Dodatek je boljši med postopkom zamreženja.Polimerom dodamo mehčala, da zmanjšamo krhkost polimernega izdelka.Vplivajo na zamreženje, kadarkoli sodelujejo pri nastajanju prostih radikalov ali vstopijo v reakcije širjenja.Dibutil ftalat, tritolil fosfat in dialil fosfat so pogosti primeri mehčala za PVC.Fleksibilnost in elastičnost, ki je zelo pomembna pri električni izolaciji, se izboljšata z dodajanjem mehčal PVC-ju.Pravzaprav v primeru PVC-ja, ki je polaren zaradi neuravnotežene strukture, nastanejo močne medmolekularne vezi, ki togo povežejo makromolekulske verige, skupaj pa ga naredijo neprožnega.Antioksidanti so druga skupina dodatkov, ki so potrebni za vsako zamreženo zmes, zasnovano za praktičen namen primerjave višje termooksidativne stabilnosti pri proizvodnji polimerov.Običajno vplivajo na zamreženje tako, da lovijo radikale, ki lahko tvorijo zamreženje.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butil-3-metil fenol), MB (merkapto benzoimidazol) so primeri antioksidantov, ki jih uporabljajo Ueno et al. Poleg mehčalcev in antioksidantov so potrebna barvila, kot materiali za izolacijo žic, ki se uporabljajo zlasti za naprave. Barvila za plastiko vključujejo različne anorganske in organske materiale. Razbarvani aditivi na tem področju niso prednostni. Polnila se običajno dodajajo za izboljšanje njihovih fizikalno-mehanskih lastnosti in predelovalnosti. Pozitiven učinek polnil lahko med zamreževanjem ob obsevanju. Ugotovljeno je bilo, da se je izkoristek radikalov v polietilenu povečal za 50 %, če je dodana majhna količina (0,05 %) aerosila. Predpostavili so, da pride do večje produkcije radikalov v medfazi aerosil– polietilena, kjer so lahko makromolekule v neravnovesnem stanju nekompenziranih sevov.Pri večji vsebnosti polnila lahko pride do prenosa energije iz polnila v polimerno fazo in tako prispeva k večjemu izkoristku prostih radikalov.Poleg tega lahko kombinacija obsevanja z reaktivno primesjo vpliva na lokalizacijo zamrežnih povezav vzdolž polimernih verig.
Skratka, sevanje igra pomembno vlogo pri obdelavi polimerov, ki se uporabljajo v električnem polju. 'Radijsko zamreženje' je pojav, s katerim je mogoče izboljšati lastnosti polimerov.To je najnaprednejša metoda, kot je "vulkanizacija", ki ima nekaj omejitev.Učinkovitost zamreženja je mogoče izboljšati z izbiro ustreznih monomerov.V procesu radiacijskega zamreževanja so mehčala, polnila in dodatki za zaviranje gorenja precej učinkoviti v procesu radiacijskega zamreževanja.Metoda radiacijskega zamreženja je zelo uporabna tudi pri pripravi polprevodniških materialov.Poleg tega se lahko za pripravo prevodnega kompozitnega filma in filmov s fotoprevodnostjo uporabi tudi tehnika cepljenja s sevanjem.
Čas objave: maj-02-2017