V elektrotechnike sú jednou zo základných vecí pre elektrické vodiče a káble izolačné a opláštovacie materiály.Po mnoho rokov bol popredným izolačným materiálom pre silové káble olejom impregnovaný papier pre svoje vynikajúce elektrické vlastnosti.Má tiež schopnosť vydržať vysoký stupeň tepelného preťaženia bez nadmerného poškodenia.Avšak kvôli svojej hygroskopickej povahe je kovový plášť korodovaný vlhkosťou.Preto bola dlho pociťovaná potreba izolačného materiálu napájacieho kábla, ktorý by mal kombináciu nehygroskopickej povahy termoplastických materiálov.
Príprava zosieťovaných polymérov sa môže uskutočniť dvoma rôznymi spôsobmi.Jedna je chemická metóda a druhá je ionizačná metóda.Hoci realizácia tohto efektu zosieťovania je stará viac ako 150 rokov, zosieťovací efekt ionizujúceho žiarenia po prvý raz presvedčivo preukázal Charlesby.Metóda sieťovania žiarením je najproduktívnejšia pre malé a tenkostenné drôty, a preto sa drôty používané pre elektrické a elektronické zariadenia vyrábali metódou sieťovania žiarením.Metóda je výhodná z dôvodu nízkej spotreby energie a vyžaduje malý priestor.Proces žiarenia je ľahko ovládateľný a má potenciál na úsporu energie, ako aj na kontrolu znečistenia.Špecifické vlastnosti zosieťovania žiarenia sú zhrnuté nasledovne: (1) Rýchlosť výrobnej linky môže byť riadená.Vysokorýchlostné pokrytie (extrúzia) je možné, pretože nie je potrebné použiť sieťovacie činidlo.Použitím urýchľovača s vysokým výkonom a nízkou energiou možno dosiahnuť rýchle vytvrdnutie.(2) Rovnomernosť zosieťovania je vynikajúca.Je možné vykonať rovnomerné zosieťovanie výberom vhodného stroja a prijatím optimálneho dizajnu na podávanie drôtu.(3) Môžu sa pripraviť rôzne druhy polymérov v závislosti od stupňa zosieťovania procesom zosieťovania žiarením.Okrem toho je proces vytvrdzovania žiarením výhodnejší ako proces vytvrdzovania parou.V procese vytvrdzovania parou voda prenikajúca do polymérnej vrstvy pod vysokým tlakom pary vytvára množstvo „mikroroidov“, ktoré by mohli spôsobiť rozpad čiastočného výboja v tvare stromu, keď je kábel v prevádzke.Hoci je tento jav veľmi komplikovaný, stromy môžu rásť a spôsobiť zníženie dielektrickej pevnosti káblov.Okrem toho má proces vytvrdzovania parou niektoré nevýhody z hľadiska spotreby energie: (a) vysoký tlak pary je potrebný na získanie vysokej teploty;(b) účinnosť vedenia tepla zvonku kábla je nízka a (c) vodič kábla spotrebuje veľké množstvo energie, čo má za následok nižšiu tepelnú účinnosť a tiež dlhší čas zosieťovacej reakcie.Radiačné vytvrdzovanie je kandidátom pre suché procesy.Má však problém, že hromadenie elektrónov zastavených a/alebo vytvorených v izolačnej vrstve ožiarením môže tiež spôsobiť čiastočný rozpad v tvare stromu počas a po ožiarení.Je úplne odlišný od „bezvodého procesu“.Keďže polymérový kábel obsahuje vysokú vlhkosť a veľké dutiny, proces vytvrdzovania je nevyhnutný.Okrem vyššie uvedených výhod možno polovodičové materiály ľahko zaviesť do procesu vytvrdzovania žiarením, čo nie je jednoduché v prípade procesu vytvrdzovania parou, pretože väčšina materiálov nevydrží vysokú teplotu a tlak.
Technika radiačného vrúbľovania tiež dodáva matrici vodivosť.Ide o unikátnu metódu spojenia vodivej matrice s izolačnou.Táto technika zahŕňa deaktiváciu polyméru hlavného reťazca vhodným monomérom očkovaním a následným ukladaním vodivého polyméru na aktívny povrch hlavného reťazca.Okrem izolačného správania sa v tomto prípade polymér môže správať ako vodivý.Aj keď to ešte nebolo stanovené, môže vykazovať niekoľko potenciálnych aplikácií, ako je tienenie EMI, vodivé povlaky a antistatické činidlá.Bhattacharya a kol.pripravili kompozity polymér–FEP-g-(AA)–PPY a polymér–FEP-g-(sty)–PPY.Najprv sa polymér-FEP ožiaril zo zdroja Co-60 a film sa potom ponoril do rôznych percent monomérov.PPy bol potom nanesený na očkovaný povrch oxidačnou polymerizáciou pyrolu s použitím chloridu železitého ako oxidačného činidla.Povrchový odpor je znížený a je rádovo 104–105 ohmov/cm2.Povrchový odpor závisí od percenta vrúbľovania monomérov.Pomocou tejto techniky je možné zvýšiť povrchovú vodivosť, a nie objemovú vodivosť.Fotovodivé správanie filmu môže byť tiež dodané technikou vrúbľovania.Príkladmi fotovodivého filmu sú acetát-g-(N-vinylkarbazol) a acetát-g-(N-vinylkarbazol-metylmetacylát) celulózy.
V priemysle elektrických káblov sa používajú najmä polyetylén, polyvinylchlorid (PVC), EPDM gumy.Polyetylén sa používa pre svoje vynikajúce elektrické vlastnosti a dlhšiu životnosť.Polyetylén s nízkou hustotou je preferovaný pred polyetylénom s vysokou hustotou z niekoľkých dôvodov. Dôvody sú nasledovné: (a) väčšia flexibilita;(b) vyššiu dielektrickú pevnosť ako polyetylén s vysokou hustotou;c) dlhšia životnosť ako HDPE;(d) menej náročné na spracovanie ako HDPE a (e) menšie riziko tvorby dutín v izolácii LDPE, čo spôsobuje ionizáciu.Napriek všetkým týmto výhodám má LDPE ako izolačný materiál káblov svoje vlastné obmedzenia.Keďže ide o termoplastický polymér, má teplotu mäknutia okolo 105 – 115 °C a pri kontakte s určitými povrchovo aktívnymi látkami má tendenciu k praskaniu pri namáhaní.Zosieťovanie molekúl polyetylénu zlepšuje tepelné aj fyzikálne vlastnosti, pričom jeho elektrické vlastnosti zostávajú zväčša nezmenené.Zosieťovaný polyetylén teda už nie je termoplastický polymér.Mäkne pri kryštalickej teplote topenia polyetylénu a nadobúda elastickú konzistenciu podobnú gume, čo je vlastnosť, ktorú si zachováva pri ďalšom zvyšovaní teploty, až kým sa nekarbonizuje bez tavenia pri 300 °C.Sklon k praskaniu v dôsledku stresu úplne zmizne a získa sa veľmi dobrá odolnosť proti starnutiu v horúcom vzduchu.Káble zo zosieťovaného polyetylénu sú široko preferované kvôli svojim vynikajúcim elektrickým a fyzikálnym vlastnostiam.Je schopný prenášať veľké prúdy, odoláva ohybu s malým polomerom a má nízku hmotnosť, čo umožňuje jednoduchú a spoľahlivú inštaláciu, tj bez výškových obmedzení, pretože neobsahuje žiadny olej, a preto je bez porúch spôsobených migráciou oleja v oleji poľný kábel.Vo všeobecnosti tiež nevyžaduje kovový plášť. Preto je bez porúch typických pre káble s kovovým plášťom, bez korózie a únavy.V súčasnosti sa radiačné sieťovanie priemyselne používa nielen na polyetylén, ale aj na iné polyméry, ako je polyvinylchlorid, polyizobutylén atď. Samo o sebe je PVC extrémne nestabilný polymér.Komerčný význam začala nadobúdať až po vyvinutí účinných stabilizačných prostriedkov.Pomocou modifikačných činidiel (stabilizátory, zmäkčovadlá, plnivá a iné prísady) je možné vyrobiť PVC tak, aby vykazovalo široké spektrum vlastností, od extrémne pevných až po veľmi flexibilné.Rôznorodosť jeho použitia a nízka cena sú zodpovedné za jeho význam na svetovom trhu.
Na zvýšenie účinnosti zosieťovania sa polyméry veľmi zriedkavo používajú vo svojej čistej forme.Zmäkčovadlá, antioxidanty, plnivá zohrávajú svoju úlohu pri poskytovaní požadovaných vlastností.Pridávanie je lepšie počas procesu zosieťovania.Zmäkčovadlá sa pridávajú do polymérov na zníženie krehkosti polymérneho produktu.Ovplyvňujú zosieťovanie vždy, keď sa podieľajú na tvorbe voľných radikálov alebo vstupujú do propagačných reakcií.Dibutylftalát, tritolylfosfát a dialylfosfát sú bežné príklady zmäkčovadiel pre PVC.Pružnosť a elasticita, ktorá je veľmi dôležitá pri elektrickej izolácii, sa zlepšuje pridaním zmäkčovadiel do PVC.V skutočnosti v prípade PVC, ktorý je vďaka nevyváženej štruktúre polárny, vznikajú silné medzimolekulové väzby, ktoré pevne spájajú makromolekulové reťazce a spolu ho robia neflexibilným.Antioxidanty sú ďalšou skupinou aditív, ktoré sú potrebné pre akúkoľvek zosieťovanú zmes určenú na praktické účely porovnania vyššej termooxidačnej stability pri výrobe polyméru.Zvyčajne ovplyvňujú zosieťovanie vychytávaním radikálov, ktoré môžu vytvárať zosieťovanie.RC (4,4-tio-bis(6-terc-butyl-3-metylfenol), MB(merkaptobenzoimidazol) sú príklady antioxidantov, ktoré používa Ueno a kol. Okrem zmäkčovadiel a antioxidantov sú potrebné farbivá, ako materiály na izoláciu drôtov, ktoré sa používajú najmä na spotrebiče. Farbivá na plasty zahŕňajú rôzne anorganické a organické materiály. V tejto oblasti sa neuprednostňujú odfarbené prísady. Plnivá sa vo všeobecnosti pridávajú na zlepšenie ich fyzikálno-mechanických vlastností a spracovateľnosti. Pozitívny účinok plnív môže Pri zosieťovaní ožiarením sa zistilo, že výťažok radikálov v polyetyléne sa zvýšil o 50 %, keď sa pridalo malé množstvo (0,05 %) aerosilu. polyetylén, kde makromolekuly môžu byť v nerovnovážnom stave nekompenzovaných kmeňov.Pri vyššom obsahu plniva môže dochádzať k prenosu energie z plniva do polymérnej fázy a tým prispievať k vyššiemu výťažku voľných radikálov.Navyše kombinácia ožiarenia s reaktívnou prímesou môže ovplyvniť lokalizáciu zosieťovaní pozdĺž polymérnych reťazcov.
Stručne povedané, žiarenie hrá dôležitú úlohu pri spracovaní polymérov, ktoré sa používa v elektrotechnickom poli. „Radiačné zosieťovanie“ je jav, ktorým možno zlepšiť vlastnosti polymérov.Ide o najpokročilejšiu metódu, akou je „vulkanizácia“, ktorá má určité obmedzenia.Účinnosť zosieťovania sa môže zlepšiť výberom vhodných monomérov.V procese zosieťovania žiarením sú zmäkčovadlá, plnivá a prísady spomaľujúce horenie celkom účinné v procese zosieťovania žiarením.Metóda radiačného sieťovania je tiež veľmi užitočná pri príprave polovodičových materiálov.Okrem toho možno na prípravu vodivého kompozitného filmu a filmov s fotovodivým správaním použiť aj techniku radiačného vrúbľovania.
Čas odoslania: máj-02-2017