У области електричне енергије, једна од битних ствари за електричне жице и каблове је изолациони материјал и омотач.Дуги низ година, најистакнутији изолациони материјал за енергетске каблове био је папир импрегниран уљем због својих одличних електричних својстава.Такође има капацитет да издржи висок степен топлотног преоптерећења без претераног пропадања.Међутим, због своје хигроскопске природе, метални омотач је кородиран влагом.Постојала је, дакле, давна потреба за изолационим материјалом за каблове за напајање, који је имао комбинацију нехигроскопне природе термопластичних материјала.
Припрема умрежених полимера може се обавити на два различита метода.Једна је хемијска метода, а друга јонизујућа метода.Иако је остварење овог ефекта умрежавања старо преко 150 година, Чарлсби је по први пут коначно демонстрирао ефекат умрежавања јонизујућег зрачења.Метода радијационог умрежавања је најпродуктивнија за жице малих димензија и танких зидова и стога су жице које се користе за електричну и електронску опрему произведене методом радијационог умрежавања.Метод је повољан због ниске потрошње енергије и захтева мали простор.Процес зрачења се лако контролише и има потенцијал за уштеду енергије, као и за контролу загађења.Специфичне карактеристике радијационог умрежавања сумиране су на следећи начин: (1) Брзина производне линије се може контролисати.Покривање (екструзија) великом брзином је могуће, јер није потребан агенс за умрежавање.Коришћењем акцелератора велике снаге и ниске енергије може се постићи брзо очвршћавање.(2) Уједначеност умрежавања је одлична.Може се извршити униформно умрежавање избором одговарајуће машине и усвајањем оптималног дизајна за довод жице.(3) Могу се припремити разне врсте полимера, у зависности од степена умрежавања поступком радијационог умрежавања.Штавише, процес очвршћавања зрачењем је пожељнији од процеса сушења паром.У процесу парног очвршћавања, вода која продире у полимерни слој под високим притиском паре ствара бројне 'микровидеље', које би могле да доведу до квара делимичног пражњења у облику дрвета када је кабл у употреби.Иако је феномен веома компликован, дрвеће може да расте и да изазове смањење диелектричне чврстоће каблова.Осим ових, процес сушења паром има неке недостатке са становишта потрошње енергије: (а) потребан је висок притисак паре да би се постигла висока температура;(б) ефикасност топлотне проводљивости изван кабла је ниска и (ц) проводник кабла троши велику количину енергије, што резултира нижом топлотном ефикасношћу, а такође и дужим временом за реакцију умрежавања.Очвршћавање зрачењем је кандидат за суве процесе.Међутим, има проблем да накупљање електрона заустављено и/или формирано у изолационом слоју каналом зрачења такође изазива делимични слом у облику дрвета током и после озрачивања.Потпуно је другачији од 'процеса без воде'.Пошто полимерни кабл садржи високу влагу и велике шупљине, процес очвршћавања је неопходан.Поред наведених предности, полупроводнички материјали се могу лако увести у процес очвршћавања зрачењем, што није лако у случају процеса парног сушења, јер већина материјала није могла да издржи високу температуру и притисак.
Техника радијационог калемљења такође даје проводљивост матриксу.Ово је јединствена метода комбиновања проводне матрице на изолациону.Ова техника укључује деактивацију полимера окоснице са одговарајућим мономером калемљењем и накнадним таложењем проводног полимера преко активне површине кичме.Осим изолационог понашања, у овом случају полимер може да се понаша као проводни.Иако још није успостављен, може да покаже неколико потенцијалних примена као што су ЕМИ заштита, проводни премази и антистатичка средства.Бхаттацхариа етал.припремили су композите полимер–ФЕП-г-(АА)–ППИ и полимер–ФЕП-г-(сти)–ППИ.Најпре је полимер-ФЕП озрачен из извора Цо-60, а филм је затим умочен у различити проценат мономера.ППи је затим депонован преко калемљене површине оксидативном полимеризацијом пирола коришћењем гвожђе хлорида као оксиданса.Површински отпор је смањен и износи 104–105 охм/цм2.Површински отпор зависи од процента калемљења мономера.Користећи ову технику, може се повећати површинска проводљивост, а не масовна проводљивост.Фотопроводљиво понашање филма се такође може пренети техником калемљења.Целулоза ацетат-г-(Н-винил карбазол) и ацетат целулозе-г-(Н-винил карбазол-метил метацилат) су примери фотопроводног филма.
У индустрији електричних каблова користе се углавном полиетилен, поливинилхлорид (ПВЦ), ЕПДМ гуме.Полиетилен се користи због својих одличних електричних својстава и дужег трајања.Полиетилен ниске густине има предност у односу на полиетилен високе густине из неколико разлога. Разлози су следећи: (а) већа флексибилност;(б) већа диелектрична чврстоћа од полиетилена високе густине;(ц) дужи век од ХДПЕ;(д) мање тежак за обраду од ХДПЕ и (е) мањи ризик од укључивања шупљина у изолацију од ЛДПЕ, што узрокује јонизацију.Упркос свим таквим предностима, ЛДПЕ има своја ограничења као материјал за изолацију каблова.Будући да је термопластични полимер, има температуру омекшавања на око 105–115°Ц и има тенденцију пуцања под напоном када је у контакту са одређеним површински активним агенсима.Унакрсно повезивање молекула полиетилена побољшава термичка, као и физичка својства, док његова електрична својства углавном остају непромењена.Умрежени полиетилен, према томе, више није термопластични полимер.Омекшава на кристалној тачки топљења полиетилена и поприма еластичну конзистенцију налик гуми, особину коју задржава током даљих пораста температуре, све док се не карбонизира без топљења на 300°Ц.Склоност пуцању од напрезања потпуно нестаје и стиче се веома добра отпорност на старење на топлом ваздуху.Умрежени полиетиленски каблови су широко пожељни због својих одличних електричних и физичких својстава.Способан је да носи велике струје, издржава савијање малог радијуса и лаган је, што омогућава једноставну и поуздану инсталацију, односно нема ограничења по висини јер се не састоји од уља и стога је ослобођен кварова због миграције уља у уљу теренски кабл.Такође генерално не захтева метални омотач. Дакле, нема кварова својствених металним кабловима, корозије и замора.У данашње време, радијационо умрежавање се индустријски примењује не само на полиетилен већ и на друге полимере као што су поливинилхлорид, полиизобутилен итд. ПВЦ је сам по себи изузетно нестабилан полимер.Она је почела да добија комерцијални значај тек након развоја ефикасних средстава стабилизације.Уз помоћ средстава за модификовање (стабилизатори, пластификатори, пуниоци и други адитиви), ПВЦ се може направити да покаже широк спектар својстава, у распону од изузетно крутих до веома флексибилних.Разноврсност његове примене и ниска цена заслужни су за њен значај на светском тржишту.
Да би се повећала ефикасност умрежавања, полимери се веома ретко користе у свом чистом облику.Пластификатори, антиоксиданси, пуниоци имају своју улогу на свој начин да дају потребна својства.Додатак је бољи током процеса умрежавања.Пластификатори се додају полимерима да би се смањила ломљивост полимерног производа.Они утичу на умрежавање кад год учествују у стварању слободних радикала или улазе у реакције пропагирања.Дибутил фталат, тритолил фосфат и диалил фосфат су уобичајени примери пластификатора за ПВЦ.Флексибилност и еластичност, што је веома важно у електричној изолацији, побољшава се додавањем пластификатора у ПВЦ.Заправо, у случају ПВЦ-а, који је поларан због неуравнотежене структуре, ствара јаке интермолекуларне везе, које чврсто спајају макромолекуларне ланце, заједно га чине нефлексибилним.Антиоксиданси су још једна група адитива, који су неопходни за сваку умрежену мешавину дизајнирану за практичну сврху поређења веће термооксидативне стабилности у производњи полимера.Обично утичу на умрежавање тако што уклањају радикале, који могу да формирају унакрсне везе.РЦ (4,4-тио-бис(6-терц-бутил-3-метил фенол), МБ (Меркапто бензоимидазол) су примери антиоксиданата које користе Уено и сарадници. Поред пластификатора и антиоксиданата, потребне су боје, јер су се материјали за изолацију жице користили посебно за апарате. Боје за пластику укључују разне неорганске и органске материјале. Промењени адитиви нису пожељни у овој области. Пунила се генерално додају ради побољшања њихових физичко-механичких својстава и обрадивости. Позитиван ефекат пунила може Уочено је да је принос радикала у полиетилену повећан за 50% када се дода мала количина (0,05%) аеросила. Претпоставља се да се већа производња радикала одвија на интерфазном аеросил– полиетилена, где макромолекули могу бити у неравнотежном стању некомпензованих сојева.Са већим садржајем пунила може доћи до преноса енергије са пунила у полимерну фазу и на тај начин допринети већем приносу слободних радикала.Штавише, комбинација зрачења са реактивним примесама може утицати на локализацију попречних веза дуж полимерних ланаца.
Укратко, зрачење игра важну улогу у обради полимера која се користи у електричном пољу. 'Унакрсно повезивање зрачења' је феномен којим се својства полимера могу побољшати.То је најнапреднији метод као што је 'вулканизација' има нека ограничења.Ефикасност умрежавања може се побољшати избором одговарајућих мономера.У процесу радијацијског умрежавања, додатак пластификатора, пунила и успоривача пламена је прилично ефикасан у процесу радијацијског умрежавања.Метода радијационог умрежавања је такође веома корисна у припреми полупроводничких материјала.Осим тога, техника радијационог калемљења се такође може користити за припрему проводног композитног филма и филмова са фотопроводљивим понашањем.
Време поста: 02.05.2017