Hiệu suất của vật liệu cách điện ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng của dây và cáp. Hiệu suất của vật liệu cách điện ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, hiệu quả xử lý và phạm vi ứng dụng của dây và cáp.
1. Dây và cáp PVC polyvinyl clorua
Polyvinyl clorua (sau đây gọi làNhựa PVC) vật liệu cách điện là hỗn hợp trong đó chất ổn định, chất hóa dẻo, chất chống cháy, chất bôi trơn và các chất phụ gia khác được thêm vào bột PVC. Theo các ứng dụng khác nhau và các yêu cầu đặc tính của dây và cáp, công thức được điều chỉnh cho phù hợp. Sau nhiều thập kỷ sản xuất và ứng dụng, công nghệ sản xuất và chế biến PVC hiện đã trở nên rất hoàn thiện. Vật liệu cách điện PVC có ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực dây và cáp và có các đặc điểm riêng biệt:
A. Công nghệ sản xuất đã trưởng thành, dễ tạo hình và gia công. So với các loại vật liệu cách điện cáp khác, không chỉ có chi phí thấp mà còn có thể kiểm soát hiệu quả sự khác biệt về màu sắc, độ bóng, in ấn, hiệu quả gia công, độ mềm và độ cứng của bề mặt dây, độ bám dính của dây dẫn, cũng như các tính chất cơ học, vật lý và tính chất điện của bản thân dây.
B. Có khả năng chống cháy tuyệt vời nên dây cách điện PVC có thể dễ dàng đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy theo quy định.
C. Về khả năng chịu nhiệt, thông qua việc tối ưu hóa và cải tiến công thức vật liệu, các loại vật liệu cách nhiệt PVC thông dụng hiện nay chủ yếu bao gồm ba loại sau:
Về mặt điện áp định mức, nó thường được sử dụng ở mức điện áp định mức 1000V AC trở xuống và có thể được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như thiết bị gia dụng, dụng cụ và đồng hồ đo, chiếu sáng và truyền thông mạng.
PVC cũng có một số nhược điểm cố hữu hạn chế khả năng ứng dụng của nó:
A. Do hàm lượng clo cao, khi đốt sẽ thải ra lượng khói dày lớn, có thể gây ngạt thở, ảnh hưởng đến tầm nhìn, đồng thời sản sinh ra một số chất gây ung thư và khí HCl, gây hại nghiêm trọng đến môi trường. Với sự phát triển của công nghệ sản xuất vật liệu cách nhiệt không khói halogen, việc dần thay thế vật liệu cách nhiệt PVC đã trở thành xu hướng tất yếu trong quá trình phát triển của cáp.
B. Lớp cách điện PVC thông thường có khả năng chống axit và kiềm, dầu nóng và dung môi hữu cơ kém. Theo nguyên lý hóa học của cái gì hòa tan cái gì, dây PVC rất dễ bị hư hỏng và nứt trong môi trường cụ thể đã đề cập. Tuy nhiên, với hiệu suất xử lý tuyệt vời và chi phí thấp. Cáp PVC vẫn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị gia dụng, đồ chiếu sáng, thiết bị cơ khí, dụng cụ và đồng hồ đo, truyền thông mạng, hệ thống dây điện trong tòa nhà và các lĩnh vực khác.
2. Dây và cáp polyethylene liên kết chéo
PE liên kết chéo (sau đây gọi làXLPE) là một loại polyethylene có thể chuyển đổi từ cấu trúc phân tử tuyến tính sang cấu trúc ba chiều ba chiều trong một số điều kiện dưới tác động của tia năng lượng cao hoặc tác nhân liên kết chéo. Đồng thời, nó chuyển đổi từ nhựa nhiệt dẻo sang nhựa nhiệt rắn không hòa tan.
Hiện nay, trong ứng dụng cách điện dây và cáp chủ yếu có ba phương pháp liên kết chéo:
A. Liên kết ngang bằng peroxide: Đầu tiên là sử dụng nhựa polyethylene kết hợp với các tác nhân liên kết ngang và chất chống oxy hóa thích hợp, sau đó thêm các thành phần khác khi cần để tạo ra các hạt hỗn hợp polyethylene có thể liên kết ngang. Trong quá trình đùn, liên kết ngang diễn ra thông qua các ống liên kết ngang bằng hơi nước nóng.
B. Liên kết ngang silan (liên kết ngang nước ấm): Đây cũng là một phương pháp liên kết ngang hóa học. Cơ chế chính của nó là liên kết ngang organosiloxane và polyethylene trong các điều kiện cụ thể, một
và mức độ liên kết chéo thường có thể đạt tới khoảng 60%.
C. Liên kết chéo chiếu xạ: Sử dụng các tia năng lượng cao như tia R, tia alpha và tia electron để kích hoạt các nguyên tử carbon trong các đại phân tử polyethylene và gây ra liên kết chéo. Các tia năng lượng cao thường được sử dụng trong dây và cáp là các tia electron do máy gia tốc electron tạo ra. Vì liên kết chéo này dựa vào năng lượng vật lý nên nó thuộc về liên kết chéo vật lý.
Ba phương pháp liên kết chéo khác nhau nêu trên có những đặc điểm và ứng dụng riêng biệt:
So với vật liệu cách điện polyethylene nhiệt dẻo (PVC), vật liệu cách điện XLPE có những ưu điểm sau:
A. Tăng cường khả năng chống biến dạng nhiệt, cải thiện tính chất cơ học ở nhiệt độ cao và cải thiện khả năng chống nứt do ứng suất môi trường và lão hóa nhiệt.
B. Nó đã tăng cường tính ổn định hóa học và khả năng chống dung môi, giảm dòng chảy lạnh và về cơ bản vẫn duy trì hiệu suất điện ban đầu. Nhiệt độ làm việc dài hạn có thể đạt tới 125℃ và 150℃. Dây và cáp cách điện polyethylene liên kết chéo cũng cải thiện khả năng chống ngắn mạch và khả năng chịu nhiệt độ ngắn hạn của nó có thể đạt tới Ở mức 250℃, đối với dây và cáp có cùng độ dày, khả năng dẫn dòng của polyethylene liên kết chéo lớn hơn nhiều.
C. Có tính chất cơ học, chống thấm nước và chống bức xạ tuyệt vời, do đó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn như: dây kết nối bên trong cho các thiết bị điện, dây dẫn động cơ, dây dẫn chiếu sáng, dây điều khiển tín hiệu điện áp thấp cho ô tô, dây đầu máy xe lửa, dây và cáp cho tàu điện ngầm, cáp bảo vệ môi trường cho mỏ, cáp hàng hải, cáp lắp đặt điện hạt nhân, dây điện cao thế cho TV, dây điện cao thế cho chiếu X-RAY và dây và cáp truyền tải điện, v.v.
Dây và cáp cách điện XLPE có những ưu điểm đáng kể, nhưng chúng cũng có một số nhược điểm cố hữu hạn chế việc ứng dụng của chúng:
A. Hiệu suất bám dính chịu nhiệt kém. Khi gia công và sử dụng dây vượt quá nhiệt độ định mức, các dây dễ dính vào nhau. Trong trường hợp nghiêm trọng, có thể dẫn đến hư hỏng lớp cách điện và đoản mạch.
B. Khả năng dẫn nhiệt kém. Ở nhiệt độ vượt quá 200℃, lớp cách điện của dây trở nên cực kỳ mềm. Khi chịu tác động lực bên ngoài ép hoặc va chạm, dễ khiến dây bị cắt đứt và đoản mạch.
C. Khó kiểm soát được sự khác biệt về màu sắc giữa các lô hàng. Các vấn đề như trầy xước, trắng và các ký tự in bị bong tróc dễ xảy ra trong quá trình xử lý
D. Lớp cách điện XLPE có cấp chịu nhiệt 150℃ hoàn toàn không chứa halogen và có thể vượt qua thử nghiệm đốt cháy VW-1 theo tiêu chuẩn UL1581, đồng thời vẫn duy trì các tính chất cơ học và điện tuyệt vời. Tuy nhiên, vẫn còn một số điểm nghẽn trong công nghệ sản xuất và chi phí cao.
3. Dây và cáp cao su silicon
Các phân tử polyme của cao su silicon là các cấu trúc chuỗi được hình thành bởi các liên kết SI-O (silicon-oxy). Liên kết SI-O là 443,5KJ/MOL, cao hơn nhiều so với năng lượng liên kết CC (355KJ/MOL). Hầu hết các dây và cáp cao su silicon được sản xuất thông qua quá trình đùn nguội và lưu hóa ở nhiệt độ cao. Trong số các loại dây và cáp cao su tổng hợp khác nhau, do cấu trúc phân tử độc đáo của nó, cao su silicon có hiệu suất vượt trội so với các loại cao su thông thường khác.
A. Cực kỳ mềm mại, độ đàn hồi tốt, không mùi, không độc hại, không sợ nhiệt độ cao, chịu được giá lạnh khắc nghiệt. Phạm vi nhiệt độ hoạt động từ -90 đến 300℃. Cao su silicon có khả năng chịu nhiệt tốt hơn nhiều so với cao su thông thường. Có thể sử dụng liên tục ở 200℃ và trong một khoảng thời gian ở 350℃.
B. Khả năng chống chịu thời tiết tuyệt vời. Ngay cả sau khi tiếp xúc lâu dài với tia cực tím và các điều kiện khí hậu khác, tính chất vật lý của nó chỉ thay đổi nhỏ.
C. Cao su silicon có điện trở suất rất cao và điện trở này vẫn ổn định trong phạm vi nhiệt độ và tần số rộng.
Trong khi đó, cao su silicon có khả năng chống phóng điện corona và phóng điện hồ quang điện áp cao tuyệt vời. Dây và cáp cách điện bằng cao su silicon có một loạt các ưu điểm trên và được sử dụng rộng rãi trong dây thiết bị điện áp cao cho tivi, dây chịu nhiệt độ cao cho lò vi sóng, dây cho bếp từ, dây cho ấm pha cà phê, dây dẫn cho đèn, thiết bị UV, đèn halogen, dây kết nối bên trong cho lò nướng và quạt, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết bị gia dụng nhỏ.
Tuy nhiên, một số nhược điểm của nó cũng hạn chế khả năng ứng dụng rộng rãi hơn. Ví dụ:
A. Độ bền xé kém. Trong quá trình gia công hoặc sử dụng, dễ bị lực bên ngoài ép, trầy xước và mài mòn làm hỏng, có thể gây ra đoản mạch. Biện pháp bảo vệ hiện tại là thêm một lớp sợi thủy tinh hoặc sợi polyester chịu nhiệt độ cao bện bên ngoài lớp cách điện silicon. Tuy nhiên, trong quá trình gia công, vẫn cần tránh tối đa các chấn thương do lực bên ngoài ép.
B. Chất lưu hóa hiện nay chủ yếu được sử dụng trong đúc lưu hóa là đôi, hai, bốn. Chất lưu hóa này có chứa clo. Các chất lưu hóa hoàn toàn không chứa halogen (như lưu hóa bạch kim) có yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ môi trường sản xuất và rất tốn kém. Do đó, khi gia công dây nịt, cần lưu ý những điểm sau: áp suất của bánh xe áp suất không được quá cao. Tốt nhất là sử dụng vật liệu cao su để tránh bị nứt trong quá trình sản xuất, có thể dẫn đến khả năng chịu áp suất kém.
4. Dây cao su monome etylen propylen diene liên kết ngang (EPDM) (XLEPDM)
Cao su monome ethylene propylene diene liên kết ngang (EPDM) là một terpolymer của ethylene, propylen và một diene không liên hợp, được liên kết ngang thông qua các phương pháp hóa học hoặc chiếu xạ. Dây cách điện bằng cao su EPDM liên kết ngang kết hợp các ưu điểm của cả dây cách điện polyolefin và dây cách điện bằng cao su thông thường:
A. Mềm mại, dẻo dai, đàn hồi, không dính ở nhiệt độ cao, chống lão hóa lâu dài và chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt (-60 đến 125℃).
B. Khả năng chống ôzôn, chống tia cực tím, chống cách điện và chống ăn mòn hóa học.
C. Khả năng chống dầu và dung môi tương đương với khả năng cách điện bằng cao su cloropren thông thường. Được xử lý bằng thiết bị đùn nóng thông thường và áp dụng phương pháp liên kết ngang chiếu xạ, dễ xử lý và chi phí thấp. Dây cách điện bằng cao su monome etylen propylen diene (EPDM) liên kết ngang có nhiều ưu điểm nêu trên và được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như dây dẫn máy nén lạnh, dây dẫn động cơ chống thấm nước, dây dẫn máy biến áp, cáp di động trong mỏ, khoan, ô tô, thiết bị y tế, tàu thuyền và hệ thống dây điện bên trong chung của các thiết bị điện.
Nhược điểm chính của dây XLEPDM là:
A. Giống như dây XLPE và PVC, khả năng chống rách của nó tương đối kém.
B. Độ bám dính và khả năng tự bám dính kém ảnh hưởng đến khả năng xử lý tiếp theo.
5. Dây và cáp nhựa fluoroplastic
So với cáp polyethylene và polyvinyl clorua thông thường, cáp fluoroplastic có những đặc điểm nổi bật sau:
A. Nhựa fluoroplastic chịu nhiệt độ cao có độ ổn định nhiệt đặc biệt, cho phép cáp fluoroplastic thích ứng với môi trường nhiệt độ cao từ 150 đến 250 độ C. Trong điều kiện các dây dẫn có cùng diện tích mặt cắt ngang, cáp fluoroplastic có thể truyền dòng điện cho phép lớn hơn, do đó mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của loại dây cách điện này. Do đặc tính độc đáo này, cáp fluoroplastic thường được sử dụng cho hệ thống dây điện bên trong và dây dẫn trong máy bay, tàu thủy, lò nung nhiệt độ cao và thiết bị điện tử.
B. Chống cháy tốt: Nhựa fluoroplastic có chỉ số oxy cao, khi cháy, phạm vi lan truyền ngọn lửa nhỏ, tạo ra ít khói. Dây làm từ nó phù hợp với các công cụ và nơi có yêu cầu nghiêm ngặt về khả năng chống cháy. Ví dụ: mạng máy tính, tàu điện ngầm, xe cộ, tòa nhà cao tầng và các nơi công cộng khác, v.v. Khi hỏa hoạn xảy ra, mọi người có thể có thời gian sơ tán mà không bị khói dày đánh gục, do đó tiết kiệm được thời gian cứu hộ quý giá.
C. Hiệu suất điện tuyệt vời: So với polyethylene, fluoroplastic có hằng số điện môi thấp hơn. Do đó, so với cáp đồng trục có cấu trúc tương tự, cáp fluoroplastic có độ suy giảm ít hơn và phù hợp hơn để truyền tín hiệu tần số cao. Ngày nay, tần suất sử dụng cáp ngày càng tăng đã trở thành xu hướng. Trong khi đó, do khả năng chịu nhiệt độ cao của fluoroplastic, chúng thường được sử dụng làm dây dẫn bên trong cho thiết bị truyền dẫn và thông tin liên lạc, dây nối giữa bộ cấp nguồn và máy phát truyền dẫn không dây và cáp video và âm thanh. Ngoài ra, cáp fluoroplastic có độ bền điện môi và khả năng cách điện tốt, khiến chúng phù hợp để sử dụng làm cáp điều khiển cho các thiết bị và đồng hồ đo quan trọng.
D. Tính chất cơ học và hóa học hoàn hảo: Nhựa fluoroplastic có năng lượng liên kết hóa học cao, độ ổn định cao, hầu như không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ và có khả năng chống lão hóa thời tiết và độ bền cơ học tuyệt vời. Và nó không bị ảnh hưởng bởi nhiều loại axit, kiềm và dung môi hữu cơ. Do đó, nó phù hợp với môi trường có sự thay đổi khí hậu đáng kể và điều kiện ăn mòn, chẳng hạn như hóa dầu, lọc dầu và kiểm soát thiết bị giếng dầu.
E. Tạo điều kiện cho các kết nối hàn Trong các thiết bị điện tử, nhiều kết nối được thực hiện bằng cách hàn. Do điểm nóng chảy thấp của nhựa thông thường, chúng có xu hướng dễ nóng chảy ở nhiệt độ cao, đòi hỏi kỹ năng hàn thành thạo. Hơn nữa, một số điểm hàn cần một khoảng thời gian hàn nhất định, đây cũng là lý do tại sao cáp fluoroplastic được ưa chuộng. Chẳng hạn như hệ thống dây điện bên trong của thiết bị truyền thông và thiết bị điện tử.
Tất nhiên, nhựa flo vẫn có một số nhược điểm hạn chế việc sử dụng chúng:
A. Giá nguyên liệu thô cao. Hiện nay, sản xuất trong nước vẫn chủ yếu dựa vào nhập khẩu (Daikin của Nhật Bản và DuPont của Hoa Kỳ). Mặc dù nhựa fluoro trong nước đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, nhưng các loại sản xuất vẫn còn đơn lẻ. So với vật liệu nhập khẩu, vẫn còn một khoảng cách nhất định về độ ổn định nhiệt và các tính chất toàn diện khác của vật liệu.
B. So với các vật liệu cách điện khác, quy trình sản xuất khó khăn hơn, hiệu quả sản xuất thấp, chữ in dễ bị rơi ra, tổn thất lớn, khiến chi phí sản xuất tương đối cao.
Tóm lại, việc ứng dụng tất cả các loại vật liệu cách điện nêu trên, đặc biệt là vật liệu cách điện đặc biệt chịu nhiệt độ cao có khả năng chịu nhiệt trên 105℃, vẫn đang trong giai đoạn chuyển tiếp tại Trung Quốc. Cho dù là sản xuất dây hay gia công dây nịt, không chỉ có quá trình trưởng thành mà còn có quá trình hiểu biết hợp lý về ưu và nhược điểm của loại dây này.
Thời gian đăng: 27-05-2025