1. Giới thiệu
EVA là viết tắt của copolymer ethylene vinyl acetate, một loại polymer polyolefin. Do nhiệt độ nóng chảy thấp, độ lưu động tốt, phân cực và các thành phần không phải halogen, có thể tương thích với nhiều loại polymer và bột khoáng, một số tính chất cơ học và vật lý, tính chất điện và hiệu suất xử lý cân bằng, giá thành không cao, nguồn cung thị trường đủ, vì vậy vừa là vật liệu cách điện cáp, vừa có thể dùng làm chất độn, vật liệu bao bọc; có thể chế tạo thành vật liệu nhiệt dẻo, và có thể chế tạo thành vật liệu liên kết ngang nhiệt rắn.
EVA có nhiều ứng dụng, có thể kết hợp với chất chống cháy, có thể chế tạo thành vật liệu chắn nhiên liệu halogen hoặc không halogen ít khói; chọn EVA có hàm lượng VA cao làm vật liệu cơ bản cũng có thể chế tạo thành vật liệu chống dầu; chọn chỉ số nóng chảy EVA vừa phải, thêm 2 đến 3 lần chất chống cháy EVA có thể tạo ra vật liệu chắn oxy (làm đầy) cân bằng hơn về hiệu suất và giá thành.
Trong bài báo này, chúng tôi trình bày về các tính chất cấu trúc của EVA, giới thiệu ứng dụng của nó trong ngành cáp và triển vọng phát triển.
2. Tính chất cấu trúc
Khi sản xuất tổng hợp, thay đổi tỷ lệ độ trùng hợp n/m có thể tạo ra hàm lượng VA từ 5 đến 90% EVA; tăng độ trùng hợp toàn phần có thể tạo ra khối lượng phân tử từ hàng chục nghìn đến hàng trăm nghìn EVA; hàm lượng VA dưới 40%, do có sự kết tinh một phần, độ đàn hồi kém, thường được gọi là nhựa EVA; khi hàm lượng VA lớn hơn 40%, là loại elastomer giống cao su nhưng không kết tinh, thường được gọi là cao su EVM.
1. 2 Thuộc tính
Chuỗi phân tử của EVA có cấu trúc bão hòa tuyến tính nên có khả năng chống lão hóa do nhiệt, thời tiết và ôzôn tốt.
Chuỗi chính của phân tử EVA không chứa liên kết đôi, vòng benzen, nhóm acyl, nhóm amin và các nhóm khác dễ bốc khói khi đốt, chuỗi bên cũng không chứa nhóm dễ bốc khói khi đốt metyl, phenyl, xyanua và các nhóm khác. Ngoài ra, bản thân phân tử không chứa các thành phần halogen, vì vậy nó đặc biệt phù hợp với nhiên liệu điện trở không có halogen ít khói.
Kích thước lớn của nhóm vinyl acetate (VA) trong chuỗi bên EVA và độ phân cực trung bình của nó có nghĩa là nó vừa ức chế xu hướng kết tinh của xương sống vinyl vừa kết hợp tốt với chất độn khoáng, tạo ra các điều kiện cho nhiên liệu rào cản hiệu suất cao. Điều này đặc biệt đúng đối với chất chống cháy ít khói và không chứa halogen, vì chất chống cháy có hàm lượng thể tích hơn 50% [ví dụ Al(OH)3, Mg(OH)2, v.v.] phải được thêm vào để đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn cáp về khả năng chống cháy. EVA có hàm lượng VA từ trung bình đến cao được sử dụng làm cơ sở để sản xuất nhiên liệu chống cháy ít khói và không chứa halogen với các đặc tính tuyệt vời.
Vì nhóm vinyl acetate (VA) chuỗi bên EVA có tính phân cực, nên hàm lượng VA càng cao thì polyme càng có tính phân cực và khả năng chống dầu càng tốt. Khả năng chống dầu mà ngành cáp yêu cầu chủ yếu đề cập đến khả năng chịu được dầu khoáng không phân cực hoặc phân cực yếu. Theo nguyên tắc tương thích tương tự, EVA có hàm lượng VA cao được sử dụng làm vật liệu nền để sản xuất rào cản nhiên liệu ít khói và không halogen có khả năng chống dầu tốt.
Phân tử EVA trong nguyên tử H alpha-olefin có hiệu suất hoạt động mạnh hơn, trong các gốc peroxide hoặc hiệu ứng bức xạ electron năng lượng cao dễ dàng thực hiện phản ứng liên kết ngang H, trở thành nhựa hoặc cao su liên kết ngang, có thể được thực hiện theo yêu cầu hiệu suất khắt khe của vật liệu dây và cáp đặc biệt.
Việc bổ sung nhóm vinyl axetat làm cho nhiệt độ nóng chảy của EVA giảm đáng kể và số lượng chuỗi bên ngắn VA có thể làm tăng lưu lượng EVA. Do đó, hiệu suất đùn của nó tốt hơn nhiều so với cấu trúc phân tử của polyethylene tương tự, trở thành vật liệu cơ sở được ưa chuộng cho vật liệu che chắn bán dẫn và rào cản nhiên liệu halogen và không halogen.
2 Ưu điểm của sản phẩm
2. 1 Hiệu suất chi phí cực cao
Tính chất vật lý và cơ học của EVA, khả năng chịu nhiệt, chịu thời tiết, chịu ôzôn, tính chất điện rất tốt. Chọn loại phù hợp, có thể làm khả năng chịu nhiệt, chống cháy, nhưng cũng có thể làm vật liệu cáp đặc biệt chịu dầu, dung môi.
Vật liệu EVA nhiệt dẻo chủ yếu được sử dụng với hàm lượng VA từ 15% đến 46%, với chỉ số nóng chảy từ 0,5 đến 4 cấp. EVA có nhiều nhà sản xuất, nhiều thương hiệu, nhiều lựa chọn, giá cả phải chăng, nguồn cung đầy đủ, người dùng chỉ cần mở mục EVA của trang web, thương hiệu, hiệu suất, giá cả, địa điểm giao hàng có thể lựa chọn, rất tiện lợi.
EVA là một loại polyme polyolefin, từ độ mềm mại và hiệu suất sử dụng so sánh, vật liệu polyethylene (PE) và vật liệu cáp polyvinyl clorua mềm (PVC) là tương tự nhau. Nhưng nghiên cứu sâu hơn, bạn sẽ thấy EVA và hai loại vật liệu trên so với sự vượt trội không thể thay thế.
2. 2 hiệu suất xử lý tuyệt vời
EVA trong ứng dụng cáp là từ vật liệu che chắn cáp điện áp trung bình và cao bên trong và bên ngoài ban đầu, và sau đó mở rộng thành rào cản nhiên liệu không chứa halogen. Hai loại vật liệu này theo quan điểm chế biến được coi là "vật liệu có độ đầy cao": vật liệu che chắn vì cần thêm một lượng lớn muội than dẫn điện và làm tăng độ nhớt của nó, độ lưu động giảm mạnh; nhiên liệu chống cháy không chứa halogen cần thêm một lượng lớn chất chống cháy không chứa halogen, độ nhớt của vật liệu không chứa halogen cũng tăng mạnh, độ lưu động giảm mạnh. Giải pháp là tìm một loại polyme có thể chứa được liều lượng lớn chất độn, nhưng cũng có độ nhớt nóng chảy thấp và độ lưu động tốt. Vì lý do này, EVA là lựa chọn được ưu tiên.
Độ nhớt nóng chảy EVA với nhiệt độ xử lý đùn và tốc độ cắt sẽ làm tăng sự suy giảm nhanh chóng, người dùng chỉ cần điều chỉnh nhiệt độ máy đùn và tốc độ trục vít, bạn có thể tạo ra hiệu suất tuyệt vời của các sản phẩm dây và cáp. Một số lượng lớn các ứng dụng trong và ngoài nước cho thấy, đối với vật liệu không khói halogen thấp được điền đầy cao, do độ nhớt quá lớn, chỉ số nóng chảy quá nhỏ, vì vậy chỉ sử dụng trục vít có tỷ số nén thấp (tỷ số nén nhỏ hơn 1,3) để đảm bảo chất lượng đùn tốt. Vật liệu EVM gốc cao su có tác nhân lưu hóa có thể được đùn trên cả máy đùn cao su và máy đùn mục đích chung. Quá trình lưu hóa tiếp theo (liên kết ngang) có thể được thực hiện bằng liên kết ngang nhiệt hóa học (peroxide) hoặc bằng liên kết ngang chiếu xạ máy gia tốc electron.
2. 3 Dễ dàng sửa đổi và điều chỉnh
Dây cáp có ở khắp mọi nơi, từ bầu trời xuống mặt đất, từ núi xuống biển. Người sử dụng yêu cầu về dây cáp cũng đa dạng và kỳ lạ, trong khi cấu trúc của dây cáp tương tự nhau, sự khác biệt về hiệu suất của chúng chủ yếu thể hiện ở vật liệu cách điện và vỏ bọc.
Cho đến nay, cả trong và ngoài nước, PVC mềm vẫn chiếm phần lớn vật liệu polyme được sử dụng trong ngành cáp. Tuy nhiên, với nhận thức ngày càng tăng về bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
Vật liệu PVC đang bị hạn chế rất nhiều, các nhà khoa học đang làm mọi cách có thể để tìm ra vật liệu thay thế cho PVC, trong đó triển vọng nhất là EVA.
EVA có thể được pha trộn với nhiều loại polyme, nhưng cũng có thể pha trộn với nhiều loại bột khoáng và chất hỗ trợ chế biến tương thích, các sản phẩm pha trộn có thể được chế tạo thành nhựa nhiệt dẻo cho cáp nhựa, nhưng cũng có thể thành cao su liên kết chéo cho cáp cao su. Các nhà thiết kế công thức có thể dựa trên yêu cầu của người dùng (hoặc tiêu chuẩn), EVA làm vật liệu cơ bản, để làm cho hiệu suất của vật liệu đáp ứng các yêu cầu.
3 Phạm vi ứng dụng EVA
3. 1 Được sử dụng làm vật liệu che chắn bán dẫn cho cáp điện cao thế
Như chúng ta đã biết, vật liệu chính của vật liệu che chắn là muội than dẫn điện, trong vật liệu nền nhựa hoặc cao su để thêm một lượng lớn muội than sẽ làm giảm nghiêm trọng tính lưu động của vật liệu che chắn và độ mịn của mức độ đùn. Để ngăn ngừa phóng điện cục bộ trong cáp điện cao thế, các lớp chắn bên trong và bên ngoài phải mỏng, sáng bóng, sáng và đồng đều. So với các loại polyme khác, EVA có thể thực hiện điều này dễ dàng hơn. Lý do cho điều này là quá trình đùn của EVA đặc biệt tốt, lưu lượng tốt và không dễ xảy ra hiện tượng nóng chảy vỡ. Vật liệu che chắn được chia thành hai loại: được bọc trong dây dẫn bên ngoài gọi là lớp chắn bên trong - với vật liệu màn hình bên trong; được bọc trong lớp cách điện bên ngoài gọi là lớp chắn bên ngoài - với vật liệu màn hình bên ngoài; vật liệu màn hình bên trong chủ yếu là nhiệt dẻo Vật liệu màn hình bên trong chủ yếu là nhiệt dẻo và thường dựa trên EVA với hàm lượng VA từ 18% đến 28%; vật liệu màn hình bên ngoài chủ yếu là liên kết chéo và có thể bóc tách và thường dựa trên EVA với hàm lượng VA từ 40% đến 46%.
3. 2 Nhiên liệu chống cháy nhiệt dẻo và liên kết chéo
Polyolefin chống cháy nhiệt dẻo được sử dụng rộng rãi trong ngành cáp, chủ yếu cho các yêu cầu halogen hoặc không halogen của cáp biển, cáp điện và đường dây xây dựng cao cấp. Nhiệt độ hoạt động lâu dài của chúng dao động từ 70 đến 90 °C.
Đối với cáp điện trung thế và cao thế từ 10 kV trở lên, có yêu cầu về hiệu suất điện rất cao, tính chất chống cháy chủ yếu do lớp vỏ ngoài đảm nhiệm. Trong một số tòa nhà hoặc dự án đòi hỏi khắt khe về môi trường, cáp phải có tính chất ít khói, không chứa halogen, ít độc tính hoặc ít khói và ít halogen, do đó polyolefin chống cháy nhiệt dẻo là giải pháp khả thi.
Đối với một số mục đích đặc biệt, đường kính ngoài không lớn, khả năng chịu nhiệt ở 105 ~ 150 ℃ giữa cáp đặc biệt, vật liệu polyolefin chống cháy liên kết chéo nhiều hơn, liên kết chéo của nó có thể được nhà sản xuất cáp lựa chọn theo điều kiện sản xuất của riêng họ, cả hơi nước áp suất cao truyền thống hoặc bồn muối nhiệt độ cao, nhưng cũng có sẵn máy gia tốc điện tử chiếu xạ nhiệt độ phòng liên kết chéo theo cách. Nhiệt độ làm việc lâu dài của nó được chia thành ba tệp 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃, nhà máy sản xuất có thể được thực hiện theo các yêu cầu khác nhau của người dùng hoặc tiêu chuẩn, rào cản nhiên liệu không chứa halogen hoặc có chứa halogen.
Người ta đều biết rằng polyolefin là polyme không phân cực hoặc phân cực yếu. Vì chúng tương tự như dầu khoáng về độ phân cực, polyolefin thường được coi là ít chống dầu hơn theo nguyên tắc tương thích tương tự. Tuy nhiên, nhiều tiêu chuẩn cáp trong và ngoài nước cũng quy định rằng điện trở liên kết chéo cũng phải có khả năng chống dầu, dung môi và thậm chí cả bùn dầu, axit và kiềm tốt. Đây là một thách thức đối với các nhà nghiên cứu vật liệu, hiện nay, dù ở Trung Quốc hay nước ngoài, những vật liệu đòi hỏi khắt khe này đã được phát triển và vật liệu cơ bản của nó là EVA.
3. 3 Vật liệu chắn oxy
Cáp nhiều lõi xoắn có nhiều khoảng trống giữa các lõi cần được lấp đầy để đảm bảo cáp có hình dạng tròn, nếu lớp lấp đầy bên trong vỏ ngoài được làm bằng lớp chắn nhiên liệu không chứa halogen. Lớp lấp đầy này hoạt động như một lớp chắn ngọn lửa (oxy) khi cáp cháy và do đó được gọi là "lớp chắn oxy" trong ngành.
Các yêu cầu cơ bản đối với vật liệu chắn oxy là: tính chất đùn tốt, khả năng chống cháy không chứa halogen tốt (chỉ số oxy thường trên 40) và chi phí thấp.
Rào cản oxy này đã được sử dụng rộng rãi trong ngành cáp trong hơn một thập kỷ và đã dẫn đến những cải tiến đáng kể về khả năng chống cháy của cáp. Rào cản oxy có thể được sử dụng cho cả cáp chống cháy không chứa halogen và cáp chống cháy không chứa halogen (ví dụ: PVC). Một lượng lớn thực hành đã chỉ ra rằng cáp có rào cản oxy có nhiều khả năng vượt qua các thử nghiệm đốt cháy theo chiều dọc đơn và đốt cháy bó.
Xét về mặt công thức vật liệu, vật liệu chắn oxy này thực chất là “chất độn siêu cao”, vì để đáp ứng được chi phí thấp thì cần phải sử dụng chất độn cao, để đạt được chỉ số oxy cao cũng phải bổ sung tỷ lệ Mg(OH)2 hoặc Al(OH)3 cao (gấp 2 đến 3 lần), và để đùn tốt thì phải chọn EVA làm vật liệu nền.
3. 4 Vật liệu bao che PE cải tiến
Vật liệu vỏ bọc polyetylen dễ gặp phải hai vấn đề: thứ nhất, chúng dễ bị vỡ do nóng chảy (tức là da cá mập) trong quá trình đùn; thứ hai, chúng dễ bị nứt do ứng suất môi trường. Giải pháp đơn giản nhất là thêm một tỷ lệ EVA nhất định vào công thức. được sử dụng như EVA đã biến đổi chủ yếu sử dụng hàm lượng VA thấp của loại này, chỉ số nóng chảy của nó nằm trong khoảng từ 1 đến 2 là phù hợp.
4. Triển vọng phát triển
(1) EVA đã được sử dụng rộng rãi trong ngành cáp, số lượng hàng năm tăng trưởng dần dần và ổn định. Đặc biệt là trong thập kỷ qua, do tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường, khả năng chống nhiên liệu dựa trên EVA đã phát triển nhanh chóng và đã thay thế một phần xu hướng vật liệu cáp dựa trên PVC. Hiệu suất chi phí tuyệt vời và hiệu suất tuyệt vời của quy trình đùn khó có thể thay thế bất kỳ vật liệu nào khác.
(2) ngành công nghiệp cáp tiêu thụ hàng năm của nhựa EVA gần 100.000 tấn, sự lựa chọn của các loại nhựa EVA, hàm lượng VA từ thấp đến cao sẽ được sử dụng, kết hợp với quy mô doanh nghiệp hạt vật liệu cáp không lớn, lan truyền trong mỗi doanh nghiệp mỗi năm chỉ trong hàng ngàn tấn nhựa EVA lên xuống, và do đó sẽ không phải là doanh nghiệp khổng lồ của ngành công nghiệp EVA chú ý. Ví dụ, số lượng lớn nhất của vật liệu cơ bản chống cháy không chứa halogen, sự lựa chọn chính của VA / MI = 28 /2 ~ 3 của nhựa EVA (như EVA 265 # của DuPont Hoa Kỳ). Và loại thông số kỹ thuật này của EVA cho đến nay vẫn chưa có nhà sản xuất trong nước nào sản xuất và cung cấp. Chưa kể đến hàm lượng VA cao hơn 28 và chỉ số nóng chảy nhỏ hơn 3 của sản xuất và cung cấp nhựa EVA khác.
(3) các công ty nước ngoài sản xuất EVA vì không có đối thủ cạnh tranh trong nước, và giá cả từ lâu đã cao, nghiêm trọng đàn áp sự nhiệt tình sản xuất của nhà máy cáp trong nước. hơn 50% hàm lượng VA của EVM loại cao su, là một công ty nước ngoài thống trị, và giá cả tương tự như hàm lượng VA của thương hiệu 2 đến 3 lần. Giá cao như vậy, ngược lại, cũng ảnh hưởng đến số lượng EVM loại cao su này, vì vậy ngành công nghiệp cáp kêu gọi các nhà sản xuất EVA trong nước, để cải thiện tỷ lệ sản xuất EVA trong nước. Sản xuất nhiều hơn của ngành công nghiệp đã được sử dụng rất nhiều nhựa EVA.
(4) Dựa vào làn sóng bảo vệ môi trường trong thời đại toàn cầu hóa, EVA được ngành cáp coi là vật liệu nền tốt nhất cho khả năng chống nhiên liệu thân thiện với môi trường. Việc sử dụng EVA đang tăng trưởng với tốc độ 15% mỗi năm và triển vọng rất hứa hẹn. Số lượng và tốc độ tăng trưởng của vật liệu che chắn và sản xuất cáp điện trung thế và cao thế và tốc độ tăng trưởng, khoảng 8% đến 10% giữa; khả năng chống polyolefin đang tăng nhanh, trong những năm gần đây vẫn ở mức 15% đến 20% giữa, và trong 5 đến 10 năm tới, cũng có thể duy trì tốc độ tăng trưởng này.
Thời gian đăng: 31-07-2022