(1)Vật liệu cách nhiệt Polyethylene liên kết chéo, ít khói, không chứa halogen (XLPE):
Vật liệu cách nhiệt XLPE được sản xuất bằng cách trộn polyetylen (PE) và etylen vinyl axetat (EVA) làm chất nền, cùng với nhiều chất phụ gia khác nhau như chất chống cháy không chứa halogen, chất bôi trơn, chất chống oxy hóa, v.v., thông qua quy trình trộn và tạo hạt. Sau quá trình chiếu xạ, PE chuyển đổi từ cấu trúc phân tử tuyến tính thành cấu trúc ba chiều, từ vật liệu nhiệt dẻo thành nhựa nhiệt rắn không tan.
So với nhựa nhiệt dẻo PE thông thường, cáp cách điện XLPE có một số ưu điểm vượt trội:
1. Khả năng chống biến dạng nhiệt được cải thiện, các đặc tính cơ học được nâng cao ở nhiệt độ cao, và khả năng chống nứt do ứng suất môi trường và lão hóa nhiệt được cải thiện.
2. Tăng cường độ ổn định hóa học và khả năng chống dung môi, giảm hiện tượng biến dạng dẻo ở nhiệt độ thấp, đồng thời duy trì các đặc tính điện. Nhiệt độ hoạt động lâu dài có thể đạt từ 125°C đến 150°C. Sau quá trình liên kết ngang, nhiệt độ ngắn mạch của PE có thể tăng lên đến 250°C, cho phép khả năng dẫn điện cao hơn đáng kể đối với các loại cáp có cùng độ dày.
3. Cáp cách điện XLPE cũng thể hiện các đặc tính cơ học, chống thấm nước và chống bức xạ tuyệt vời, làm cho chúng phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như dây dẫn bên trong các thiết bị điện, dây dẫn động cơ, dây dẫn chiếu sáng, dây điều khiển tín hiệu điện áp thấp trong ô tô, dây dẫn đầu máy xe lửa, cáp tàu điện ngầm, cáp khai thác mỏ thân thiện với môi trường, cáp tàu thủy, cáp cấp 1E cho nhà máy điện hạt nhân, cáp bơm chìm và cáp truyền tải điện.
Các hướng phát triển hiện tại trong vật liệu cách điện XLPE bao gồm vật liệu cách điện cáp điện PE liên kết ngang bằng bức xạ, vật liệu cách điện trên không PE liên kết ngang bằng bức xạ và vật liệu vỏ bọc polyolefin chống cháy liên kết ngang bằng bức xạ.
(2)Vật liệu cách nhiệt Polypropylene liên kết chéo (XL-PP):
Polypropylene (PP), một loại nhựa thông dụng, có những đặc điểm như trọng lượng nhẹ, nguồn nguyên liệu dồi dào, giá thành hợp lý, khả năng chống ăn mòn hóa học tuyệt vời, dễ tạo hình và có thể tái chế. Tuy nhiên, nó cũng có những hạn chế như độ bền thấp, khả năng chịu nhiệt kém, biến dạng co ngót đáng kể, khả năng chống rão kém, giòn ở nhiệt độ thấp và khả năng chống lão hóa do nhiệt và oxy kém. Những hạn chế này đã hạn chế việc sử dụng nó trong các ứng dụng sản xuất cáp. Các nhà nghiên cứu đã và đang nỗ lực cải tiến vật liệu polypropylene để nâng cao hiệu suất tổng thể của chúng, và polypropylene biến tính liên kết ngang bằng bức xạ (XL-PP) đã khắc phục hiệu quả những hạn chế này.
Dây dẫn cách điện XL-PP đáp ứng được thử nghiệm chống cháy UL VW-1 và tiêu chuẩn dây dẫn UL 150°C. Trong các ứng dụng cáp thực tế, EVA thường được pha trộn với PE, PVC, PP và các vật liệu khác để điều chỉnh hiệu suất của lớp cách điện cáp.
Một trong những nhược điểm của PP liên kết ngang bằng chiếu xạ là nó liên quan đến phản ứng cạnh tranh giữa sự hình thành các nhóm đầu không bão hòa thông qua các phản ứng phân hủy và các phản ứng liên kết ngang giữa các phân tử được kích thích và các gốc tự do phân tử lớn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ giữa phản ứng phân hủy và phản ứng liên kết ngang trong quá trình liên kết ngang PP bằng chiếu xạ là khoảng 0,8 khi sử dụng chiếu xạ tia gamma. Để đạt được các phản ứng liên kết ngang hiệu quả trong PP, cần phải thêm chất xúc tiến liên kết ngang vào quá trình liên kết ngang bằng chiếu xạ. Ngoài ra, độ dày liên kết ngang hiệu quả bị hạn chế bởi khả năng xuyên thấu của chùm tia điện tử trong quá trình chiếu xạ. Chiếu xạ dẫn đến sự tạo ra khí và bọt, điều này có lợi cho việc liên kết ngang các sản phẩm mỏng nhưng hạn chế việc sử dụng cho các loại cáp có thành dày.
(3) Vật liệu cách nhiệt Copolymer Ethylene-Vinyl Acetate liên kết chéo (XL-EVA):
Khi nhu cầu về an toàn cáp tăng lên, việc phát triển cáp liên kết ngang chống cháy không chứa halogen đã phát triển nhanh chóng. So với PE, EVA, loại vật liệu đưa các monome vinyl axetat vào chuỗi phân tử, có độ kết tinh thấp hơn, dẫn đến cải thiện tính linh hoạt, khả năng chống va đập, khả năng tương thích với chất độn và đặc tính hàn nhiệt. Nhìn chung, các đặc tính của nhựa EVA phụ thuộc vào hàm lượng monome vinyl axetat trong chuỗi phân tử. Hàm lượng vinyl axetat càng cao thì độ trong suốt, độ linh hoạt và độ bền càng tăng. Nhựa EVA có khả năng tương thích với chất độn và khả năng liên kết ngang tuyệt vời, khiến nó ngày càng được ưa chuộng trong các loại cáp liên kết ngang chống cháy không chứa halogen.
Nhựa EVA với hàm lượng vinyl axetat khoảng 12% đến 24% thường được sử dụng trong lớp cách điện dây và cáp. Trong các ứng dụng cáp thực tế, EVA thường được trộn với PE, PVC, PP và các vật liệu khác để điều chỉnh hiệu suất của lớp cách điện cáp. Các thành phần EVA có thể thúc đẩy quá trình liên kết ngang, cải thiện hiệu suất cáp sau khi liên kết ngang.
(4) Vật liệu cách điện Monome Ethylene-Propylene-Diene liên kết chéo (XL-EPDM):
XL-EPDM là một loại terpolymer được cấu tạo từ ethylene, propylene và các monome diene không liên hợp, được liên kết chéo thông qua chiếu xạ. Cáp XL-EPDM kết hợp những ưu điểm của cáp cách điện polyolefin và cáp cách điện cao su thông thường:
1. Tính linh hoạt, khả năng đàn hồi, không bám dính ở nhiệt độ cao, khả năng chống lão hóa lâu dài và khả năng chịu được điều kiện khí hậu khắc nghiệt (-60°C đến 125°C).
2. Khả năng chống ozone, chống tia UV, hiệu suất cách điện và khả năng chống ăn mòn hóa học.
3. Khả năng chống dầu và dung môi tương đương với vật liệu cách điện cao su chloroprene thông dụng. Có thể sản xuất bằng thiết bị ép đùn nóng thông thường, giúp tiết kiệm chi phí.
Cáp cách điện XL-EPDM có phạm vi ứng dụng rộng rãi, bao gồm nhưng không giới hạn ở cáp điện hạ thế, cáp tàu thủy, cáp đánh lửa ô tô, cáp điều khiển cho máy nén lạnh, cáp di động khai thác mỏ, thiết bị khoan và thiết bị y tế.
Nhược điểm chính của cáp XL-EPDM bao gồm khả năng chống rách kém và đặc tính kết dính và tự kết dính yếu, có thể ảnh hưởng đến các công đoạn gia công tiếp theo.
(5) Vật liệu cách điện cao su silicon
Cao su silicon có tính dẻo dai và khả năng chống chịu tuyệt vời với ozone, phóng điện hào quang và lửa, khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng cho cách điện. Ứng dụng chính của nó trong ngành điện là làm dây dẫn và cáp. Dây dẫn và cáp cao su silicon đặc biệt thích hợp để sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao và khắc nghiệt, với tuổi thọ cao hơn đáng kể so với cáp tiêu chuẩn. Các ứng dụng phổ biến bao gồm động cơ chịu nhiệt độ cao, máy biến áp, máy phát điện, thiết bị điện tử và điện, cáp đánh lửa trong phương tiện giao thông và cáp điện và điều khiển hàng hải.
Hiện nay, cáp cách điện bằng cao su silicon thường được liên kết chéo bằng cách sử dụng áp suất khí quyển với không khí nóng hoặc hơi nước áp suất cao. Cũng đang có nghiên cứu về việc sử dụng chiếu xạ chùm electron để liên kết chéo cao su silicon, mặc dù phương pháp này chưa phổ biến trong ngành công nghiệp cáp. Với những tiến bộ gần đây trong công nghệ liên kết chéo bằng chiếu xạ, nó mang lại một giải pháp thay thế tiết kiệm chi phí hơn, hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn cho vật liệu cách điện bằng cao su silicon. Thông qua chiếu xạ chùm electron hoặc các nguồn bức xạ khác, có thể đạt được sự liên kết chéo hiệu quả của vật liệu cách điện bằng cao su silicon đồng thời cho phép kiểm soát độ sâu và mức độ liên kết chéo để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể.
Do đó, việc ứng dụng công nghệ liên kết ngang bằng bức xạ cho vật liệu cách điện cao su silicon hứa hẹn nhiều tiềm năng trong ngành công nghiệp dây và cáp. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả sản xuất và góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Những nỗ lực nghiên cứu và phát triển trong tương lai có thể thúc đẩy hơn nữa việc sử dụng công nghệ liên kết ngang bằng bức xạ cho vật liệu cách điện cao su silicon, giúp chúng được ứng dụng rộng rãi hơn trong sản xuất dây và cáp hiệu suất cao, chịu nhiệt độ cao trong ngành điện. Điều này sẽ cung cấp các giải pháp đáng tin cậy và bền bỉ hơn cho nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau.
Thời gian đăng bài: 28/09/2023