1. Ievads
EVA ir etilēna vinilacetāta kopolimēra saīsinājums, kas ir poliolefīna polimērs. Pateicoties tā zemajai kušanas temperatūrai, labai plūstamībai, polaritātei un halogēnu nesaturošiem elementiem, tas ir saderīgs ar dažādiem polimēriem un minerālu pulveriem, tam ir vairākas mehāniskās un fizikālās īpašības, elektriskās īpašības un apstrādes veiktspējas līdzsvars, un cena nav augsta, tirgus piedāvājums ir pietiekams, tāpēc to var izmantot gan kā kabeļu izolācijas materiālu, gan kā pildvielu, apvalka materiālu; to var izgatavot no termoplastiskiem materiāliem un var izgatavot no termoreaktīviem šķērssavienojošiem materiāliem.
EVA ir plašs pielietojuma klāsts, pateicoties liesmas slāpētājiem, to var pārveidot par halogēnu nesaturošu vai halogēnu degvielas barjeru ar zemu dūmu līmeni; EVA ar augstu VA saturu var izmantot kā pamatmateriālu, un to var pārveidot arī par eļļas izturīgu materiālu; EVA kušanas indekss ir vidējs, un EVA liesmas slāpētāju pildījums 2–3 reizes palielina ekstrūzijas procesa veiktspēju un cenu, padarot to par līdzsvarotāku skābekļa barjeras (pildījuma) materiālu.
Šajā rakstā, sākot ar EVA strukturālajām īpašībām, tiek ieviests tā pielietojums kabeļu nozarē un attīstības perspektīvas.
2. Strukturālās īpašības
Sintēzes ražošanas laikā, mainot polimerizācijas pakāpes n/m attiecību, VA saturu var palielināt no 5 līdz 90 % EVA; palielinot kopējo polimerizācijas pakāpi, EVA molekulmasa var palielināties no desmitiem tūkstošu līdz simtiem tūkstošu; VA saturs zem 40 % daļējas kristalizācijas un sliktas elastības dēļ ir plaši pazīstams kā EVA plastmasa; ja VA saturs pārsniedz 40 %, gumijai līdzīgs elastomērs bez kristalizācijas ir plaši pazīstams kā EVM gumija.
1. 2 Īpašumi
EVA molekulārā ķēde ir lineāra piesātināta struktūra, tāpēc tai ir laba izturība pret karstumu, laikapstākļiem un ozona slāni.
EVA molekulas galvenā ķēde nesatur dubultsaites, benzola gredzenu, acilgrupas, amīna grupas un citas grupas, kas degot viegli dūmo, sānu ķēdes arī nesatur metil-, fenil-, ciano- un citas grupas, kas degot viegli dūmo. Turklāt pati molekula nesatur halogēna elementus, tāpēc tā ir īpaši piemērota zemu dūmu halogēnu nesaturošai rezistīvai degvielas bāzei.
Lielais vinilacetāta (VA) grupas izmērs EVA sānu ķēdē un tās vidējā polaritāte nozīmē, ka tā gan kavē vinila pamatķēdes tieksmi kristalizēties, gan labi savienojas ar minerālu pildvielām, kas rada apstākļus augstas veiktspējas barjeras degvielām. Tas jo īpaši attiecas uz zema dūmu satura un bezhalogēnu rezistiem, jo, lai izpildītu kabeļu standartu prasības attiecībā uz liesmas aizkavēšanu, ir jāpievieno liesmas slāpētāji ar vairāk nekā 50 % tilpuma saturu [piemēram, Al(OH)3, Mg(OH)2 utt.]. EVA ar vidēju līdz augstu VA saturu tiek izmantots kā bāze, lai ražotu zema dūmu satura un bezhalogēnu liesmas slāpētājus ar izcilām īpašībām.
Tā kā EVA sānu ķēdes vinilacetāta grupa (VA) ir polāra, jo augstāks ir VA saturs, jo polārāks ir polimērs un jo labāka ir eļļas izturība. Kabeļu nozarē nepieciešamā eļļas izturība galvenokārt attiecas uz spēju izturēt nepolāras vai vāji polāras minerāleļļas. Saskaņā ar līdzīgas saderības principu EVA ar augstu VA saturu tiek izmantots kā pamatmateriāls, lai ražotu zemu dūmu un halogēnu nesaturošu degvielas barjeru ar labu eļļas izturību.
EVA molekulas alfa-olefīna H atomā darbojas aktīvāk, peroksīda radikāļu vai augstas enerģijas elektronu starojuma ietekmē viegli uzņem H šķērssaistīšanas reakciju, kļūstot par šķērssaistītu plastmasu vai gumiju, un var izgatavot no īpašiem vadu un kabeļu materiāliem, kas atbilst augstām veiktspējas prasībām.
Vinilacetāta grupas pievienošana ievērojami samazina EVA kušanas temperatūru, un īso VA sānu ķēžu skaits var palielināt EVA plūsmu. Tādēļ tā ekstrūzijas veiktspēja ir daudz labāka nekā līdzīga polietilēna molekulārā struktūra, kļūstot par vēlamo pamatmateriālu pusvadošiem ekranējošiem materiāliem un halogēna un bezhalogēna degvielas barjerām.
2 Produkta priekšrocības
2. 1 Īpaši augstas izmaksas un veiktspēja
EVA fizikālās un mehāniskās īpašības, karstumizturība, laikapstākļu izturība, ozona izturība un elektriskās īpašības ir ļoti labas. Izvēlieties atbilstošo pakāpi, lai nodrošinātu karstumizturību, liesmas slāpēšanu, kā arī eļļas un šķīdinātāju izturīgu speciālu kabeļu materiālu.
Termoplastiskais EVA materiāls galvenokārt tiek izmantots ar VA saturu no 15% līdz 46%, ar kušanas indeksu no 0,5 līdz 4 pakāpēm. EVA ir daudz ražotāju, daudzi zīmoli, plašs izvēles klāsts, mērenas cenas, pietiekams piedāvājums, lietotājiem tikai jāatver vietnes EVA sadaļa, zīmols, veiktspēja, cena, piegādes vieta vienā mirklī, jūs varat izvēlēties, ļoti ērti.
EVA ir poliolefīna polimērs, kas ir līdzīgs maiguma un lietošanas īpašību ziņā, un polietilēna (PE) materiāls un mīkstais polivinilhlorīda (PVC) kabeļu materiāls ir līdzīgi. Tomēr, veicot turpmāku izpēti, jūs atradīsiet neaizstājamu pārākumu starp EVA un iepriekš minētajiem diviem materiālu veidiem.
2. 2 lieliska apstrādes veiktspēja
EVA kabeļu pielietojumā sākotnēji tika izmantots vidēja un augsta sprieguma kabeļu ekranēšanas materiālos iekšpusē un ārpusē, vēlāk to paplašināja līdz halogēnu nesaturošai degvielas barjerai. No apstrādes viedokļa šie divi materiālu veidi tiek uzskatīti par "augsti pildītiem materiāliem": ekranēšanas materiālam jāpievieno liels daudzums vadošas kvēpu, lai palielinātu tā viskozitāti un strauji samazinātu tā šķidrumu; halogēnu nesaturošai liesmu slāpējošai degvielai jāpievieno liels daudzums halogēnu nesaturošu liesmu slāpētāju, un halogēnu nesaturošam materiālam, kura viskozitāte strauji palielinājās, šķidrums strauji samazinājās. Risinājums ir atrast polimēru, kas var uzņemt lielas pildvielas devas, bet kam ir arī zema kušanas viskozitāte un laba plūstamība. Šī iemesla dēļ EVA ir vēlamā izvēle.
EVA kausējuma viskozitāte strauji samazinās atkarībā no ekstrūzijas apstrādes temperatūras un bīdes ātruma, lietotājam tikai jāpielāgo ekstrūdera temperatūra un skrūves ātrums, lai iegūtu izcilu stiepļu un kabeļu izstrādājumu veiktspēju. Liels skaits vietējo un ārvalstu pielietojumu liecina, ka materiālam ar augstu pildvielu un zemu dūmu daudzumu, bez halogēna, pārāk lielas viskozitātes un pārāk maza kušanas indeksa dēļ, labas ekstrūzijas kvalitātes nodrošināšanai jāizmanto tikai zemas kompresijas pakāpes skrūves ekstrūzija (kompresijas pakāpe mazāka par 1,3). EVM materiālus uz gumijas bāzes ar vulkanizācijas līdzekļiem var ekstrudēt gan gumijas ekstrūderos, gan universālajos ekstrūderos. Turpmāko vulkanizācijas (šķērssaistīšanas) procesu var veikt vai nu ar termoķīmisku (peroksīda) šķērssaistīšanu, vai ar elektronu paātrinātāja starojuma šķērssaistīšanu.
2. 3 Viegli modificējams un pielāgojams
Vadi un kabeļi ir visur, no debesīm līdz zemei, no kalniem līdz jūrai. Arī lietotāju prasības attiecībā uz vadiem un kabeļiem ir dažādas un neparastas, un, lai gan vadu un kabeļu struktūra ir līdzīga, to veiktspējas atšķirības galvenokārt atspoguļojas izolācijas un apvalka pārklājuma materiālos.
Līdz šim gan mājās, gan ārzemēs mīkstais PVC joprojām veido lielāko daļu no kabeļu rūpniecībā izmantotajiem polimēru materiāliem. Tomēr, pieaugot izpratnei par vides aizsardzību un ilgtspējīgu attīstību.
PVC materiālu izmantošana ir ievērojami ierobežota, un zinātnieki dara visu iespējamo, lai atrastu alternatīvus PVC materiālus, no kuriem daudzsološākais ir EVA.
EVA var sajaukt ar dažādiem polimēriem, kā arī ar dažādiem minerālu pulveriem un saderīgiem apstrādes palīglīdzekļiem, un no sajauktajiem produktiem var izgatavot termoplastisku plastmasu plastmasas kabeļiem, kā arī šķērssaistītu gumiju gumijas kabeļiem. Formulas izstrādātāji var balstīties uz lietotāja (vai standarta) prasībām, izmantojot EVA kā pamatmateriālu, lai materiāla veiktspēja atbilstu prasībām.
3 EVA pielietojuma diapazons
3. 1 Izmanto kā pusvadošu ekranēšanas materiālu augstsprieguma strāvas kabeļiem
Kā zināms, ekranēšanas materiāla galvenais materiāls ir vadošs kvēps. Liela kvēpu daudzuma pievienošana plastmasas vai gumijas pamatmateriālam nopietni pasliktinās ekranēšanas materiāla plūstamību un ekstrūzijas līmeņa vienmērīgumu. Lai novērstu daļēju izlādi augstsprieguma kabeļos, iekšējam un ārējam ekrānam jābūt plānam, spīdīgam, tīram un vienmērīgam. Salīdzinot ar citiem polimēriem, EVA to var izdarīt vieglāk. Iemesls tam ir EVA ekstrūzijas procesa īpaši labums, laba plūsma un ne pārāk liela kušanas plīsuma parādība. Ekranēšanas materiāli ir iedalīti divās kategorijās: ārēji ietīti vadītāja apvalkā, ko sauc par iekšējo ekrānu, ar iekšējo ekrāna materiālu; ārēji ietīti izolācijā, ko sauc par ārējo ekrānu, ar ārējo ekrāna materiālu; iekšējā ekrāna materiāls pārsvarā ir termoplastisks. Iekšējā ekrāna materiāls pārsvarā ir termoplastisks un bieži vien ir balstīts uz EVA ar VA saturu no 18% līdz 28%; ārējā ekrāna materiāls pārsvarā ir šķērssaistīts un noņemams, un bieži vien ir balstīts uz EVA ar VA saturu no 40% līdz 46%.
3.2 Termoplastiskas un savstarpēji saistītas liesmu slāpējošas degvielas
Termoplastiskais liesmu slāpējošs poliolefīns tiek plaši izmantots kabeļu rūpniecībā, galvenokārt halogēna vai bezhalogēna prasībām jūras kabeļiem, spēka kabeļiem un augstas kvalitātes būvniecības līnijām. To ilgtermiņa darba temperatūra ir no 70 līdz 90 °C.
Vidēja un augsta sprieguma spēka kabeļiem ar spriegumu 10 kV un augstāku, kuriem ir ļoti augstas elektriskās veiktspējas prasības, liesmu slāpējošās īpašības galvenokārt nodrošina ārējais apvalks. Dažās videi draudzīgās ēkās vai projektos kabeļiem ir jābūt ar zemu dūmu saturu, bez halogēna saturu, zemu toksicitāti vai ar zemu dūmu saturu un zemu halogēna saturu, tāpēc termoplastiskie liesmu slāpējošie poliolefīni ir dzīvotspējīgs risinājums.
Dažiem īpašiem mērķiem ārējais diametrs nav liels, temperatūras izturība 105–150 ℃ starp speciālo kabeli, vairāk šķērssaistītu liesmu slāpējošu poliolefīna materiālu, tā šķērssaistīto veidu var izvēlēties kabeļa ražotājs atbilstoši saviem ražošanas apstākļiem, izmantojot gan tradicionālo augstspiediena tvaika, gan augstas temperatūras sāls vannas metodi, gan arī elektronu paātrinātāja istabas temperatūras apstarošanas šķērssaistīto metodi. Tā ilgtermiņa darba temperatūra ir sadalīta 105 ℃, 125 ℃ un 150 ℃ trīs līmeņos, un ražotni var izgatavot atbilstoši dažādām lietotāju prasībām vai standartiem, izmantojot halogēnu nesaturošu vai halogēnu saturošu degvielas barjeru.
Ir labi zināms, ka poliolefīni ir nepolāri vai vāji polāri polāri polimēri. Tā kā tie ir līdzīgi minerāleļļai polaritātes ziņā, poliolefīnus lielākoties uzskata par mazāk izturīgiem pret eļļu saskaņā ar līdzīgas saderības principu. Tomēr daudzi kabeļu standarti gan mājās, gan ārzemēs nosaka arī to, ka savstarpēji saistītām pretestībām jābūt arī labai izturībai pret eļļām, šķīdinātājiem un pat eļļas suspensijām, skābēm un sārmiem. Tas ir izaicinājums materiālu pētniekiem, jo tagad, gan Ķīnā, gan ārzemēs, šie prasīgie materiāli ir izstrādāti, un to pamatmateriāls ir EVA.
3. 3 Skābekļa barjeras materiāls
Daudzdzīslu kabeļiem ar daudzdzīslu savienojumu starp dzīslām ir daudz tukšumu, kas jāaizpilda, lai nodrošinātu noapaļotu kabeļa izskatu, ja ārējā apvalka pildījums ir izgatavots no halogēnu nesaturošas degvielas barjeras. Šis pildījuma slānis darbojas kā liesmas barjera (skābeklis), kad kabelis deg, un tāpēc nozarē to sauc par "skābekļa barjeru".
Skābekļa barjeras materiāla pamatprasības ir: labas ekstrūzijas īpašības, laba bezhalogēnu liesmas aizkavēšana (skābekļa indekss parasti virs 40) un zemas izmaksas.
Šī skābekļa barjera jau vairāk nekā desmit gadus tiek plaši izmantota kabeļu nozarē, un tā ir ievērojami uzlabojusi kabeļu liesmas aizkavēšanas īpašības. Skābekļa barjeru var izmantot gan halogēnu nesaturošiem liesmas slāpējošiem kabeļiem, gan halogēnu nesaturošiem liesmas slāpējošiem kabeļiem (piemēram, PVC). Liela prakse ir parādījusi, ka kabeļi ar skābekļa barjeru, visticamāk, izturēs atsevišķas vertikālas degšanas un saišķu degšanas testus.
No materiāla formulējuma viedokļa šis skābekļa barjeras materiāls patiesībā ir "ultraaugsta pildviela", jo, lai nodrošinātu zemas izmaksas, ir jāizmanto augsta pildviela, lai sasniegtu augstu skābekļa indeksu, jāpievieno arī liela Mg(OH)2 vai Al(OH)3 proporcija (2 līdz 3 reizes), un, lai iegūtu labu ekstrudējumu, par pamatmateriālu jāizvēlas EVA.
3.4 Modificēts PE apvalka materiāls
Polietilēna apvalka materiāliem ir divas problēmas: pirmkārt, tie ir pakļauti kausējuma lūzumiem (t. i., haizivs ādas veidošanās) ekstrūzijas laikā; otrkārt, tie ir pakļauti vides sprieguma plaisāšanai. Vienkāršākais risinājums ir pievienot formulai noteiktu EVA daudzumu. Izmantojot kā modificētu EVA, galvenokārt tiek izmantots šīs markas zems VA saturs, un tās kušanas indekss ir no 1 līdz 2.
4. Attīstības perspektīvas
(1) EVA ir plaši izmantots kabeļu rūpniecībā, un tā ikgadējais apjoms ir pakāpeniski un stabili pieaudzis. Īpaši pēdējās desmitgades laikā, ņemot vērā vides aizsardzības nozīmi, EVA bāzes degvielas izturība ir strauji attīstījusies un daļēji ir aizstājusi PVC bāzes kabeļu materiālu tendenci. Tā lieliskās cenas un veiktspējas dēļ ekstrūzijas procesā ir grūti aizstāt jebkuru citu materiālu.
(2) Kabeļu nozarē EVA sveķu gada patēriņš ir tuvu 100 000 tonnām, un EVA sveķu šķirņu izvēlei tiks izmantots no zema līdz augstam VA saturam, kā arī kabeļu materiālu granulācijas uzņēmuma lielums nav liels, un katrā uzņēmumā EVA sveķu gada patēriņš ir tikai tūkstošos tonnu, kas svārstās uz augšu un uz leju, tādējādi nepievēršot EVA nozares milzu uzņēmumu uzmanību. Piemēram, vislielākais halogēnu nesaturošu liesmu slāpējošu pamatmateriālu daudzums ir galvenā izvēle, un EVA sveķi ir VA/MI = 28/2 ~ 3 (piemēram, ASV DuPont EVA 265 #). Un šīs specifikācijas EVA klases ražošanu un piegādi vietējiem ražotājiem vēl nav. Nemaz nerunājot par VA saturu, kas pārsniedz 28, un kušanas indeksu, kas ir mazāks par 3, salīdzinot ar citu EVA sveķu ražošanu un piegādi.
(3) Ārvalstu uzņēmumi ražo EVA, jo nav vietējo konkurentu, un cena jau sen ir bijusi augsta, nopietni nomācot vietējo kabeļu rūpnīcu ražošanas entuziasmu. Vairāk nekā 50% no gumijas tipa EVM VA satura ir ārvalstu uzņēmumu dominēti, un cena ir 2 līdz 3 reizes līdzīga zīmola VA saturam. Šādas augstas cenas savukārt ietekmē arī šī gumijas tipa EVM daudzumu, tāpēc kabeļu nozare aicina vietējos EVA ražotājus uzlabot EVA vietējās ražošanas apjomus. Arvien vairāk EVA sveķu tiek izmantoti šajā nozarē.
(4) Balstoties uz vides aizsardzības vilni globalizācijas laikmetā, kabeļu nozarē EVA tiek uzskatīts par labāko pamatmateriālu videi draudzīgai degvielas pretestībai. EVA izmantošana pieaug par 15% gadā, un perspektīvas ir ļoti daudzsološas. Ekranējošo materiālu un vidēja un augsta sprieguma barošanas kabeļu ražošanas apjoms un pieauguma temps ir aptuveni 8% līdz 10%; poliolefīna pretestības strauji pieaug, pēdējos gados ir saglabājušās 15% līdz 20% robežās, un paredzamajos nākamajos 5 līdz 10 gados arī šis pieauguma temps varētu saglabāties.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 31. jūlijs