مواد عایق غیر هالوژن چیست؟

(1)مواد عایق پلی اتیلن هالوژن کم دود صفر (XLPE) متقاطع:
مواد عایق XLPE با ترکیب پلی اتیلن (PE) و اتیلن وینیل استات (EVA) به عنوان ماتریس پایه، همراه با افزودنی های مختلف مانند بازدارنده های شعله بدون هالوژن، روان کننده ها، آنتی اکسیدان ها و غیره از طریق فرآیند ترکیب و گلوله سازی تولید می شوند. پس از پردازش تابش، پلی اتیلن از یک ساختار مولکولی خطی به یک ساختار سه بعدی تبدیل می شود و از یک ماده ترموپلاستیک به یک پلاستیک ترموست نامحلول تبدیل می شود.

کابل های عایق XLPE در مقایسه با PE ترموپلاستیک معمولی دارای چندین مزیت هستند:
1. بهبود مقاومت در برابر تغییر شکل حرارتی، بهبود خواص مکانیکی در دماهای بالا، و بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس محیطی و پیری حرارتی.
2. افزایش پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر حلال، کاهش جریان سرد و حفظ خواص الکتریکی. دمای عملیاتی طولانی مدت می تواند به 125 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد برسد. پس از پردازش اتصال متقابل، دمای اتصال کوتاه پلی اتیلن را می توان تا 250 درجه سانتی گراد افزایش داد و این امکان را فراهم می کند تا ظرفیت انتقال جریان به طور قابل توجهی برای کابل هایی با ضخامت یکسان افزایش یابد.
3. کابل‌های عایق‌شده با XLPE همچنین خواص مکانیکی، ضدآب و مقاوم در برابر تشعشع بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند که آنها را برای کاربردهای مختلف مانند سیم‌کشی داخلی در لوازم الکتریکی، سرنخ‌های موتور، سیم‌های روشنایی، سیم‌های کنترل سیگنال ولتاژ پایین خودرو، سیم‌های لوکوموتیو مناسب می‌سازد. کابل های مترو، کابل های معدنی سازگار با محیط زیست، کابل های کشتی، کابل های درجه یک E برای نیروگاه های هسته ای، کابل های پمپ شناور، و کابل های انتقال نیرو.

جهت‌های فعلی در توسعه مواد عایق XLPE شامل مواد عایق کابل برق پلی‌اتیلن پلی‌اتیلن با پیوند متقابل تابش، مواد عایق هوایی پلی‌اتیلن با پیوند متقاطع تابش، و مواد روکش پلی‌الفین مقاوم در برابر شعله با پیوند متقاطع تابش است.

(2)مواد عایق پلی پروپیلن متقاطع (XL-PP).:
پلی پروپیلن (PP)، به عنوان یک پلاستیک معمولی، دارای ویژگی هایی مانند وزن سبک، منابع مواد خام فراوان، مقرون به صرفه بودن، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی عالی، سهولت قالب گیری و قابلیت بازیافت است. با این حال، دارای محدودیت هایی مانند استحکام کم، مقاومت در برابر حرارت ضعیف، تغییر شکل قابل توجه انقباض، مقاومت ضعیف در برابر خزش، شکنندگی در دمای پایین و مقاومت ضعیف در برابر حرارت و پیری اکسیژن است. این محدودیت ها استفاده از آن را در برنامه های کابلی محدود کرده است. محققان برای اصلاح مواد پلی پروپیلن برای بهبود عملکرد کلی آنها کار کرده اند و پلی پروپیلن اصلاح شده پیوند متقابل تابش (XL-PP) به طور موثر بر این محدودیت ها غلبه کرده است.

سیم‌های عایق‌شده XL-PP می‌توانند آزمایش‌های شعله UL VW-1 و استانداردهای سیم 150 درجه سانتی‌گراد با درجه UL را برآورده کنند. در کاربردهای عملی کابل، EVA اغلب با PE، PVC، PP و مواد دیگر ترکیب می شود تا عملکرد لایه عایق کابل را تنظیم کند.

یکی از معایب PP پیوند متقابل تابش این است که شامل یک واکنش رقابتی بین تشکیل گروه‌های انتهایی غیراشباع از طریق واکنش‌های تخریب و واکنش‌های پیوند متقابل بین مولکول‌های تحریک‌شده و رادیکال‌های آزاد مولکول بزرگ است. مطالعات نشان داده اند که نسبت تخریب به واکنش های پیوند متقابل در پیوند متقابل تابش PP هنگام استفاده از تابش اشعه گاما تقریباً 0.8 است. برای دستیابی به واکنش‌های پیوند متقابل مؤثر در PP، پروموترهای پیوند متقابل باید برای پیوند متقابل تابش اضافه شوند. علاوه بر این، ضخامت موثر اتصال متقابل توسط قابلیت نفوذ پرتوهای الکترونی در طول تابش محدود می شود. تابش منجر به تولید گاز و کف می شود که برای اتصال متقابل محصولات نازک مفید است اما استفاده از کابل های دیواره ضخیم را محدود می کند.

(3) مواد عایق کوپلیمر اتیلن-وینیل استات متقاطع (XL-EVA):
با افزایش تقاضا برای ایمنی کابل، توسعه کابل های متقاطع ضد شعله بدون هالوژن به سرعت رشد کرده است. در مقایسه با PE، EVA که مونومرهای وینیل استات را وارد زنجیره مولکولی می‌کند، کریستالینیتی کمتری دارد و در نتیجه انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر ضربه، سازگاری پرکننده و خواص آب‌بندی حرارتی را بهبود می‌بخشد. به طور کلی، خواص رزین EVA به محتوای مونومرهای وینیل استات در زنجیره مولکولی بستگی دارد. محتوای بالاتر وینیل استات منجر به افزایش شفافیت، انعطاف پذیری و چقرمگی می شود. رزین EVA دارای سازگاری پرکننده و قابلیت اتصال متقابل عالی است که باعث محبوبیت فزاینده ای در کابل های اتصال متقابل ضد شعله بدون هالوژن می شود.

رزین EVA با محتوای وینیل استات تقریباً 12٪ تا 24٪ معمولاً در عایق سیم و کابل استفاده می شود. در کاربردهای واقعی کابل، EVA اغلب با PE، PVC، PP و مواد دیگر ترکیب می‌شود تا عملکرد لایه عایق کابل را تنظیم کند. اجزای EVA می توانند اتصال متقابل را تقویت کنند و عملکرد کابل را پس از اتصال متقابل بهبود بخشند.

(4) مواد عایق متقاطع اتیلن-پروپیلن-دین مونومر (XL-EPDM):
XL-EPDM یک ترپلیمر متشکل از اتیلن، پروپیلن و مونومرهای دی ان غیر مزدوج است که از طریق تابش به یکدیگر متصل می شوند. کابل های XL-EPDM مزایای کابل های عایق پلی اولفین و کابل های عایق لاستیکی معمولی را ترکیب می کنند:
1. انعطاف پذیری، انعطاف پذیری، عدم چسبندگی در دماهای بالا، مقاومت طولانی مدت در برابر پیری و مقاومت در برابر آب و هوای سخت (60- تا 125 درجه سانتی گراد).
2. مقاومت ازن، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، عملکرد عایق الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی.
3. مقاومت در برابر روغن و حلال ها قابل مقایسه با عایق های لاستیکی کلروپرن همه منظوره. می توان آن را با استفاده از تجهیزات پردازش گرم اکستروژن معمولی تولید کرد که باعث مقرون به صرفه شدن آن می شود.

کابل‌های عایق‌شده با XL-EPDM طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله کابل‌های برق ولتاژ پایین، کابل‌های کشتی، کابل‌های احتراق خودرو، کابل‌های کنترل کمپرسورهای تبرید، کابل‌های موبایل استخراج، تجهیزات حفاری و تجهیزات پزشکی را شامل می‌شوند.

از معایب اصلی کابل های XL-EPDM می توان به مقاومت ضعیف در برابر پارگی و خاصیت چسبندگی و خود چسبندگی ضعیف اشاره کرد که می تواند بر پردازش بعدی تأثیر بگذارد.

(5) مواد عایق لاستیکی سیلیکونی

لاستیک سیلیکونی دارای انعطاف پذیری و مقاومت عالی در برابر ازن، تخلیه تاج و شعله است که آن را به یک ماده ایده آل برای عایق الکتریکی تبدیل می کند. کاربرد اصلی آن در صنعت برق برای سیم و کابل است. سیم‌ها و کابل‌های لاستیکی سیلیکونی به‌ویژه برای استفاده در محیط‌های با دمای بالا و سخت‌افزار مناسب هستند، با طول عمر قابل توجهی در مقایسه با کابل‌های استاندارد. کاربردهای متداول عبارتند از موتورهای با دمای بالا، ترانسفورماتورها، ژنراتورها، تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی، کابل‌های احتراق در وسایل نقلیه حمل‌ونقل، و کابل‌های برق و کنترل دریایی.

در حال حاضر، کابل‌های عایق‌شده با لاستیک سیلیکونی معمولاً با استفاده از فشار اتمسفر با هوای داغ یا بخار پرفشار به صورت متقاطع متصل می‌شوند. همچنین تحقیقات مداومی در مورد استفاده از تابش پرتو الکترونی برای اتصال عرضی لاستیک سیلیکونی وجود دارد، اگرچه هنوز در صنعت کابل رایج نشده است. با پیشرفت های اخیر در فناوری پیوند متقابل تابش، جایگزینی ارزان تر، کارآمدتر و سازگار با محیط زیست برای مواد عایق لاستیکی سیلیکونی ارائه می دهد. از طریق تابش پرتو الکترونی یا سایر منابع تابشی، می توان به اتصال عرضی موثر عایق لاستیکی سیلیکونی دست یافت و در عین حال امکان کنترل عمق و درجه اتصال متقابل را برای برآورده کردن الزامات کاربردی خاص فراهم کرد.

از این رو، استفاده از فناوری پیوند متقابل تابش برای مواد عایق لاستیکی سیلیکونی نوید قابل توجهی در صنعت سیم و کابل دارد. انتظار می رود این فناوری هزینه های تولید را کاهش دهد، کارایی تولید را بهبود بخشد و به کاهش اثرات نامطلوب زیست محیطی کمک کند. تلاش‌های تحقیق و توسعه آتی ممکن است استفاده از فناوری اتصال متقابل تابش را برای مواد عایق لاستیکی سیلیکونی بیشتر پیش ببرد و آنها را به طور گسترده‌تری برای تولید سیم‌ها و کابل‌های با دمای بالا و با کارایی بالا در صنعت برق مورد استفاده قرار دهد. این راه حل های قابل اعتمادتر و بادوام تری برای حوزه های کاربردی مختلف ارائه می دهد.