U oblasti elektrotehnike, jedna od bitnih stvari za električne žice i kablove su izolacioni materijali i materijali za omotač.Dugi niz godina, najistaknutiji izolacijski materijal za energetske kablove bio je papir impregniran uljem zbog svojih odličnih električnih svojstava.Takođe ima kapacitet da izdrži visok stepen toplotnog preopterećenja bez preteranog propadanja.Međutim, zbog svoje higroskopske prirode, metalni omotač je korodiran vlagom.Postojala je, dakle, dugo osjećana potreba za izolacijskim materijalom kabela za napajanje, koji je imao kombinaciju nehigroskopne prirode termoplastičnih materijala.
Priprema umreženih polimera može se obaviti na dvije različite metode.Jedna je hemijska metoda, a druga jonizujuća metoda.Iako je ostvarenje ovog efekta umrežavanja staro preko 150 godina, Charlesby je prvi put konačno pokazao učinak umrežavanja jonizujućeg zračenja.Metoda radijacijskog umrežavanja je najproduktivnija za žice malih dimenzija i tankih stijenki i stoga su žice koje se koriste za električnu i elektroničku opremu proizvedene metodom radijacijskog umrežavanja.Metoda je povoljna zbog niske potrošnje energije i zahtijeva mali prostor.Proces zračenja se lako kontroliše i ima potencijal za uštedu energije, kao i kontrolu zagađenja.Specifične karakteristike radijacijskog umrežavanja sumirane su na sljedeći način: (1) Brzina proizvodne linije može se kontrolisati.Pokrivanje (ekstruzija) velikom brzinom je moguće, jer nije potrebno sredstvo za umrežavanje.Korištenjem akceleratora velike snage i niske energije može se postići brzo stvrdnjavanje.(2) Ujednačenost umrežavanja je odlična.Ujednačeno umrežavanje se može izvršiti odabirom odgovarajuće mašine i usvajanjem optimalnog dizajna za dovod žice.(3) Mogu se pripremiti različite vrste polimera, u zavisnosti od stepena umrežavanja postupkom radijacijskog umrežavanja.Štaviše, proces očvršćavanja zračenjem je poželjniji od procesa sušenja parom.U procesu stvrdnjavanja parom, voda koja prodire u polimerni sloj pod visokim pritiskom pare stvara brojne 'mikrovideline', koje bi mogle izazvati kvar djelomičnog pražnjenja u obliku drveta kada je kabel u pogonu.Iako je fenomen dosta kompliciran, stabla mogu rasti i uzrokovati smanjenje dielektrične čvrstoće kablova.Osim ovih, proces sušenja parom ima neke nedostatke sa stanovišta potrošnje energije: (a) potreban je visok pritisak pare da bi se postigla visoka temperatura;(b) efikasnost toplotne provodljivosti izvan kabla je niska i (c) provodnik kabla troši veliku količinu energije, što rezultira nižom toplotnom efikasnošću, a takođe i dužim vremenom za reakciju umrežavanja.Očvršćavanje zračenjem je kandidat za suhe procese.Međutim, postoji problem da nakupljanje elektrona zaustavljenih i/ili formiranih u izolacijskom sloju kanalom zračenja također uzrokuje djelomični slom u obliku drveta tokom i nakon ozračivanja.Potpuno je drugačiji od 'procesa bez vode'.Kako polimerni kabl sadrži visoku vlažnost i velike šupljine, proces očvršćavanja je neophodan.Osim gore navedenih prednosti, poluprovodnički materijali se mogu lako uvesti u proces očvršćavanja zračenjem, što nije lako u slučaju procesa polimerizacije parom jer većina materijala nije mogla izdržati visoku temperaturu i pritisak.
Tehnika radijacijskog presađivanja također daje provodljivost matriksu.Ovo je jedinstvena metoda kombinovanja provodne matrice na izolacionu.Ova tehnika uključuje deaktivaciju polimera okosnice odgovarajućim monomerom cijepljenjem i naknadnim taloženjem provodnog polimera preko aktivne površine kičme.Osim izolacijskog ponašanja, u ovom slučaju polimer se može ponašati i kao provodni.Iako još nije uspostavljen, može pokazati nekoliko potencijalnih primjena kao što su EMI zaštita, provodljivi premazi i antistatička sredstva.Bhattacharya etal.pripremili kompozite polimer–FEP-g-(AA)–PPY i polimer–FEP-g-(sty)–PPY.Najprije je polimer-FEP ozračen iz izvora Co-60, a film je zatim umočen u različiti postotak monomera.PPy je zatim taložen preko cijepljene površine oksidativnom polimerizacijom pirola korištenjem željeznog klorida kao oksidansa.Površinski otpor je smanjen i iznosi 104–105 ohm/cm2.Površinski otpor zavisi od procenta kalemljenja monomera.Koristeći ovu tehniku, može se povećati površinska provodljivost, a ne obimna provodljivost.Fotokonduktivno ponašanje filma može se dati i tehnikom kalemljenja.Celuloza acetat-g-(N-vinil karbazol) i acetat celuloze-g-(N-vinil karbazol-metil metacilat) su primjeri fotoprovodnog filma.
U industriji električnih kablova koriste se uglavnom polietilen, polivinil hlorid (PVC), EPDM gume.Polietilen se koristi zbog svojih odličnih električnih svojstava i dužeg trajanja.Polietilen niske gustine preferira se u odnosu na polietilen visoke gustine iz nekoliko razloga. Razlozi su sljedeći: (a) veća fleksibilnost;(b) veća dielektrična čvrstoća od polietilena visoke gustine;(c) duži vek od HDPE;(d) manje težak za obradu od HDPE-a i (e) manji rizik od uključivanja šupljina u izolaciju od LDPE-a, što uzrokuje jonizaciju.Uprkos svim takvim prednostima, LDPE ima svoja ograničenja kao materijal za izolaciju kablova.Budući da je termoplastični polimer, ima temperaturu omekšavanja na oko 105–115 ⬚C i ima tendenciju pucanja pod naprezanjem kada je u kontaktu sa određenim površinski aktivnim agensima.Umrežavanje molekula polietilena poboljšava termička, kao i fizička svojstva, dok njegova električna svojstva uglavnom ostaju nepromijenjena.Umreženi polietilen, stoga, više nije termoplastični polimer.Omekšava se na kristalnoj tački topljenja polietilena i poprima elastičnu konzistenciju nalik gumi, svojstvo koje zadržava tokom daljih porasta temperature, sve dok se ne karbonizira bez topljenja na 300°C.Sklonost pucanju od naprezanja u potpunosti nestaje i stiče se vrlo dobra otpornost na starenje na vrućem zraku.Umreženi polietilenski kablovi su široko poželjni zbog svojih odličnih električnih i fizičkih svojstava.Sposoban je da nosi velike struje, podnosi savijanje malog radijusa i lagan je, što omogućava jednostavnu i pouzdanu instalaciju, tj. bez ograničenja po visini jer se ne sastoji od ulja i stoga je bez kvarova zbog migracije ulja u ulju terenski kabl.Takođe generalno ne zahteva metalni omotač. Dakle, nema kvarova svojstvenih metalnim kablovima, korozije i zamora.U današnje vrijeme, radijacijsko umrežavanje se industrijski primjenjuje ne samo na polietilen već i na druge polimere kao što su polivinil hlorid, poliizobutilen itd. Sam po sebi PVC je izuzetno nestabilan polimer.Ona je počela da dobija komercijalni značaj tek nakon razvoja efektivnih sredstava stabilizacije.Uz pomoć modificirajućih agenasa (stabilizatora, plastifikatora, punila i drugih aditiva), PVC se može napraviti da pokaže širok spektar svojstava, u rasponu od izuzetno krutih do vrlo fleksibilnih.Raznolikost njegove primjene i niska cijena zaslužni su za njegov značaj na svjetskom tržištu.
Kako bi se povećala efikasnost umrežavanja, polimeri se vrlo rijetko koriste u svom čistom obliku.Plastifikatori, antioksidansi, punila imaju svoju ulogu na svoj način da daju potrebna svojstva.Dodatak je bolji tokom procesa umrežavanja.Plastifikatori se dodaju polimerima kako bi se smanjila lomljivost polimernog proizvoda.Oni utiču na umrežavanje kad god učestvuju u stvaranju slobodnih radikala ili ulaze u reakcije razmnožavanja.Dibutil ftalat, tritolil fosfat i dialil fosfat su uobičajeni primjeri plastifikatora za PVC.Fleksibilnost i elastičnost, što je vrlo važno u električnoj izolaciji, poboljšava se dodavanjem plastifikatora u PVC.Zapravo u slučaju PVC-a, koji je polaran zbog neuravnotežene strukture, stvara jake međumolekularne veze, koje čvrsto spajaju makromolekularne lance, zajedno ga čine nefleksibilnim.Antioksidansi su još jedna grupa aditiva, koji su neophodni za svaku umreženu mješavinu dizajniranu u praktičnu svrhu poređenja veće termooksidativne stabilnosti u proizvodnji polimera.Obično utiču na umrežavanje tako što uklanjaju radikale, koji mogu formirati poprečne veze.RC (4,4-tio-bis(6-tert-butil-3-metil fenol), MB (Merkapto benzoimidazol) su primjeri antioksidanata koje koriste Ueno i ostali. Pored plastifikatora i antioksidansa, potrebne su boje, jer su se materijali za izolaciju žice koristili posebno za uređaje. Boje za plastiku uključuju razne anorganske i organske materijale. Promijenjeni aditivi nisu poželjni u ovoj oblasti. Punila se općenito dodaju kako bi se poboljšala njihova fizičko-mehanička svojstva i obradivost. Pozitivan učinak punila može Utvrđeno je da je prinos radikala u polietilenu povećan za 50% kada se doda mala količina (0,05%) aerosila. Pretpostavlja se da se veća proizvodnja radikala odvija na međufaznom aerosilu. polietilena, gdje makromolekule mogu biti u neravnotežnom stanju nekompenziranih sojeva.Sa većim sadržajem punila može doći do prijenosa energije iz punila u polimernu fazu i time doprinijeti većem prinosu slobodnih radikala.Štaviše, kombinacija zračenja sa reaktivnim primesama može uticati na lokalizaciju poprečnih veza duž polimernih lanaca.
Ukratko, zračenje igra važnu ulogu u obradi polimera koja se koristi u električnom polju. 'Poprečno umrežavanje radijacije' je fenomen kojim se svojstva polimera mogu poboljšati.To je najnaprednija metoda kao što je 'vulkanizacija' ima neka ograničenja.Efikasnost umrežavanja može se poboljšati izborom odgovarajućih monomera.U procesu radijacijskog umrežavanja, dodatak plastifikatora, punila i usporivača plamena je prilično efikasan u procesu radijacijskog umrežavanja.Metoda radijacijskog umrežavanja je također vrlo korisna u pripremi poluvodičkih materijala.Osim toga, tehnika radijacijskog presađivanja može se koristiti i za pripremu provodnog kompozitnog filma i filmova sa fotokonduktivnim ponašanjem.
Vrijeme objave: 02.05.2017