1. Увод
ЕВА је скраћеница за етилен винил ацетат кополимер, полиолефински полимер. Због ниске температуре топљења, добре флуидности, поларности и нехалогених елемената, компатибилан је са разним полимерима и минералним праховима. Има бројна механичка и физичка својства, електрична својства и уравнотежене перформансе обраде, а цена није висока, па је понуда на тржишту довољна, тако да се може користити и као материјал за изолацију каблова, и као пунило, материјал за плашт; може се прерадити у термопластични материјал и може се прерадити у термореактивни умрежени материјал.
ЕВА има широк спектар употребе, са успоривачима пламена, може се претворити у баријеру против халогена са ниским садржајем дима или у баријеру против халогена; ако се ЕВА користи као основни материјал, може се претворити у материјал отпоран на уље; ако се изабере ЕВА са умереним индексом топљења, дода се 2 до 3 пута већа количина успоривача пламена од ЕВА, што може побољшати перформансе процеса екструзије и цену материјала за кисеоничку баријеру (пуњење).
У овом раду, од структурних својстава EVA, увођења његове примене у кабловској индустрији и перспектива развоја.
2. Структурна својства
Приликом синтезе, променом односа степена полимеризације n/m може се повећати садржај VA од 5 до 90% EVA; повећањем укупног степена полимеризације може се повећати молекулска тежина од десетина хиљада до стотина хиљада EVA; садржај VA испод 40%, због присуства делимичне кристализације, лоше еластичности, обично се назива EVA пластика; када је садржај VA већи од 40%, еластомер сличан гуми без кристализације, обично се назива EVM гума.
1. 2 Некретнине
Молекуларни ланац EVA је линеарно засићена структура, тако да има добру отпорност на топлотно старење, временске услове и озон.
Главни ланац молекула EVA не садржи двоструке везе, бензенски прстен, ацил, аминске групе и друге групе које се лако диме приликом сагоревања, бочни ланци такође не садрже метил, фенил, цијано и друге групе које се лако диме приликом сагоревања. Поред тога, сам молекул не садржи халогене елементе, па је посебно погодан за базу отпорног горива без халогена са ниским садржајем дима.
Велика величина винил ацетатне (ВА) групе у бочном ланцу ЕВА и њен средњи поларитет значе да инхибира тенденцију винилног ланца ка кристализацији и добро се слаже са минералним пунилима, што ствара услове за високо ефикасна баријерна горива. Ово посебно важи за отпорнике са ниским садржајем дима и без халогена, јер се успоривачи горења са више од 50% запреминског садржаја [нпр. Al(OH)3, Mg(OH)2, итд.] морају додати да би се испунили захтеви стандарда за каблове за успоравање горења. ЕВА са средњим до високим садржајем ВА користи се као основа за производњу горива са ниским садржајем дима и без халогена, успоривача горења, са одличним својствима.
Пошто је винил ацетатна група (ВА) бочног ланца EVA поларна, што је већи садржај VA, то је полимер поларнији и боља је отпорност на уље. Отпорност на уље коју захтева кабловска индустрија углавном се односи на способност да се издржи неполарна или слабо поларна минерална уља. Према принципу сличне компатибилности, EVA са високим садржајем VA се користи као основни материјал за производњу баријере за гориво са ниским садржајем дима и без халогена, са добром отпорношћу на уље.
Молекули EVA у алфа-олефинским водоник атомима су активнији, а у пероксидним радикалима или ефекту високоенергетског електронског зрачења лако се подвргавају реакцији умрежавања водоником, постајући умрежена пластика или гума, могу се направити захтевним за перформансе посебних материјала за жице и каблове.
Додавање винил ацетатне групе значајно смањује температуру топљења EVA, а број кратких бочних ланаца VA може повећати проток EVA. Стога су његове екструзионе перформансе много боље од молекуларне структуре сличног полиетилена, постајући пожељан основни материјал за полупроводничке заштитне материјале и баријере за горива са халогенима и без халогена.
2 Предности производа
2. 1 Изузетно висок однос цена и перформанси
Физичке и механичке особине EVA, отпорност на топлоту, отпорност на временске услове, отпорност на озон и електрична својства су веома добре. Изаберите одговарајући квалитет, може бити отпоран на топлоту, отпоран на пламен, али и отпоран на уље и раствараче.
Термопластични ЕВА материјал се углавном користи са садржајем ВА од 15% до 46%, са индексом топљења од 0,5 до 4 степена. ЕВА има много произвођача, много брендова, широк спектар опција, умерене цене, адекватну понуду, корисницима је потребно само да отворе ЕВА одељак на веб локацији, бренд, перформансе, цена, локација испоруке на први поглед, можете изабрати, веома згодно.
ЕВА је полиолефински полимер, из мекоће и употребе упоређивања перформанси, а полиетиленски (ПЕ) материјал и меки поливинилхлорид (ПВЦ) кабловски материјал су слични. Али даљим истраживањем, наћи ћете ЕВА и горе наведене две врсте материјала у поређењу са незаменљивом супериорношћу.
2. 2 одличне перформансе обраде
ЕВА у кабловској примени се од почетка користи као материјал за заштиту каблова средњег и високог напона, како унутар тако и споља, а касније је проширена на баријеру за гориво без халогена. Ова два типа материјала, са становишта обраде, сматрају се „високо пуњеним материјалом“: заштитни материјал, због потребе за додавањем велике количине проводљиве чађи, повећава се вискозност горива, па се ликвидност нагло смањује; код горива без халогена, због потребе за додавањем велике количине успоривача пламена без халогена, такође се вискозност материјала без халогена нагло повећава, а ликвидност нагло опада. Решење је пронаћи полимер који може да прими велике дозе пунила, али такође има ниску вискозност топљења и добру течност. Због тога је ЕВА преферирани избор.
Вискозитет растопа EVA са температуром обраде екструзије и брзином смицања ће повећати брзи пад, корисник треба само да подеси температуру екструдера и брзину завртња, може постићи одличне перформансе производа од жице и каблова. Велики број домаћих и страних примена показује да, за високо пуњене материјале са ниским димом и без халогена, због превелике вискозности, индекс топљења је премали, тако да се користи само екструзија са ниским степеном компресије (степен компресије мањи од 1,3), како би се осигурао добар квалитет екструзије. EVM материјали на бази гуме са вулканизујућим средствима могу се екструдирати и на екструдерима за гуму и на екструдерима за општу намену. Накнадни процес вулканизације (умрежавања) може се извести или термохемијским (пероксидним) умрежавањем или умрежавањем зрачењем електронским акцелератором.
2. 3 Лако се мења и прилагођава
Жице и каблови су свуда, од неба до земље, од планина до мора. Захтеви корисника за жицама и кабловима су такође различити и необични, док је структура жица и каблова слична, њихове разлике у перформансама се углавном огледају у материјалима изолације и плашта.
До сада, како у земљи тако и у иностранству, меки ПВЦ и даље чини велику већину полимерних материјала који се користе у кабловској индустрији. Међутим, са све већом свешћу о заштити животне средине и одрживом развоју.
ПВЦ материјали су знатно ограничени, научници чине све што је могуће да пронађу алтернативне материјале за ПВЦ, од којих је најперспективнији ЕВА.
ЕВА се може мешати са разним полимерима, али и са разним минералним праховима и компатибилним помоћним средствима за обраду. Помешани производи могу се претворити у термопластичну пластику за пластичне каблове, али и у умрежену гуму за гумене каблове. Дизајнери формулација могу се заснивати на захтевима корисника (или стандарда), користећи ЕВА као основни материјал, како би перформансе материјала испуниле захтеве.
3. Опсег примене ЕВА
3. 1 Користи се као полупроводни заштитни материјал за високонапонске каблове
Као што сви знамо, главни материјал заштитног материјала је проводљива чађ. Додавање велике количине чађи у пластични или гумени основни материјал озбиљно ће погоршати флуидност заштитног материјала и глаткоћу екструзије. Да би се спречила делимична пражњења у високонапонским кабловима, унутрашњи и спољашњи штитови морају бити танки, сјајни, светли и уједначени. У поређењу са другим полимерима, EVA то може лакше да уради. Разлог за то је што је процес екструзије EVA посебно добар, има добру течност и није склон феномену пуцања топљењем. Заштитни материјал је подељен у две категорије: спољашњи проводник обмотан проводником који се назива унутрашњи штит – са унутрашњим материјалом екрана; спољашњи изолациони материјал обмотан изолацијом који се назива спољашњи штит – са спољашњим материјалом екрана; материјал унутрашњег екрана је углавном термопластичан. Унутрашњи материјал екрана је углавном термопластичан и често је базиран на EVA са садржајем VA од 18% до 28%; спољашњи материјал екрана је углавном умрежен и љушти се и често је базиран на EVA са садржајем VA од 40% до 46%.
3. 2 Термопластична и умрежена горива са успоривачима пламена
Термопластични полиолефин отпоран на пламен се широко користи у кабловској индустрији, углавном за халогене или безхалогене захтеве за поморске каблове, енергетске каблове и висококвалитетне грађевинске водове. Њихове дугорочне радне температуре крећу се од 70 до 90 °C.
За каблове средњег и високог напона од 10 kV и више, који имају веома високе захтеве за електричне перформансе, својства успоравања пламена углавном носи спољашњи плашт. У неким еколошки захтевним зградама или пројектима, потребно је да каблови имају својства са ниским садржајем дима, без халогена, ниске токсичности или са ниским садржајем дима и ниским садржајем халогена, па су термопластични полиолефини са успоравањем пламена одрживо решење.
За неке посебне намене, спољашњи пречник није велики, отпорност на температуру између специјалног кабла и полиолефина који је умрежен и отпоран на пламен је 105 ~ 150 ℃ умреженог материјала. Произвођач кабла може одабрати начин умрежавања према сопственим условима производње, било традиционалном паром високог притиска или купатилом у сољи на високој температури, али и методом умрежавања зрачењем на собној температури помоћу електронског акцелератора. Његова дугорочна радна температура је подељена на три типа: 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃. Производни погон може бити направљен према различитим захтевима корисника или стандардима, са или без халогена или са горивом које садржи халоген.
Добро је познато да су полиолефини неполарни или слабо поларни поларни полимери. Пошто су по поларности слични минералном уљу, полиолефини се углавном сматрају мање отпорним на уље према принципу сличне компатибилности. Међутим, многи стандарди за каблове у земљи и иностранству такође прописују да умрежени отпорници морају имати и добру отпорност на уља, раствараче, па чак и на уљне муљеве, киселине и алкалије. Ово је изазов за истраживаче материјала, сада су, било у Кини или иностранству, развијени ови захтевни материјали, а њихов основни материјал је EVA.
3. 3 Материјал за заштиту од кисеоника
Вишежилни каблови са више жила имају много шупљина између језгара које је потребно попунити како би се обезбедио заобљени изглед кабла, ако је пуњење унутар спољашњег омотача направљено од горивне баријере без халогена. Овај слој пуњења делује као баријера против пламена (кисеоника) када кабл гори и стога је у индустрији познат као „кисеонична баријера“.
Основни захтеви за материјал који не пропушта кисеоник су: добра својства екструзије, добра отпорност на пламен без халогена (индекс кисеоника обично изнад 40) и ниска цена.
Ова кисеонична баријера се интензивно користи у кабловској индустрији више од деценије и довела је до значајних побољшања у отпорности каблова на пламен. Кисеонична баријера може се користити и за каблове без халогена који успоравају пламен и за каблове без халогена који успоравају пламен (нпр. ПВЦ). Велика пракса је показала да каблови са кисеоничном баријером имају веће шансе да прођу тестове вертикалног сагоревања једног кабла и сагоревања снопа каблова.
Са становишта формулације материјала, овај материјал за заштиту од кисеоника је заправо „ултра високо пунило“, јер је за постизање ниске цене потребно користити високо пунило, а за постизање високог индекса кисеоника потребно је додати и висок удео (2 до 3 пута) Mg(OH)2 или Al(OH)3, а за добро екструдирање потребно је одабрати EVA као основни материјал.
3. 4 Модификовани ПЕ материјал за плашт
Полиетиленски материјали за облагање склони су два проблема: прво, склони су ломљењу растопа (нпр. „ајкулина кожа“) током екструзије; друго, склони су пуцању услед напрезања услед околине. Најједноставније решење је додавање одређеног удела EVA у формулацију. Када се користи као модификовани EVA, углавном се користи низак садржај VA дате класе, а његов индекс топљења између 1 и 2 је одговарајући.
4. Перспективе развоја
(1) EVA се широко користи у кабловској индустрији, а годишња количина постепено и стално расте. Посебно у последњој деценији, због важности заштите животне средине, отпорност на гориво на бази EVA се брзо развијала и делимично је заменила тренд кабловских материјала на бази PVC-а. Његове одличне перформансе у односу на цену и одличне перформансе процеса екструзије тешко их је заменити било којим другим материјалом.
(2) Годишња потрошња EVA смоле у кабловској индустрији је близу 100.000 тона, избор врста EVA смоле варира од ниског до високог садржаја VA, а величина предузећа за гранулацију кабловског материјала није велика, па се у сваком предузећу годишње производи само хиљаде тона EVA смоле, тако да EVA индустрија неће бити у центру пажње великих предузећа. На пример, када се користи највећа количина безхалогеновог основног материјала за успоравање горења, главни избор је VA/MI = 28/2 ~ 3 EVA смоле (као што је амерички DuPont EVA 265#). До сада ниједан домаћи произвођач EVA смоле није производио и испоручио ову спецификацију. А да не помињемо садржај VA већи од 28, а индекс топљења мањи од 3 код других EVA смола које се производе и испоручују.
(3) Стране компаније производе EVA због недостатка домаће конкуренције, а цена је дуго била висока, што озбиљно сузбија ентузијазам домаћих фабрика каблова у производњи. Више од 50% садржаја VA у гуменом EVM-у доминирају стране компаније, а цена је 2 до 3 пута слична садржају VA бренда. Тако високе цене, заузврат, такође утичу на количину овог гуменог EVM-а, па кабловска индустрија позива домаће произвођаче EVA да побољшају стопу домаће производње EVA. Већа производња у индустрији је довела до велике употребе EVA смоле.
(4) Ослањајући се на талас заштите животне средине у ери глобализације, кабловска индустрија сматра ЕВА најбољим основним материјалом за еколошки прихватљиву отпорност на гориво. Употреба ЕВА расте по стопи од 15% годишње и изгледи су веома обећавајући. Количина и стопа раста заштитних материјала и производње средњонапонских и високонапонских каблова и стопа раста износе око 8% до 10%; отпорност на полиолефине брзо расте, последњих година је остала на 15% до 20%, а у догледних 5 до 10 година може се одржати ова стопа раста.
Време објаве: 31. јул 2022.