1. Introduktion
EVA är en förkortning för etylenvinylacetat-sampolymer, en polyolefinpolymer. Tack vare dess låga smälttemperatur, goda fluiditet, polaritet och halogenfria ämnen, och dess kompatibla egenskaper med en mängd olika polymerer och mineralpulver, har ett antal mekaniska och fysikaliska egenskaper, balans mellan elektriska egenskaper och bearbetningsprestanda, samt ett lågt pris och ett tillräckligt utbud på marknaden. Därför kan det användas både som kabelisoleringsmaterial och som fyllnadsmaterial och mantelmaterial, och kan tillverkas som termoplastmaterial och som värmehärdande tvärbindningsmaterial.
EVA har ett brett användningsområde och flamskyddsmedel och kan tillverkas till halogenfria eller halogenbaserade bränslebarriärer med låg rökhalt. Om man väljer EVA med högt VA-innehåll som basmaterial kan man också tillverka oljebeständiga material. Om man väljer ett måttligt smältindex för EVA, kan man lägga till 2 till 3 gånger mer fyllning än EVA:s flamskyddsmedel för att uppnå en mer balanserad syrebarriär (fyllning) för att förbättra extruderingsprocessens prestanda och pris.
I denna artikel, från EVA:s strukturella egenskaper, introduktionen av dess tillämpning inom kabelindustrin och utvecklingsmöjligheter.
2. Strukturella egenskaper
Vid syntesproduktion kan en ändring av polymerisationsgradsförhållandet n/m ge en VA-halt på 5 till 90 % av EVA; en ökning av den totala polymerisationsgraden kan ge en molekylvikt på tiotusentals till hundratusentals EVA; VA-halten under 40 %, på grund av partiell kristallisation, dålig elasticitet, allmänt känd som EVA-plast; när VA-halten är större än 40 %, är en gummiliknande elastomer utan kristallisation, allmänt känd som EVM-gummi.
1. 2 Fastigheter
EVA:s molekylära kedja har en linjär mättad struktur, så den har god värmeåldring, väder- och ozonbeständighet.
EVA-molekylens huvudkedja innehåller inga dubbelbindningar, bensenringar, acyl-, amingrupper och andra grupper som lätt kan röka vid förbränning, och sidokedjorna innehåller inte heller metyl-, fenyl-, cyano- och andra grupper som lätt kan röka vid förbränning. Dessutom innehåller själva molekylen inga halogenämnen, så den är särskilt lämplig som halogenfri resistiv bränslebas med låg rökhalt.
Den stora storleken på vinylacetatgruppen (VA) i EVA-sidokedjan och dess medelhöga polaritet innebär att den både hämmar vinylkedjans tendens att kristallisera och kopplar väl till mineralfyllmedel, vilket skapar förutsättningar för högpresterande barriärbränslen. Detta gäller särskilt för resistmaterial med låg rökhalt och halogenfria material, eftersom flamskyddsmedel med mer än 50 volymprocent [t.ex. Al(OH)3, Mg(OH)2, etc.] måste tillsättas för att uppfylla kraven i kabelstandarder för flamskydd. EVA med medelhög till hög VA-halt används som bas för att producera flamskyddsmedel med låg rökhalt och halogenfria material med utmärkta egenskaper.
Eftersom EVA-sidokedjans vinylacetatgrupp (VA) är polär, desto högre VA-halt, desto mer polär är polymeren och desto bättre oljebeständighet. Den oljebeständighet som krävs av kabelindustrin avser främst förmågan att motstå opolära eller svagt polära mineraloljor. Enligt principen om liknande kompatibilitet används EVA med hög VA-halt som basmaterial för att producera en lågrök- och halogenfri bränslebarriär med god oljebeständighet.
EVA-molekylerna i alfa-olefin H-atomer har en mer aktiv prestanda. I peroxidradikaler eller högenergielektronstrålningseffekten uppstår lätt H-tvärbindningsreaktioner, vilket gör dem till tvärbundna plaster eller gummin, vilket kan göras till specialmaterial med höga prestandakrav.
Tillsatsen av vinylacetatgruppen gör att smälttemperaturen för EVA sjunker avsevärt, och antalet korta sidokedjor av VA kan öka EVA:s flöde. Därför är dess extruderingsprestanda mycket bättre än den molekylära strukturen hos liknande polyeten, vilket gör det till det föredragna basmaterialet för halvledande skärmningsmaterial och halogen- och halogenfria bränslebarriärer.
2 Produktfördelar
2. 1 Extremt hög kostnadseffektivitet
EVA har mycket goda fysikaliska och mekaniska egenskaper, värmebeständighet, väderbeständighet, ozonbeständighet och elektriska egenskaper. Välj lämplig kvalitet för att tillverka värmebeständighet, flamskyddsmedel och även olje- och lösningsmedelsbeständiga specialkabelmaterial.
Termoplastiskt EVA-material används mestadels med ett VA-innehåll på 15 % till 46 %, med ett smältindex på 0,5 till 4 grader. EVA har många tillverkare, många varumärken, ett brett utbud av alternativ, rimliga priser, tillräckligt utbud, användare behöver bara öppna EVA-sektionen på webbplatsen, varumärke, prestanda, pris, leveransplats i en överblick, du kan välja, mycket bekvämt.
EVA är en polyolefinpolymer, jämfört med mjukhet och användningsprestanda, och polyeten (PE)-material är liknande och mjukt polyvinylklorid (PVC)-kabelmaterial. Men vid vidare forskning kommer man att finna att EVA och de två ovanstående materialtyperna har en oersättlig överlägsenhet.
2. 2 utmärkt bearbetningsprestanda
EVA i kabelapplikationer kommer från skärmningsmaterial för mellan- och högspänningskablar, från början inuti och utvändigt, och utvidgades senare till halogenfri bränslebarriär. Dessa två typer av material betraktas ur bearbetningssynpunkt som "högfyllda material": skärmningsmaterial behöver tillsättas en stor mängd ledande kimrök för att öka dess viskositet, vilket minskar flytförmågan kraftigt; halogenfria flamskyddsmedel behöver tillsättas en stor mängd halogenfria flamskyddsmedel, vilket också ökar viskositeten kraftigt och minskar flytförmågan kraftigt hos halogenfria material. Lösningen är att hitta en polymer som kan hantera stora doser fyllmedel, men som också har låg smältviskositet och god flytförmåga. Av denna anledning är EVA det föredragna valet.
EVA:s smältviskositet minskar snabbt med extruderingstemperatur och skjuvhastighet. Användaren behöver bara justera extruderns temperatur och skruvhastighet för att uppnå utmärkta prestanda för tråd- och kabelprodukter. Ett stort antal inhemska och utländska tillämpningar visar att för halogenfria material med hög fyllnadsgrad och låg rökhalt, på grund av för hög viskositet och för lågt smältindex, används endast extrudering med lågt kompressionsförhållande (kompressionsförhållande mindre än 1,3) för att säkerställa god extruderingskvalitet. Gummibaserade EVM-material med vulkaniseringsmedel kan extruderas både på gummiextrudrar och universalsextrudrar. Den efterföljande vulkaniseringsprocessen (tvärbindning) kan utföras antingen genom termokemisk (peroxid) tvärbindning eller genom elektronacceleratorbestrålning.
2. 3 Lätt att modifiera och anpassa
Ledningar och kablar finns överallt, från himmel till mark, från berg till hav. Användarnas krav på tråd och kabel är också varierande och märkliga, medan trådens och kabelns struktur är likartad, återspeglas deras prestandaskillnader främst i isolerings- och mantelmaterialen.
Hittills, både hemma och utomlands, står mjuk PVC fortfarande för den stora majoriteten av de polymermaterial som används inom kabelindustrin. Men med den ökande medvetenheten om miljöskydd och hållbar utveckling.
PVC-material har begränsats kraftigt, forskare gör allt de kan för att hitta alternativa material till PVC, varav det mest lovande är EVA.
EVA kan blandas med en mängd olika polymerer, men även med en mängd olika mineralpulver och processhjälpmedel som är kompatibla. De blandade produkterna kan tillverkas till termoplast för plastkablar, men även till tvärbundet gummi för gummikablar. Formuleringsdesigners kan baseras på användarnas (eller standardens) krav, med EVA som basmaterial, för att materialets prestanda ska uppfylla kraven.
3 EVA-applikationsområden
3. 1 Används som halvledande skärmningsmaterial för högspänningskablar
Som vi alla vet är huvudmaterialet i skärmningsmaterialet ledande kimrök. Om man tillsätter en stor mängd kimrök i plast- eller gummibasmaterialet försämras skärmningsmaterialets flytförmåga och extruderingsnivån avsevärt. För att förhindra partiella urladdningar i högspänningskablar måste de inre och yttre skärmarna vara tunna, blanka, ljusa och enhetliga. Jämfört med andra polymerer kan EVA göra detta enklare. Anledningen till detta är att EVA:s extruderingsprocess är särskilt bra, flyter bra och är inte benägen att brista. Skärmningsmaterialet är indelat i två kategorier: insvept i ledarens utsida, kallad innerskärmen, med det inre skärmmaterialet; insvept i isoleringen, kallad yttre skärm, med det yttre skärmmaterialet; det inre skärmmaterialet är mestadels termoplastiskt. Det inre skärmmaterialet är oftast termoplastiskt och är ofta baserat på EVA med ett VA-innehåll på 18 % till 28 %. Det yttre skärmmaterialet är oftast tvärbundet och skalbart och är ofta baserat på EVA med ett VA-innehåll på 40 % till 46 %.
3. 2 Termoplastiska och tvärbundna flamskyddsmedel
Termoplastisk flamskyddsmedel i polyolefin används flitigt inom kabelindustrin, främst för halogen- eller halogenfria krav i marina kablar, kraftkablar och högkvalitativa konstruktionsledningar. Deras långsiktiga driftstemperaturer varierar från 70 till 90 °C.
För mellan- och högspänningskablar på 10 kV och högre, som har mycket höga krav på elektrisk prestanda, bärs de flamskyddande egenskaperna huvudsakligen av den yttre manteln. I vissa miljökrävande byggnader eller projekt krävs det att kablarna har låg rökhalt, halogenfria egenskaper, låg toxicitet eller låg rökhalt och låg halogenhalt, så termoplastiska flamskyddande polyolefiner är en gångbar lösning.
För vissa speciella ändamål är ytterdiametern inte stor, temperaturbeständigheten mellan 105 ~ 150 ℃ mellan specialkablar, mer tvärbunden flamskyddsmedel av polyolefinmaterial, dess tvärbindning kan väljas av kabeltillverkaren enligt deras egna produktionsförhållanden, antingen traditionell högtrycksånga eller högtemperatursaltbad, men även tvärbunden elektronaccelerator med rumstemperaturbestrålning finns tillgänglig. Dess långsiktiga arbetstemperatur är indelad i tre kategorier: 105 ℃, 125 ℃ och 150 ℃. Produktionsanläggningen kan tillverkas enligt användarnas olika krav eller standarder, halogenfri eller halogenhaltig bränslebarriär.
Det är välkänt att polyolefiner är opolära eller svagt polära polära polymerer. Eftersom de liknar mineralolja i polaritet anses polyolefiner oftast vara mindre oljebeständiga enligt principen om liknande kompatibilitet. Emellertid föreskriver många kabelstandarder i hemlandet och utomlands också att tvärbundna resistanser också måste ha god beständighet mot oljor, lösningsmedel och till och med oljeslam, syror och alkalier. Detta är en utmaning för materialforskare, och nu, oavsett om det är i Kina eller utomlands, har dessa krävande material utvecklats, och deras basmaterial är EVA.
3. 3 Syrebarriärmaterial
Flerledarkablar har många hålrum mellan kärnorna som behöver fyllas för att säkerställa kabelns rundade utseende, om fyllningen i den yttre manteln är gjord av halogenfri bränslebarriär. Detta fyllnadsskikt fungerar som en flambarriär (syre) när kabeln brinner och är därför känt som en "syrebarriär" inom branschen.
De grundläggande kraven för ett syrebarriärmaterial är: goda extruderingsegenskaper, god halogenfri flamskyddsförmåga (syreindex vanligtvis över 40) och låg kostnad.
Denna syrebarriär har använts flitigt inom kabelindustrin i mer än ett decennium och har lett till betydande förbättringar av kablars flamskyddsförmåga. Syrebarriären kan användas för både halogenfria flamskyddade kablar och halogenfria flamskyddade kablar (t.ex. PVC). En stor mängd praxis har visat att kablar med en syrebarriär har större chans att klara tester för enkel vertikal förbränning och buntförbränning.
Ur materialformuleringssynpunkt är detta syrebarriärmaterial faktiskt ett "ultrahögt fyllmedel", eftersom det för att uppnå den låga kostnaden är nödvändigt att använda ett högt fyllmedel. För att uppnå ett högt syreindex måste man också tillsätta en hög andel (2 till 3 gånger) Mg(OH)2 eller Al(OH)3, och för att extrudera bra material måste man välja EVA som basmaterial.
3. 4 Modifierat PE-mantelmaterial
Polyetenmantlingsmaterial är benägna att drabbas av två problem: för det första är de benägna att smälta (dvs. hajskinn) under extrudering; för det andra är de benägna att drabbas av miljöspänningssprickbildning. Den enklaste lösningen är att tillsätta en viss andel EVA i formuleringen. Används som modifierad EVA, oftast med lågt VA-innehåll i kvaliteten, är dess smältindex mellan 1 och 2 lämpligt.
4. Utvecklingsutsikter
(1) EVA har använts flitigt inom kabelindustrin och har haft en gradvis och stadig tillväxt årligen. Särskilt under det senaste decenniet, på grund av vikten av miljöskydd, har EVA-baserad bränslebeständighet utvecklats snabbt och delvis ersatt trenden med PVC-baserade kabelmaterial. Dess utmärkta kostnadseffektivitet och utmärkta prestanda i extruderingsprocessen gör det svårt att ersätta andra material.
(2) Kabelindustrins årliga förbrukning av EVA-harts är närmare 100 000 ton. Valet av EVA-hartssorter varierar, och VA-halten varierar från låg till hög. I kombination med att företagsstorleken på kabelmaterialet inte är stor, sprids EVA-harts i tusentals ton per år, vilket inte kommer att locka EVA-industrins stora företags uppmärksamhet. Till exempel, den största mängden halogenfria flamskyddsmedel som basmaterial, är det huvudsakliga valet av VA/MI = 28/2 ~ 3 för EVA-harts (t.ex. amerikanska DuPonts EVA 265 #). Och för denna specifikationskvalitet av EVA finns det ännu ingen inhemsk tillverkare som producerar och levererar. För att inte tala om att VA-halten är högre än 28 och smältindexet är lägre än 3 för andra EVA-hartser som produceras och levereras.
(3) Utländska företag som producerar EVA saknar inhemska konkurrenter och har länge varit höga i priset, vilket allvarligt hämmar entusiasmen hos den inhemska kabelfabriken. Mer än 50 % av VA-innehållet i gummiliknande EVM domineras av utländska företag, och priset är ungefär 2 till 3 gånger lika stort som märkets VA-innehåll. Sådana höga priser påverkar i sin tur också mängden av denna gummiliknande EVM, så kabelindustrin uppmanar inhemska EVA-tillverkare att öka den inhemska produktionstakten av EVA. Industrin har använt EVA-harts i allt högre grad.
(4) Med utgångspunkt i globaliseringens miljöskyddsvåg anses EVA av kabelindustrin vara det bästa basmaterialet för miljövänlig bränslebeständighet. Användningen av EVA växer med en takt på 15 % per år och utsikterna är mycket lovande. Mängden och tillväxttakten för skärmningsmaterial och produktion och tillväxttakt för mellan- och högspänningskablar ligger på cirka 8 % till 10 %; polyolefinbeständigheterna växer snabbt och har under de senaste åren legat kvar på 15 % till 20 %, och under de närmaste 5 till 10 åren kan den också bibehålla denna tillväxttakt.
Publiceringstid: 31 juli 2022