1. Introducció
EVA és l'abreviatura de copolímer d'etilè-acetat de vinil, un polímer de poliolefina. A causa de la seva baixa temperatura de fusió, bona fluïdesa, polaritat i elements no halògens, pot ser compatible amb una varietat de polímers i pols minerals, una sèrie de propietats mecàniques i físiques, propietats elèctriques i equilibri de rendiment de processament, i el preu no és alt, l'oferta del mercat és suficient, de manera que tant com a material d'aïllament de cables, també es pot utilitzar com a farciment, material de revestiment; es pot convertir en material termoplàstic i es pot convertir en material de reticulació termoestable.
L'EVA té una àmplia gamma d'usos, amb retardants de flama, es pot convertir en barreres de combustible halògenes o sense halògens amb baixa emissió de fum; triar EVA amb un alt contingut de VA com a material base també es pot convertir en material resistent a l'oli; triar EVA amb un índex de fusió moderat, afegir 2 o 3 vegades el farciment d'EVA retardants de flama es pot fer per al rendiment del procés d'extrusió i el preu d'un material de barrera d'oxigen (farciment) més equilibrat.
En aquest article, a partir de les propietats estructurals de l'EVA, la introducció de la seva aplicació a la indústria del cable i les perspectives de desenvolupament.
2. Propietats estructurals
Quan es produeix síntesi, canviar la relació del grau de polimerització n/m pot produir un contingut de VA del 5 al 90% d'EVA; augmentar el grau de polimerització total pot produir un pes molecular de desenes de milers a centenars de milers d'EVA; un contingut de VA inferior al 40%, a causa de la presència de cristal·lització parcial, poca elasticitat, comunament conegut com a plàstic EVA; quan el contingut de VA és superior al 40%, un elastòmer similar al cautxú sense cristal·lització, comunament conegut com a cautxú EVM.
1. 2 Propietats
La cadena molecular de l'EVA és una estructura saturada lineal, per la qual cosa té una bona resistència a l'envelliment tèrmic, a la intempèrie i a l'ozó.
La cadena principal de la molècula EVA no conté dobles enllaços, anell de benzè, acil, grups amina i altres grups que siguin fàcils de fumar quan es cremen, les cadenes laterals tampoc contenen grups metil, fenil, ciano i altres que siguin fàcils de fumar quan es cremen. A més, la molècula en si no conté elements halògens, per la qual cosa és especialment adequada per a una base de combustible resistiu sense halògens i amb baixa emissió de fum.
La gran mida del grup acetat de vinil (VA) a la cadena lateral d'EVA i la seva polaritat mitjana fan que inhibeixi la tendència de la cadena principal de vinil a cristal·litzar i s'acobli bé amb els farcits minerals, cosa que crea les condicions per a combustibles de barrera d'alt rendiment. Això és particularment cert per a les resistències sense halògens i amb baixa emissió de fum, ja que s'han d'afegir retardants de flama amb un contingut en volum superior al 50% [per exemple, Al(OH)3, Mg(OH)2, etc.] per complir els requisits de les normes de cables per a la resistència a la flama. L'EVA amb un contingut de VA mitjà a alt s'utilitza com a base per produir combustibles retardants de flama sense halògens i amb baixa emissió de fum amb excel·lents propietats.
Com que el grup d'acetat de vinil (VA) de la cadena lateral d'EVA és polar, com més alt sigui el contingut de VA, més polar serà el polímer i millor serà la resistència a l'oli. La resistència a l'oli requerida per la indústria del cable es refereix principalment a la capacitat de suportar olis minerals no polars o feblement polars. Segons el principi de compatibilitat similar, l'EVA amb un alt contingut de VA s'utilitza com a material base per produir una barrera de combustible sense fums ni halògens amb bona resistència a l'oli.
Les molècules d'EVA tenen un rendiment més actiu en l'àtom d'H d'alfa-olefina. En els radicals de peròxid o l'efecte de radiació d'electrons d'alta energia, és fàcil que la reacció de reticulació d'H es converteixi en plàstic o cautxú reticulat, cosa que pot fer que els requisits de rendiment de materials especials de cables i filferros siguin més exigents.
L'addició del grup d'acetat de vinil fa que la temperatura de fusió de l'EVA disminueixi significativament, i el nombre de cadenes laterals curtes d'EVA pot fer que el flux d'EVA augmenti. Per tant, el seu rendiment d'extrusió és molt millor que l'estructura molecular de polietilè similar, convertint-se en el material base preferit per a materials de blindatge semiconductors i barreres de combustible halògenes i lliures d'halògens.
2 Avantatges del producte
2. 1 Rendiment de cost extremadament alt
Les propietats físiques i mecàniques de l'EVA, la resistència a la calor, la resistència a la intempèrie, la resistència a l'ozó i les propietats elèctriques són molt bones. Seleccioneu el grau adequat per obtenir resistència a la calor, ignífug i també material de cable especial resistent a l'oli i als dissolvents.
El material termoplàstic EVA s'utilitza principalment amb un contingut de VA del 15% al 46%, amb un índex de fusió de 0,5 a 4 graus. L'EVA té molts fabricants, moltes marques, una àmplia gamma d'opcions, preus moderats, subministrament adequat, els usuaris només han d'obrir la secció EVA del lloc web, la marca, el rendiment, el preu, la ubicació de lliurament d'un cop d'ull, poden triar, molt convenient.
L'EVA és un polímer de poliolefina, que compara el rendiment en termes de suavitat i ús, i el material de polietilè (PE) i el material de cable de clorur de polivinil (PVC) suau són similars. Però investigant més a fons, trobareu que l'EVA i els dos tipus de materials anteriors en comparació tenen una superioritat irreemplaçable.
2. 2 excel·lent rendiment de processament
L'EVA en l'aplicació de cables prové del material de blindatge de cables de mitjana i alta tensió, tant a l'interior com a l'exterior, i posteriorment s'ha ampliat a la barrera de combustible sense halògens. Des del punt de vista del processament, aquests dos tipus de materials es consideren "materials altament farcits": el material de blindatge, a causa de la necessitat d'afegir una gran quantitat de negre de carboni conductor i augmentar la seva viscositat, la liquiditat disminueix dràsticament; el combustible ignífug sense halògens necessita afegir una gran quantitat de ignífugs sense halògens, també augmenta la viscositat del material sense halògens, la liquiditat disminueix dràsticament. La solució és trobar un polímer que pugui admetre grans dosis de farciment, però que també tingui una baixa viscositat de fusió i bona fluïdesa. Per aquesta raó, l'EVA és l'opció preferida.
La viscositat de la massa fosa d'EVA amb la temperatura de processament d'extrusió i la velocitat de cisallament augmentarà la disminució ràpida. L'usuari només ha d'ajustar la temperatura de l'extrusora i la velocitat del cargol, cosa que permet obtenir un rendiment excel·lent dels productes de filferro i cable. Un gran nombre d'aplicacions nacionals i estrangeres mostren que, per al material sense halògens i baix contingut de fum, com que la viscositat és massa gran, l'índex de fusió és massa petit, per la qual cosa només s'utilitza una extrusió de cargol de baixa relació de compressió (relació de compressió inferior a 1,3) per tal de garantir una bona qualitat d'extrusió. Els materials EVM a base de cautxú amb agents vulcanitzants es poden extrudir tant en extrusores de cautxú com en extrusores d'ús general. El procés de vulcanització (reticulació) posterior es pot dur a terme mitjançant reticulació termoquímica (peròxid) o mitjançant reticulació per irradiació d'accelerador d'electrons.
2. 3 Fàcil de modificar i adaptar
Els cables són a tot arreu, des del cel fins a la terra, des de les muntanyes fins al mar. Els requisits dels usuaris de cables també són variats i estranys, tot i que l'estructura del cable és similar, les seves diferències de rendiment es reflecteixen principalment en els materials d'aïllament i recobriment de la funda.
Fins ara, tant a nivell nacional com internacional, el PVC tou encara representa la gran majoria dels materials polimèrics utilitzats a la indústria del cable. Tanmateix, amb la creixent consciència de la protecció del medi ambient i el desenvolupament sostenible.
Els materials de PVC han estat molt restringits, els científics estan fent tot el possible per trobar materials alternatius al PVC, el més prometedor dels quals és l'EVA.
L'EVA es pot barrejar amb una varietat de polímers, però també es pot fer compatible amb una varietat de pols minerals i ajudes de processament. Els productes barrejats es poden convertir en plàstic termoplàstic per a cables de plàstic, però també en cautxú reticulat per a cables de cautxú. Els dissenyadors de formulacions es poden basar en els requisits de l'usuari (o estàndard), amb l'EVA com a material base, per tal que el rendiment del material compleixi els requisits.
3 rangs d'aplicació d'EVA
3.1 S'utilitza com a material de blindatge semiconductor per a cables d'alimentació d'alta tensió
Com tots sabem, el material principal del material de blindatge és el negre de carboni conductor. Afegir una gran quantitat de negre de carboni al material de base de plàstic o cautxú deteriorarà seriosament la fluïdesa del material de blindatge i la suavitat del nivell d'extrusió. Per evitar descàrregues parcials en cables d'alta tensió, els blindatges interior i exterior han de ser prims, brillants i uniformes. En comparació amb altres polímers, l'EVA pot fer-ho més fàcilment. La raó d'això és que el procés d'extrusió de l'EVA és particularment bo, té un bon flux i no és propens al fenomen de ruptura per fusió. El material de blindatge es divideix en dues categories: embolicat al conductor exterior anomenat blindatge interior, amb el material de pantalla interior; embolicat a l'aïllament exterior anomenat blindatge exterior, amb el material de pantalla exterior; el material de pantalla interior és majoritàriament termoplàstic. El material de pantalla interior és majoritàriament termoplàstic i sovint es basa en EVA amb un contingut de VA del 18% al 28%; el material de pantalla exterior és majoritàriament reticulat i pelable i sovint es basa en EVA amb un contingut de VA del 40% al 46%.
3. 2 Combustibles termoplàstics i ignífugs reticulats
La poliolefina termoplàstica ignífuga s'utilitza àmpliament en la indústria del cable, principalment per als requisits d'halògens o lliures d'halògens de cables marins, cables d'alimentació i línies de construcció d'alta qualitat. Les seves temperatures de funcionament a llarg termini oscil·len entre els 70 i els 90 °C.
Per a cables d'alimentació de mitjana i alta tensió de 10 kV i superiors, que tenen uns requisits de rendiment elèctric molt elevats, les propietats ignífugues recauen principalment en la funda exterior. En alguns edificis o projectes amb un medi ambient exigent, cal que els cables tinguin propietats de baixa emissió de fums, sense halògens, baixa toxicitat o baixa emissió de fums i baixa emissió d'halògens, per la qual cosa les poliolefines termoplàstiques ignífugues són una solució viable.
Per a alguns propòsits especials, el diàmetre exterior no és gran, la resistència a la temperatura entre 105 i 150 ℃ entre el cable especial, més material de poliolefina ignífuga reticulada, la seva reticulació pot ser seleccionada pel fabricant del cable segons les seves pròpies condicions de producció, tant el vapor d'alta pressió tradicional com el bany de sal d'alta temperatura, però també disponible la manera reticulada per irradiació a temperatura ambient de l'accelerador d'electrons. La seva temperatura de treball a llarg termini es divideix en 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ tres fitxers, la planta de producció es pot fabricar segons els diferents requisits dels usuaris o estàndards, barrera de combustible sense halògens o que contingui halògens.
És ben sabut que les poliolefines són polímers polars no polars o feblement polars. Com que són similars a l'oli mineral en polaritat, les poliolefines es consideren majoritàriament menys resistents a l'oli segons el principi de compatibilitat similar. Tanmateix, moltes normes de cables nacionals i internacionals també estipulen que les resistències reticulades també han de tenir una bona resistència als olis, dissolvents i fins i tot a les suspensions d'oli, àcids i àlcalis. Això és un repte per als investigadors de materials. Ara, tant a la Xina com a l'estranger, s'han desenvolupat aquests materials exigents, i el seu material base és l'EVA.
3. 3 Material de barrera d'oxigen
Els cables multinucli trenats tenen molts buits entre els nuclis que cal omplir per garantir un aspecte arrodonit del cable, si el farciment dins de la funda exterior està fet d'una barrera de combustible sense halògens. Aquesta capa de farciment actua com a barrera contra les flames (oxigen) quan el cable es crema i, per tant, es coneix com a "barrera d'oxigen" a la indústria.
Els requisits bàsics per a un material de barrera d'oxigen són: bones propietats d'extrusió, bona resistència a la flama sense halògens (índex d'oxigen normalment superior a 40) i baix cost.
Aquesta barrera d'oxigen s'ha utilitzat àmpliament a la indústria del cable durant més d'una dècada i ha comportat millores significatives en la resistència a la flama dels cables. La barrera d'oxigen es pot utilitzar tant per a cables ignífugs sense halògens com per a cables ignífugs sense halògens (per exemple, PVC). Una gran quantitat de pràctica ha demostrat que els cables amb una barrera d'oxigen tenen més probabilitats de superar les proves de combustió vertical individual i de combustió de feixos.
Des del punt de vista de la formulació del material, aquest material de barrera d'oxigen és en realitat un "farcit ultra alt", ja que per assolir un baix cost cal utilitzar un farcit alt. Per aconseguir un índex d'oxigen alt, també cal afegir una proporció elevada (de 2 a 3 vegades) de Mg(OH)2 o Al(OH)3, i per extrudir bé cal triar EVA com a material base.
3. 4 Material de revestiment de PE modificat
Els materials de revestiment de polietilè són propensos a dos problemes: en primer lloc, són propensos a trencar-se per fusió (és a dir, pell de tauró) durant l'extrusió; en segon lloc, són propensos a l'esquerdament per tensió ambiental. La solució més senzilla és afegir una certa proporció d'EVA a la formulació. Si s'utilitza com a EVA modificat principalment amb un baix contingut de VA del grau, el seu índex de fusió entre 1 i 2 és adequat.
4. Perspectives de desenvolupament
(1) L'EVA s'ha utilitzat àmpliament en la indústria del cablejat, i la quantitat anual ha experimentat un creixement gradual i constant. Especialment en l'última dècada, a causa de la importància de la protecció del medi ambient, la resistència al combustible basada en EVA ha experimentat un ràpid desenvolupament i ha substituït parcialment la tendència dels materials de cablejat basats en PVC. El seu excel·lent rendiment econòmic i el seu excel·lent rendiment en el procés d'extrusió fan que sigui difícil de substituir per altres materials.
(2) El consum anual de resina EVA a la indústria del cable és proper a les 100.000 tones. L'elecció de varietats de resina EVA, amb un contingut de VA de baix a alt, s'utilitzarà, juntament amb la granulació de material de cable de la mida de l'empresa no és gran, es distribueix cada any en milers de tones de resina EVA, i per tant no serà l'atenció de les grans empreses de la indústria EVA. Per exemple, la major quantitat de material base ignífug sense halògens, l'elecció principal de resina EVA és VA/MI = 28/2 ~ 3 (com ara l'EVA 265# de DuPont dels EUA). I fins ara no hi ha fabricants nacionals que produeixin i subministrin aquest grau d'especificació d'EVA. Per no parlar del contingut de VA superior a 28 i l'índex de fusió inferior a 3 d'altres resines EVA.
(3) Les empreses estrangeres produeixen EVA perquè no tenen competidors nacionals, i el preu ha estat alt durant molt de temps, cosa que suprimeix seriosament l'entusiasme per la producció de plantes de cables nacionals. Més del 50% del contingut de VA dels EVM de tipus cautxú està dominat per empreses estrangeres, i el preu és similar al contingut de VA de la marca de 2 a 3 vegades. Aquests preus alts, al seu torn, també afecten la quantitat d'aquest tipus de cautxú EVM, per la qual cosa la indústria del cable demana als fabricants nacionals d'EVA que millorin la taxa de producció nacional d'EVA. Més producció de la indústria ha fet un gran ús de resina EVA.
(4) Basant-se en l'onada de protecció del medi ambient en l'era de la globalització, la indústria del cable considera que l'EVA és el millor material base per a una resistència als combustibles respectuosa amb el medi ambient. L'ús d'EVA està creixent a un ritme del 15% anual i les perspectives són molt prometedores. La quantitat i la taxa de creixement de la producció i la taxa de creixement de materials de blindatge i cables d'alimentació de mitjana i alta tensió, d'aproximadament un 8% a un 10%; les resistències de poliolefines estan creixent ràpidament, en els darrers anys s'han mantingut entre un 15% i un 20%, i en els propers 5 a 10 anys, també pot mantenir aquesta taxa de creixement.
Data de publicació: 31 de juliol de 2022