1. مقدمة
EVA هو اختصار لكوبوليمر إيثيلين فينيل أسيتات، وهو بوليمر بولي أوليفين. نظرًا لدرجة حرارة انصهاره المنخفضة وسيولته الجيدة وقطبيته وعناصره غير الهالوجينية، ويمكن أن يكون متوافقًا مع مجموعة متنوعة من البوليمرات والمساحيق المعدنية، وعدد من الخواص الميكانيكية والفيزيائية، والخواص الكهربائية وتوازن أداء المعالجة، والسعر ليس كذلك عالية، وإمدادات السوق كافية، لذلك يمكن أيضًا استخدام كل من المواد العازلة للكابلات كمواد حشو وتغليف؛ يمكن تحويلها إلى مادة لدنة بالحرارة، ويمكن تحويلها إلى مادة ربط متقاطعة بالحرارة.
يمكن تحويل مجموعة واسعة من استخدامات EVA، مع مثبطات اللهب، إلى حاجز وقود منخفض الدخان وخالي من الهالوجين أو حاجز وقود الهالوجين؛ اختيار محتوى VA عالي من EVA كمادة أساسية ويمكن أيضًا تحويله إلى مادة مقاومة للزيت؛ اختر مؤشر ذوبان EVA المعتدل، وأضف 2 إلى 3 مرات من ملء مثبطات اللهب EVA لتحسين أداء عملية البثق وسعر مادة حاجز الأكسجين (الملء) الأكثر توازناً.
في هذا البحث، من الخصائص الهيكلية لـ EVA، وإدخال تطبيقه في صناعة الكابلات وآفاق التطوير.
2. الخصائص الهيكلية
عند إنتاج التوليف، تغيير نسبة درجة البلمرة n / m يمكن أن ينتج محتوى VA من 5 إلى 90٪ من EVA؛ زيادة درجة البلمرة الإجمالية يمكن أن تنتج الوزن الجزيئي من عشرات الآلاف إلى مئات الآلاف من أسيتات فينيل الإيثيل (EVA)؛ محتوى VA أقل من 40%، بسبب وجود التبلور الجزئي، وضعف المرونة، والمعروف باسم بلاستيك EVA؛ عندما يكون محتوى VA أكبر من 40%، يُعرف المطاط الصناعي الشبيه بالمطاط بدون تبلور باسم مطاط EVM.
1. 2 خصائص
السلسلة الجزيئية لـ EVA عبارة عن بنية خطية مشبعة، لذلك فهي تتمتع بمقاومة جيدة للحرارة والطقس والأوزون.
لا تحتوي السلسلة الرئيسية لجزيء EVA على روابط مزدوجة وحلقة بنزين وأسيل ومجموعات أمين ومجموعات أخرى يسهل تدخينها عند الاحتراق، ولا تحتوي السلاسل الجانبية أيضًا على سهولة التدخين عند حرق الميثيل والفينيل والسيانو ومجموعات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجزيء نفسه لا يحتوي على عناصر الهالوجين، لذلك فهو مناسب بشكل خاص لقاعدة الوقود المقاومة الخالية من الهالوجين منخفضة الدخان.
الحجم الكبير لمجموعة أسيتات الفينيل (VA) في السلسلة الجانبية EVA وقطبيتها المتوسطة يعني أنها تمنع ميل العمود الفقري للفينيل إلى التبلور وتتزاوج جيدًا مع الحشوات المعدنية، مما يخلق الظروف الملائمة للوقود الحاجز عالي الأداء. وينطبق هذا بشكل خاص على المقاومات المنخفضة الدخان والخالية من الهالوجين، حيث يجب إضافة مثبطات اللهب التي تحتوي على محتوى حجمي يزيد عن 50% [مثل Al(OH) 3، Mg(OH) 2، وما إلى ذلك] للوفاء بمتطلبات معايير الكابلات لتثبيط اللهب. يتم استخدام مادة EVA ذات المحتوى المتوسط إلى العالي من VA كقاعدة لإنتاج وقود منخفض الدخان وخالي من الهالوجين مع خصائص ممتازة.
نظرًا لأن مجموعة أسيتات الفينيل (VA) ذات السلسلة الجانبية EVA قطبية، فكلما زاد محتوى VA، زاد قطبية البوليمر وكانت مقاومة الزيت أفضل. تشير مقاومة الزيت التي تتطلبها صناعة الكابلات في الغالب إلى القدرة على تحمل الزيوت المعدنية غير القطبية أو ضعيفة القطبية. وفقًا لمبدأ التوافق المماثل، يتم استخدام مادة EVA ذات المحتوى العالي من VA كمادة أساسية لإنتاج حاجز وقود منخفض الدخان وخالي من الهالوجين مع مقاومة جيدة للزيت.
تكون جزيئات EVA في أداء ذرة ألفا أوليفين H أكثر نشاطًا، وفي جذور البيروكسيد أو تأثير إشعاع الإلكترون عالي الطاقة من السهل أن تأخذ تفاعل الارتباط المتقاطع H، وتصبح من البلاستيك أو المطاط المتشابك، ويمكن جعل متطلبات الأداء تتطلب متطلبات. من مواد الأسلاك والكابلات الخاصة.
تؤدي إضافة مجموعة أسيتات الفينيل إلى انخفاض درجة حرارة ذوبان EVA بشكل كبير، ويمكن أن يؤدي عدد السلاسل الجانبية القصيرة VA إلى زيادة تدفق EVA. ولذلك، فإن أداء البثق أفضل بكثير من الهيكل الجزيئي للبولي إيثيلين المماثل، ليصبح المادة الأساسية المفضلة لمواد التدريع شبه الموصلة وحواجز الوقود الخالية من الهالوجين والهالوجين.
2 مزايا المنتج
2.1 أداء عالي التكلفة للغاية
الخواص الفيزيائية والميكانيكية لـ EVA، مقاومة الحرارة، مقاومة الطقس، مقاومة الأوزون، الخواص الكهربائية جيدة جدًا. حدد الدرجة المناسبة، ويمكن أن تكون مقاومة للحرارة، وأداء مثبطات اللهب، ولكن أيضًا مادة كابل خاصة مقاومة للزيت والمذيبات.
يتم استخدام مادة EVA البلاستيكية الحرارية في الغالب بمحتوى VA من 15% إلى 46%، مع مؤشر ذوبان من 0.5 إلى 4 درجات. لدى EVA العديد من الشركات المصنعة، والعديد من العلامات التجارية، ومجموعة واسعة من الخيارات، وأسعار معتدلة، وإمدادات كافية، يحتاج المستخدمون فقط إلى فتح قسم EVA على الموقع الإلكتروني، والعلامة التجارية، والأداء، والسعر، وموقع التسليم في لمحة، يمكنك الاختيار، جدًا مريح.
EVA عبارة عن بوليمر بولي أوليفين، من النعومة واستخدام مقارنات الأداء، ومواد البولي إيثيلين (PE) ومواد كابل البولي فينيل كلورايد (PVC) متشابهة. ولكن بعد إجراء مزيد من البحث، ستجد مادة EVA والنوعين المذكورين أعلاه من المواد مقارنة بالتفوق الذي لا يمكن تعويضه.
2. 2 أداء معالجة ممتاز
EVA في تطبيق الكابلات هو من مادة حماية الكابلات ذات الجهد المتوسط والعالي داخل وخارج البداية، ثم يمتد لاحقًا إلى حاجز الوقود الخالي من الهالوجين. يعتبر هذان النوعان من المواد من وجهة نظر المعالجة "مادة عالية التعبئة": مادة التدريع بسبب الحاجة إلى إضافة عدد كبير من أسود الكربون الموصل وزيادة لزوجته، انخفضت السيولة بشكل حاد؛ يحتاج الوقود الخالي من الهالوجين إلى إضافة عدد كبير من مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين، كما زادت لزوجة المواد الخالية من الهالوجين بشكل حاد، وانخفضت السيولة بشكل حاد. الحل هو العثور على بوليمر يمكنه استيعاب جرعات كبيرة من الحشو، ولكنه يتمتع أيضًا بلزوجة منخفضة الذوبان وسيولة جيدة. ولهذا السبب، يعتبر EVA هو الخيار المفضل.
ستؤدي لزوجة ذوبان EVA مع درجة حرارة معالجة البثق ومعدل القص إلى زيادة الانخفاض السريع، ويحتاج المستخدم فقط إلى ضبط درجة حرارة الطارد وسرعة المسمار، ويمكنك تحقيق أداء ممتاز لمنتجات الأسلاك والكابلات. يُظهر عدد كبير من التطبيقات المحلية والأجنبية أنه بالنسبة للمواد الخالية من الهالوجين منخفضة الدخان والمملوءة بدرجة عالية، نظرًا لأن اللزوجة كبيرة جدًا، فإن مؤشر الذوبان صغير جدًا، لذلك فقط استخدام المسمار اللولبي ذو نسبة الضغط المنخفضة (نسبة الضغط أقل من 1. 3) البثق، من أجل ضمان جودة البثق الجيدة. يمكن بثق مواد EVM ذات الأساس المطاطي مع عوامل الفلكنة على كل من أجهزة بثق المطاط وأجهزة البثق ذات الأغراض العامة. يمكن إجراء عملية الفلكنة (الربط المتقاطع) اللاحقة إما عن طريق الربط المتقاطع الكيميائي الحراري (البيروكسيد) أو عن طريق الارتباط المتقاطع للتشعيع الإلكتروني.
2.3 سهولة التعديل والتكيف
الأسلاك والكابلات موجودة في كل مكان، من السماء إلى الأرض، ومن الجبال إلى البحر. متطلبات مستخدمي الأسلاك والكابلات متنوعة وغريبة أيضًا، في حين أن هيكل الأسلاك والكابلات متشابه، فإن اختلافات الأداء تنعكس بشكل أساسي في مواد العزل والغلاف.
حتى الآن، سواء في الداخل أو الخارج، لا يزال PVC اللين يمثل الغالبية العظمى من مواد البوليمر المستخدمة في صناعة الكابلات. ومع ذلك، مع تزايد الوعي بحماية البيئة والتنمية المستدامة.
لقد تم تقييد المواد البلاستيكية بشكل كبير، ويبذل العلماء كل ما في وسعهم لإيجاد مواد بديلة للـ PVC، وأكثرها واعدة هي مادة EVA.
يمكن مزج EVA مع مجموعة متنوعة من البوليمرات، ولكن أيضًا مع مجموعة متنوعة من المساحيق المعدنية ومساعدات المعالجة المتوافقة، يمكن تحويل المنتجات المخلوطة إلى بلاستيك لدن بالحرارة للكابلات البلاستيكية، ولكن أيضًا إلى مطاط متشابك للكابلات المطاطية. يمكن أن يعتمد مصممو التركيبة على متطلبات المستخدم (أو القياسية)، EVA كمادة أساسية، لجعل أداء المادة يفي بالمتطلبات.
3 نطاق تطبيق إيفا
3. 1 يستخدم كمادة حماية شبه موصلة لكابلات الطاقة ذات الجهد العالي
كما نعلم جميعًا، فإن المادة الرئيسية لمادة التدريع هي أسود الكربون الموصل، وفي المادة الأساسية البلاستيكية أو المطاطية، فإن إضافة عدد كبير من أسود الكربون سيؤدي إلى تدهور خطير في سيولة مادة التدريع ونعومة مستوى البثق. لمنع التفريغ الجزئي في كابلات الجهد العالي، يجب أن تكون الدروع الداخلية والخارجية رقيقة ولامعة ومشرقة وموحدة. بالمقارنة مع البوليمرات الأخرى، يمكن لـ EVA القيام بذلك بسهولة أكبر. والسبب في ذلك هو أن عملية بثق EVA جيدة بشكل خاص، وتدفق جيد، وليست عرضة لظاهرة التمزق الذائب. تنقسم مادة التدريع إلى فئتين: ملفوفة بالموصل من الخارج تسمى الدرع الداخلي – مع مادة الشاشة الداخلية؛ مغلفة بمادة عازلة من الخارج تسمى الدرع الخارجي – مع مادة الشاشة الخارجية؛ مادة الشاشة الداخلية هي في الغالب لدن بالحرارة. مادة الشاشة الداخلية هي في الغالب لدن بالحرارة وغالبًا ما تعتمد على EVA مع محتوى VA من 18% إلى 28%؛ تكون مادة الشاشة الخارجية في الغالب مترابطة وقابلة للنزع وغالبًا ما تعتمد على EVA مع محتوى VA يتراوح من 40٪ إلى 46٪.
3. 2 الوقود الحراري ومثبطات اللهب المتقاطعة
يستخدم البولي أوليفين مثبطات اللهب بالحرارة على نطاق واسع في صناعة الكابلات، وذلك بشكل رئيسي لتلبية متطلبات الهالوجين أو خالية من الهالوجين للكابلات البحرية وكابلات الطاقة وخطوط البناء عالية الجودة. تتراوح درجات حرارة التشغيل طويلة المدى من 70 إلى 90 درجة مئوية.
بالنسبة لكابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط والعالي التي تبلغ 10 كيلو فولت وما فوق، والتي لديها متطلبات أداء كهربائي عالية جدًا، فإن خصائص مثبطات اللهب تتحملها بشكل أساسي الغلاف الخارجي. في بعض المباني أو المشاريع التي تتطلب متطلبات بيئية، يجب أن تكون الكابلات ذات دخان منخفض، وخالية من الهالوجين، وسمية منخفضة أو دخان منخفض وخصائص منخفضة الهالوجين، لذا فإن البولي أوليفينات المقاومة للهب البلاستيكية الحرارية هي حل قابل للتطبيق.
بالنسبة لبعض الأغراض الخاصة، فإن القطر الخارجي ليس كبيرًا، ومقاومة درجات الحرارة في 105 ~ 150 درجة مئوية بين الكابلات الخاصة، ومادة البولي أوليفين المقاومة للهب الأكثر تشابكًا، ويمكن اختيار الارتباط المتقاطع من قبل الشركة المصنعة للكابلات وفقًا لظروف الإنتاج الخاصة بها. ، سواء البخار عالي الضغط التقليدي أو حمام الملح ذو درجة الحرارة العالية، ولكن أيضًا طريقة تشعيع درجة حرارة الغرفة مع تسريع الإلكترون متاحة عبر الارتباط. تنقسم درجة حرارة العمل طويلة المدى إلى 105 درجة مئوية، و125 درجة مئوية، و150 درجة مئوية، وثلاثة ملفات، ويمكن تصنيع مصنع الإنتاج وفقًا للمتطلبات المختلفة للمستخدمين أو المعايير، أو حاجز الوقود الخالي من الهالوجين أو المحتوي على الهالوجين.
من المعروف أن البولي أوليفينات عبارة عن بوليمرات غير قطبية أو ذات قطبية ضعيفة. وبما أنها تشبه الزيوت المعدنية من حيث القطبية، فإن البولي أوليفينات تعتبر في الغالب أقل مقاومة للزيت وفقًا لمبدأ التوافق المماثل. ومع ذلك، فإن العديد من معايير الكابلات في الداخل والخارج تنص أيضًا على أن المقاومة المتقاطعة يجب أن تتمتع أيضًا بمقاومة جيدة للزيوت والمذيبات وحتى لملاط الزيت والأحماض والقلويات. وهذا يمثل تحديًا للباحثين عن المواد، الآن، سواء في الصين أو في الخارج، تم تطوير هذه المواد الصعبة، ومادتها الأساسية هي EVA.
3. 3 مادة حاجز الأكسجين
تحتوي الكابلات المتعددة النواة المجدولة على العديد من الفراغات بين النوى التي يجب ملؤها لضمان مظهر الكابل المستدير، إذا كان الحشو داخل الغلاف الخارجي مصنوعًا من حاجز وقود خالي من الهالوجين. تعمل طبقة التعبئة هذه كحاجز للهب (الأكسجين) عندما يحترق الكابل، وبالتالي تُعرف باسم "حاجز الأكسجين" في الصناعة.
المتطلبات الأساسية لمواد حاجز الأكسجين هي: خصائص قذف جيدة، مثبطات لهب جيدة خالية من الهالوجين (مؤشر الأكسجين عادة أعلى من 40) وتكلفة منخفضة.
تم استخدام حاجز الأكسجين هذا على نطاق واسع في صناعة الكابلات لأكثر من عقد من الزمان، وقد أدى إلى تحسينات كبيرة في تثبيط اللهب للكابلات. يمكن استخدام حاجز الأكسجين لكل من الكابلات المقاومة للهب الخالية من الهالوجين والكابلات المقاومة للهب الخالية من الهالوجين (مثل PVC). لقد أظهر قدر كبير من الممارسات أن الكابلات ذات حاجز الأكسجين من المرجح أن تجتاز اختبارات الحرق العمودي الفردي واختبارات حرق الحزمة.
من وجهة نظر صياغة المواد، فإن مادة حاجز الأكسجين هذه هي في الواقع "حشو عالي للغاية"، لأنه لتلبية التكلفة المنخفضة، من الضروري استخدام حشو عالي، لتحقيق مؤشر أكسجين مرتفع يجب أيضًا إضافة نسبة عالية (2 إلى 3 مرات) من Mg (OH) 2 أو Al (OH) 3، وللبثق الجيد ويجب اختيار EVA كمادة أساسية.
3. 4 مواد تغليف PE معدلة
تتعرض مواد تغليف البولي إيثيلين لمشكلتين: أولاً، أنها عرضة للكسر الذائب (أي جلد القرش) أثناء البثق؛ ثانيًا، فهي عرضة للتشقق الناتج عن الإجهاد البيئي. الحل الأبسط هو إضافة نسبة معينة من EVA في التركيبة. يستخدم كـ EVA معدل في الغالب باستخدام محتوى VA منخفض من الدرجة، ومؤشر الذوبان الخاص به يتراوح بين 1 إلى 2 مناسب.
4. آفاق التنمية
(1) وقد استخدمت إيفا على نطاق واسع في صناعة الكابلات، والمبلغ السنوي في النمو التدريجي والمطرد. خاصة في العقد الماضي، نظرًا لأهمية حماية البيئة، شهدت مقاومة الوقود المستندة إلى EVA تطورًا سريعًا، وقد حلت جزئيًا محل اتجاه مواد الكابلات المعتمدة على PVC. من الصعب استبدال أداء التكلفة الممتاز والأداء الممتاز لعملية البثق بأي مواد أخرى.
(2) الاستهلاك السنوي لصناعة الكابلات من راتنجات EVA يقترب من 100000 طن، وسيتم استخدام اختيار أصناف راتنجات EVA ومحتوى VA من الأقل إلى الأعلى، إلى جانب حجم مؤسسة تحبيب مواد الكابلات ليس كبيرًا، وينتشر في كل مؤسسة كل عام فقط بآلاف الأطنان من راتنجات EVA صعودًا وهبوطًا، وبالتالي لن تحظى باهتمام المؤسسات العملاقة في صناعة EVA. على سبيل المثال، أكبر كمية من المواد الأساسية مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين، الخيار الرئيسي لـ VA / MI = 28 /2 ~ 3 من راتينج EVA (مثل EVA 265 # من شركة DuPont الأمريكية). وهذه الدرجة من مواصفات EVA حتى الآن لا توجد شركات تصنيع محلية لإنتاجها وتوريدها. ناهيك عن محتوى VA أعلى من 28، ومؤشر الذوبان أقل من 3 من إنتاج وتوريد راتنجات EVA الأخرى.
(3) الشركات الأجنبية التي تنتج EVA بسبب عدم وجود منافسين محليين، وكان السعر مرتفعًا منذ فترة طويلة، مما أدى إلى قمع حماسة إنتاج مصانع الكابلات المحلية بشكل خطير. أكثر من 50٪ من محتوى VA من EVM من النوع المطاطي، هي شركة أجنبية تهيمن عليها، والسعر مشابه لمحتوى VA للعلامة التجارية 2 إلى 3 مرات. تؤثر هذه الأسعار المرتفعة بدورها أيضًا على كمية EVM من النوع المطاطي، لذلك تتطلب صناعة الكابلات من مصنعي EVA المحليين تحسين معدل الإنتاج المحلي من EVA. المزيد من إنتاج الصناعة كان هناك الكثير من استخدام راتنجات EVA.
(4) بالاعتماد على موجة حماية البيئة في عصر العولمة، تعتبر مادة EVA من قبل صناعة الكابلات أفضل مادة أساسية لمقاومة الوقود الصديقة للبيئة. وينمو استخدام إيفا بمعدل 15% سنويا والتوقعات واعدة للغاية. كمية ومعدل نمو مواد التدريع وإنتاج كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط والعالي ومعدل النمو، حوالي 8% إلى 10% بينهما؛ تنمو مقاومة البولي أوليفينات بسرعة، وقد ظلت في السنوات الأخيرة عند نسبة 15% إلى 20%، وفي السنوات الخمس إلى العشر القادمة المتوقعة، قد تحافظ أيضًا على معدل النمو هذا.
وقت النشر: 31 يوليو 2022