ما هي المواد العازلة غير الهالوجينية؟

(1)مادة عازلة من مادة البولي إيثيلين (XLPE) منخفضة الدخان ومنعدمة الدخان ومترابطة بشكل متقاطع:
يتم إنتاج المواد العازلة XLPE عن طريق تركيب البولي إيثيلين (PE) وأسيتات فينيل الإيثيلين (EVA) كمصفوفة أساسية، إلى جانب إضافات مختلفة مثل مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين، ومواد التشحيم، ومضادات الأكسدة، وما إلى ذلك، من خلال عملية التركيب والتكوير. بعد المعالجة بالإشعاع، يتحول PE من بنية جزيئية خطية إلى بنية ثلاثية الأبعاد، ويتغير من مادة لدنة بالحرارة إلى بلاستيك متصلد بالحرارة غير قابل للذوبان.

تتميز الكابلات العازلة XLPE بالعديد من المزايا مقارنةً بالـ PE الحراري العادي:
1. تحسين المقاومة للتشوه الحراري، وتعزيز الخصائص الميكانيكية في درجات الحرارة العالية، وتحسين المقاومة لتكسير الإجهاد البيئي والشيخوخة الحرارية.
2. تعزيز الاستقرار الكيميائي ومقاومة المذيبات، وتقليل التدفق البارد، والحفاظ على الخصائص الكهربائية. يمكن أن تصل درجات حرارة التشغيل على المدى الطويل إلى 125 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية. بعد معالجة الارتباط المتقاطع، يمكن زيادة درجة حرارة الدائرة القصيرة للـ PE إلى 250 درجة مئوية، مما يسمح بقدرة حمل تيار أعلى بكثير للكابلات بنفس السماكة.
3. تتميز الكابلات المعزولة بـ XLPE أيضًا بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة للماء، ومقاومة للإشعاع، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات، مثل الأسلاك الداخلية في الأجهزة الكهربائية، وأسلاك المحرك، وأسلاك الإضاءة، وأسلاك التحكم في إشارة الجهد المنخفض للسيارات، وأسلاك القاطرة. وكابلات مترو الأنفاق وكابلات التعدين الصديقة للبيئة وكابلات السفن وكابلات فئة 1E لمحطات الطاقة النووية وكابلات المضخات الغاطسة وكابلات نقل الطاقة.

تشمل الاتجاهات الحالية في تطوير المواد العازلة XLPE المواد العازلة لكابلات الطاقة PE المرتبطة بالإشعاع، والمواد العازلة الهوائية PE المرتبطة بالإشعاع، ومواد أغلفة البولي أوليفين المقاومة للهب والمتصلة بالإشعاع.

(2)مادة عازلة من مادة البولي بروبيلين المتقاطعة (XL-PP).:
يتميز البولي بروبيلين (PP)، باعتباره بلاستيكًا شائعًا، بخصائص مثل الوزن الخفيف ومصادر المواد الخام الوفيرة وفعالية التكلفة والمقاومة الممتازة للتآكل الكيميائي وسهولة القولبة وقابلية إعادة التدوير. ومع ذلك، لديها قيود مثل القوة المنخفضة، وضعف المقاومة للحرارة، وتشوه الانكماش الكبير، ومقاومة الزحف الضعيفة، وهشاشة درجات الحرارة المنخفضة، وضعف المقاومة للحرارة وشيخوخة الأكسجين. لقد قيدت هذه القيود استخدامه في تطبيقات الكابلات. يعمل الباحثون على تعديل مواد البولي بروبيلين لتحسين أدائها العام، وقد تغلب البولي بروبيلين المعدل المرتبط بالإشعاع (XL-PP) بشكل فعال على هذه القيود.

يمكن للأسلاك المعزولة XL-PP أن تلبي اختبارات اللهب UL VW-1 ومعايير الأسلاك 150 درجة مئوية المصنفة من UL. في تطبيقات الكابلات العملية، غالبًا ما يتم مزج EVA مع PE، PVC، PP، ومواد أخرى لضبط أداء طبقة عزل الكابل.

أحد عيوب PP المرتبط بالإشعاع هو أنه ينطوي على تفاعل تنافسي بين تكوين مجموعات نهائية غير مشبعة من خلال تفاعلات التحلل وتفاعلات الارتباط المتبادل بين الجزيئات المحفزة والجذور الحرة للجزيء الكبير. أظهرت الدراسات أن نسبة التحلل إلى تفاعلات الارتباط المتقاطع في الارتباط المتقاطع لأشعة PP تبلغ حوالي 0.8 عند استخدام أشعة جاما. لتحقيق تفاعلات الارتباط المتبادل الفعالة في PP، يجب إضافة محفزات الارتباط المتبادل من أجل الارتباط المتبادل للإشعاع. بالإضافة إلى ذلك، فإن سمك الربط الفعال محدود بقدرة اختراق حزم الإلكترون أثناء التشعيع. يؤدي التشعيع إلى إنتاج الغاز والرغوة، وهو أمر مفيد للربط المتقاطع للمنتجات الرقيقة ولكنه يحد من استخدام الكابلات ذات الجدران السميكة.

(3) مادة العزل كوبوليمر الإيثيلين- فينيل أسيتات (XL-EVA) المتقاطعة:
مع تزايد الطلب على سلامة الكابلات، نما تطوير الكابلات المتقاطعة المقاومة للهب والخالية من الهالوجين بشكل سريع. بالمقارنة مع PE، فإن EVA، الذي يُدخل مونومرات أسيتات الفينيل في السلسلة الجزيئية، يتمتع بتبلور أقل، مما يؤدي إلى تحسين المرونة، ومقاومة الصدمات، وتوافق الحشو، وخصائص الختم الحراري. بشكل عام، تعتمد خصائص راتينج EVA على محتوى مونومرات أسيتات الفينيل في السلسلة الجزيئية. يؤدي ارتفاع محتوى خلات الفينيل إلى زيادة الشفافية والمرونة والمتانة. يتمتع راتينج EVA بتوافق ممتاز مع الحشو وقابلية الارتباط المتبادل، مما يجعله شائعًا بشكل متزايد في الكابلات المتقاطعة المقاومة للهب والخالية من الهالوجين.

يتم استخدام راتنجات EVA التي تحتوي على أسيتات الفينيل بحوالي 12% إلى 24% بشكل شائع في عزل الأسلاك والكابلات. في تطبيقات الكابلات الفعلية، غالبًا ما يتم مزج EVA مع PE، PVC، PP، ومواد أخرى لضبط أداء طبقة عزل الكابل. يمكن لمكونات EVA تعزيز الارتباط المتبادل، وتحسين أداء الكابل بعد الارتباط المتبادل.

(4) مادة عزل الإيثيلين - البروبيلين - ديين مونومر (XL-EPDM) المتقاطعة:
XL-EPDM عبارة عن بوليمر ثلاثي يتكون من الإيثيلين والبروبيلين ومونومرات ديين غير مترافقة، مرتبطة بشكل متقاطع من خلال التشعيع. تجمع كابلات XL-EPDM بين مزايا الكابلات المعزولة بالبولي أوليفين والكابلات المعزولة بالمطاط الشائعة:
1. المرونة والمرونة وعدم الالتصاق بدرجات الحرارة المرتفعة ومقاومة الشيخوخة على المدى الطويل ومقاومة المناخات القاسية (-60 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية).
2. مقاومة الأوزون، ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية، وأداء العزل الكهربائي، ومقاومة التآكل الكيميائي.
3. مقاومة الزيت والمذيبات مماثلة لعزل مطاط الكلوروبرين للأغراض العامة. يمكن إنتاجها باستخدام معدات المعالجة بالبثق الساخن الشائعة، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة.

تتمتع الكابلات المعزولة بـ XL-EPDM بمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر، كابلات الطاقة ذات الجهد المنخفض، وكابلات السفن، وكابلات إشعال السيارات، وكابلات التحكم لضواغط التبريد، وكابلات التعدين المتنقلة، ومعدات الحفر، والأجهزة الطبية.

تشمل العيوب الرئيسية لكابلات XL-EPDM ضعف مقاومة التمزق وضعف خصائص اللصق والالتصاق الذاتي، مما قد يؤثر على المعالجة اللاحقة.

(5) مادة عازلة من مطاط السيليكون

يتمتع مطاط السيليكون بالمرونة والمقاومة الممتازة للأوزون، وتفريغ الهالة، واللهب، مما يجعله مادة مثالية للعزل الكهربائي. تطبيقه الأساسي في الصناعة الكهربائية هو للأسلاك والكابلات. تعتبر الأسلاك والكابلات المصنوعة من مطاط السيليكون مناسبة بشكل خاص للاستخدام في البيئات ذات درجات الحرارة العالية والمتطلبة، مع عمر أطول بكثير مقارنة بالكابلات القياسية. وتشمل التطبيقات الشائعة المحركات ذات درجة الحرارة العالية، والمحولات، والمولدات، والمعدات الإلكترونية والكهربائية، وكابلات الإشعال في مركبات النقل، وكابلات الطاقة والتحكم البحرية.

حاليًا، يتم عادةً ربط الكابلات المعزولة بمطاط السيليكون إما باستخدام الضغط الجوي مع الهواء الساخن أو البخار عالي الضغط. هناك أيضًا أبحاث جارية حول استخدام تشعيع شعاع الإلكترون لمطاط السيليكون المتشابك، على الرغم من أنه لم يصبح منتشرًا بعد في صناعة الكابلات. مع التقدم الأخير في تكنولوجيا الربط المتقاطع للإشعاع، فإنه يوفر بديلاً أقل تكلفة وأكثر كفاءة وصديق للبيئة للمواد العازلة بمطاط السيليكون. من خلال تشعيع شعاع الإلكترون أو مصادر الإشعاع الأخرى، يمكن تحقيق الربط المتقاطع الفعال لعزل مطاط السيليكون مع السماح بالتحكم في عمق ودرجة الارتباط المتقاطع لتلبية متطلبات التطبيق المحددة.

وبالتالي، فإن تطبيق تكنولوجيا الربط المتقاطع للإشعاع للمواد العازلة بمطاط السيليكون يحمل وعدًا كبيرًا في صناعة الأسلاك والكابلات. ومن المتوقع أن تؤدي هذه التقنية إلى خفض تكاليف الإنتاج وتحسين كفاءة الإنتاج والمساهمة في تقليل الآثار البيئية الضارة. قد تؤدي جهود البحث والتطوير المستقبلية إلى زيادة استخدام تقنية الربط المتقاطع للإشعاع للمواد العازلة بمطاط السيليكون، مما يجعلها قابلة للتطبيق على نطاق أوسع لتصنيع الأسلاك والكابلات عالية الحرارة وعالية الأداء في الصناعة الكهربائية. سيوفر هذا حلولاً أكثر موثوقية ودائمة لمختلف مجالات التطبيق.