1. Introduzione
EVA è l'abbreviazione di copolimero di etilene vinil acetato, un polimero poliolefinico. Grazie alla bassa temperatura di fusione, alla buona fluidità, alla polarità e agli elementi non alogeni, può essere compatibile con una varietà di polimeri e polveri minerali, una serie di proprietà meccaniche e fisiche, proprietà elettriche e equilibrio delle prestazioni di lavorazione, e il prezzo non è elevato, l'offerta del mercato è sufficiente, quindi sia come materiale isolante per cavi, può essere utilizzato anche come materiale riempitivo e di guaina; può essere trasformato in materiale termoplastico e può essere trasformato in materiale reticolante termoindurente.
L'ampia gamma di usi dell'EVA, con ritardanti di fiamma, può essere trasformato in una barriera per combustibili alogeni o senza alogeni a bassa emissione di fumi; scegliere un alto contenuto VA di EVA come materiale di base può anche essere trasformato in materiale resistente all'olio; scegliere l'indice di fusione dell'EVA moderato, aggiungere da 2 a 3 volte il riempimento dei ritardanti di fiamma EVA che possono essere apportati alle prestazioni del processo di estrusione e al prezzo di un materiale con barriera all'ossigeno (riempimento) più bilanciato.
In questo articolo, dalle proprietà strutturali dell'EVA, all'introduzione della sua applicazione nell'industria dei cavi e alle prospettive di sviluppo.
2. Proprietà strutturali
Quando si produce la sintesi, modificando il rapporto del grado di polimerizzazione n/m è possibile produrre un contenuto di VA dal 5 al 90% di EVA; aumentando il grado di polimerizzazione totale si può produrre un peso molecolare da decine di migliaia a centinaia di migliaia di EVA; Contenuto di VA inferiore al 40%, a causa della presenza di cristallizzazione parziale, scarsa elasticità, comunemente nota come plastica EVA; quando il contenuto di VA è superiore al 40%, un elastomero gommoso senza cristallizzazione, è comunemente noto come gomma EVM.
1.2 Proprietà
La catena molecolare dell'EVA è una struttura lineare satura, quindi ha una buona resistenza all'invecchiamento termico, agli agenti atmosferici e all'ozono.
La catena principale della molecola EVA non contiene doppi legami, anello benzenico, gruppi acilici, amminici e altri gruppi facili da fumare durante la combustione, inoltre le catene laterali non contengono facili da fumare quando si bruciano gruppi metilici, fenilici, ciano e altri. Inoltre, la molecola stessa non contiene elementi alogeni, quindi è particolarmente adatta per basi di carburante resistive prive di alogeni e a basso contenuto di fumi.
Le grandi dimensioni del gruppo di acetato di vinile (VA) nella catena laterale dell'EVA e la sua polarità media fanno sì che inibisca la tendenza della struttura vinilica a cristallizzare e si accoppia bene con i riempitivi minerali, creando le condizioni per carburanti barriera ad alte prestazioni. Ciò è particolarmente vero per i prodotti a bassa emissione di fumi e privi di alogeni, poiché è necessario aggiungere ritardanti di fiamma con un contenuto in volume superiore al 50% [ad es. Al(OH) 3, Mg(OH) 2, ecc.] per soddisfare i requisiti degli standard sui cavi per ritardante di fiamma. L'EVA con un contenuto di VA da medio ad alto viene utilizzato come base per produrre carburanti ignifughi a bassa emissione di fumi e privi di alogeni con proprietà eccellenti.
Poiché il gruppo vinil acetato (VA) della catena laterale dell'EVA è polare, maggiore è il contenuto di VA, più polare è il polimero e migliore è la resistenza all'olio. La resistenza all'olio richiesta dall'industria dei cavi si riferisce principalmente alla capacità di resistere a oli minerali non polari o debolmente polari. Secondo il principio di compatibilità simile, l'EVA con elevato contenuto di VA viene utilizzato come materiale di base per produrre una barriera per carburante a bassa emissione di fumi e priva di alogeni con buona resistenza all'olio.
Le molecole EVA nell'atomo di alfa-olefina H hanno prestazioni più attive, nei radicali perossidici o nell'effetto di radiazione elettronica ad alta energia è facile prendere la reazione di reticolazione dell'H, diventare plastica o gomma reticolata, possono essere realizzati requisiti prestazionali esigenti di materiali speciali per fili e cavi.
L'aggiunta del gruppo acetato di vinile fa diminuire significativamente la temperatura di fusione dell'EVA e il numero di catene laterali corte VA può aumentare il flusso dell'EVA. Pertanto, le sue prestazioni di estrusione sono molto migliori rispetto alla struttura molecolare di polietilene simile, diventando il materiale di base preferito per materiali schermanti semiconduttivi e barriere per combustibili alogeni e privi di alogeni.
2 Vantaggi del prodotto
2. 1 Prestazioni a costi estremamente elevati
Le proprietà fisiche e meccaniche dell'EVA, la resistenza al calore, la resistenza agli agenti atmosferici, la resistenza all'ozono, le proprietà elettriche sono molto buone. Selezionare il grado appropriato, può essere reso resistente al calore, ritardante di fiamma, ma anche materiale speciale per cavi resistente all'olio e ai solventi.
Il materiale termoplastico EVA viene utilizzato principalmente con un contenuto di VA dal 15% al 46%, con un indice di fusione da 0,5 a 4 gradi. EVA ha molti produttori, molti marchi, una vasta gamma di opzioni, prezzi moderati, fornitura adeguata, gli utenti devono solo aprire la sezione EVA del sito Web, il marchio, le prestazioni, il prezzo, il luogo di consegna a colpo d'occhio, puoi scegliere, molto conveniente.
L'EVA è un polimero poliolefinico, dalla morbidezza e dall'uso dei confronti delle prestazioni, e il materiale in polietilene (PE) e il materiale morbido del cavo in polivinilcloruro (PVC) sono simili. Ma ulteriori ricerche, troverete l'EVA e i due tipi di materiale sopra menzionati rispetto alla superiorità insostituibile.
2. 2 eccellenti prestazioni di elaborazione
L'EVA nell'applicazione dei cavi proviene inizialmente dal materiale di schermatura dei cavi di media e alta tensione all'interno e all'esterno e successivamente viene esteso alla barriera per il carburante priva di alogeni. Questi due tipi di materiale dal punto di vista della lavorazione sono considerati “materiale altamente riempito”: materiale schermante, a causa della necessità di aggiungere una grande quantità di nerofumo conduttivo e di aumentarne la viscosità, la liquidità è diminuita drasticamente; è necessario aggiungere un gran numero di ritardanti di fiamma privi di alogeni al carburante ritardante di fiamma privo di alogeni, inoltre la viscosità del materiale privo di alogeni è aumentata notevolmente, la liquidità è diminuita drasticamente. La soluzione è trovare un polimero in grado di accogliere grandi dosi di riempitivo, ma che abbia anche una bassa viscosità del fuso e una buona fluidità. Per questo motivo l’EVA è la scelta preferita.
La viscosità del fuso EVA con la temperatura di processo di estrusione e la velocità di taglio aumenteranno il rapido declino, l'utente dovrà solo regolare la temperatura dell'estrusore e la velocità della vite, è possibile ottenere prestazioni eccellenti dai prodotti di fili e cavi. Un gran numero di applicazioni nazionali ed estere mostrano che, per il materiale altamente riempito e privo di alogeni a basso contenuto di fumi, poiché la viscosità è troppo grande, l'indice di fusione è troppo piccolo, quindi solo l'uso di viti a basso rapporto di compressione (rapporto di compressione inferiore a 1. 3) estrusione, al fine di garantire una buona qualità di estrusione. I materiali EVM a base di gomma con agenti vulcanizzanti possono essere estrusi sia su estrusori di gomma che su estrusori per uso generale. Il successivo processo di vulcanizzazione (reticolazione) può essere effettuato mediante reticolazione termochimica (perossido) o mediante reticolazione per irradiazione con acceleratore di elettroni.
2. 3 Facile da modificare e adattare
Fili e cavi sono ovunque, dal cielo alla terra, dalle montagne al mare. Anche gli utenti dei requisiti di fili e cavi sono vari e strani, mentre la struttura di fili e cavi è simile, le sue differenze prestazionali si riflettono principalmente nei materiali isolanti e di rivestimento della guaina.
Finora, sia in patria che all’estero, il PVC morbido rappresenta ancora la stragrande maggioranza dei materiali polimerici utilizzati nell’industria dei cavi. Tuttavia, con la crescente consapevolezza della tutela dell’ambiente e dello sviluppo sostenibile.
I materiali in PVC sono stati fortemente limitati, gli scienziati stanno facendo tutto il possibile per trovare materiali alternativi al PVC, il più promettente dei quali è l'EVA.
L'EVA può essere miscelato con una varietà di polimeri, ma anche con una varietà di polveri minerali e coadiuvanti tecnologici compatibili, i prodotti miscelati possono essere trasformati in plastica termoplastica per cavi in plastica, ma anche in gomma reticolata per cavi in gomma. I progettisti della formulazione possono basarsi sui requisiti dell'utente (o standard), EVA come materiale di base, per garantire che le prestazioni del materiale soddisfino i requisiti.
3 Gamma di applicazioni EVA
3.1 Utilizzato come materiale schermante semiconduttivo per cavi di alimentazione ad alta tensione
Come tutti sappiamo, il materiale principale del materiale schermante è il nerofumo conduttivo, nel materiale di base in plastica o gomma aggiungere una grande quantità di nerofumo deteriora gravemente la fluidità del materiale schermante e la levigatezza del livello di estrusione. Per evitare scariche parziali nei cavi ad alta tensione, gli schermi interni ed esterni devono essere sottili, lucidi, brillanti e uniformi. Rispetto ad altri polimeri, l’EVA può farlo più facilmente. La ragione di ciò è che il processo di estrusione dell'EVA è particolarmente buono, ha un buon flusso e non è soggetto al fenomeno della rottura della fusione. Il materiale schermante si divide in due categorie: avvolto nel conduttore esterno denominato schermatura interna – con il materiale schermante interno; avvolto nell'isolamento esterno chiamato scudo esterno – con il materiale dello schermo esterno; il materiale dello schermo interno è prevalentemente termoplastico Il materiale dello schermo interno è prevalentemente termoplastico e spesso è basato su EVA con un contenuto di VA dal 18% al 28%; il materiale dello schermo esterno è per lo più reticolato e pelabile e spesso è a base di EVA con un contenuto di VA dal 40% al 46%.
3.2 Combustibili termoplastici e ritardanti di fiamma reticolati
La poliolefina termoplastica ritardante di fiamma è ampiamente utilizzata nell'industria dei cavi, principalmente per i requisiti di alogeni o privi di alogeni di cavi marini, cavi elettrici e linee di costruzione di alta qualità. La loro temperatura operativa a lungo termine varia da 70 a 90 °C.
Per i cavi elettrici di media e alta tensione da 10 kV e superiori, che hanno requisiti di prestazione elettrica molto elevati, le proprietà ritardanti di fiamma sono principalmente a carico della guaina esterna. In alcuni edifici o progetti impegnativi dal punto di vista ambientale, i cavi devono avere proprietà a basso contenuto di fumi, privi di alogeni, a bassa tossicità o a basso contenuto di fumi e alogeni, quindi le poliolefine termoplastiche ritardanti di fiamma sono una soluzione praticabile.
Per alcuni scopi speciali, il diametro esterno non è grande, resistenza alla temperatura di 105 ~ 150 ℃ tra il cavo speciale, materiale poliolefinico ignifugo più reticolato, la sua reticolazione può essere selezionata dal produttore del cavo in base alle proprie condizioni di produzione , sia il tradizionale bagno di vapore ad alta pressione che il bagno salino ad alta temperatura, ma è disponibile anche la modalità reticolata con irradiazione a temperatura ambiente con acceleratore di elettroni. La sua temperatura di lavoro a lungo termine è divisa in tre file di 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃, l'impianto di produzione può essere realizzato in base alle diverse esigenze degli utenti o degli standard, con barriera per carburante priva di alogeni o contenente alogeni.
È ben noto che le poliolefine sono polimeri non polari o debolmente polari. Poiché hanno una polarità simile all'olio minerale, secondo il principio della compatibilità simile le poliolefine sono per lo più considerate meno resistenti all'olio. Tuttavia, molte norme sui cavi in patria e all'estero prescrivono anche che le resistenze reticolate debbano avere una buona resistenza agli oli, ai solventi e persino ai residui oleosi, agli acidi e agli alcali. Questa è una sfida per i ricercatori sui materiali, ora, sia in Cina che all’estero, questi materiali impegnativi sono stati sviluppati e il loro materiale di base è l’EVA.
3. 3 Materiale barriera all'ossigeno
I cavi multipolari intrecciati presentano molti vuoti tra i nuclei che devono essere riempiti per garantire un aspetto arrotondato del cavo, se il riempimento all'interno della guaina esterna è costituito da una barriera al carburante priva di alogeni. Questo strato di riempimento funge da barriera antifiamma (ossigeno) quando il cavo brucia ed è quindi noto nel settore come "barriera ossigeno".
I requisiti fondamentali per un materiale barriera all'ossigeno sono: buone proprietà di estrusione, buon ritardo di fiamma privo di alogeni (indice di ossigeno solitamente superiore a 40) e basso costo.
Questa barriera all'ossigeno è stata ampiamente utilizzata nell'industria dei cavi per più di un decennio e ha portato a miglioramenti significativi nella resistenza alla fiamma dei cavi. La barriera all'ossigeno può essere utilizzata sia per cavi ignifughi senza alogeni che per cavi ignifughi senza alogeni (ad es. PVC). Numerose pratiche hanno dimostrato che i cavi con barriera all'ossigeno hanno maggiori probabilità di superare i test di combustione verticale singola e di combustione in fascio.
Dal punto di vista della formulazione del materiale, questo materiale con barriera all'ossigeno è in realtà un "riempitivo ultra elevato", perché per soddisfare il basso costo è necessario utilizzare un riempitivo elevato, per ottenere un indice di ossigeno elevato è necessario aggiungere anche un'elevata proporzione (da 2 a 3 volte) di Mg (OH) 2 o Al (OH) 3, e per estrudere bene è necessario scegliere EVA come materiale di base.
3. 4 Materiale della guaina in PE modificato
I materiali per guaine in polietilene sono soggetti a due problemi: in primo luogo, tendono a rompersi per fusione (ad esempio pelle di squalo) durante l'estrusione; in secondo luogo, sono soggetti a cracking da stress ambientale. La soluzione più semplice è aggiungere una certa percentuale di EVA nella formulazione. utilizzato come EVA modificato utilizzando principalmente un basso contenuto di VA del grado, il suo indice di fusione compreso tra 1 e 2 è appropriato.
4. Prospettive di sviluppo
(1) EVA è stato ampiamente utilizzato nel settore dei cavi, l'importo annuo in crescita graduale e costante. Soprattutto nell'ultimo decennio, a causa dell'importanza della protezione ambientale, la resistenza del carburante a base di EVA ha avuto un rapido sviluppo e ha in parte sostituito la tendenza dei materiali per cavi a base di PVC. Le sue eccellenti prestazioni in termini di costi e le eccellenti prestazioni del processo di estrusione sono difficili da sostituire con qualsiasi altro materiale.
(2) il consumo annuo di resina EVA nell'industria dei cavi è vicino a 100.000 tonnellate, verrà utilizzata la scelta delle varietà di resina EVA, verrà utilizzato il contenuto VA da basso ad alto, insieme alla granulazione del materiale del cavo, le dimensioni dell'impresa non sono grandi, diffuse in ciascuna impresa ogni anno solo in migliaia di tonnellate di resina EVA su e giù, e quindi non sarà l'attenzione delle grandi imprese del settore EVA. Ad esempio, la più grande quantità di materiale di base ritardante di fiamma privo di alogeni, la scelta principale di VA / MI = 28/2 ~ 3 di resina EVA (come EVA 265 # di DuPont negli Stati Uniti). E questo grado di specifica di EVA finora non esiste un produttore nazionale da produrre e fornire. Per non parlare del contenuto di VA superiore a 28 e dell'indice di fusione inferiore a 3 di altre produzioni e forniture di resina EVA.
(3) le società straniere che producono EVA non hanno concorrenti nazionali, e il prezzo è stato a lungo elevato, sopprimendo seriamente l'entusiasmo per la produzione di impianti di cavi nazionali. più del 50% del contenuto VA del tipo EVM in gomma è dominato da una società straniera e il prezzo è simile al contenuto VA del marchio da 2 a 3 volte. Prezzi così elevati, a loro volta, influiscono anche sulla quantità di questo tipo di gomma EVM, quindi l'industria dei cavi chiede ai produttori nazionali di EVA di migliorare il tasso di produzione nazionale di EVA. La maggiore produzione del settore è stata l'utilizzo massiccio della resina EVA.
(4) Facendo affidamento sull'ondata di protezione ambientale nell'era della globalizzazione, l'EVA è considerato dall'industria dei cavi il miglior materiale di base per la resistenza del carburante rispettoso dell'ambiente. L’uso dell’EVA sta crescendo ad un tasso del 15% annuo e le prospettive sono molto promettenti. La quantità e il tasso di crescita dei materiali schermanti e della produzione e del tasso di crescita dei cavi elettrici a media e alta tensione, tra l'8% e il 10% circa; le resistenze alle poliolefine stanno crescendo rapidamente, negli ultimi anni sono rimaste tra il 15% e il 20% e nei prossimi 5-10 anni potrebbero mantenere questo tasso di crescita.
Orario di pubblicazione: 31 luglio 2022