1. Introducción
EVA es la abreviatura de copolímero de etileno y acetato de vinilo, un polímero de poliolefina. Debido a su baja temperatura de fusión, buena fluidez, polaridad y elementos no halógenos, y puede ser compatible con una variedad de polímeros y polvos minerales, una serie de propiedades mecánicas y físicas, propiedades eléctricas y rendimiento de procesamiento se equilibran, y el precio no es alto, la oferta del mercado es suficiente, por lo que tanto como material de aislamiento de cables, también se puede utilizar como material de relleno y revestimiento; se puede convertir en material termoplástico y se puede convertir en material reticulante termoendurecible.
La amplia gama de usos de EVA, con retardantes de llama, se puede convertir en una barrera de combustible libre de halógenos o halógenos con bajo contenido de humo; elegir un alto contenido de VA de EVA como material base también se puede convertir en material resistente al aceite; Elija el índice de fusión de EVA moderado, agregue de 2 a 3 veces el relleno de retardantes de llama de EVA para lograr el rendimiento del proceso de extrusión y el precio de un material de barrera (relleno) de oxígeno más equilibrado.
En este artículo se analizan las propiedades estructurales del EVA, la introducción de su aplicación en la industria del cable y las perspectivas de desarrollo.
2. Propiedades estructurales
Al producir síntesis, cambiar la relación del grado de polimerización n/m puede producir un contenido de VA del 5 al 90 % de EVA; aumentar el grado de polimerización total puede producir un peso molecular de decenas de miles a cientos de miles de EVA; Contenido de VA inferior al 40%, debido a la presencia de cristalización parcial, mala elasticidad, comúnmente conocido como plástico EVA; cuando el contenido de VA es superior al 40%, un elastómero similar al caucho sin cristalización se conoce comúnmente como caucho EVM.
1. 2 Propiedades
La cadena molecular de EVA es una estructura lineal saturada, por lo que tiene buena resistencia al envejecimiento por calor, a la intemperie y al ozono.
La cadena principal de la molécula de EVA no contiene dobles enlaces, anillos de benceno, grupos acilo, amina y otros grupos fáciles de fumar al quemarse, las cadenas laterales tampoco contienen grupos metilo, fenilo, ciano y otros que sean fáciles de fumar. Además, la molécula en sí no contiene elementos halógenos, por lo que es especialmente adecuada para combustibles base resistivos libres de halógenos y con baja emisión de humo.
El gran tamaño del grupo acetato de vinilo (VA) en la cadena lateral de EVA y su polaridad media significa que inhibe la tendencia de la columna vertebral de vinilo a cristalizar y se acopla bien con cargas minerales, lo que crea las condiciones para combustibles de barrera de alto rendimiento. Esto es particularmente cierto para resistencias con bajo nivel de humo y libres de halógenos, ya que se deben agregar retardantes de llama con más del 50% de contenido en volumen [por ejemplo, Al(OH)3, Mg(OH)2, etc.] para cumplir con los requisitos de los estándares de cables. para retardar la llama. El EVA con un contenido de VA de medio a alto se utiliza como base para producir combustibles retardantes de llama libres de halógenos y con bajo nivel de humo con excelentes propiedades.
Como el grupo acetato de vinilo (VA) de la cadena lateral de EVA es polar, cuanto mayor sea el contenido de VA, más polar será el polímero y mejor será la resistencia al aceite. La resistencia al aceite requerida por la industria del cable se refiere principalmente a la capacidad de resistir aceites minerales no polares o débilmente polares. De acuerdo con el principio de compatibilidad similar, se utiliza EVA con alto contenido de VA como material base para producir una barrera de combustible baja en humo y libre de halógenos con buena resistencia al aceite.
Las moléculas de EVA en el rendimiento del átomo de H de alfa-olefina son más activas, en los radicales peróxido o el efecto de radiación de electrones de alta energía es fácil de tomar la reacción de reticulación de H, convertirse en plástico o caucho reticulado, se pueden fabricar requisitos de rendimiento exigentes de materiales especiales para alambres y cables.
La adición del grupo acetato de vinilo hace que la temperatura de fusión del EVA disminuya significativamente y el número de cadenas laterales cortas de VA puede aumentar el flujo de EVA. Por lo tanto, su rendimiento de extrusión es mucho mejor que la estructura molecular de polietileno similar, convirtiéndose en el material base preferido para materiales de protección semiconductores y barreras de combustible halógenas y libres de halógenos.
2 ventajas del producto
2. 1 Rendimiento de costos extremadamente alto
Las propiedades físicas y mecánicas, la resistencia al calor, la resistencia a la intemperie, la resistencia al ozono y las propiedades eléctricas del EVA son muy buenas. Seleccione el grado apropiado, se puede hacer resistencia al calor, rendimiento retardante de llama, pero también material de cable especial resistente al aceite y solventes.
El material termoplástico EVA se utiliza principalmente con un contenido de VA del 15% al 46%, con un índice de fusión de 0, 5 a 4 grados. EVA tiene muchos fabricantes, muchas marcas, una amplia gama de opciones, precios moderados, suministro adecuado, los usuarios solo necesitan abrir la sección EVA del sitio web, la marca, rendimiento, precio, lugar de entrega de un vistazo, puedes elegir, muy conveniente.
EVA es un polímero de poliolefina, por la suavidad y el uso de comparaciones de rendimiento, y el material de polietileno (PE) y el material de cable de cloruro de polivinilo (PVC) blando son similares. Pero si investigas más, encontrarás que EVA y los dos tipos de material anteriores tienen una superioridad irreemplazable.
2. 2 excelente rendimiento de procesamiento
EVA en la aplicación de cables proviene del material de blindaje de cables de media y alta tensión por dentro y por fuera al principio, y luego se extiende a una barrera de combustible libre de halógenos. Desde el punto de vista del procesamiento, estos dos tipos de material se consideran “material altamente relleno”: el material de protección debido a la necesidad de agregar una gran cantidad de negro de carbón conductor y aumentar su viscosidad, la liquidez cayó bruscamente; Al combustible retardante de llama libre de halógenos se le debe agregar una gran cantidad de retardantes de llama libres de halógenos, además la viscosidad del material libre de halógenos aumentó considerablemente y la liquidez cayó drásticamente. La solución es encontrar un polímero que pueda acomodar grandes dosis de relleno, pero que también tenga una baja viscosidad en estado fundido y buena fluidez. Por este motivo, EVA es la opción preferida.
La viscosidad del material fundido de EVA con la temperatura de procesamiento de extrusión y la velocidad de corte aumentarán la rápida disminución, el usuario solo necesita ajustar la temperatura del extrusor y la velocidad del tornillo, puede obtener un excelente rendimiento de los productos de alambre y cable. Un gran número de aplicaciones nacionales y extranjeras muestran que, para el material libre de halógenos con bajo contenido de humo y alto contenido de humo, debido a que la viscosidad es demasiado grande, el índice de fusión es demasiado pequeño, por lo que solo se utiliza un tornillo con una relación de compresión baja (relación de compresión inferior a 1. 3) extrusión, para garantizar una buena calidad de extrusión. Los materiales EVM a base de caucho con agentes vulcanizantes se pueden extruir tanto en extrusoras de caucho como en extrusoras de uso general. El proceso de vulcanización (reticulación) posterior se puede llevar a cabo mediante reticulación termoquímica (peróxido) o mediante reticulación por irradiación con acelerador de electrones.
2. 3 Fácil de modificar y adaptar
Alambres y cables están por todas partes, desde el cielo hasta la tierra, desde las montañas hasta el mar. Los requisitos de los usuarios de alambres y cables también son variados y extraños, si bien la estructura de los alambres y cables es similar, sus diferencias de rendimiento se reflejan principalmente en los materiales de aislamiento y revestimiento.
Hasta ahora, tanto en el país como en el extranjero, el PVC blando sigue representando la gran mayoría de los materiales poliméricos utilizados en la industria del cable. Sin embargo, con la creciente conciencia sobre la protección del medio ambiente y el desarrollo sostenible.
Los materiales de PVC se han visto muy restringidos, los científicos están haciendo todo lo posible para encontrar materiales alternativos al PVC, el más prometedor de los cuales es el EVA.
EVA se puede mezclar con una variedad de polímeros, pero también con una variedad de polvos minerales y coadyuvantes de procesamiento compatibles; los productos mezclados se pueden convertir en plástico termoplástico para cables de plástico, pero también en caucho reticulado para cables de caucho. Los diseñadores de formulaciones pueden basarse en los requisitos del usuario (o estándar), con EVA como material base, para que el rendimiento del material cumpla con los requisitos.
3 rangos de aplicación de EVA
3. 1 Se utiliza como material de blindaje semiconductor para cables de alimentación de alto voltaje.
Como todos sabemos, el material principal del material de protección es el negro de humo conductor; en el material base de plástico o caucho, agregar una gran cantidad de negro de humo deteriorará gravemente la fluidez del material de protección y la suavidad del nivel de extrusión. Para evitar descargas parciales en cables de alta tensión, los blindajes interior y exterior deben ser finos, brillantes, brillantes y uniformes. En comparación con otros polímeros, el EVA puede hacer esto más fácilmente. La razón de esto es que el proceso de extrusión de EVA es particularmente bueno, tiene buen flujo y no es propenso al fenómeno de ruptura por fusión. El material de blindaje se divide en dos categorías: envuelto en el conductor exterior llamado blindaje interior – con el material de pantalla interior; envuelto en el aislamiento exterior llamado escudo exterior – con el material de pantalla exterior; el material de la pantalla interior es principalmente termoplástico. El material de la pantalla interior es principalmente termoplástico y, a menudo, se basa en EVA con un contenido de VA del 18% al 28%; el material de la pantalla exterior está en su mayor parte reticulado y pelable y, a menudo, está basado en EVA con un contenido de VA del 40% al 46%.
3.2 Combustibles termoplásticos y retardantes de llama reticulados
La poliolefina termoplástica retardante de llama se usa ampliamente en la industria del cable, principalmente para requisitos de halógenos o libres de halógenos de cables marinos, cables de alimentación y líneas de construcción de alta calidad. Sus temperaturas de funcionamiento a largo plazo oscilan entre 70 y 90 °C.
Para cables de alimentación de media y alta tensión de 10 kV y superiores, que tienen requisitos de rendimiento eléctrico muy altos, las propiedades retardantes de llama las soporta principalmente la cubierta exterior. En algunos edificios o proyectos ambientalmente exigentes, se requiere que los cables tengan propiedades bajas en humo, libres de halógenos, de baja toxicidad o bajas en humo y halógenos, por lo que las poliolefinas termoplásticas retardantes de llama son una solución viable.
Para algunos propósitos especiales, el diámetro exterior no es grande, la resistencia a la temperatura entre 105 ~ 150 ℃ entre el cable especial, más material de poliolefina retardante de llama reticulado, su reticulación puede ser seleccionada por el fabricante del cable de acuerdo con sus propias condiciones de producción. , tanto el tradicional baño de vapor a alta presión como el baño de sal a alta temperatura, pero también el acelerador de electrones disponible mediante irradiación a temperatura ambiente reticulada. Su temperatura de trabajo a largo plazo se divide en tres archivos de 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃, la planta de producción se puede fabricar de acuerdo con los diferentes requisitos de los usuarios o estándares, barrera de combustible libre de halógenos o que contiene halógenos.
Es bien sabido que las poliolefinas son polímeros no polares o polares débilmente polares. Dado que su polaridad es similar al aceite mineral, las poliolefinas se consideran en su mayoría menos resistentes al aceite según el principio de compatibilidad similar. Sin embargo, muchas normas de cables nacionales y extranjeras también estipulan que las resistencias reticuladas también deben tener una buena resistencia a aceites, disolventes e incluso a lodos de aceite, ácidos y álcalis. Este es un desafío para los investigadores de materiales, ahora, ya sea en China o en el extranjero, se han desarrollado estos materiales exigentes y su material base es EVA.
3.3 Material de barrera al oxígeno
Los cables multifilar trenzados tienen muchos huecos entre los núcleos que deben rellenarse para garantizar una apariencia de cable redondeado, si el relleno dentro de la funda exterior está hecho de una barrera de combustible libre de halógenos. Esta capa de relleno actúa como una barrera contra las llamas (oxígeno) cuando el cable se quema y, por lo tanto, se la conoce como “barrera de oxígeno” en la industria.
Los requisitos básicos para un material de barrera al oxígeno son: buenas propiedades de extrusión, buena retardancia de llama libre de halógenos (índice de oxígeno generalmente superior a 40) y bajo costo.
Esta barrera al oxígeno se ha utilizado ampliamente en la industria del cable durante más de una década y ha dado lugar a mejoras significativas en el retardo de llama de los cables. La barrera de oxígeno se puede utilizar tanto para cables ignífugos sin halógenos como para cables ignífugos sin halógenos (p. ej. PVC). Una gran cantidad de práctica ha demostrado que los cables con una barrera de oxígeno tienen más probabilidades de pasar las pruebas de combustión vertical única y de combustión en haz.
Desde el punto de vista de la formulación del material, este material de barrera al oxígeno es en realidad un "relleno ultraalto", porque para cubrir el bajo costo, es necesario utilizar un relleno alto, para lograr un índice de oxígeno alto también se debe agregar una proporción alta. (2 a 3 veces) de Mg (OH) 2 o Al (OH) 3, y para extruir bien se debe elegir EVA como material base.
3. 4 Material de revestimiento de PE modificado
Los materiales de revestimiento de polietileno son propensos a tener dos problemas: en primer lugar, son propensos a romperse por fusión (es decir, piel de tiburón) durante la extrusión; en segundo lugar, son propensos a agrietarse por estrés ambiental. La solución más sencilla es añadir una determinada proporción de EVA en la formulación. utilizado como EVA modificado utilizando principalmente un bajo contenido de VA del grado, su índice de fusión entre 1 y 2 es apropiado.
4. Perspectivas de desarrollo
(1) EVA se ha utilizado ampliamente en la industria del cable, la cantidad anual en el crecimiento gradual y constante. Especialmente en la última década, debido a la importancia de la protección ambiental, la resistencia al combustible basada en EVA ha experimentado un rápido desarrollo y ha reemplazado en parte la tendencia del material de cable a base de PVC. Su excelente rentabilidad y su excelente rendimiento del proceso de extrusión hacen difícil reemplazar cualquier otro material.
(2) el consumo anual de resina EVA de la industria del cable es cercano a 100.000 toneladas, se utilizará la elección de variedades de resina EVA, el contenido de VA de bajo a alto, junto con el tamaño de la empresa de granulación del material del cable no es grande, distribuido en cada empresa cada año sólo en las miles de toneladas de resina EVA arriba y abajo, y por lo tanto no será la atención empresarial gigante de la industria EVA. Por ejemplo, la mayor cantidad de material base retardante de llama libre de halógenos, la elección principal es VA/MI = 28/2 ~ 3 de resina EVA (como la EVA 265 # de DuPont de EE. UU.). Y hasta el momento no existe ningún fabricante nacional que produzca y suministre este tipo de especificación de EVA. Sin mencionar el contenido de VA superior a 28 y el índice de fusión inferior a 3 de otras producciones y suministros de resina EVA.
(3) las empresas extranjeras que producen EVA porque no tienen competidores nacionales, y el precio ha sido alto durante mucho tiempo, lo que ha reprimido gravemente el entusiasmo de producción de las plantas de cables nacionales. Más del 50% del contenido de VA de EVM de tipo caucho está dominado por una empresa extranjera y el precio es similar al contenido de VA de la marca de 2 a 3 veces. Estos precios elevados, a su vez, también afectan la cantidad de este tipo de caucho EVM, por lo que la industria del cable exige a los fabricantes nacionales de EVA que mejoren el ritmo de producción nacional de EVA. Más producción de la industria ha sido el uso de resina EVA.
(4) Aprovechando la ola de protección medioambiental en la era de la globalización, la industria del cable considera que el EVA es el mejor material base para una resistencia al combustible respetuosa con el medio ambiente. El uso de EVA está creciendo a un ritmo del 15% anual y las perspectivas son muy prometedoras. La cantidad y tasa de crecimiento de los materiales de blindaje y la producción y tasa de crecimiento de cables de alimentación de media y alta tensión, aproximadamente entre el 8% y el 10%; Las resistencias a las poliolefinas están creciendo rápidamente, en los últimos años se han mantenido entre el 15% y el 20%, y en los próximos 5 a 10 años previsibles, también se puede mantener esta tasa de crecimiento.
Hora de publicación: 31-jul-2022