1. Einführung
EVA ist die Abkürzung für Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ein Polyolefin-Polymer. Aufgrund seiner niedrigen Schmelztemperatur, guten Fließfähigkeit, Polarität und Nicht-Halogen-Elemente kann es mit einer Vielzahl von Polymeren und Mineralpulvern kompatibel sein, eine Reihe mechanischer und physikalischer Eigenschaften, elektrische Eigenschaften und Verarbeitungsleistung sind ausgeglichen, und der Preis ist es nicht hoch, das Marktangebot ist ausreichend, so dass es sowohl als Kabelisolationsmaterial als auch als Füll- und Ummantelungsmaterial verwendet werden kann; kann zu thermoplastischem Material und zu duroplastischem Vernetzungsmaterial verarbeitet werden.
EVA bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten, mit Flammschutzmitteln, kann zu einer raucharmen, halogenfreien oder Halogen-Kraftstoffbarriere verarbeitet werden; Wählen Sie einen hohen VA-Gehalt von EVA als Grundmaterial, das auch zu ölbeständigem Material verarbeitet werden kann. Wählen Sie den Schmelzindex von mäßigem EVA, fügen Sie das 2- bis 3-fache der Füllung von EVA-Flammschutzmitteln hinzu, um die Extrusionsprozessleistung und den Preis eines ausgewogeneren Sauerstoffbarrierematerials (Füllmaterials) zu erreichen.
In diesem Artikel geht es um die strukturellen Eigenschaften von EVA, die Einführung seiner Anwendung in der Kabelindustrie und die Entwicklungsaussichten.
2. Strukturelle Eigenschaften
Bei der Herstellung von Synthesen kann durch Ändern des Verhältnisses von Polymerisationsgrad n/m ein VA-Gehalt von 5 bis 90 % von EVA erzeugt werden; Durch Erhöhen des Gesamtpolymerisationsgrads kann ein Molekulargewicht von Zehntausenden bis Hunderttausenden von EVA erzeugt werden. VA-Gehalt unter 40 %, aufgrund teilweiser Kristallisation, geringe Elastizität, allgemein bekannt als EVA-Kunststoff; Wenn der VA-Gehalt mehr als 40 % beträgt, wird ein gummiartiges Elastomer ohne Kristallisation allgemein als EVM-Gummi bezeichnet.
1. 2 Eigenschaften
Die Molekülkette von EVA ist eine lineare, gesättigte Struktur und weist daher eine gute Hitzealterungs-, Wetter- und Ozonbeständigkeit auf.
Die Hauptkette des EVA-Moleküls enthält keine Doppelbindungen, Benzolringe, Acyl-, Amingruppen und andere beim Verbrennen leicht zu rauchende Gruppen. Die Seitenketten enthalten auch keine beim Verbrennen leicht zu rauchenden Methyl-, Phenyl-, Cyano- und andere Gruppen. Darüber hinaus enthält das Molekül selbst keine Halogenelemente und eignet sich daher besonders für raucharme, halogenfreie, widerstandsfähige Kraftstoffbasis.
Die große Größe der Vinylacetat (VA)-Gruppe in der EVA-Seitenkette und ihre mittlere Polarität bedeuten, dass sie sowohl die Kristallisationstendenz des Vinylrückgrats hemmt als auch gut mit mineralischen Füllstoffen koppelt, was die Voraussetzungen für Hochleistungs-Barrierekraftstoffe schafft. Dies gilt insbesondere für raucharme und halogenfreie Resists, da Flammschutzmittel mit mehr als 50 % Volumenanteil [z. B. Al(OH) 3, Mg(OH) 2 usw.] zugesetzt werden müssen, um die Anforderungen der Kabelnormen zu erfüllen für Flammschutz. Als Basis dient EVA mit mittlerem bis hohem VA-Gehalt zur Herstellung raucharmer und halogenfreier Flammschutzkraftstoffe mit hervorragenden Eigenschaften.
Da die Vinylacetatgruppe (VA) der EVA-Seitenkette polar ist, gilt: Je höher der VA-Gehalt, desto polarer ist das Polymer und desto besser ist die Ölbeständigkeit. Die von der Kabelindustrie geforderte Ölbeständigkeit bezieht sich meist auf die Fähigkeit, unpolaren oder schwach polaren Mineralölen standzuhalten. Nach dem Prinzip der ähnlichen Verträglichkeit wird EVA mit hohem VA-Anteil als Basismaterial verwendet, um eine raucharme und halogenfreie Kraftstoffbarriere mit guter Ölbeständigkeit zu erzeugen.
Die Leistung von EVA-Molekülen in Alpha-Olefin-H-Atomen ist aktiver, und Peroxidradikale oder hochenergetische Elektronenstrahlungseffekte führen leicht zu einer H-Vernetzungsreaktion, werden zu vernetztem Kunststoff oder Gummi und können zu anspruchsvollen Leistungsanforderungen führen aus speziellen Draht- und Kabelmaterialien.
Durch die Zugabe der Vinylacetatgruppe sinkt die Schmelztemperatur von EVA erheblich, und die Anzahl der kurzen VA-Seitenketten kann den EVA-Fluss erhöhen. Daher ist seine Extrusionsleistung viel besser als die Molekularstruktur von ähnlichem Polyethylen und wird zum bevorzugten Basismaterial für halbleitende Abschirmmaterialien sowie Halogen- und halogenfreie Kraftstoffbarrieren.
2 Produktvorteile
2. 1 Extrem hohes Preis-Leistungs-Verhältnis
Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von EVA, Hitzebeständigkeit, Wetterbeständigkeit, Ozonbeständigkeit und elektrische Eigenschaften sind sehr gut. Wählen Sie die entsprechende Qualität aus, es können hitzebeständige, flammhemmende, aber auch öl- und lösungsmittelbeständige Spezialkabelmaterialien hergestellt werden.
Meist wird thermoplastisches EVA-Material mit einem VA-Anteil von 15 % bis 46 % und einem Schmelzindex von 0,5 bis 4 Graden verwendet. EVA hat viele Hersteller, viele Marken, eine große Auswahl an Optionen, moderate Preise, ausreichendes Angebot, Benutzer müssen nur den EVA-Bereich der Website öffnen, die Marke, Leistung, Preis, Lieferort auf einen Blick, Sie können wählen, sehr komfortabel.
EVA ist ein Polyolefin-Polymer, das in Bezug auf Weichheit und Leistung im Vergleich mit Polyethylen (PE)-Material und weichem Polyvinylchlorid (PVC)-Kabelmaterial vergleichbar ist. Bei weiterer Recherche werden Sie jedoch feststellen, dass EVA und die beiden oben genannten Materialarten im Vergleich unersetzlich überlegen sind.
2. 2 hervorragende Verarbeitungsleistung
EVA in der Kabelanwendung besteht zunächst aus dem Abschirmmaterial für Mittel- und Hochspannungskabel innen und außen und wurde später auf eine halogenfreie Kraftstoffbarriere ausgeweitet. Aus verarbeitungstechnischer Sicht gelten diese beiden Materialtypen als „hochgefülltes Material“: Abschirmmaterial, da eine große Menge leitfähiger Ruß hinzugefügt und seine Viskosität erhöht werden muss, sinkt die Liquidität stark; Halogenfreier flammhemmender Kraftstoff muss eine große Anzahl halogenfreier Flammschutzmittel hinzufügen. Auch die Viskosität des halogenfreien Materials stieg stark an und die Liquidität sank stark. Die Lösung besteht darin, ein Polymer zu finden, das große Mengen Füllstoff aufnehmen kann, aber auch eine niedrige Schmelzviskosität und eine gute Fließfähigkeit aufweist. Aus diesem Grund ist EVA die bevorzugte Wahl.
Die EVA-Schmelzviskosität nimmt mit der Extrusionsverarbeitungstemperatur und der Scherrate rapide ab. Der Benutzer muss lediglich die Extrudertemperatur und die Schneckengeschwindigkeit anpassen, um eine hervorragende Leistung von Draht- und Kabelprodukten zu erzielen. Eine große Anzahl inländischer und ausländischer Anwendungen zeigt, dass für das hochgefüllte, raucharme, halogenfreie Material die Viskosität zu groß und der Schmelzindex zu klein ist, so dass nur Schnecken mit niedrigem Kompressionsverhältnis (Kompressionsverhältnis von weniger als) verwendet werden müssen 1. 3) Extrusion, um eine gute Extrusionsqualität sicherzustellen. EVM-Materialien auf Gummibasis mit Vulkanisierungsmitteln können sowohl auf Gummiextrudern als auch auf Allzweckextrudern extrudiert werden. Der anschließende Vulkanisationsprozess (Vernetzungsprozess) kann entweder durch thermochemische (Peroxid-)Vernetzung oder durch Elektronenbeschleuniger-Bestrahlungsvernetzung durchgeführt werden.
2. 3 Einfach zu modifizieren und anzupassen
Drähte und Kabel sind überall, vom Himmel bis zur Erde, von den Bergen bis zum Meer. Die Anforderungen der Benutzer an Drähte und Kabel sind ebenfalls unterschiedlich und seltsam. Während die Struktur von Drähten und Kabeln ähnlich ist, spiegeln sich die Leistungsunterschiede hauptsächlich in den Materialien für Isolierung und Mantelabdeckung wider.
Bisher stellt Weich-PVC im In- und Ausland immer noch den weitaus größten Teil der in der Kabelindustrie eingesetzten Polymerwerkstoffe dar. Allerdings mit dem zunehmenden Bewusstsein für Umweltschutz und nachhaltige Entwicklung.
PVC-Materialien wurden stark eingeschränkt, Wissenschaftler tun ihr Möglichstes, um alternative Materialien zu PVC zu finden, von denen EVA das vielversprechendste ist.
EVA kann mit einer Vielzahl von Polymeren, aber auch mit einer Vielzahl von Mineralpulvern und kompatiblen Verarbeitungshilfsmitteln gemischt werden. Die gemischten Produkte können zu thermoplastischem Kunststoff für Kunststoffkabel, aber auch zu vernetztem Gummi für Gummikabel verarbeitet werden. Formulierungsdesigner können auf Benutzeranforderungen (oder Standardanforderungen) basieren, EVA als Basismaterial, um die Leistung des Materials an die Anforderungen anzupassen.
3 EVA-Anwendungsbereich
3. 1 Wird als halbleitendes Abschirmmaterial für Hochspannungskabel verwendet
Wie wir alle wissen, ist das Hauptmaterial des Abschirmmaterials leitfähiger Ruß. Wenn dem Kunststoff- oder Gummibasismaterial eine große Menge Ruß hinzugefügt wird, wird die Fließfähigkeit des Abschirmmaterials und die Glätte der Extrusionsebene erheblich beeinträchtigt. Um Teilentladungen in Hochspannungskabeln zu verhindern, müssen die inneren und äußeren Schirme dünn, glänzend, hell und gleichmäßig sein. Im Vergleich zu anderen Polymeren gelingt dies mit EVA einfacher. Der Grund dafür ist, dass der Extrusionsprozess von EVA besonders gut ist, gut fließt und nicht anfällig für Schmelzbruchphänomene ist. Das Abschirmungsmaterial wird in zwei Kategorien unterteilt: Eingewickelt in den Leiter außen, genannt Innenabschirmung – mit dem Innenabschirmungsmaterial; eingewickelt in die Isolierung außen, die als äußere Abschirmung bezeichnet wird – mit dem äußeren Abschirmmaterial; inneres Siebmaterial ist größtenteils thermoplastisch Das innere Siebmaterial ist größtenteils thermoplastisch und basiert häufig auf EVA mit einem VA-Anteil von 18 % bis 28 %; Das äußere Siebmaterial ist meist vernetzt und peelbar und basiert häufig auf EVA mit einem VA-Anteil von 40 % bis 46 %.
3. 2 Thermoplastische und vernetzte flammhemmende Kraftstoffe
Thermoplastisches flammhemmendes Polyolefin wird in der Kabelindustrie häufig verwendet, hauptsächlich für Halogen- oder Halogenfreiheitsanforderungen von Schiffskabeln, Stromkabeln und hochwertigen Bauleitungen. Ihre Dauerbetriebstemperaturen liegen zwischen 70 und 90 °C.
Bei Mittel- und Hochspannungskabeln ab 10 kV, die sehr hohe elektrische Leistungsanforderungen stellen, werden die flammhemmenden Eigenschaften hauptsächlich vom Außenmantel getragen. In manchen ökologisch anspruchsvollen Gebäuden oder Projekten müssen die Kabel raucharme, halogenfreie, geringe Toxizitäts- oder rauch- und halogenarme Eigenschaften aufweisen, daher sind thermoplastische flammhemmende Polyolefine eine praktikable Lösung.
Für einige spezielle Zwecke ist der Außendurchmesser nicht groß, die Temperaturbeständigkeit liegt zwischen 105 und 150 °C zwischen dem Spezialkabel und dem stärker vernetzten, flammhemmenden Polyolefinmaterial. Die Vernetzung kann vom Kabelhersteller entsprechend seinen eigenen Produktionsbedingungen ausgewählt werden , sowohl das traditionelle Hochdruckdampf- oder Hochtemperatur-Salzbad, als auch die verfügbare Elektronenbeschleuniger-Bestrahlung bei Raumtemperatur auf vernetzte Weise. Seine langfristige Arbeitstemperatur ist in 105 ℃, 125 ℃, 150 ℃ drei Dateien unterteilt, die Produktionsanlage kann entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Benutzer oder Standards, halogenfreie oder halogenhaltige Kraftstoffbarriere hergestellt werden.
Es ist allgemein bekannt, dass Polyolefine unpolare oder schwach polare polare Polymere sind. Aufgrund der Ähnlichkeit mit Mineralölen in der Polarität gelten Polyolefine nach dem Prinzip der ähnlichen Verträglichkeit meist als weniger ölbeständig. Viele Kabelnormen im In- und Ausland schreiben jedoch auch vor, dass vernetzte Widerstände auch eine gute Beständigkeit gegen Öle, Lösungsmittel und sogar gegen Ölschlämme, Säuren und Laugen aufweisen müssen. Dies stellt eine Herausforderung für Materialforscher dar. Ob nun in China oder im Ausland, diese anspruchsvollen Materialien wurden entwickelt und ihr Basismaterial ist EVA.
3. 3 Sauerstoffbarrierematerial
Bei verseilten mehradrigen Kabeln gibt es viele Hohlräume zwischen den Adern, die ausgefüllt werden müssen, um ein abgerundetes Erscheinungsbild des Kabels zu gewährleisten, wenn die Füllung im Außenmantel aus einer halogenfreien Kraftstoffbarriere besteht. Diese Füllschicht fungiert beim Brennen des Kabels als Flammensperre (Sauerstoff) und wird daher in der Industrie auch als „Sauerstoffbarriere“ bezeichnet.
Die Grundanforderungen an ein Sauerstoffbarrierematerial sind: gute Extrusionseigenschaften, gute halogenfreie Flammhemmung (Sauerstoffindex normalerweise über 40) und niedrige Kosten.
Diese Sauerstoffbarriere wird seit mehr als einem Jahrzehnt in großem Umfang in der Kabelindustrie eingesetzt und hat zu erheblichen Verbesserungen der Flammhemmung von Kabeln geführt. Die Sauerstoffbarriere kann sowohl für halogenfrei flammgeschützte Kabel als auch für halogenfrei flammgeschützte Kabel (z. B. PVC) eingesetzt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Kabel mit einer Sauerstoffbarriere mit größerer Wahrscheinlichkeit Einzel-Vertikal-Brenntests und Bündel-Brenntests bestehen.
Aus Sicht der Materialformulierung handelt es sich bei diesem Sauerstoffbarrierematerial tatsächlich um einen „ultrahohen Füllstoff“, denn um die niedrigen Kosten zu erfüllen, muss ein hoher Füllstoff verwendet werden, und um einen hohen Sauerstoffindex zu erreichen, muss auch ein hoher Anteil hinzugefügt werden (2- bis 3-fach) von Mg ( OH) 2 oder Al ( OH) 3 und um gut zu extrudieren, muss EVA als Grundmaterial gewählt werden.
3. 4 Modifiziertes PE-Mantelmaterial
Polyethylen-Ummantelungsmaterialien sind anfällig für zwei Probleme: Erstens neigen sie während der Extrusion zum Schmelzbruch (z. B. Haifischhaut); Zweitens sind sie anfällig für umgebungsbedingte Spannungsrisse. Die einfachste Lösung besteht darin, der Formulierung einen bestimmten Anteil an EVA hinzuzufügen. Wird als modifiziertes EVA verwendet, meist unter Verwendung eines niedrigen VA-Gehalts der Sorte, sein Schmelzindex sollte zwischen 1 und 2 liegen.
4. Entwicklungsperspektiven
(1) EVA ist in der Kabelindustrie weit verbreitet und nimmt jährlich allmählich und stetig zu. Insbesondere im letzten Jahrzehnt hat sich aufgrund der Bedeutung des Umweltschutzes die Kraftstoffbeständigkeit auf EVA-Basis rasant weiterentwickelt und den Trend zu Kabelmaterialien auf PVC-Basis teilweise ersetzt. Aufgrund seines hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnisses und der hervorragenden Leistung des Extrusionsprozesses ist es schwierig, andere Materialien zu ersetzen.
(2) Der jährliche Verbrauch von EVA-Harz in der Kabelindustrie liegt bei fast 100.000 Tonnen, die Auswahl an EVA-Harzsorten, der VA-Gehalt von niedrig bis hoch wird verwendet, gekoppelt mit der Kabelmaterialgranulierung ist die Unternehmensgröße nicht groß, die Verteilung erfolgt jedes Jahr in jedem Unternehmen Nur in den Tausenden von Tonnen EVA-Harz auf und ab, und daher wird die EVA-Industrie nicht die riesige Unternehmensaufmerksamkeit haben. Zum Beispiel die größte Menge an halogenfreiem, flammhemmendem Grundmaterial, die Hauptauswahl von EVA-Harz mit VA/MI = 28/2 ~ 3 (z. B. EVA 265 # von DuPont in den USA). Und diese Spezifikationssorte von EVA kann bisher von keinem inländischen Hersteller hergestellt und geliefert werden. Ganz zu schweigen vom VA-Gehalt von mehr als 28 und einem Schmelzindex von weniger als 3 bei der Produktion und Lieferung anderer EVA-Harze.
(3) Ausländische Unternehmen produzieren EVA, weil es keine inländischen Konkurrenten gibt, und der Preis ist seit langem hoch, was die Begeisterung für die Produktion inländischer Kabelanlagen ernsthaft unterdrückt. Mehr als 50 % des VA-Gehalts von EVM vom Gummityp sind von einem ausländischen Unternehmen dominiert, und der Preis entspricht dem VA-Gehalt der Marke um das Zwei- bis Dreifache. Solche hohen Preise wirken sich wiederum auch auf die Menge dieses gummiartigen EVM aus, weshalb die Kabelindustrie die inländischen EVA-Hersteller auffordert, die inländische Produktionsrate von EVA zu verbessern. In der Industrie wird in zunehmendem Maße EVA-Harz verwendet.
(4) Angesichts der Welle des Umweltschutzes im Zeitalter der Globalisierung wird EVA von der Kabelindustrie als das beste Basismaterial für umweltfreundliche Kraftstoffbeständigkeit angesehen. Der Einsatz von EVA wächst jährlich um 15 % und die Aussichten sind sehr vielversprechend. Die Menge und Wachstumsrate der Abschirmmaterialien sowie die Produktions- und Wachstumsrate von Mittel- und Hochspannungskabeln liegen zwischen etwa 8 % und 10 %; Die Polyolefin-Resistenzen nehmen rasant zu, liegen in den letzten Jahren zwischen 15 % und 20 % und können diese Wachstumsrate in den absehbaren nächsten 5 bis 10 Jahren ebenfalls beibehalten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 31. Juli 2022