En el campo eléctrico, una de las cosas esenciales para los alambres y cables eléctricos son los materiales aislantes y de revestimiento.Durante muchos años, el material aislante predominante para los cables eléctricos fue el papel impregnado de aceite debido a sus excelentes propiedades eléctricas.También tiene la capacidad de soportar un alto grado de sobrecarga térmica sin un deterioro excesivo.Sin embargo, debido a su naturaleza higroscópica, la funda metálica se corroe por la humedad.Por lo tanto, existía desde hacía mucho tiempo la necesidad de un material aislante para cables eléctricos, que tuviera una combinación de la naturaleza no higroscópica de los materiales termoplásticos.
La preparación de polímeros reticulados se puede realizar mediante dos métodos diferentes.Uno es el método químico y el otro es el método ionizante.Aunque la realización de este efecto de reticulación tiene más de 150 años, Charlesby demostró de manera concluyente por primera vez el efecto de reticulación de la radiación ionizante.El método de reticulación por radiación es el más productivo para alambres de tamaño pequeño y de pared delgada y, por lo tanto, los cables utilizados para equipos eléctricos y electrónicos se han producido mediante el método de reticulación por radiación.El método es ventajoso debido al bajo consumo de energía y necesita poco espacio.El proceso de radiación se controla fácilmente y tiene el potencial de ahorrar energía y controlar la contaminación.Las características específicas de la reticulación por radiación se resumen a continuación: (1) La velocidad de la línea de producción se puede controlar.Es posible un recubrimiento (extrusión) a alta velocidad, ya que no se requiere agente reticulante.Mediante el uso de un acelerador de alta potencia y baja energía, se puede lograr un curado rápido.(2) La uniformidad de reticulación es excelente.Se puede lograr una reticulación uniforme seleccionando una máquina adecuada y adoptando un diseño óptimo para la alimentación del alambre.(3) Se pueden preparar varios tipos de polímeros, dependiendo del grado de reticulación mediante el proceso de reticulación por radiación.Además, el proceso de curado por radiación es más preferible que el proceso de curado con vapor.En el proceso de curado con vapor, el agua que penetra en la capa de polímero bajo una alta presión de vapor crea una serie de "microhuecos", que podrían inducir una descarga parcial en forma de árbol cuando el cable está en servicio.Aunque el fenómeno es mucho complicado, los árboles pueden crecer y provocar una disminución de la rigidez dieléctrica de los cables.Aparte de estos, el proceso de curado con vapor tiene algunos inconvenientes desde el punto de vista del consumo de energía: (a) se necesita alta presión de vapor para obtener una temperatura alta;(b) la eficiencia de la conducción térmica desde el exterior del cable es baja y (c) el conductor del cable consume una gran cantidad de energía, lo que da como resultado una menor eficiencia térmica y también un tiempo más prolongado para la reacción de reticulación.El curado por radiación es un candidato para los procesos secos.Sin embargo, existe el problema de que la acumulación de electrones detenidos y/o formados en la capa aislante por irradiación también puede provocar una degradación parcial en forma de árbol durante y después de la irradiación.Es completamente diferente del "proceso sin agua".Como el cable de polímero contiene mucha humedad y grandes huecos, el proceso de curado es necesario.Aparte de las ventajas anteriores, los materiales semiconductores se pueden introducir fácilmente en el proceso de curado por radiación, lo que no es fácil en el caso del proceso de curado con vapor, ya que la mayoría de los materiales no pueden soportar altas temperaturas y presiones.
La técnica de injerto por radiación también imparte conductividad a la matriz.Este es el método único de combinar una matriz conductora con una aislante.Esta técnica implica la desactivación del polímero de la cadena principal con un monómero adecuado mediante injerto y posterior deposición del polímero conductor sobre la superficie activa de la cadena principal.Además del comportamiento aislante, en este caso el polímero puede comportarse como conductor.Aunque aún no se ha establecido, puede presentar varias aplicaciones potenciales, como blindaje EMI, revestimientos conductores y agentes antiestáticos.Bhattacharya et al.Han preparado los compuestos polímero–FEP-g-(AA)–PPY y polímero–FEP-g-(sty)–PPY.Al principio, se irradió polímero-FEP desde una fuente de Co-60 y luego la película se sumergió en diferentes porcentajes de monómeros.Luego se depositó PPy sobre la superficie injertada mediante polimerización oxidativa de pirrol utilizando cloruro férrico como oxidante.La resistencia superficial disminuye y es del orden de 104-105 ohmios/cm2.La resistencia superficial depende del porcentaje de injerto de monómeros.Usando esta técnica, se puede aumentar la conductividad superficial en lugar de la conductividad total.El comportamiento fotoconductor de la película también se puede impartir mediante la técnica de injerto.El acetato de celulosa-g-(N-vinilcarbazol) y el acetato de celulosa-g-(N-vinilcarbazol-metacilato de metilo) son ejemplos de películas fotoconductoras.
En la industria de cables eléctricos se utilizan principalmente polietileno, cloruro de polivinilo (PVC) y cauchos EPDM.Se utiliza polietileno por sus excelentes propiedades eléctricas y su mayor duración.Se prefiere el polietileno de baja densidad al polietileno de alta densidad por varias razones. Las razones son las siguientes: (a) más flexibilidad;(b) mayor rigidez dieléctrica que el polietileno de alta densidad;(c) vida más larga que el HDPE;(d) menos difícil de procesar que el HDPE y (e) menos riesgo de inclusión de huecos en el aislamiento del LDPE, lo que provoca la ionización.A pesar de todas estas ventajas, el LDPE tiene sus propias limitaciones como material aislante de cables.Al ser un polímero termoplástico, tiene una temperatura de ablandamiento de alrededor de 105 a 115 °C y tiene tendencia a que se produzca agrietamiento por tensión cuando está en contacto con ciertos agentes tensioactivos.La reticulación de moléculas de polietileno mejora las propiedades térmicas y físicas, mientras que sus propiedades eléctricas permanecen prácticamente sin cambios.Por lo tanto, el polietileno reticulado ya no es un polímero termoplástico.Se ablanda en el punto de fusión cristalino del polietileno y adquiere una consistencia elástica, parecida al caucho, propiedad que conserva durante nuevos aumentos de temperatura, hasta que se carboniza sin fundirse a 300°C.La tendencia al agrietamiento por tensión desaparece completamente y se adquiere una muy buena resistencia al envejecimiento en aire caliente.Los cables de polietileno reticulado son ampliamente preferidos debido a sus excelentes propiedades eléctricas y físicas.Es capaz de transportar grandes corrientes, soporta flexión de radio pequeño y es liviano, lo que permite una instalación fácil y confiable, es decir, no tiene limitaciones de altura ya que no está compuesto de aceite y, por lo tanto, está libre de fallas debido a la migración de aceite en el aceite. cable de campo.Por lo general, tampoco requiere una funda metálica, por lo que está libre de fallos propios de los cables con funda metálica, corrosión y fatiga.Hoy en día, la reticulación por radiación se aplica industrialmente no sólo al polietileno sino también a otros polímeros como el cloruro de polivinilo, el poliisobutileno, etc. Por sí solo, el PVC es un polímero extremadamente inestable.Sólo empezó a adquirir importancia comercial después del desarrollo de medios eficaces de estabilización.Con la ayuda de agentes modificadores (estabilizadores, plastificantes, cargas y otros aditivos), se puede hacer que el PVC presente un amplio espectro de propiedades, que van desde extremadamente rígido hasta muy flexible.La diversidad de sus aplicaciones y su bajo costo son responsables de su importancia en el mercado mundial.
Para aumentar la eficacia de reticulación rara vez se utilizan polímeros en su forma pura.Los plastificantes, antioxidantes y cargas desempeñan su función respectiva para impartir las propiedades necesarias.La adición es mejor durante el proceso de reticulación.Se añaden plastificantes a los polímeros para reducir la fragilidad del producto polimérico.Afectan a la reticulación siempre que participan en la generación de radicales libres o entran en las reacciones de propagación.El ftalato de dibutilo, el fosfato de tritolilo y el fosfato de dialilo son ejemplos comunes de plastificantes para PVC.La flexibilidad y elasticidad, muy importantes en el aislamiento eléctrico, se mejoran añadiendo plastificantes al PVC.En realidad, en el caso del PVC, que es polar debido a una estructura desequilibrada, da lugar a fuertes enlaces intermoleculares, que unen rígidamente las cadenas macromoleculares y, en conjunto, lo hacen inflexible.Los antioxidantes son otro grupo de aditivos, que son necesarios para cualquier mezcla reticulada diseñada con el propósito práctico de comparar una mayor estabilidad termooxidativa en la producción de un polímero.Generalmente afectan a la reticulación mediante radicales captadores, que pueden formar reticulaciones.RC (4,4-tio-bis(6-terc-butil-3-metilfenol), MB(Mercapto benzoimidazol) son ejemplos de antioxidantes utilizados por Ueno et al. Además de plastificantes y antioxidantes, se requieren colorantes. como los materiales de aislamiento de cables se han utilizado especialmente para electrodomésticos. Los colorantes para plásticos incluyen una variedad de materiales inorgánicos y orgánicos. Los aditivos decolorados no son preferidos en este campo. Generalmente se añaden rellenos para mejorar sus propiedades físico-mecánicas y procesabilidad. Un efecto positivo de los rellenos puede Se observa durante la reticulación por irradiación. Se encontró que el rendimiento de radicales en polietileno aumentó en un 50%, cuando se añadió una pequeña cantidad (0,05%) de aerosil. Se supuso que una mayor producción de radicales tiene lugar en la interfase aerosil- polietileno, donde las macromoléculas pueden estar en el estado de no equilibrio de cepas no compensadas. Con un mayor contenido de relleno, puede ocurrir una transferencia de energía del relleno a la fase polimérica y contribuir así a un mayor rendimiento de radicales libres.Además, la combinación de irradiación con una mezcla reactiva puede afectar la localización de los enlaces cruzados a lo largo de las cadenas poliméricas.
En resumen, la radiación desempeña un papel importante en el procesamiento de polímeros que se utiliza en el campo eléctrico. La "reticulación por radiación" es el fenómeno mediante el cual se pueden mejorar las propiedades de los polímeros.Es el método más avanzado como la 'vulcanización' que tiene algunas limitaciones.La eficacia de reticulación se puede mejorar mediante la elección de monómeros adecuados.En el proceso de reticulación por radiación, la adición de plastificantes, rellenos y retardantes de llama es bastante eficaz en el proceso de reticulación por radiación.El método de reticulación por radiación también es muy útil en la preparación de materiales semiconductores.Aparte de éstas, también se puede emplear la técnica de injerto de radiación para preparar la película compuesta conductora y películas con comportamiento fotoconductor.
Hora de publicación: 02-may-2017