पोलिमर विद्युतीय अनुप्रयोगहरू भाग २

बिजुलीको क्षेत्रमा, बिजुलीका तार र केबलहरूको लागि आवश्यक चीजहरू मध्ये एक इन्सुलेट र ज्याकेटिङ सामग्रीहरू छन्।धेरै वर्षको लागि, पावर केबलहरूको लागि पूर्व-प्रख्यात इन्सुलेशन सामग्री यसको उत्कृष्ट विद्युतीय गुणहरूको कारणले तेल-इम्पेग्नेटेड पेपर थियो।यसमा अत्यधिक बिग्रनु बिना थर्मल ओभरलोडको उच्च डिग्रीको सामना गर्ने क्षमता पनि छ।यद्यपि, यसको हाइग्रोस्कोपिक प्रकृतिको कारणले गर्दा, धातुको म्यान ओसिलो छ।त्यसकारण, थर्मोप्लास्टिक सामग्रीहरूको गैर-हाइग्रोस्कोपिक प्रकृतिको संयोजन भएको पावरकेबल इन्सुलेशन सामग्रीको लागि लामो समयदेखि आवश्यकता थियो।

क्रसलिङ्क गरिएको पोलिमरको तयारी दुई फरक तरिकाले गर्न सकिन्छ।एउटा रासायनिक विधि र अर्को आयनीकरण विधि हो।यद्यपि क्रसलिङ्किङको यस प्रभावको अनुभूति 150 वर्ष भन्दा पुरानो हो, आयनाइजिंग विकिरणको क्रसलिङ्किङ प्रभावलाई चार्ल्सबी द्वारा पहिलो पटक निर्णायक रूपमा प्रदर्शन गरिएको थियो।विकिरण क्रसलिङ्किङ विधि साना आकार र पातलो तारहरूको लागि सबैभन्दा उत्पादक हो र त्यसैले विद्युतीय र इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूका लागि प्रयोग गरिएका तारहरू विकिरण क्रसलिङ्किङ विधिद्वारा उत्पादन गरिएका छन्।कम ऊर्जा खपत र सानो ठाउँ चाहिने कारण विधि लाभदायक छ।विकिरण प्रक्रिया सजिलै नियन्त्रित छ र ऊर्जा बचतको साथै प्रदूषण नियन्त्रण गर्ने क्षमता छ।विकिरण क्रसलिङ्किङका विशिष्ट विशेषताहरूलाई निम्नानुसार संक्षेप गरिएको छ: (१) उत्पादन लाइन गति नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।उच्च गति कभरिङ (एक्सट्रुजन) सम्भव छ, किनकि त्यहाँ क्रसलिङ्किङ एजेन्टको आवश्यकता छैन।उच्च शक्ति र कम ऊर्जा संग एक गतिवर्धक को प्रयोग गरेर, छिटो क्युरिङ हासिल गर्न सकिन्छ।(२) क्रसलिङ्किङ एकरूपता उत्कृष्ट छ।उपयुक्त मेसिन चयन गरेर र तार फिडिङको लागि इष्टतम डिजाइन अपनाएर समान क्रसलिङ्किङ गर्न सकिन्छ।(३) विकिरण क्रसलिङ्किङ प्रक्रियाद्वारा क्रसलिङ्किङको डिग्रीमा निर्भर गर्दै विभिन्न प्रकारका पोलिमरहरू तयार गर्न सकिन्छ।यसबाहेक, विकिरण उपचार प्रक्रिया भाप उपचार प्रक्रिया भन्दा बढी उपयुक्त छ।स्टीम क्यूरिङ प्रक्रियामा, उच्च स्टीम प्रेसरमा पोलिमर तहमा पानी पसेर धेरै 'माइक्रोभाइड्स' सिर्जना गर्छ, जसले केबल सेवामा हुँदा रूखको आकारको आंशिक डिस्चार्ज ब्रेकडाउनलाई प्रेरित गर्न सक्छ।यद्यपि घटना धेरै जटिल छ, रूखहरू बढ्न सक्छ र केबलहरूको डाइलेक्ट्रिक शक्तिमा कमी ल्याउन सक्छ।यी बाहेक, वाष्प उपचार प्रक्रियामा ऊर्जा खपतको दृष्टिकोणबाट केही कमजोरीहरू छन्: (क) उच्च तापक्रम प्राप्त गर्न उच्च वाष्प चाप आवश्यक हुन्छ;(b) केबल बाहिरबाट थर्मल प्रवाहको दक्षता कम छ र (c) केबल कन्डक्टरले ठूलो मात्रामा ऊर्जा खपत गर्छ, जसले गर्दा थर्मल दक्षता कम हुन्छ र क्रसलिङ्किङ प्रतिक्रियाको लागि लामो समय पनि लाग्छ।विकिरण उपचार सुक्खा प्रक्रियाहरूको लागि एक उम्मेद्वार हो।यद्यपि, यसमा समस्या छ कि इलेक्ट्रोनहरूको निर्माण रोकियो र/वा विकिरण नहरद्वारा इन्सुलेशन तहमा गठन भयो जसले विकिरणको समयमा र पछि रूखको आकारको आंशिक ब्रेकडाउनलाई प्रेरित गर्दछ।यो 'पानीरहित प्रक्रिया' भन्दा पूर्ण रूपमा फरक छ।पोलिमर केबलले उच्च आर्द्रता र ठूला खाली ठाउँहरू समावेश गरेको हुनाले, उपचार प्रक्रिया आवश्यक छ।माथिका फाइदाहरू बाहेक, सेमीकन्डक्टर सामग्रीहरू विकिरण उपचार प्रक्रियामा सजिलैसँग प्रस्तुत गर्न सकिन्छ जुन स्टीम क्युरिंग प्रक्रियाको मामलामा सजिलो हुँदैन किनकि अधिकांश सामग्रीहरूले उच्च तापक्रम र दबाबलाई सामना गर्न सक्दैनन्।

विकिरण ग्राफ्टिंग प्रविधिले म्याट्रिक्समा चालकता पनि प्रदान गर्दछ।यो इन्सुलेटमा म्याट्रिक्स सञ्चालन गर्ने संयोजनको अद्वितीय विधि हो।यस प्रविधिमा ब्याकबोन पोलिमरलाई उपयुक्त मोनोमरको साथमा ग्राफ्टिङ र पछिको कन्डक्टिङ पोलिमरलाई ब्याकबोनको सक्रिय सतहमा जम्मा गरी निष्क्रिय पार्ने समावेश छ।इन्सुलेट व्यवहार बाहेक, यस अवस्थामा पोलिमरले एक सञ्चालनको रूपमा व्यवहार गर्न सक्छ।यद्यपि यो अझै स्थापित भएको छैन, यसले धेरै सम्भावित अनुप्रयोगहरू प्रदर्शन गर्न सक्छ जस्तै EMI शिल्डिंग, कोटिंग्स र एन्टिस्टेटिक एजेन्टहरू।भट्टाचार्य एटल।कम्पोजिट पोलिमर-FEP-g-(AA)-PPY र पोलिमर-FEP-g-(sty)-PPY तयार पारेको छ।सुरुमा, पोलिमर-FEP लाई Co-60 स्रोतको रूपमा विकिरण गरिएको थियो र त्यसपछि चलचित्रलाई मोनोमरहरूको फरक प्रतिशतमा डुबाइयो।PPy त्यसपछि फेरिक क्लोराइडलाई अक्सिडेन्टको रूपमा प्रयोग गरेर पाइरोलको अक्सिडेटिभ पोलिमराइजेशनद्वारा कलम गरिएको सतहमा जम्मा गरियो।सतह प्रतिरोध घटेको छ र 104-105ohm/cm2 को क्रम को छ।सतहको प्रतिरोध मोनोमरहरूको ग्राफ्टिंगको प्रतिशतमा निर्भर गर्दछ।यो प्रविधि प्रयोग गरेर, बल्क चालकता भन्दा सतह चालकता बढाउन सकिन्छ।फिल्मको फोटोकन्डक्टिङ व्यवहार पनि ग्राफ्टिंग प्रविधिद्वारा प्रदान गर्न सकिन्छ।सेल्युलोज एसीटेट-जी-(एन-विनाइल कार्बाजोल) र सेलुलोज एसीटेट-जी-(एन-विनाइल कार्बाजोल-मिथाइल मेथासाइलेट) फोटो कन्डक्टिङ फिल्मका उदाहरण हुन्।

बिजुली केबल उद्योग मा, मुख्य रूप देखि polyethylene, polyvinyl क्लोराइड (PVC), EPDM रबर प्रयोग गरिन्छ।पोलिथिलीन यसको उत्कृष्ट विद्युतीय गुण र यसको लामो अवधिको कारण प्रयोग गरिन्छ।धेरै कारणहरूले गर्दा उच्च-घनत्व पोलिथिलीन भन्दा कम-घनत्व पोलिथिलीनलाई प्राथमिकता दिइन्छ। कारणहरू निम्नानुसार छन्: (क) अधिक लचिलोपन;(b) उच्च घनत्व पोलीथीन भन्दा उच्च डाइलेक्ट्रिक शक्ति;(c) HDPE भन्दा लामो आयु;(d) HDPE भन्दा प्रशोधन गर्न कम कठिन र (e) LDPE को इन्सुलेशनमा भोइडहरू समावेश हुने कम जोखिम, जसले आयनीकरण निम्त्याउँछ।त्यस्ता सबै फाइदाहरूको बावजुद, LDPE का केबल इन्सुलेशन सामग्रीको रूपमा आफ्नै सीमितताहरू छन्।थर्मोप्लास्टिक पोलिमर भएकोले, यसमा 105–115⬚C वरिपरि नरम तापक्रम हुन्छ र यो निश्चित सतह-सक्रिय एजेन्टहरूसँग सम्पर्कमा हुँदा तनाव क्र्याक हुने प्रवृत्ति हुन्छ।पोलिथिलीन अणुहरूको क्रसलिङ्किङले थर्मल र भौतिक गुणहरूलाई सुधार गर्दछ जबकि यसको विद्युतीय गुणहरू धेरै हदसम्म अपरिवर्तित रहन्छन्।क्रसलिङ्क गरिएको पोलिथिलीन अब थर्मोप्लास्टिक पोलिमर होइन।यो पोलिथिलीनको क्रिस्टलीय पिघलने बिन्दुमा नरम हुन्छ र एक लोचदार, रबर-जस्तो स्थिरता ग्रहण गर्दछ, एक गुण जुन यसले तापमानको थप वृद्धिको बेलामा राख्छ, जबसम्म यो 300⬚C मा पग्लिए बिना कार्बनाइज हुन्छ।तनाव-क्र्याक गर्ने प्रवृत्ति पूर्ण रूपमा गायब हुन्छ र तातो हावामा बुढेसकालको लागि धेरै राम्रो प्रतिरोध प्राप्त हुन्छ।क्रसलिङ्क गरिएको पोलिथिलीन केबलहरू यसको उत्कृष्ट विद्युतीय र भौतिक गुणहरूको कारणले व्यापक रूपमा रुचाइन्छ।यो ठूला धाराहरू बोक्न सक्षम छ, सानो त्रिज्या झुकाउने प्रतिरोध गर्दछ र वजनमा हल्का छ, सजिलो र भरपर्दो स्थापनाको लागि अनुमति दिन्छ, अर्थात् यो उचाइ सीमाहरूबाट मुक्त छ किनभने यो कुनै तेल समावेश छैन र यसैले तेलमा तेल माइग्रेसनको कारण विफलताहरूबाट मुक्त छ। फिल्ड केबल।यसलाई सामान्यतया धातुको म्यानको आवश्यकता पर्दैन। यसैले, यो धातु म्यान भएका केबलहरू, क्षरण र थकानका लागि असामान्य विफलताहरूबाट मुक्त छ।आजकल, विकिरण क्रसलिङ्किङ औद्योगिक रूपमा पोलिथिलीन मात्र होइन तर अन्य पोलिमरहरू जस्तै पोलिभिनाइल क्लोराइड, पोलीइसोब्युटिलिन आदिमा पनि लागू हुन्छ। यसको आफ्नै PVC अत्यन्त अस्थिर पोलिमर हो।स्थायित्वका प्रभावकारी माध्यमको विकासपछि मात्रै यसले व्यावसायिक महत्व पाउन थालेको छ ।परिमार्जन गर्ने एजेन्टहरू (स्टेबिलाइजरहरू, प्लाष्टिसाइजरहरू, फिलरहरू र अन्य additives) को मद्दतले, PVC लाई अत्यन्तै कठोर देखि धेरै लचिलो सम्मका गुणहरूको विस्तृत स्पेक्ट्रम प्रदर्शन गर्न बनाउन सकिन्छ।यसको प्रयोगको विविधता र यसको कम लागत विश्व बजारमा यसको महत्त्वको लागि जिम्मेवार छ।

क्रसलिङ्किङ दक्षता बढाउनको लागि, पोलिमरहरू विरलै तिनीहरूको शुद्ध रूपमा प्रयोग गरिन्छ।प्लाष्टिसाइजर, एन्टिअक्सिडेन्ट, फिलरहरूले आवश्यक गुणहरू प्रदान गर्न आ-आफ्नो तरिकामा भूमिका खेल्छन्।क्रसलिङ्किङ प्रक्रियाको समयमा थप राम्रो छ।पोलिमर उत्पादनको भंगुरता कम गर्न प्लाष्टिसाइजरहरू पोलिमरहरूमा थपिन्छन्।तिनीहरूले क्रसलिङ्किङलाई प्रभाव पार्छन् जब तिनीहरू फ्रीराडिकलहरूको उत्पादनमा भाग लिन्छन् वा प्रचार प्रतिक्रियाहरूमा प्रवेश गर्छन्।Dibutyl phthalate, tritolyl phosphate र diallyl phosphate PVC लाई प्लाष्टिसाइजरका सामान्य उदाहरण हुन्।लचिलोपन र लोच, जुन बिजुली इन्सुलेशनमा धेरै महत्त्वपूर्ण छ, PVC मा प्लास्टिसाइजरहरू थपेर सुधार गरिन्छ।वास्तवमा PVC को अवस्थामा, जुन असंतुलित संरचनाको कारणले ध्रुवीय हुन्छ, बलियो अन्तरआणविक बन्धनहरू जन्माउँछ, जसले म्याक्रोमोलेक्युलर चेनहरूलाई कडा रूपमा जोड्दछ, यसलाई एकसाथ लचिलो बनाउँछ।एन्टिअक्सिडेन्टहरू एडिटिभहरूको अर्को समूह हो, जुन बहुलक उत्पादनमा उच्च थर्मोअक्सिडेटिभ स्थिरता तुलना गर्ने व्यावहारिक उद्देश्यको लागि डिजाइन गरिएको कुनै पनि क्रसलिङ्क गरिएको मिश्रणको लागि आवश्यक हुन्छ।सामान्यतया तिनीहरूले क्रसलिङ्किङलाई स्केभेन्जिङ रेडिकलहरूद्वारा असर गर्छ, जसले क्रसलिङ्कहरू बनाउन सक्छ।RC (4,4-thio-bis(6-tert-butyl-3-methyl phenol), MB (Mercapto benzoimidazole) एन्टिअक्सिडेन्टका उदाहरणहरू हुन् जुन Ueno et al द्वारा प्रयोग गरिन्छ। प्लाष्टिसाइजर र एन्टिअक्सिडेन्टहरूका अतिरिक्त, कलरन्टहरू आवश्यक हुन्छन्, तार इन्सुलेशन सामग्रीहरूले विशेष गरी उपकरणहरूका लागि प्रयोग गरेको हुनाले। प्लास्टिकका रङहरूमा विभिन्न प्रकारका अकार्बनिक र जैविक सामग्रीहरू समावेश हुन्छन्। यस क्षेत्रमा रङ्गीन additives लाई प्राथमिकता दिइँदैन। फिलरहरू सामान्यतया तिनीहरूको भौतिक-यान्त्रिक गुणहरू र प्रक्रियायोग्यता सुधार गर्न थपिन्छन्। फिलरहरूको सकारात्मक प्रभाव हुन सक्छ। विकिरण क्रसलिङ्किङको समयमा अवलोकन गर्नुहोस्। यो पाइन्छ कि पोलिथिलीनमा रेडिकलहरूको उत्पादन 50% द्वारा बढेको छ, जब एरोसिलको सानो मात्रा (0.05%) थपिएको छ। यो अनुमान गरिएको छ कि इन्टरफेज एरोसिलमा रेडिकलहरूको उच्च उत्पादन हुन्छ। पोलिथिलीन, जहाँ म्याक्रोमोलेक्युलहरू गैर-सन्तुलन स्थितिमा क्षतिपूर्ति नभएका स्ट्रेनहरू हुन सक्छन्। फिलरको उच्च सामग्रीको साथ, फिलरबाट पोलिमर चरणमा ऊर्जाको स्थानान्तरण हुन सक्छ र यसरी फ्रीराडिकलहरूको उच्च उपजमा योगदान पुर्‍याउँछ।यसबाहेक, प्रतिक्रियाशील मिश्रणसँग विकिरणको संयोजनले बहुलक चेनहरूमा क्रसलिङ्कहरूको स्थानीयकरणलाई असर गर्न सक्छ।

छोटकरीमा भन्नुपर्दा, विद्युतीय क्षेत्रमा प्रयोग हुने पोलिमर प्रशोधनमा विकिरणले महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। 'विकिरण क्रसलिङ्किङ' यस्तो घटना हो जसद्वारा पोलिमरका गुणहरू सुधार गर्न सकिन्छ।यो सबैभन्दा उन्नत विधि हो जस्तै 'vulcanisation' ले केही सीमितताहरू बोकेको छ।उपयुक्त मोनोमरहरूको छनौट गरेर क्रसलिङ्किङ दक्षता सुधार गर्न सकिन्छ।विकिरण क्रसलिङ्किङ प्रक्रियामा, प्लाष्टिसाइजर, फिलर र फ्लेम रिटार्डन्ट थप विकिरण क्रसलिङ्किङ प्रक्रियामा धेरै प्रभावकारी हुन्छ।विकिरण क्रसलिङ्किङ विधि पनि अर्धचालक सामग्रीको तयारीमा धेरै उपयोगी छ।यी बाहेक, विकिरण ग्राफ्टिंग प्रविधिलाई फोटोकन्डक्टिङ व्यवहारसहितको कम्पोजिट फिल्म र फिल्महरू तयार गर्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।