पॉलिमर इलेक्ट्रिकल ऍप्लिकेशन्स भाग २

इलेक्ट्रिकल क्षेत्रात, इलेक्ट्रिकल वायर आणि केबल्ससाठी आवश्यक गोष्टींपैकी एक म्हणजे इन्सुलेट आणि जॅकेटिंग साहित्य.बर्याच वर्षांपासून, पॉवर केबल्ससाठी पूर्व-प्रसिद्ध इन्सुलेशन सामग्री त्याच्या उत्कृष्ट विद्युत गुणधर्मांमुळे तेल-इंप्रेग्नेटेड पेपर होती.जास्त बिघडल्याशिवाय थर्मल ओव्हरलोडच्या उच्च डिग्रीचा सामना करण्याची क्षमता देखील आहे.तथापि, त्याच्या हायग्रोस्कोपिक स्वरूपामुळे, धातूचे आवरण ओलावा गंजलेले आहे.त्यामुळे, थर्मोप्लास्टिक सामग्रीच्या नॉन-हायग्रोस्कोपिक स्वरूपाचे संयोजन असलेल्या पॉवरकेबल इन्सुलेशन सामग्रीची दीर्घकाळ आवश्यकता होती.

क्रॉसलिंक्ड पॉलिमरची तयारी दोन वेगवेगळ्या पद्धतींनी करता येते.एक रासायनिक पद्धत आणि दुसरी आयनीकरण पद्धत.क्रॉसलिंकिंगच्या या प्रभावाची जाणीव 150 वर्षांहून अधिक जुनी असली तरी, आयनीकरण किरणोत्सर्गाचा क्रॉसलिंकिंग प्रभाव प्रथमच चार्ल्सबीने निर्णायकपणे प्रदर्शित केला.रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग पद्धत लहान-आकाराच्या आणि पातळ वॉल वायरसाठी सर्वात उत्पादक आहे आणि म्हणूनच इलेक्ट्रिक आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी वापरल्या जाणार्‍या तारा रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग पद्धतीद्वारे तयार केल्या गेल्या आहेत.ही पद्धत फायदेशीर आहे कारण कमी ऊर्जेचा वापर आणि कमी जागा आवश्यक आहे.रेडिएशन प्रक्रिया सहज नियंत्रित केली जाते आणि ऊर्जा बचत तसेच प्रदूषण नियंत्रित करण्याची क्षमता आहे.रेडिएशन क्रॉसलिंकिंगची विशिष्ट वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे सारांशित केली आहेत: (1) उत्पादन रेषेचा वेग नियंत्रित केला जाऊ शकतो.क्रॉसलिंकिंग एजंटची आवश्यकता नसल्यामुळे हाय स्पीड कव्हरिंग (एक्सट्रूझन) शक्य आहे.उच्च शक्ती आणि कमी उर्जेसह प्रवेगक वापरून, जलद क्युअरिंग प्राप्त केले जाऊ शकते.(२) क्रॉसलिंकिंग एकरूपता उत्कृष्ट आहे.योग्य मशीन निवडून आणि वायर फीडिंगसाठी इष्टतम डिझाइनचा अवलंब करून एकसमान क्रॉसलिंकिंग केले जाऊ शकते.(३) रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग प्रक्रियेद्वारे क्रॉसलिंकिंगच्या डिग्रीवर अवलंबून, विविध प्रकारचे पॉलिमर तयार केले जाऊ शकतात.शिवाय, स्टीम क्यूरिंग प्रक्रियेपेक्षा रेडिएशन क्यूरिंग प्रक्रिया अधिक श्रेयस्कर आहे.स्टीम क्यूरिंग प्रक्रियेत, उच्च वाफेच्या दाबाखाली पॉलिमर थरात पाणी झिरपल्याने असंख्य 'मायक्रोव्हॉइड्स' तयार होतात, ज्यामुळे केबल सेवा चालू असताना झाडाच्या आकाराचे आंशिक डिस्चार्ज ब्रेकडाउन होऊ शकते.जरी ही घटना खूपच क्लिष्ट असली तरी, झाडे वाढू शकतात आणि केबल्सच्या डायलेक्ट्रिक शक्तीमध्ये घट होऊ शकतात.या व्यतिरिक्त, स्टीम क्यूरिंग प्रक्रियेत उर्जेच्या वापराच्या दृष्टिकोनातून काही कमतरता आहेत: (अ) उच्च तापमान-उच्चता प्राप्त करण्यासाठी उच्च वाफेचा दाब आवश्यक आहे;(b) केबलच्या बाहेरून थर्मल वहन करण्याची कार्यक्षमता कमी आहे आणि (c) केबल कंडक्टरद्वारे मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वापरली जाते, ज्यामुळे थर्मल कार्यक्षमता कमी होते आणि क्रॉसलिंकिंग प्रतिक्रिया देखील जास्त वेळ लागतो.रेडिएशन क्युरिंग कोरड्या प्रक्रियेसाठी एक उमेदवार आहे.तथापि, यात समस्या आहे की इरॅडिएशन कालव्याद्वारे इन्सुलेशन लेयरमध्ये इलेक्ट्रॉन तयार होणे थांबले आणि/किंवा तयार होण्यामुळे विकिरण दरम्यान आणि नंतर झाडाच्या आकाराचे आंशिक विघटन होते.ते 'पाणीमुक्त प्रक्रिये'पेक्षा पूर्णपणे वेगळे आहे.पॉलिमर केबलमध्ये उच्च आर्द्रता आणि मोठ्या व्हॉईड्स असल्याने, बरे करण्याची प्रक्रिया आवश्यक आहे.वरील फायद्यांव्यतिरिक्त, रेडिएशन क्यूरिंग प्रक्रियेमध्ये सेमीकंडक्टर सामग्री सहजपणे आणली जाऊ शकते जी स्टीम क्यूरिंग प्रक्रियेच्या बाबतीत सोपे नसते कारण बहुतेक साहित्य उच्च तापमान आणि दाब सहन करू शकत नाहीत.

रेडिएशन ग्राफ्टिंग तंत्र मॅट्रिक्सला चालकता देखील प्रदान करते.इन्सुलेटिंगवर मॅट्रिक्स चालविण्याची ही एक अनोखी पद्धत आहे.या तंत्रामध्ये पाठीच्या कण्यातील सक्रिय पृष्ठभागावर ग्राफ्टिंग आणि त्यानंतर कंडक्टिंग पॉलिमर जमा करून योग्य मोनोमरसह बॅकबोन पॉलिमर निष्क्रिय करणे समाविष्ट आहे.इन्सुलेट वर्तन व्यतिरिक्त, या प्रकरणात पॉलिमर एक संवाहक म्हणून वागू शकतो.हे अद्याप स्थापित केलेले नसले तरी, ते EMI शील्डिंग, कंडक्टिंग कोटिंग्स आणि अँटिस्टॅटिक एजंट्स सारखे अनेक संभाव्य अनुप्रयोग प्रदर्शित करू शकते.भट्टाचार्य एटल.संमिश्र पॉलिमर-FEP-g-(AA)-PPY आणि पॉलिमर-FEP-g-(sty)-PPY तयार केले आहेत.प्रथम, पॉलिमर-एफईपी को-60 स्त्रोताच्या रूपात विकिरणित केले गेले आणि नंतर फिल्म मोनोमर्सच्या भिन्न टक्केवारीमध्ये बुडविली गेली.PPy नंतर ऑक्सिडंट म्हणून फेरिक क्लोराईडचा वापर करून पायरोलच्या ऑक्सिडेटिव्ह पॉलिमरायझेशनद्वारे कलम केलेल्या पृष्ठभागावर जमा केले गेले.पृष्ठभागाचा प्रतिकार कमी झाला आहे आणि 104-105ohm/cm2 च्या क्रमाने आहे.पृष्ठभागावरील प्रतिकार मोनोमर्सच्या ग्राफ्टिंगच्या टक्केवारीवर अवलंबून असतो.या तंत्राचा वापर करून, बल्क चालकतेऐवजी पृष्ठभागाची चालकता वाढवता येते.ग्रॅफ्टिंग तंत्राद्वारे चित्रपटाचे फोटोकंडक्टिंग वर्तन देखील दिले जाऊ शकते.सेल्युलोज एसीटेट-जी-(एन-विनाइल कार्बाझोल) आणि सेल्युलोज एसीटेट-जी-(एन-विनाइल कार्बाझोल-मिथाइल मेथासायलेट) ही फोटोकंडक्टिंग फिल्मची उदाहरणे आहेत.

इलेक्ट्रिकल केबल उद्योगात, प्रामुख्याने पॉलिथिलीन, पॉलीव्हिनाईल क्लोराईड (पीव्हीसी), ईपीडीएम रबर्स वापरले जातात.पॉलीथिलीनचा वापर त्याच्या उत्कृष्ट विद्युत गुणधर्मांमुळे आणि त्याच्या दीर्घ कालावधीमुळे केला जातो.अनेक कारणांमुळे कमी घनतेच्या पॉलीथिलीनला उच्च घनतेच्या पॉलीथिलीनपेक्षा प्राधान्य दिले जाते. कारणे खालीलप्रमाणे आहेत: (अ) अधिक लवचिकता;(b) उच्च-घनता पॉलीथिलीनपेक्षा जास्त डायलेक्ट्रिक सामर्थ्य;(c) HDPE पेक्षा जास्त आयुष्य;(d) HDPE पेक्षा प्रक्रिया करणे कमी कठीण आणि (e) LDPE च्या इन्सुलेशनमध्ये व्हॉईड्सचा समावेश होण्याचा कमी धोका, ज्यामुळे आयनीकरण होते.असे सर्व फायदे असूनही, केबल इन्सुलेशन सामग्री म्हणून LDPE च्या स्वतःच्या मर्यादा आहेत.थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर असल्याने, त्याचे तापमान 105-115⬚C च्या आसपास मऊ होते आणि जेव्हा ते विशिष्ट पृष्ठभाग-सक्रिय घटकांच्या संपर्कात असते तेव्हा तणाव क्रॅक होण्याची प्रवृत्ती असते.पॉलीथिलीन रेणूंचे क्रॉसलिंकिंग थर्मल तसेच भौतिक गुणधर्म सुधारते तर त्याचे विद्युत गुणधर्म मोठ्या प्रमाणात अपरिवर्तित राहतात.क्रॉसलिंक केलेले पॉलीथिलीन हे आता थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर नाही.ते पॉलिथिलीनच्या स्फटिकासारखे वितळण्याच्या बिंदूवर मऊ होते आणि एक लवचिक, रबरासारखी सुसंगतता गृहीत धरते, एक गुणधर्म जी तापमानाच्या पुढील वाढीदरम्यान ती राखून ठेवते, जोपर्यंत ते 300⬚C वर वितळल्याशिवाय कार्बनीकृत होत नाही.तणाव-तडफडण्याची प्रवृत्ती पूर्णपणे नाहीशी होते आणि गरम हवेत वृद्धत्वाचा चांगला प्रतिकार होतो.क्रॉसलिंक केलेल्या पॉलीथिलीन केबलला त्याच्या उत्कृष्ट विद्युतीय आणि भौतिक गुणधर्मांमुळे सर्वत्र पसंती दिली जाते.हे मोठे प्रवाह वाहून नेण्यास सक्षम आहे, लहान त्रिज्या वाकवण्यास सक्षम आहे आणि वजनाने हलके आहे, सोपे आणि विश्वासार्ह स्थापना करण्यास अनुमती देते, म्हणजे ते कोणत्याही तेलाचा समावेश नसल्यामुळे ते उंचीच्या मर्यादांपासून मुक्त आहे आणि त्यामुळे तेलातील तेल स्थलांतरामुळे होणाऱ्या अपयशांपासून मुक्त आहे. फील्ड केबल.याला सामान्यतः धातूच्या आवरणाची आवश्यकता नसते. अशा प्रकारे, ते धातूच्या आवरणाच्या केबल्स, गंज आणि थकवा यासारख्या विचित्र अपयशांपासून मुक्त आहे.आजकाल, रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग केवळ पॉलिथिलीनच नव्हे तर इतर पॉलिमरवर देखील लागू केले जाते जसे की पॉलिव्हिनाईल क्लोराईड, पॉलीआयसोब्युटीलीन इ. स्वतःचे पीव्हीसी अत्यंत अस्थिर पॉलिमर आहे.स्थिरीकरणाच्या प्रभावी माध्यमांच्या विकासानंतरच याला व्यावसायिक महत्त्व प्राप्त होऊ लागले.मॉडिफायिंग एजंट्स (स्टेबिलायझर्स, प्लास्टिसायझर्स, फिलर आणि इतर अॅडिटिव्ह्ज) च्या मदतीने, पीव्हीसी हे गुणधर्मांच्या विस्तृत स्पेक्ट्रमचे प्रदर्शन करण्यासाठी, अत्यंत कठोर ते अतिशय लवचिक असे बनवले जाऊ शकते.त्याच्या वापरातील विविधता आणि त्याची कमी किंमत जागतिक बाजारपेठेत त्याचे महत्त्व कारणीभूत आहे.

क्रॉसलिंकिंग कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी, पॉलिमर त्यांच्या शुद्ध स्वरूपात फारच क्वचित वापरले जातात.आवश्यक गुणधर्म प्रदान करण्यासाठी प्लॅस्टिकायझर, अँटीऑक्सिडंट्स, फिलर यांची आपापल्या पद्धतीने भूमिका असते.क्रॉसलिंकिंग प्रक्रियेदरम्यान जोडणे चांगले आहे.पॉलिमर उत्पादनाचा ठिसूळपणा कमी करण्यासाठी पॉलिमरमध्ये प्लॅस्टिकायझर जोडले जातात.जेव्हा ते फ्रीरॅडिकल्सच्या निर्मितीमध्ये भाग घेतात किंवा प्रसारित प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करतात तेव्हा ते क्रॉसलिंकिंगवर परिणाम करतात.डिब्युटाइल फॅथलेट, ट्रायटॉल फॉस्फेट आणि डायलाइल फॉस्फेट ही प्लास्टीसायझर ते पीव्हीसीची सामान्य उदाहरणे आहेत.लवचिकता आणि लवचिकता, जी इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशनमध्ये खूप महत्त्वाची आहे, पीव्हीसीमध्ये प्लास्टिसायझर जोडून सुधारली जाते.वास्तविक PVC च्या बाबतीत, जे असंतुलित संरचनेमुळे ध्रुवीय आहे, मजबूत आंतर-आण्विक बंधांना जन्म देते, जे मॅक्रोमोलेक्युलर साखळ्यांना कठोरपणे जोडतात आणि एकत्रितपणे ते लवचिक बनवतात.अँटिऑक्सिडंट्स हे अॅडिटीव्हचे आणखी एक गट आहेत, जे पॉलिमर उत्पादनावरील उच्च थर्मोऑक्सीडेटिव्ह स्थिरतेची तुलना करण्याच्या व्यावहारिक हेतूसाठी डिझाइन केलेल्या कोणत्याही क्रॉसलिंक मिश्रणासाठी आवश्यक आहेत.सामान्यतः ते स्केव्हेंजिंग रॅडिकल्सद्वारे क्रॉसलिंकिंगवर परिणाम करतात, ज्यामुळे क्रॉसलिंक्स तयार होऊ शकतात.RC (4,4-thio-bis(6-tert-butyl-3-methyl phenol), MB(Mercapto benzoimidazole) ही अँटिऑक्सिडंटची उदाहरणे आहेत जी Ueno et al द्वारे वापरली जातात. प्लॅस्टिकायझर्स आणि अँटिऑक्सिडंट्स व्यतिरिक्त, कलरंट आवश्यक आहेत, वायर इन्सुलेशन सामग्री विशेषत: उपकरणांसाठी वापरली जाते. प्लॅस्टिकच्या रंगांमध्ये विविध प्रकारच्या अजैविक आणि सेंद्रिय पदार्थांचा समावेश होतो. या फील्डमध्ये रंगीबेरंगी अॅडिटीव्हला प्राधान्य दिले जात नाही. फिलर्स सामान्यत: त्यांचे भौतिक-यांत्रिक गुणधर्म आणि प्रक्रियाक्षमता सुधारण्यासाठी जोडले जातात. फिलरचा सकारात्मक परिणाम होऊ शकतो. इरॅडिएशन क्रॉसलिंकिंग दरम्यान निरीक्षण करा. असे आढळून आले आहे की पॉलीथिलीनमधील रॅडिकल्सचे उत्पादन ५०% ने वाढले आहे, जेव्हा एरोसिलची थोडीशी मात्रा (०.०५%) जोडली जाते. असे गृहित धरण्यात आले आहे की इंटरफेस एरोसिलमध्ये रेडिकलचे उच्च उत्पादन होते. पॉलीथिलीन, जिथे मॅक्रोमोलेक्यूल्स असंतुलित अवस्थेत असू शकतात भरपाई नसलेल्या स्ट्रेन्समध्ये. फिलरच्या उच्च सामग्रीसह, फिलरपासून पॉलिमर टप्प्यात ऊर्जा हस्तांतरण होऊ शकते आणि त्यामुळे फ्रीरॅडिकल्सच्या उच्च उत्पन्नात योगदान देऊ शकते.शिवाय, प्रतिक्रियाशील मिश्रणासह विकिरणांचे संयोजन पॉलिमर साखळीसह क्रॉसलिंकच्या स्थानिकीकरणावर परिणाम करू शकते.

थोडक्यात, इलेक्ट्रिकल क्षेत्रात वापरल्या जाणार्‍या पॉलिमर प्रक्रियेमध्ये रेडिएशन महत्त्वाची भूमिका बजावते. 'रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग' ही अशी घटना आहे ज्याद्वारे पॉलिमरचे गुणधर्म सुधारले जाऊ शकतात.ही सर्वात प्रगत पद्धत आहे जसे की 'व्हल्कनाइझेशन' याला काही मर्यादा आहेत.योग्य मोनोमर्सच्या निवडीद्वारे क्रॉसलिंकिंग कार्यक्षमता सुधारली जाऊ शकते.रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग प्रक्रियेत, रेडिएशन क्रॉसलिंकिंग प्रक्रियेत प्लास्टीसायझर्स, फिलर आणि फ्लेम रिटार्डंट जोडणे खूप प्रभावी आहे.रेडिएशनक्रॉसलिंकिंग पद्धत सेमीकंडक्टर सामग्री तयार करण्यासाठी देखील खूप उपयुक्त आहे.या व्यतिरिक्त, रेडिएशन ग्राफ्टिंग तंत्राचा वापर फोटोकंडक्टिंग वर्तनासह कंपोझिट फिल्म आणि फिल्म्स तयार करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.