Polipropilen bazlı polimer karışımlarının kablo kılıf malzemesi olarak kullanılabilirliğinin araştırılması

Abstract

Enerji kablolarında kılıf malzemelerinde ana polimer olarak kullanılan PVC, PE, XLPE malzemeleri ayrı ayrı bazı dezavantajlara sahiptir. Üretim süreçlerinde her biri ayrı ayrı, çalışma sıcaklıkları, termomekanik özellikleri, akım taşıma kapasiteleri, degasing (gaz alma) işlemi gerektirmeleri ve geri dönüştürülme problemleri gibi bazı olumsuz özelliklere sahiptirler. Teze konu olan polipropilen (PP) esaslı kablo üretimi bahsi geçen özellikler göz önünde bulundurulduğunda daha avantajlı görünmektedir. PP malzemesinin sertliği belirtilen malzemelere bakıldığında daha yüksek olup, kablo üretiminde bir dezavantajdır. Yapılan çalışmada katkı malzemeleri ile bu dezavantaj giderilmiştir. Çalışmada iki alternatif yol denenmiş olup, birinci yol olarak, PP' nin düşük olan % kopma uzaması değerini geliştirmek için belirli oranlarda katkılamalar yapılmıştır. PP/PE sistemleri bu anlamda alternatif olarak değerlendirilmektedir [1]. Ancak PP ve PE' nin harmanlanması nihai ürünün özelliklerini olumsuz olarak etkilemektedir. İki polimer arasındaki arayüzey yapışması düşüktür, bu da polimerde zayıf nihai özelliklere yol açmaktadır [2,3]. Literatürde arayüzeyi güçlendirmek adına hem PP hem de PE zincirleri ile bağ yapabilen üçüncü bir katkı ilavesi önerilmektedir. Bu katkı ilavesi reaktif veya reaktif olmayan şeklinde sınıflandırılmaktadır [4]. Bu tezde güncel üretim hızı ve uygulama esasları dikkate alınarak reaktif olmayan katkılar üzerinde çalışılmıştır. Tercih edilen katkı malzemesi sektörde farklı firmaların patentlediği elastomer yapılar olmuştur. Çalışmada ikinci yol olarak ise, iki bileşenli PP/elastomer reçeteleri üzerinde çalışılmıştır.Tez ürünü karakteristik olarak, polarize ışık mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Standartlara uygunluğu; TS IEC 60502-1 [5] standardında yer alan çekme mukavemeti, % kopma uzaması, sertlik test ölçümü, iletkenlik ölçümü, yaşlandırma testi, su emme deneyi, gerilim deneyi, büzülme deneyi ile desteklenmiştir. Uygulanan test ve analizler sonucunda elastomer katkılı polipropilen karışımlarının, polietilen katkılı polipropilen karışımlarına göre daha kontrol edilebillir olarak görülmüş olup tez ürünü de bu yönde geliştirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Termoset, termoplastik, polipropilen, polietilen, elastomer

PVC, PE, XLPE materials used as matrix in sheath materials in energy cables have some disadvantages separately. In production processes, each one has some negative features such as operating temperatures, thermomechanical properties, current carrying capacities, requiring degasing (degassing) process and recycling problems. The production of polypropylene (PP) based cable, which is the subject of the thesis, seems more advantageous considering the aforementioned features. The hardness of the PP material is higher when looking at the specified materials, which is a disadvantage in cable production. In the study, this disadvantage was eliminated with additives.In the study, two alternative ways were tried, and as the first way, certain amounts of doping were made to improve the low % elongation at break of PP. PP/PE systems are considered as alternatives in this sense [1]. However, blending of PP and PE negatively affects the properties of the final product. The interfacial adhesion between the two polymers is low, resulting in poor final properties in the polymer [2,3]. In the literature, it is recommended to add a third additive that can bond with both PP and PE chains in order to strengthen the interface. This additive addition is classified as reactive or non-reactive [4]. In this thesis, non-reactive additives were studied by taking into account the current production rate and application principles. The preferred additive material has been elastomer structures patented by different companies in the sector. As a second way in the study, two-component PP/elastomer recipes were studied.The thesis product was characteristically examined by polarized light microscopy and scanning electron microscopy. Compliance with standards; It was supported by tensile strength, % elongation at break, hardness test measurement, conductivity measurement, aging test, water absorption test, tension test, shrinkage test in TS IEC 60502-1 [5] standard.As a result of the tests and analyzes applied, elastomer-added polypropylene blends were seen to be more controllable than polyethylene-added polypropylene blends, and the thesis product was developed in this direction.Keywords: Thermoset, thermoplastic, polypropylene, polyethylene, elastomer