Как выбрать полиэтилен для кабелей? Сравнение LDPE / MDPE / HDPE / XLPE

(1) Полиэтилен низкой плотности (LDPE)

При добавлении небольшого количества кислорода или перекисей в чистый этилен, его сжимают примерно до 202,6 кПа и нагревают до 200 °C. В результате этилен полимеризуется в белый, воскообразный полиэтилен. Этот метод называется высокодавлением из-за условий процесса. Полученный полиэтилен имеет плотность 0,915–0,930 г/см³ и молекулярную массу от 15 000 до 40 000. Его структура сильно разветвлённая, "древовидная", за счёт чего материал имеет низкую плотность — отсюда и название.

(2) Полиэтилен средней плотности (MDPE)

При среднем давлении (30–100 атм) с использованием катализаторов на основе оксидов металлов происходит полимеризация этилена. Полученный MDPE имеет плотность 0,931–0,940 г/см³. Его также можно получить путём смешивания HDPE с LDPE или сополимеризацией этилена с буценом, винилацетатом или акрилатами.

(3) Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

При низких температурах (60–75 °C) и давлениях (0–10 атм), с использованием высокоэффективных координационных катализаторов (например, тетрахлорид титана и алкилалюминий), этилен быстро полимеризуется в линейный полиэтилен высокой плотности (0,941–0,965 г/см³). Он обладает улучшенной термостойкостью, механической прочностью и стойкостью к растрескиванию под воздействием окружающей среды по сравнению с LDPE.

Свойства полиэтилена

Полиэтилен — это молочно-белый, воскообразный, полупрозрачный пластик, широко применяемый в качестве изоляции и оболочки кабелей благодаря следующим преимуществам:

Отличные электрические свойства: высокая сопротивляемость изоляции, малая диэлектрическая проницаемость и низкие диэлектрические потери (tan δ), стабильные в широком диапазоне частот. Практически идеальный диэлектрик для коммуникационных кабелей.

Механическая прочность: материал прочный, но гибкий, устойчив к деформации.

Устойчивость к старению и низким температурам, а также химическая стойкость.

Отличная влагостойкость: низкое водопоглощение, практически не снижает изоляционные свойства даже при длительном пребывании в воде.

Неполярный материал — высокая газопроницаемость, особенно у LDPE.

Низкая плотность: у всех видов < 1. LDPE — около 0,92 г/см³; HDPE — около 0,94 г/см³.

Хорошая перерабатываемость: легко плавится без разложения, быстро охлаждается и сохраняет форму. Легко контролировать геометрию и размеры изделий.

Небольшой вес, простота монтажа и разделки кабелей.

Недостатки полиэтилена: низкая температура размягчения, высокая горючесть (при горении пахнет парафином), слабая устойчивость к растрескиванию под напряжением и ползучести. Требует особого внимания при использовании в подводных кабелях или при вертикальной прокладке.

Виды полиэтиленовых пластиков для кабельной промышленности

Обычный изоляционный полиэтилен
Состоит из полиэтиленовой смолы и антиоксидантов.

Полиэтилен, стойкий к атмосферным воздействиям
Содержит полиэтиленовую смолу, антиоксиданты и технический углерод. Устойчивость зависит от размера, содержания и равномерности распределения углерода.

Полиэтилен с высокой стойкостью к растрескиванию под напряжением
Использует полиэтилен с индексом текучести расплава < 0,3 и узким молекулярным распределением. Может подвергаться радиационной или химической сшивке.

Полиэтилен для изоляции высоковольтных кабелей
Использует ультрачистые полиэтиленовые смолы с добавлением стабилизаторов напряжения. Обеспечивает устойчивость к дугам, эрозии и коронному разряду.

Полупроводниковый полиэтилен
Производится добавлением в полиэтилен электропроводящего технического углерода с мелкой дисперсией и высокой структурностью.

Термопластичный безгалогенный слабо дымящий (LSZH) полиолефиновый компаунд
Состоит из полиэтиленовой смолы, антипиренов, дымоподавителей, термостабилизаторов, фунгицидов и красителей, прошедших смешивание, пластификацию и гранулирование.

Сшитый полиэтилен (XLPE)

Под воздействием высокоэнергетического излучения или сшивающих агентов линейная молекулярная структура полиэтилена превращается в трехмерную (сетевую) структуру, преобразуя термопластичный материал в термореактивный. При использовании в качестве изоляции XLPE может выдерживать непрерывную рабочую температуру до 90°C и температуру короткого замыкания 170-250°C. Методы сшивки включают физическую и химическую сшивку. Физическим методом является сшивание облучением, а наиболее распространенным химическим сшивающим агентом является DCP (перекись дикумила).