eng
Выпуск #1/2015
О.Барашков
СШИТЫЕ ПОЛИМЕРЫ В КАБЕЛЯХ СВЯЗИ: особенности поглощения воды
СШИТЫЕ ПОЛИМЕРЫ В КАБЕЛЯХ СВЯЗИ: особенности поглощения воды
Просмотры: 3228
Рассматриваются природа и механизм действия суперабсорбирующих полимеров, используемых для производства водоблокирующих лент, нитей и других аналогичных конструктивных элементов кабельных изделий.
В данной статье использованы материалы доклада компании Evonik на состоявшейся в Кельне (Германия) ежегодной европейской конференции по кабельным пластмассам "Суперабсорбирующие полимеры как водоблокирующие компоненты в кабелях". В упомянутом докладе рассматриваются некоторые физико-химические аспекты механизмов функционирования водоблокирующих полимеров.
Блокирование воды является во многих условиях применения кабельных изделий необходимым для их безаварийной и долгосрочной эксплуатации. В частности, водоблокирование элементами конструкции кабельного сердечника весьма существенно для надежной и устойчивой передачи данных по оптическим кабелям (ОК), прокладываемым непосредственно в грунт, в кабельной канализации (которая далеко не всегда герметична), подвешиваемым на опорах и так далее.
Хотя предоставленная в статье информация не относится непосредственно к функционированию кабельных конструкций, понимание физической картины действия водоблокирующих полимеров должно быть полезным, в том числе для технологов и других специалистов заводов-изготовителей ОК.
Функция водоблокирования может быть реализована путем использования различных технических решений. Один из оптимальных и проверенных на практике подходов – применение сухих материалов, разбухающих в воде.
Водонабухающие материалы образуют мягкий гель в месте, где вода проникает внутрь сердечника кабеля, при этом все места, не контактирующие с водой, остаются сухими. Кабели с водоблокирующими материалами, в том числе оптические, полностью удовлетворяют требованиям немецкого стандарта G 95218, часть 29. Проявление действия воды на суперабсорбирующий полимер (САП) показано на рис.1.
По своей природе эти полимеры представляют собой поперечносшитый полиэлектролит, а именно продукт радикальной полимеризации акриловой кислоты, в котором часть карбоксильных групп нейтрализована гидроксидом натрия (рис.2).
Фактически это известная из курса аналитической химии буферная смесь, только жестко фиксированная на углеводородной цепи полимера. В водной среде карбоксильные группы нейтрализуют ионы ОН–, в кислой группе цепи –СОО– взаимодействуют с ионами Н+ и нейтрализуют их, превращая в –СОО– (группы СОО– в водной среде образуются из групп СООNа, поскольку последние в такой среде полностью диссоциированы).
Важно отметить, что степень набухания полимерного абсорбента в воде зависит от степени сшивки (рис.3). Как видно из рисунка, чем больше степень сшивки, тем меньше поглощающая способность материала. А вот между эластичностью и степенью сшивки имеется обратная зависимость (рис.4).
Заключая, отметим, что контролируя степень сшивки, можно получать гели с различной твердостью и степенью набухания и соответственно подбирать полимерный абсорбент, наиболее соответствующий требованиям той или иной кабельной конструкции.
Блокирование воды является во многих условиях применения кабельных изделий необходимым для их безаварийной и долгосрочной эксплуатации. В частности, водоблокирование элементами конструкции кабельного сердечника весьма существенно для надежной и устойчивой передачи данных по оптическим кабелям (ОК), прокладываемым непосредственно в грунт, в кабельной канализации (которая далеко не всегда герметична), подвешиваемым на опорах и так далее.
Хотя предоставленная в статье информация не относится непосредственно к функционированию кабельных конструкций, понимание физической картины действия водоблокирующих полимеров должно быть полезным, в том числе для технологов и других специалистов заводов-изготовителей ОК.
Функция водоблокирования может быть реализована путем использования различных технических решений. Один из оптимальных и проверенных на практике подходов – применение сухих материалов, разбухающих в воде.
Водонабухающие материалы образуют мягкий гель в месте, где вода проникает внутрь сердечника кабеля, при этом все места, не контактирующие с водой, остаются сухими. Кабели с водоблокирующими материалами, в том числе оптические, полностью удовлетворяют требованиям немецкого стандарта G 95218, часть 29. Проявление действия воды на суперабсорбирующий полимер (САП) показано на рис.1.
По своей природе эти полимеры представляют собой поперечносшитый полиэлектролит, а именно продукт радикальной полимеризации акриловой кислоты, в котором часть карбоксильных групп нейтрализована гидроксидом натрия (рис.2).
Фактически это известная из курса аналитической химии буферная смесь, только жестко фиксированная на углеводородной цепи полимера. В водной среде карбоксильные группы нейтрализуют ионы ОН–, в кислой группе цепи –СОО– взаимодействуют с ионами Н+ и нейтрализуют их, превращая в –СОО– (группы СОО– в водной среде образуются из групп СООNа, поскольку последние в такой среде полностью диссоциированы).
Важно отметить, что степень набухания полимерного абсорбента в воде зависит от степени сшивки (рис.3). Как видно из рисунка, чем больше степень сшивки, тем меньше поглощающая способность материала. А вот между эластичностью и степенью сшивки имеется обратная зависимость (рис.4).
Заключая, отметим, что контролируя степень сшивки, можно получать гели с различной твердостью и степенью набухания и соответственно подбирать полимерный абсорбент, наиболее соответствующий требованиям той или иной кабельной конструкции.
Отзывы читателей
