Пленочные электроизоляционные материалы

Тема 3.6 Электроизоляционные пластмассы

Под названием пластические массы (пластмассы) •объединяют весьма большую группу материалов, состоящую пол­ностью или частично из полимеров и обладающих на некоторой стадии переработки свойством пластичности.

Быстрый рост производства пластических масс объясняется ря­дом причин: 1) пластмассы обладают высокими электроизоляци­онными и антикоррозийными свойствами, кроме того, они механи­чески прочны, легки и имеют красивый внешний вид; 2) основное сырье для производства многих пластмасс недорого и доступно (нефтепродукты, природный газ); 3) переработка пластмасс в из­делия — процесс относительно несложный и дешевый.

Наряду с высокими техническими свойствами пластмассам свойственны и некоторые специфические недостатки, которые ме­шают расширению областей их применения. К таким отрицатель­ным свойствам относят:, ползучесть, т. е. способность материала медленно деформироваться на холоде под действием постоянных механических нагрузок; сравнительно невысокую теплостойкость; пониженную прочность при переменных нагрузках, быстрое по сравнению с другими материалами старение (т. е. снижение тех­нических свойств при эксплуатации).

Пластмассы состоят из связующего вещества, наполнителей, пластификаторов, красителей и стабилизаторов. Свойства деталей из пластмассы в первую очередь определяются качеством связу­ющего вещества.

Связующими веществами в электроизоляционных пластмассах обычно являются следующие материалы: 1) синтетические термо­реактивные и термопластичные полимеры; 2) кремнийорганические и фторорганические полимеры; 3) эфиры целлюлозы.

В качестве наполнителей в зависимости от требований к свой­ствам материала используют древесную муку, слюдяной порошок, асбестовые и стеклянные волокна, бумаги и ткани, кварцевую му­ку, тальк и др. Наполнители обусловливают повышенную механи­ческую прочность пластмасс и увеличивают их нагревостойкость (стеклянные и асбестовые волокна), а также уменьшают объемную усадку пластмассовых изделий. Содержание наполнителя в пласт­массах колеблется в широких пределах, доходя до 60—65%.

Пластификаторы вводят в пластмассы для уменьшения их хруп­кости и для повышения холодостойкости. Однако если они введены в больших количествах, они приводят к понижению теплостойкости и механической прочности пластмассовых изделий. В качестве пластификаторов применяют маслообразные синтетические жид­кости с высокой температурой кипения.

Красители придают пластмассам и изделиям из них определен­ную окраску.

Стабилизаторы способствуют длительному сохранению пласт­массами своих основных свойств.

Слоистые пластмассы

Слоистые пластмассы — материалы, состоящие из чередующихся слоев листового наполнителя (бумага или ткань) и связующего.

Важнейшими из слоистых электроизоляционных пластмасс являются гетинакс, текстолит и стеклотекстолит. Они состоят из листовых наполнителей, располагающихся слоями, а в качестве связующего вещества использованы бакелитовые, эпоксидные, кремнийорганические смолы и их композиции.

Гетинакс и текстолит устойчивы к минеральным маслам, поэтому широко используются в маслонаполненных электроаппаратах и трансформаторах.

Гетинакс –

Текстолит –

Стеклотекстолит –

Наиболее дешевым слоистым материалом является древесно-слоистая пластмасса (дельта-древесина). Она получается горячим прессованием тонких листов березового шпона, предварительно пропитанных бакелитовыми смолами. Дельта-древесина применяется для изготовления силовых конструкционных и электроизоляционных деталей, работающих в масле. Для работы на открытом воздухе этот материал нуждается в тщательной защите от влаги.

Асбестотекстолит- представляет собой слоистую электроизоляционную пластмассу, получаемую горячим прессованием листов асбестовой ткани, предварительно пропитанных бакелитовой смолой. Его выпускают в виде фасонных изделий, а также в виде листов и плит толщиной от 6 до 60 мм.

Асбогетинакс — слоистая пластмасса, получаемая горячим прессованием листов асбестовой бумаги, содержащей 20% сульфатной целлюлозы или асбестовой бумаги без целлюлозы, пропитанных эпоксидно-фенолоформальдегидным связующим.

Из рассмотренных слоистых электроизоляционных материалов наибольшей нагревостойкостью, лучшими электрическими и механическими характеристиками, повышенной влагостойкостью и стойкостью к грибковой плесени обладают стеклотекстолиты на кремнийорганических и эпоксидных связующих.

2.Древесно-слоистые пластики (ДСП) получают в процесе термической обработки под давлением из листов березового лущеного шпона,скрепленных бакелитовым лаком.

СПД изготавливают 2-х типов:1-цельные(срепленых из цельных по длине листов шпона),2-составные(скрепленые из нескольких листов шпона по длине уложеных в нахлестку или в стык), буквы-А,Б,В,Г указывают порядок укладки шпона в пластике, А-волокна древесины шпона во всех слоях имеют поролельное направление

Б-каждые 8-12 волокон с поралельным расположением слоев шпона чередуются с однимслоем имеющем перпендикулярное расположение волокон древесины к смежным слоям.

В-волокна древесины шпона в смежных слоях взаимо перпендикулярны

Г-волокна древесины шпона в смежных слоях последовотельно смещены на угол 45 градусов буквы(э,м,т,о) определяют назначение матерьяла

Пленочные электроизоляционные материалы

Эти материалы представляют собой тонкие пленки, изготовлен­ные различными способами в зависимости от исходного полимера. Для повышения механической прочности пленки применяют тот или иной прием ориентации молекул полимера, в результате чего они вытягиваются в определенном направлении и закрепляются в таком состоянии.

Благодаря высоким электрическим свойствам, малой толщине, достаточной механической прочности и во многих случаях высокой влагостойкости эти пленки представляют собой весьма ценный и прогрессивный диэлектрический материал для производства кон­денсаторов, кабельных изделий и т. д.

Свойства пленок обусловлены свойствами исходных полимеров, поэтому пленки можно разделить на два больших класса: неполяр­ные и полярные.

Неполярные пленки.К важнейшим неполярным пленкам отно­сят; полистирольную, пленку из сополимеров стирола, политетрафторэтиленовую, полиэтиленовую, полипропиленовую. Основные параметры неполярных пленок приведены в табл. 12.3.

Полистирольную пленку (ПС)' получают методом вы­давливания размягченного (при 140—160° С) полистирола с одно­временным растяжением в продольном и поперечном направле­ниях.

Промышленность выпускает полистирольные пленки двух марок: ППСА — для конденсаторов и ППСБ — для кабелей и общепро­мышленного применения. Недостатком этой пленки является срав­нительно невысокая температура размягчения и низкая механиче­ская прочность при надрыве.

Пленка из сополиме­ра стирола с альфаметилстиролом (САМП) об­ладает повышенной нагревостойкостью по сравнению с полистирольной пленкой при том же уровне электрических свойств. Применение этой плен­ки позволяет поднять рабочую температуру до +100° С.

Политетрафторэтиленовая пленка (ПТФЭ) является наиболее нагревостойкой из неполярных синтетиче­ских пленок. Выпускают эту пленку следующих ' марок: Ф-4ЭО — ориентированная; Ф-4ЭН — неориентированная. Она имеет толщину 20— 150 мкм и используется в каче­стве изоляции в проводах, кабе­лях, микромашинах. Широкое применение ПТФЭ ограничива­ет ее высокая стоимость.

Полиэтиленовая пленка (ПЭ) является наи­более дешевой, она подвержена воздействию нефтяного масла И; при достаточно высокой тем­пературе растворяется в нем. Это обстоятельство ограничи­вает' применение пленки в кон­денсаторах, кабелях и монтаж­ный проводах.

Полипропиленовая пленка (ПП) по свойствам во многом схожа с полиэтиле­новой, что объясняется сходст­вом исходных полимеров. По­липропиленовую пленку ис­пользуют в высоковольтных конденсаторах в качестве ком­бинированной бумажно-пленоч­ной изоляции.

Полярные пленки. Из поляр­ных синтетических электроизо­ляционных - пленок наиболее известны полиэтилентерефталатная пленка, пленки из эфиров целлюлозы, поликарбонатная, полиамидная, поливинилхлоридная. Основные параметры полярных пленок приведены в табл. 12.4.

Полиэтилентерефталатная пленка (ПЭТФ) нашла широкое применение в различных областях радиопромышленности и электротехники, благодаря хорошим электрическим характери­стикам, повышенной нагревостойкость, высокой механической прочности и влагостойкости. Пленку ПЭТФ используют в конден­саторном и кабельном производстве, а также для изоляции обмо­ток низковольтных электрических приборов.

Пленки из эфиров целлюлозы являются наиболее старым типом полимерных изоляционных пленок. Чаще всего при­меняют пленку из триацетата целлюлозы (ТАЦ). Эта пленка позволяет создать малогабаритные намоточные конденсато­ры низкого напряжения удельной емкостью до 1 Ф/м³. Большой интерес представляет для конденсаторного производства пленка из цианэтилцеллюлозы (ЦЭЦ), поскольку она имеет боль­шую диэлектрическую проницаемость е. Следует отметить недо­статочную стойкость пленок из эфиров целлюлозы к электриче­ской короне и пониженную прочность на надрыв. Эти недостатки ограничивают применение данных пленок.

Поликарбонатная пленка (ПК) — относительно новый материал, применяется преимущественно при изготовлении конден­саторов. Благодаря малому нижнему пределу толщины из нее можно изготовить конденсаторы низкого напряжения с удельной емкостью до 2 Ф/м³, т. е. более высокой, чем для тонкопленочных конденсаторов из триацетатной пленки. По температурной стабиль­ности емкости конденсаторы из пленки ПК лучше, чем полистирольные. Поликарбонатная пленка обладает высокой короностойкостыо, что представляет определенный интерес для высоковольт­ной изоляции.

Полиамидную пленку (ПАМ) изготавливают из алифа­тических полиамидов. Она имеет невысокие электрические пара­метры, которые существенно ухудшаются при нагревании и воз­действии влаги. Эту пленку применяют в основном в кабельной' технике для изоляции проводов с наружным покрытием из поливинилхлорида или полиэтилена.

Поливинилхлоридную пленку (ПВХ) получают обычно из хлорированного поливинилхлорида. Она обладает невы­сокими электрическими свойствами, низкой нагревостойкостью, что ограничивает ее применение.

В настоящее время некоторые пленки, например полиамидные, фторопластовые имеют высокую стоимость. Широкая замена элек­троизоляционных бумаг пленочными синтетическими материалами (в конденсаторах, кабелях) в известной мере сдерживается боль­шой разницей в цене этих материалов.