Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Электроматериаловедение

Поликонденсационные органические диэлектрики - Электроматериаловедение

Оглавление
Электроматериаловедение
Строение металлических проводниковых материков
Свойства металлов
Факторы, влияющие на свойства проводников
Проводниковая медь и сплавы
Проводниковый алюминий
Проводниковые железо
Свинец
Благородные металлы
Тугоплавкие металлы в электротехнике
Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
Обмоточные провода
Монтажные провода
Установочные провода
Кабели
Магнитные материалы
Магнитно-мягкие материалы
Магнитно-твердые материалы
Диэлектрики
Способы измерения электрических характеристик диэлектриков
Характеристики электроизоляционных материалов
Газообразные диэлектрики
Жидкие диэлектрики
Очистка, сушка и регенерация электроизоляционных масел
Синтетические жидкие диэлектрики
Твердые органические диэлектрики
Поликонденсационные органические диэлектрики
Природные электроизоляционные смолы
Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики
Пленочные электроизоляционные материалы
Электроизоляционные лаки
Электроизоляционные эмали
Воскообразные диэлектрики
Термопластичные компаунды
Термореактивные компаунды
Электроизоляционные бумаги, картоны, фибра, волокнистые материалы
Текстильные электроизоляционные материалы
Электроизоляционные лакоткани
Электроизоляционные пластмассы
Свойства и области применения пластмасс
Слоистые электроизоляционные пластмассы
Древеснослоистые пластмассы и намотанные изделия
Электроизоляционные резины
Электроизоляционная слюда
Миканиты
Микафолий и микалента
Слюдинитовые и слюдопластовые электроизоляционные материалы
Керамика
Фарфоровые изоляторы
Стекло и стеклянные изоляторы
Характеристики изоляторов
Конденсаторные керамические материалы
Сегнетокерамика
Минеральные диэлектрики
Полупроводниковые материалы
Полупроводниковые материалы и изделия
Основные полупроводниковые изделия
Электроугольные изделия
Припои и клеи

§ 55. Поликонденсационные органические диэлектрики
Из этой группы высокополимерных материалов в электротехнике получили наибольшее применение резольные, новолачные, полиэфирные, поливинилацеталевые и эпоксидные смолы.
Резольные смолы являются термореактивными веществами, которые в своей конечной стадии не размягчаются при нагревании. Переход в неплавкое и нерастворимое состояние у резольных смол совершается в три стадии. Только что полученная смола находится в первоначальной стадии А (резол). Она размягчается при нагреве и растворяется в растворителях. При дальнейшем нагревании резольная смола переходит в стадию В, в которой она еще может размягчиться (при 95—100° С), но уже не растворяется в растворителях. При последующем нагревании смола переходит в конечную стадию С. В этой стадии резольная смола состоит из больших, трехмерных молекул и уже не способна плавиться и растворяться. Это свойство резольных смол используется в производстве термореактивных пластмасс (гетинакс, текстолит и др.).
Из резольных смол наибольшее применение в электротехнике имеет бакелитовая смола (бакелит). Она образуется в результате реакции поликонденсации, протекающей между кристаллическим фенолом (С6Н5—ОН) и формалином (40-процентный раствор газа— формальдегида СНгО в воде) в присутствии щелочного катализатора— гидрата окиси бария Ва(ОН)2 или гидрата окиси аммония NH4OH — в виде 25-процентного раствора в воде. Формальдегид берется в избытке. Для получения бакелитовой смолы определенное количество компонентов (фенол, формалин и катализатор) загружают в медный варочный котел, где они перемешиваются вращающейся мешалкой. Затем варочный котел нагревают до 95° С.
При этой температуре начинается реакция поликонденсации, в результате которой в нижней части варочного котла образуется густая сиропообразная масса коричневого цвета. Это бакелитовая смола в первоначальной стадии А. В верхней же части котла над слоем смолы располагается слой воды (надсмольная вода), являющейся побочным продуктом реакции. После окончания варки смолы воду откачивают; получившуюся смолу сушат под вакуумом при температуре 60—70°С, а затем разливают в металлические противни.
Охлажденная (до комнатной температуры) бакелитовая смола представляет собой твердое хрупкое вещество коричневого цвета.
Она имеет характерный запах фенола (карболовой кислоты). Бакелитовая смола применяется в качестве связующего вещества в пластмассах, а также для получения бакелитовых лаков. Чтобы получить спиртовой бакелитовый лак, этиловый спирт вводят в варочный котел для растворения высушенной смолы в стадии А. Обычно получают лак с содержанием 50—65% бакелитовой смолы.
С целью экономии этилового спирта широко применяют жидкие водно-эмульсионные бакелитовые смолы, содержащие 15—20% воды. Спиртовыми лаками и жидкими смолами пропитывают волокнистые основы (бумага, ткани), применяемые для производства слоистых электроизоляционных материалов — гетинакса, текстолита, стеклотекстолита и др.
Если вместо кристаллического фенола взять крезол (жидкое вещество) и провести поликонденсацию между крезолом и формальдегидом, то получится крезолформальдегидная смола. Эта смола тоже относится к резольным смолам. Она обладает более высокими электроизоляционными свойствами.
Все резольные смолы являются полярными диэлектриками, поэтому их диэлектрическая проницаемость равна е = 5,0н-6,0В своей конечной стадии С резольные смолы обладают стойкостью к минеральным маслам и к воде, по они не стойки к электрическим искрам. Под действием искровых разрядов поверхность резольных смол легко обогащается углеродом, в результате чего создаются науглероженные токопроводящие дорожки. Вследствие этого пластмассовые изделия, изготовленные на основе резольных смол, не рекомендуется применять там, где возможно образование сильных электрических искр.

Новолачные смолы (новолаки), как и резольные, получают в результате реакции поликонденсации между фенолом и формальдегидом, но при недостатке формальдегида (на 100 кг фенола берут только 27 кг формальдегида). При этом применяют кислотный катализатор — соляную кислоту.
Полученная новолачная смола представляет собой густую массу светло-коричневого цвета, которую в нагретом состоянии разливают в противни. В остуженном состоянии новолачная смола представляет собой твердое хрупкое вещество, растворяющееся в этиловом спирте и ацетоне. Электроизоляционные свойства новолачных смол ниже, чем у резольных смол. Новолачные смолы с улучшенными электроизоляционными свойствами изготовляются на основе фенола, анилина и формальдегида.
Новолачные смолы являются термопластичными веществами. Они сохраняют плавкость и растворимость при длительном хранении и даже при нагревании до 200° С. Новолачные смолы могут быть переведены в неплавкое и нерастворимое состояние при взаимодействии их (в нагретом состоянии) с уротропином. Этим пользуются для получения быстро прессующихся пластмасс на основе новолачных смол. Для этого в порошкообразную новолачную смолу вводят 12—15% уротропина (порошок белого цвета). Эти два порошкообразных вещества тщательно смешивают друг с другом, а также с красителями и наполнителями (древесная мука и др.). Из полученной смеси прессуют в стальных нагретых пресс-формах пластмассовые детали для электрических аппаратов низкого напряжения (основания и крышки выключателей, патронов), а также конструкционные детали (кнопки, рукоятки и др.).
Более широкому применению пластмасс на основе новолачных смол препятствуют их пониженные электроизоляционные свойства, особенно во влажной атмосфере, и низкая стойкость к искровым разрядам.
Глифталевые смолы относятся к группе полиэфирных смол, получаемых поликонденсацией многоатомных спиртов (гликоль, глицерин и др.) и органических кислот (фталевая, малеиновая и др.).
Глифталевые смолы (глифтали) получают в результате реакции поликонденсации глицерина и фталевого ангидрида при избытке последнего *.

*Название «глифтали» произошло в результате сокращения слов «глицерин» и «фталевый».

Для обеспечения достаточной гибкости глифталевые смолы модифицируют, т. е. в процессе поликонденсации в них вводят жирные кислоты и растительные масла, например касторовое масло. Отличительной особенностью глифталевых смол является их высокая клеящая способность при хороших электрических характеристиках, стойкости к поверхностным разрядам и повышенная нагревостойкость до 130° С.
Глифталевые смолы в электротехнике используются как основы для клеящих, пропиточных и покровных лаков, пленки которых (после запекания) оказываются стойкими к нагретому минеральному маслу.
Клеящие глифталевые лаки нашли большое применение для клейки слюды в производстве твердой и гибкой слюдяной изоляции (миканиты, микаленты).

Лавсан — прозрачный высокополимерный диэлектрик кристаллического или аморфного строения. Как и глифтали, лавсан относится к полиэфирам. Лавсан кристаллического строения получают в результате реакции поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля. Изготовленные из этого материала прозрачные лавсановые пленки толщиной 30—100 мкм (микрон) находят широкое применение в электрических машинах в качестве пазовой изоляции. Часто лавсановая пленка наклеивается на электротехнический картон или на стеклянную ткань и в таком сочетании применяется в качестве пазовой изоляции в электрических машинах. Лавсановые пленки стойки к растворителям, содержащимся в лаках, а также к плесневым грибкам и влаге и поэтому могут применяться в электрических машинах и аппаратах тропического исполнения. Лавсановые пленки могут длительно работать при температурах, не превышающих 120° С (класс нагревостойкости Е).
При довольно большой электрической прочности (E'Пр= 130-К 170 кВ/мм) лавсановые пленки нестойки к электрической короне. Поэтому область применения их ограничивается электрооборудованием низкого напряжения. При длительном нахождении в трансформаторном масле при 110—120° С пленки приобретают хрупкость. Температура плавления кристаллического лавсана равна 230—260° С.
Для производства электроизоляционных лаков применяют лавсан аморфного строения. В этом случае реакцию поликонденсации проводят между терефталевой кислотой, этиленгликолем и глицерином и вводят еще отвердитель (бутилтитанат). В качестве растворителя (для получения лака) используют трикрезол или смесь трикрезола и сольвентнафты.
Пленки лавсановых лаков не размягчаются при нагреве (термореактивны) .

Поливинилацеталевые смолы представляют собой высокополимерные вещества, получаемые в результате реакции поликонденсации поливинилового спирта с альдегидами (формальдегид, уксусный альдегид и др.) в присутствии кислотного катализатора — серной или соляной кислоты.
Поливинилацеталевые смолы являются термопластичными полярными диэлектриками. В электротехнике эти смолы применяются в качестве основы эмальлаков для изолирования обмоточных проводов .
Эпоксидные смолы представляют собой сиропообразные жидкости или твердые вещества желтой или светло-коричневой окраски. Жидкие эпоксидные смолы являются низкомолекулярными
веществами, но при большом молекулярном весе (свыше 1000) эпоксидные смолы представляют собой твердые вещества.
Эпоксидные смолы получаются в результате реакции поликонденсации хлорированного глицерина с резорцином или дианом (дифенилолпропан). Процесс образования смолы происходит в щелочной среде. Для этого в реактор (закрытый сосуд) вводят 25— 50-процентный раствор едкого натра. Молекулы эпоксидных смол
содержат так называемые эпоксидные группычто послужило основанием назвать эти смолы эпоксидными.
Эпоксидные смолы нашли широкое применение в электротехнике как основы электроизоляционных заливочных компаундов , а также клеящих лаков и клеев. Достоинством эпоксидных компаундов (заливочные составы для герметизации обмоток и других частей электрических аппаратов) является очень малая объемная усадка (0,6—1,0%) при их отвердевании. Кроме того, затвердевшие эпоксидные смолы обладают большой механической прочностью и стойкостью к воде.
В качестве отвердителей применяются ангидриды малеиновон и фталевой кислот и другие вещества (пиридин и др.). В зависимости от состава применяемого отвердителя процесс отверждения жидкой эпоксидной смолы может протекать при нагревании от 100 до 160° С или при комнатной температуре.
Промышленность выпускает эпоксидные смолы марок ЭД-5; ЭД-6; Э-37 и др.



 
« Электромагнитные выключатели ВЭМ-6 и ВЭМ-10   Электромонтажные изделия »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.