Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Материалы на основе природных слюд - Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Оглавление
Высоконагревостойкая электрическая изоляция
Введение
Материалы на основе природных слюд
Гибкие, формовочные и прокладочные материалы из природных слюд
Исследование свойств материалов из природных слюд
Электрические свойства природного фторфлогопита
Материалы на основе синтетических фторфлогопитов
Превращения в материалах на основе фторфлогопита под воздействием высокой температуры
Гибкие, формовочные и прокладочные фторфлогопитовые материалы
Исследование свойств материалов из фторфлогопита
Свойства формовочных и прокладочных материалов из фторфлогопита
Исследование свойств материалов на основе титансодержащего фторфлогопита
Пропиточные составы
Пропиточные составы на основе кремнийорганических связующих
Исследование свойств пропиточных составов при высоких температурах в разных средах
Свойства пропиточного состава на основе олигометилсилоксана, наполненного алундом
Покрытия
Органосиликатные, металлофосфатные и стеклокерамические покрытия
Исследования свойств покрытий
Свойства стеклокерамических покрытий
Заливочные компаунды
Фосфатные, органосиликатные и кремнийорганические заливочные компаунды и герметики
Исследование свойств заливочных компаундов
Свойства алюмосиликатфосфатных компаундов
Слоистые и композиционные пластики
Слоистые пластики на основе асбеста, стеклоткани и слюды
Исследование свойств слоистых пластиков при высоких температурах
Свойства слоистых пластиков на основе алюмофосфатов и стеклоткани или асбеста
Свойства слоистых пластиков на основе полиалюмоорганосилоксана и слюдопластовой бумаги
Свойства слоистых пластиков на основе фосфатов и нитевидных кристаллов
Композиционные пластики
Стекла
Стекла, микалексы и ситаллы
Исследование свойств стекол и материалов на их основе
Свойства новомикалексов
Свойства слюдоситаллов
Керамика из тугоплавких оксидов
Корундовая, периклазовая, бериллиевая, циркониевая керамика
Исследование свойств корундовых керамических материалов
Материалы из тугоплавких безоксидных соединений
Исследование свойств пиролитического нитрида бора при высоких температурах
Изоляция проводов
Изоляция проводов со стекловолокнистой изоляцией
Взаимодействие между проводниковыми и электроизоляционными материалами под воздействием высокой температуры
Исследование свойств изоляции проводов при высоких температурах
Свойства стекловолокнистой изоляции проводов
Системы электрической изоляции высокой нагревостойкости
Системы изоляции высоковольтного оборудования высокой нагревостойкости
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротехническом оборудовании
Применение изоляции высокой нагревостойкости в генераторах и трансформаторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электромагнитных насосах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в МГД машинах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в тензорезисторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротермическом оборудовании
Заключение, литература

Глава первая
МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ СЛЮД

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Природные слюды — мусковит и флогопит, а также электроизоляционные материалы на их основе (ЛСКН, ГСКН, ГИКН и ГИКН-Т) находят все более широкое применение в высокотемпературном электротехническом оборудовании. Уровень электрических свойств этих материалов высок; характеристики стабильны во времени при температурах 600-700 ° С [1,2].
В последние годы получены и исследованы новые миканиты и слюдопласты на основе природных слюд. Эти материалы отличаются от известных более простой технологией получения, пониженной температурой обработки и тем, что для их получения наряду с кремнийорганическим связующим использованы неорганические связующие фосфатного типа. Кроме того, найдены и исследованы новые природные слюды типа фторфлогопит, получены и исследованы электроизоляционные материалы на их основе.

ХИМИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В МАТЕРИАЛАХ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ СЛЮД ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Электрические и физико-механические свойства слюдосодержащих материалов зависят от химических процессов и структурных превращений, протекающих под воздействием высокой температуры в композициях слюда — связующее. Ниже рассмотрены композиции мусковит — кремнийорганическое связующее, мусковит — фосфатные связующие (ортофосфорная кислота, алюмофосфат, алюмохромфосфат, диаммонийфосфат), флогопит — фосфатные связующие (те же). Физико-химическими исследованиями системы мусковит — кремнийорганическое связующее установлено [1], что при нагревании этой композиции происходит взаимодействие наполнителя и связующего, приводящее к образованию нового материала, по структуре близкого к структуре трехслойной слюды. При рассмотрении процессов, происходящих при нагревании в системе мусковит — фосфатное связующее, показано [3], что между компонентами происходит частичное химическое взаимодействие; слюда, не прореагировавшая с фосфатом, испытывает превращение свободного мусковита.

Рентгенофазовым анализом исследовано взаимодействие флогопита с ортофосфорной кислотой, алюмофосфатом, диаммонийфосфатом и алюмохромфосфатом (АХФ), а также мусковита с ортофосфорной кислотой (Н3РО4)    [4]. Рентгенограммы снимали на аппарате ДРОН-2, в СиКа-излучении. Продуктами взаимодействия мусковита с Н3РО4 являются в основном фосфаты алюминия и калия, а также коллоидный кремнезем. При термообработке кремнезем кристаллизуется в виде а- и 0-кристобалита, а фосфаты - в виде ортофосфатов.
В системе флогопит — ортофосфорная кислота кристаллизация начинается при 700 °С с образования 0-кристобалита (так же, как и в системе мусковит - Н3РО4). При 900 °С наблюдается полное разрушение структуры флогопита и появляются пирофосфат магния Μg2Ρ2О7, α-кристобалит SiО2, α-фосфокристобалит А1РО4, а-кристобалит SiО2 и α-тридимит предположительного состава иА1РО4 mSiО2.
Диаммонийфосфат и АХФ взаимодействуют с флогопитом менее активно, чем ортофосфорная кислота, что обусловливает меньшее разрушение слюды.
Алюмофосфат взаимодействует с флогопитом в основном за счет катионов межслоевого промежутка, не вызывая разрушения октаэдрического слоя, что подтверждается отсутствием на рентгенограммах рефлексов фосфатов магния, а также сохранением рефлексов общего положения. В этом случае фазовый состав представлен главным образом фосфатами калия и алюминия в виде метафосфатов, а также тридимитной и кристобалитной формами берлинита.
При взаимодействии флогопита с АХФ фосфаты алюминия не фиксируются, а образуется фосфат магния. Поэтому предполагают, что происходит ионный обмен между катионами алюминия из АХФ на катионы магния из флогопита.
Активность взаимодействия флогопита с фосфорнокислыми соединениями уменьшается в следующем порядке: ортофосфорная кислота, диаммонийфосфат, алюмофосфатные связки и зависит от степени их нейтрализации.
Таким образом, слюда взаимодействует с Н3РО4 с образованием металлофосфатов и коллоидного кремнезема. В системе мусковит — Н3РО4 образуются фосфаты калия и алюминия, в системе флогопит - Н3РО4 — фосфаты магния, калия, алюминия. Взаимодействие флогопита с алюмофосфатом, АХФ и диаммонийфосфатом происходит главным образом за счет катионов межслоевого промежутка и октаэдрического слоя и в отличие от его реакции с Н3РО4 — без участия катионов кремния.
Флогопит при взаимодействии с Н3РО4 сохраняет структуру при нагревании до более высоких температур, чем мусковит, несмотря на его большую химическую активность, позволяющую осуществлять получение слюдофосфатных материалов на основе флогопита при более низких температурах, чем с мусковитом [4].

По данным определения теплоты растворения проб молотых слюд флогопит обладает большей реакционной способностью, чем мусковит. Теплота растворения флогопита составляет 1200—1300 кДж/моль, мусковита — 700 кДж/моль. Это обусловлено наличием в кристаллической решетке флогопита активно взаимодействующих катионов магния, которые практически отсутствуют в мусковите. Разность теплоты растворения флогопита и мусковита с большим приближением можно отнести к энергии связи Mg—О в кристаллической решетке флогопита, которая на 20% больше энергии этой же связи в оксиде магния.
Растворение слюды увеличивается в результате измельчения ее чешуек за счет возрастания площади торцевых граней. Химическое взаимодействие ортофосфорной кислоты с монокристаллами по плоскости спайности слюды заметно растет при высоких температурах как у мусковита, так и у флогопита [5].
Фосфор по данным рентгеноспектрального анализа концентрируется на торцевых гранях кристаллов слюды. Неравномерное распределение фосфора указывает на более интенсивное взаимодействие по торцевым граням.
Композиции с применением алюмохромфосфатного связующего по данным дифференциального термического анализа являются наиболее перспективными в технологическом отношении, так как имеют только один эндотермический эффект с максимумом при 120—140 °С, в то время как композиции с диаммонийфосфатом - четыре: при 165, 185, 240, 300 °С; с ортофосфорной кислотой - четыре: при 120, 140, 250, 450 °С; с алюмофосфатным связующим - два: при 120 и 255 °С. По совокупности показателей (большая реакционная способность, устойчивость структуры, большие природные запасы) слюда флогопит является более перспективным материалом для композиций, способных работать при температурах до 700 С, чем мусковит. Образующиеся в процессе частичного избирательного разрушения поверхностных граней слюдяных частиц продукты взаимодействия с исходными фосфатными компонентами (фосфаты магния, калия, алюминия) являются клеящим веществом в слюдяном материале.
Введение в слюдопластовую бумагу фосфатных связующих при общем незначительном уменьшении общей пористости приводит к перераспределению размера пор: уменьшается количество пор размером (3-9) -10-6 м и возникают микропоры размером (4-8) 10-9 м, что повышает влагостойкость и электрическую прочность материала [5]. Свойства рассматриваемых материалов на основе мусковита, флогопита, кремнийорганических и фосфатных связующих представлены в § 1.3—1.5.



 
« Высоковольтные выключатели переменного тока   Диагностика обмоток силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.