Одной из важных проблем современной электроизоляционной техники является создание материалов, способных работать при температуре 1000 °С и обладающих при этом достаточно'высокими электрическими свойствами. Следует отметить, что спектр таких материалов на сегодняшний день чрезвычайно узок, так как эти материалы должны быть еще и технологичны для возможности их использования в электротехнических конструкциях.
К числу таких материалов, используемых в виде листов и лент, гибких в исходном состоянии, можно отнести только бумаги, получаемые из кристаллических волокон и синтетических слюд. Но бумаги из кристаллических волокон пока имеют малую механическую прочность, а бумаги из синтетической слюды фторфлогопит могут работать длительно при температуре не более 950 °С. Поскольку замена в составе синтетической слюды части ионов магния на ионы ванадия, титана и другие приводит к повышению температуры плавления слюд, предполагается, что на основе этих слюд можно получить материалы на рабочую температуру до 1000 °С. Представляло интерес получить слюдяную бумагу из синтетических слюд, содержащих в своем составе атомы титана или ванадия [11].
Характеристики слюдопластовых бумаг из титанового и ванадиевого фторфлогопита приведены в табл. 2.19.
На основе титансодержащей слюдопластовой бумаги с использованием фосфатного связующего получен электроизоляционный материал — слюдопласт ФИстФВ.
Таблица 2.19. Характеристика слюдопластовых бумаг, полученных из фторфлогопитов
Были исследованы электрические свойства (удельное объемное сопротивление и электрическая прочность) слюдопласта ФИстФВ в сравнении со свойствами слюдопласта, полученного из нормального фторфлогопита и того же связующего — ФИсФВ, в разных средах: в вакууме при остаточном давлении 10-3 — 10-4 Па, при нормальных атмосферных условиях (10+5 Па) в воздушной среде, а также в условиях повышенной влажности (относительная влажность 93%, температура 20 ° С).
Рис. 2.8. Температурная зависимость р слюдопластов на основе разных синтетических фторфлогопитов и фосфатного связующего в вакууме:
1 - титансодержащий (слюдопласт ФИсгФВ); 2 - нормальной (слюдопласт ФИсФВ)
Определяем зависимость электрических свойств от температуры в воздушной среде и вакууме в диапазоне температур 20-1000 4С, а также временные зависимости р в условиях повышенной влажности при продолжительности увлажнения до 15 сут. Перед определением зависимости р от времени увлажнения на образцы слюдопластов наносили методом катодного напыления платиновые электроды диаметром 25 мм; при определении температурных зависимостей р слой платины не наносили, так как при температурах 800-1000 °С платина выгорала. Как в вакууме (рис. 2.8), так и в воздушной среде (рис. 2.9)
Рис. 2.9. Температурная зависимость р слюдопластов на основе разных синтетических фторфлогопитов и фосфатного связующего в воздушной среде:
1 - титансодержащий (слюдопласт ФИстФВ); 2 - нормальный (слюдопласт ФИсФВ)
Рис. 2.10. Температурная зависимость ЕПр слюдопластов на основе разных синтетических фторфлогопитов и фосфатного связующего в воздушной среде:
1 - титансодержащий (слюдопласт ФИстФВ); 2 - нормальный (слюдопласт ФИсФВ)
Рис. 2.11. Зависимость р слюдопластов на основе разных синтетических фторфлогопитов от времени увлажнения:
1 - титансодержащий (слюдопласт ФИстФВ); 2 - нормальный (слюдопласт ФИсФВ) в диапазоне температур от комнатной до 700 — 800 °С кривые р-(Т) слюдопластов ФИстФВ и ФИсФВ практически совпадают, при более высоких температурах материал на титансодержащем фтор- флогопите имеет преимущество на 1—1,5 порядка.
Значения Епр обоих материалов во всем диапазоне температур близки (рис. 2.10), также близки значения удельного объемного сопротивления этих материалов в процессе увлажнения продолжительностью 15 сут (рис. 2.11).
Для определения электрического сопротивления материалов в без- масляном вакууме при температурах до 1100 °С использовали установку, представляющую собой испытательную камеру, соединенную с форвакуумным насосом и откачиваемую до заданного остаточного давления адсорбционными насосами, охлаждаемыми жидким азотом и жидким водородом. В камеру помещали нагревательное устройство с вмонтированными электродами и образцом. Нагреватель выполнен из молибденовой проволоки, намотанной на каркас из алунда, и помещенный в корпус из листового молибдена; .теплоизоляцией служит засыпка из корунда. В нагревательную печь вставлен кварцевый цилиндр с бортиками, закрывающими нагреватель; в кварцевом цилиндре установлены электроды из молибдена диаметром 25 мм, высотой 25 мм и радиусом в местах контакта с образцом 2 мм, а также помешен образец исследуемого материала. В качестве соединительных проводов использовали ниобиевый проводник. Температуру измеряли хромель-апюмелевой термопарой, горячий спай которой зафиксирован на поверхности испытуемого образца. Температуру поднимали при помощи автотрансформатора со скоростью 3—4 °С в минуту. Измерения электрического сопротивления проводили через 100 ° С с остановкой на каждой температурной ступени в течение 10 мин для равномерного прогревания испытуемого образца по его высоте (толщине).
Проведенная работа выявила целесообразность получения титансодержащего фторфлогопита с целью создания на его основе электроизоляционных слюдопластов, не уступающих по свойствам слюдопластам на нормальном фторфлогопите и имеющих некоторое преимущество по значению удельного объемного сопротивления при температуре 800-900° С.
