виды диэлектриков. Виды диэлектриков. Реферат по дисциплине Материаловедение, электрорадиоматериалы и компоненты Виды диэлектриков
 Скачать 104.53 Kb.
|
|
Воскообразные диэлектрики. Давший название группе материалов пчелиный воск для электрической изоляции в настоящее время не используется. Воскообразные диэлектрики представляют собой твёрдые легкоплавкие вещества, обладающие низкой механической прочностью, они употребляются для пропитки и заливки существенный недостаток - значительная усадка при застывании, по этому большая часть объёма пор изоляции оказывается заполненной воздухом, что приводит к понижению электрической прочности пропитанной изоляции. Церезин - смесь твёрдых углеводородов метанового ряда. Изготовляется путём очистки минерала озокерита (горного воска, представляющего собой продукт естественного перерождения нефти в условиях доступа воздуха. Преимущества - более высокая температура плавления (65 - 80 0 С) и стойкость к окислению; плотность у церезина выше, а тангенс меньше чем у парафина. При пропитке бумажных и слюдяных конденсаторов церезин вытесняет парафин. Парафин - наиболее дешёвая и широко известная неполярное воскообразное вещество. Получают его разгонкой и вымораживанием из соответствующей фракции дистиллата парафинистой нефти. Имеет плотность 0,85 - 0,9 Мг/м 3 . И температуру плавления 50-55 0 С, tg ??0,0003 - 0,0007, ? - более 10 16 Ом м; Е ПР = 20 - 25 МВ/м. При нормальной температуре парафин обладает высокой химической стабильностью, но при нагреве до 130 0 С на воздухе легко окисляется, снижая плотность в 100 раз. Парафин не растворим в воде и спиртах, но растворяется в жидких углеводородах: нефтяных маслах, бензине, бензоле. Парафин применяют для пропитки бумажных конденсаторов низкого напряжения, для пропитки дерева и картона, для заливки катушек с невысокой рабочей температурой. Синтетический парафин и синтетический церезин - высокомолекулярные углеводороды с температурой плавления 100 - 130 0 С получают при изготовлении синтетического бензина и масел. Электроизоляционные свойства этих материалов близки к свойствам натурального парафина и натурального церезина используют при пропитке бумажных конденсаторов. Вазелин - близкая к воскообразным веществам масса, мазеобразная; Вазелин - смесь твёрдых и жидких углеводородов получаемых из нефти. tgφ при 1 кГц , нормальной температуре не более 0,0002, ρ -не менее 5, 10, 12 Ом м; ЕПР при 50 Гц не менее 20 МВ/м. Применяется для пропитки бумажных конденсаторов. Лаки и компаунды. В общем смысле лаки – это растворы смол (или полимеров) в органических летучих растворителях. После высыхания они образуют блестящие прозрачные пленки, которые выполняют защитные и декоративные функции. Используются лаки для обработки как окрашенных, так и неокрашенных поверхностей. Основными составляющими лаков являются пленкообразующие вещества и растворители, но также для придания специфических свойств в состав могут вносить пластификаторы, разжижители, катализаторы и инициаторы. Зачастую лаки называются по виду пленкообразующего вещества (нитролаки, смоляные, масляные), реже – по виду растворителя (спиртовые). Группы лакокрасочных покрытий, имеющих высокую механическую и химическую стойкость, защищающих поверхности от вредного влияния окружающей среды, коррозии, температурного и огневого напряжений. Каждая разновидность ЛКМ имеет свое назначение: одни пригодны исключительно для наружных работ, другие - только для внутренних, третьи - универсальны, четвертые придают поверхностям некоторые специальные свойства (табл.3). Свойства ЛКМ в значительной степени определяются типом пленкообразующего вещества (табл.2). За рубежом наибольший объем выпуска и потребления ЛКМ для фасадных работ (более 60%) приходится на вододисперсные краски (ВД), в России этот показатель соответствует 15-20%. Стоимостью сырья определяются экономичность и целесообразность применения той или иной краски: от 0,8-1,9$ за 1 кг для алкидов и 2,0-2,9 - для акрилатов, до 2,5-3,0 для эпоксидов и 4,4-6,0 для полиуретанов. Эпоксидные и полиуретановые основы ЛКМ являются наиболее дорогостоящими, но они в большей мере обеспечивают специальные свойства покрытий: атмосферо -, водо-, хим-, абразиво-, морозо- и термостойкость; высокую адгезию к различным подложкам, включая металл, древесину, пластмассу, бетон. Специфика состава ЛКМ определяет также характер адгезии покрытия к основанию. Ниже рассмотрены лакокрасочные материалы , имеющие высокую механическую и химическую стойкость, защищающие поверхности от влияния окружающей среды, коррозии, температурного и огневого напряжений. Коррозия - это процесс разрушения поверхности металлов под влиянием химического и электрохимического воздействий среды. По статистическим данным, суммарный ущерб от коррозии металлов в промышленно-развитых странах может достигать 4-5% национального дохода. Независимо от типа конструкции и условий ее эксплуатации наиболее простым и доступным способом борьбы с коррозией является применение защитных лакокрасочных покрытий (ЛКП). ЛКП удобны в нанесении, обновимы, создают декоративный фон. Их защитное действие обуславливается либо механической изоляцией поверхности, либо химическим и электрохимическим взаимодействием покрытия и поверхности. Основными недостатками большинства ЛКП являются их ограниченные паро-, газо-, и водопроницаемость, недостаточные термо- и морозостойкость. В зависимости от состава пигментов и пленкообразующей основы ЛКП могут играть роль: барьера, пассиватора, протектора. Барьерная защита - это механическая изоляция поверхности. Эффективность ее зависит от проницаемости, стойкости покрытия, степени его сцепления с изолируемой поверхностью и быстроты появления в покрытии микротрещин. Химические средства огнезащиты подразделяют на: обмазки, лаки, краски,пропитки. Обмазки представляют собой растворы на основе цемента, асбеста и других подобных материалов. Их наносят на защищаемые конструкции, подобно штукатурке, толстым слоем, препятствующим контакту поверхности с пламенем. Эти составы используют, в основном, для защиты металлических конструкций и кирпичных стен. Обмазки могут выдерживать прямое действие огня в течение нескольких часов, но не являются ЛКМ по определению. Лаки и краски, в отличие от обмазок, имеют широкую гамму цветов и придают поверхностям декоративный вид, их можно использовать внутри жилых помещений. Применяют их для окраски металлических и деревянных конструкций. Пропитки используют, как правило, при защите древесины. Показателем эффективности использования огнезащитных составов на металле является время огнестойкости - промежуток от начала испытаний до достижения на защищаемом металле критической температуры +500°С.. Среди показателей, которыми должны обладать подобные ЛКМ: стойкость к воздействию УФ-лучей, воздействию щелочей, кислот и агрессивных атмосферных газов, стойкость к морской воде, к истиранию и механическим нагрузкам. Таблица 2.
Таблица 3.
Лаки делятся на светлые (масляные или масляно-смоляные) и черные (битумные или исковые). Наибольшее распространение получили алкидные, масляно-смоляные и безмасляные лаки. Масляные лаки представляют собой растворы природных смол и полимеров в высыхающих растительных маслах, содержащих сиккативы и растворители. Сиккативы способствуют быстрому высыханию, смолы и полимеры придают поверхности блеск и твердость, а растворители обеспечивают лучшее сцепление пленки с поверхностью. Лаки с высоким содержанием масла считаются жирными, а с низким - тощими. Для изготовления масляных лаков на основе природных смол применяют канифоль, копал, даммару, для лаков на основе синтетических полимеров - алкидный полимер, полиперхлорвинил, поливинилхлорид, полифенолформальдегид. В последнее время лаки, изготовленные на основе природных смол, используются гораздо меньше, большей популярностью пользуются лаки на основе полимеров. Поливинилхлоридные лаки стойки к действию бензина, масла, многих химически активных веществ и применяются как покрывные лаки для защиты изоляции, работающей, например, в содержащей кислотные пары атмосфере. Алкидные и масляно-смоляные лаки - это растворы алкидных или других синтетических полимеров в органических растворителях и модифицированные маслами. В зависимости от содержания масел эти лаки подразделяются на жирные (более 60% масла), средние (40—45) и тощие (35). Более жирные лаки используются для наружной отделки, тощие применяются для внутренних работ, например для покрытия столярных изделий. Масляные (масляно-смоляные) лаки производят на основе растительных масел (содержание в среднем – 41 %) и некоторых природных или синтетических смол (22 %), вследствие чего они долго высыхают (до 4 суток) и образуют долговечную эластичную пленку. Такие лаки часто используются для вскрытия деревянного пола. Недостатком масляных лаков является низкая чувствительность к колебаниям температуры и влажности окружающей среды, поэтому пол все время остается прохладным. Смоляные лаки содержат меньше масла, чем смолы, либо одинаковое количество масла и смолы (так называемые «тощие» и «средние» лаки). «Тощие» лаки достаточно быстро высыхают (до 24 часов), а пленки получаются очень блестящие, хрупкие и недостаточно атмосферостойкие. «Средние» лаки высыхают за 48 часов, образованные пленки поддаются механической обработке, но они недостаточно стойкие к атмосферным колебаниям. Смоляные лаки подразделяются на лаки на основе термопластических (шеллачные лаки) и термореактивных смол (алкидные, эпоксидные, полиуретановые лаки). Лак бакелитовый ЛБС-1 представляет собой раствор фенолоформальдегидной смолы резольного типа в этиловом спирте и изготавливается по ГОСТ 901-78. Лак предназначен для склеивания, пропитки, покрытия различных материалов, для защиты теплообменной и другой аппаратуры от воздействия технической горячей воды, слабых и средних растворов кислот и солей, для окраски нефте- и бензобаков, в составах связующих для слоистых пластиков. Кремнийорганические лаки - предназначены для изготовления различных термостойких эмалей, а также для защитной окраски металлических, бетонных, стеклянных, керамических поверхностей. Кремнийорганические лаки и эмали отличаются высокой нагревостойкостью и могут длительно работать при 180—200° С, поэтому они применяются в сочетании со стекловолокнистой и слюдяной изоляцией. Кроме этого, пленки обладают высокой влагостойкостью и стойкостью к электрическим искрам. Лаки и эмали на основе полихлорвиниловых и перхлорвиниловых смол отличаются стойкостью к воде, нагретым маслам, кислым и щелочным химическим реагентам, поэтому они применяются в качестве покровных лаков и эмалей для защиты обмоток, а также металлических деталей от коррозии. Следует обратить внимание на слабое прилипание полихлорвиниловых и перхлорвиниловых лаков и эмалей к металлам. Последние вначале покрывают слоем грунта, а затем лаком или эмалью на основе полихлорвиниловых смол. Сушка этих лаков и эмалей производится при 20, а также при 50—60° С. К недостаткам такого рода покрытий относится их невысокая рабочая температура, составляющая 60—70° С. Глифталевые лаки используются для покрытия деревянных отделочных материалов и декоративной штукатурки. Лаки, полученные на основе мочевиноформальдегидного полимера, используются для покрытиядощатых и паркетных полов. Перхлорвиниловые лаки применяются для лакирования масляных покрытий. Синтетические (или безмасляные) лаки - это растворы синтетических полимеров в органических растворителях (уайт-спирит, ацетон, сольвент и др.). Спектр видов синтетических лаков весьма обширен, как обширен и спектр полимеров, на основе которых они изготавливаются. Самые распространенные - глифталевые, мочевиниформальдегидные, перхлорвиниловые, полиакриловые и нитроцеллюлозные лаки. Водно-эмульсионные лаки — это устойчивые эмульсии лаковых основ в водопроводной воде. Лаковые основы производят из синтетических смол, а также из высыхающих масел и их смесей. Водно-эмульсионные лаки пожаро - и взрывобезопасны, потому что в их составе нет легковоспламеняющихся органических растворителей. Из-за малой вязкости такие лаки имеют хорошую пропитывающую способность. Их применяют для пропитки неподвижных и подвижных обмоток электрических машин и аппаратов, длительно работающих при температурах до 105° С. Безмасляные синтетические лаки готовят из синтетических смол. К ним относятся пентафталевые и перхлорвиниловые. Лак пентафталевый ПФ-170 светло-коричневый применяют для внутренних и наружных покрытий по масляной краске, дереву и металлу. В смеси с масляно-смоляными лаками марок 4, 5, 6 соответствующих тонов в соотношении 60:40 (масляно-смоляной, пентафталевый) он образует прочное покрытие полов. Такой лак высыхает в течение 2-3 сут, а его расход составляет 200 г на 1 м2 поверхности. Наносят лак валиком или краскораспылителем. Алкидиостирольный лак МС-25 светло-коричневый применяют для стойких внутренних противокоррозийных покрытий конструкций из бронзы, меди и алюминия, а также для атмосфероустойчивого покрытия по дереву. При температуре 18-20°С этот лак высыхает в течение 8 ч. Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки). Нитролаки – это растворы нитроцеллюлозы, смол и пластификаторов в органических растворителях. Пленки нитролаков характеризуются высокой прозрачностью, значительной стойкостью к колебаниям условий светопогоды, они легко поддаются механической обработке (полировке, шлифовке). Применяют для тонирования изделий из древесины и придания им декоративного блеска. Характеризуются резким запахом, быстро высыхают, огнеопасны. Нитроцеллюлозные лаки (нитролаки) получают путем растворения нитрата целлюлозы в смеси активных органических растворителей. Свойства лаков регулируют введением в композицию различных смол (алкидных, аминоформальдегидных и др.). Нитролаки образуют твердые прозрачные, практически бесцветные быстросохнущие пленки. Чаще всего нитролаки (НЦ-221, НЦ-222, НЦ-218, НЦ-228 и др.) применяют для лакирования изделий из дерева. Нитролаки НЦ-228 и НЦ-243 кислотного отвердения - матовые. Ими отделывают встроенную мебель. Покрытия из этих лаков, по сравнению с другими марками, имеют улучшенные физико-механические характеристики, повышенную светостойкость и стойкость к слабым химическим реагентам и растворителям. Нитролаки высыхают в течение 2 ч, обладают высокой тепло- и водостойкостью, а также устойчивостью к различным минеральным маслам и бензину. Отдельно следует отметить битумный и каменноугольный (пековый) лак. Они применяются для обработки металлических поверхностей и металлического оборудования санитарно-технического назначения в качестве антикоррозийных покрытий. Пропиточные лаки применяются для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов с целью закрепления их витков, увеличения коэффициента теплопроводности обмоток и повышения их влагостойкости. Покровные лаки позволяют создать защитные влагостойкие, маслостойкие и другие покрытия на поверхности обмоток или пластмассовых и других изоляционных деталей. Клеящие лаки предназначаются для склеивания листочков слюды друг с другом или с бумагой и тканями с целью получения слюдяных электроизоляционных материалов (миканиты, микалента и др.). Эмали представляют собой лаки с введенными в них пигментами — неорганическими наполнителями (окись цинка, двуокись титана, железный сурик и др.). Пигменты вводятся с целью повышения твердости, механической прочности, влагостойкости, дугостойкости и других свойств эмалевых пленок. Эмали относятся к покровным материалам. По способу сушки различают лаки и эмали горячей (печной) и холодной (воздушной) сушки. Первые требуют для своего отверждения высокой температуры — от 80 до 200° С, а вторые высыхают при комнатной температуре. Лаки и эмали горячей сушки, как правило, обладают более высокими диэлектрическими, механическими и другими свойствами. С целью улучшения характеристик лаков и эмалей воздушной сушки, а также для ускорения отверждения их сушку иногда производят при повышенных температурах — от 40 до 80° С. Пропиточные лаки: В обозначении марок электроизоляционных пропиточных лаков буквы и цифры означают: ГФ – глифталевый ФЛ – глифталевый ПЭ – полиэфирный МЛ – меламинный ИД – полиэфиримидный 9 – электроизоляционный М – модификация |