СПРАВОЧНИК
ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛАМ
В ТРЕХ ТОМАХ
ПОД РЕДАКЦИЕЙ Ю. В. КОРИЦКОГО, В. В. ПАСЫНКОВА, Б. М. ТАРЕЕВА
Третье, переработанное издание
ТОМ 1
Согласовано с Государственной службой стандартных справочных данных
МОСКВА ЭНЕРЕОАТОМИЗДАТ 1986
ББК.31.2§__
С 74
УДК 621.315.61 (035.5)
Рецензент: доктор техн, наук, проф. С. А. Яманов
' Справочник по электротехническим материа-С 74 лам: В 3 т. Т. 1/Под ред. Ю. В. Корицкого и др.— 3-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1986.— 368 с.: ил.
Приведены свойства электроизоляционных материалов. Рассмотрены: газообразные и жидкие диэлектрики, полимеры, смолы, лаки и компаунды, пропитанные и непропитанные волокнистые материалы, слоистые пластмассы. В третье издание включены новые материалы, которые используются в последнее время. Второе издание вышло в 1974 г. Том второй выйдет в 1986 г.
Для инженерно-технических работников предприятий электротехнической, электронной и радиотехнической промышленности.
Л 2302020000-451
С---------------- 70-85
051(01)-86
ББК 31.23
© Издательство «Энергия», 1974.
© Энергоатомиздат, 1986.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В связи с потребностью широких кругов читателей в справочной литературе по сорта-' менту, свойствам и областям применения электроизоляционных и других электротехнических материалов Секция электрической изоляции (ранее — Всесоюзное бюро электрической изоляции) Научно-технического общества энергетики и электротехнической промышленности имени акад. Г. М. Кржижановского уже давно проявила инициативу в организации издания такого рода литературы. Еще в годы Великой Отечественной войны были подготовлены и выпущены в свет два справочных издания сравнительно небольшого объема: Б. М. Тареев. «Справочник по электроизоляционным материалам» и Ю. В. Корицкий и Б. М. Тареев «Заменители электроизоляционных материалов» (Госэнергоиздат, 1944).
В 1948 г. Госэнергоиздатом был выпущен в свет составленный в соответствии с решением Всесоюзного бюро электрической изоляции и посвященный научной н инженерно-технической общественности Советского Союза «Справочник по электрической изоляции» под редакцией Ю. В. Корицкого и Б. М. Тареева. Особенностью этого справочника, составленного коллективом 23 авторов, явилось то, что, помимо собственно электроизоляционных материалов, в нем описывались также н системы электрической изоляции в кабелях, конденсаторах, электрических машинах, трансформаторах и радиоаппаратуре.
«Справочник по электрической изоляции» был переведен и издан на румынском (в Бухаресте) н китайском (в Пекине) языках.
Большое значение других впдов электротехнических материалов, помимо электроизоляционных, определило целесообразность издания справочной литературы по различным электротехническим материалам. Такой «Справочник по электротехническим материалам» под редакцией К. А. Андрианова, Н. П. Богородицкого, Ю. В. Корицкого и Б. М. Тареева был издан Госэнергоиздатом в трех книгах (т. I, ч. I — «Электроизоляционные материалы. Свойства материалов», 1958; т. I, ч. II — «Электроизо-. ляционные материалы,- Методы испытания и применения материалов», 1959; т. II — «Магнитные, проводниковые, полупроводниковые н другие материалы», 1960); в его создании участвовал коллектив из 62 авторов. Справочник был переведен на китайский язык и издан также в трех книгах в Пекине.
Второе, переработанное издание «Справочника по электротехническим материалам» под редакцией Ю. В. Корицкого, В. В. Пасынкова и Б. М. Тареева было выпущено издательством «Энергия» в трех томах (т. I н II —1974; т. Ш —1976); его составлял коллектив из 83 авторов. Это издание было переведено на румынский язык и издано в Бухаресте. В отличие от первого издания во второе не вошли специальные разделы, посвященные системам изоляции.
Таким образом, к моменту Подготовки настоящего издания Справочник имел уже 40-летнюю историю. Параллельно с этим справочником под руководством вначале П. Е. Гетмана, а затем В. Б. Березина было организовано составление справочника «Электротехнические материалы», рассчитанного на практических работников материально-технического снабжения и сбыта предприятий, баз и складов, а также плановиков н экономистов (1-е изд. — Энергия, 1964; 2-е изд. — Энергия, 1969; 3-е изд. — Энергоатомиздат, 1983).
Настоящий энциклопедический Справочник, издаваемый в трех томах, охватывает все основные классы электротехнических материалов: диэлектрических, магнитных, проводниковых и полупроводниковых. Классификация материалов в связи с потребностями круга читателей, на которых рассчитан справочник, сделана в соответствии со свойствами и областями применения материалов. Поэтому иногда один и тот же материал может рассматриваться в различных разделах, например никель как магнитный материал рассматривается в разделе магнетиков, а как материал для электродов электровакуумных приборов — в разделе проводников и т. д. В конце каждого тома имеется алфавитный предметный указатель, который наряду с оглавлением тома должен помочь читателю быстро найти интересующие его данные.
Первый и второй тома Справочника посвящены электроизоляционным материалам. Третий том включает разделы, в которых охарактеризованы магнитные, проводниковые, полупроводниковые, а также иные материалы, например сегнетоэлектрики, электреты, люминофоры, жидкие электролиты и т. д. В начале первого тома помещается раздел «Общие справочные сведения», содержащий сведения о единицах и размерностях физических величии, важнейших физических постоянных и т. п.
В Справочнике могут встретиться несколько различающиеся количественные данные по свойствам материалов с одинаковым названием. Это объясняется тем, что показатели свойств материалов.зависят от методов испытаний, многие нз которых пока не унифицированы. Кроме того, ряд материалов, выпускаемых под одним и тем же названием, может иметь различные свойства, в зависимости от технологии получении, наличия примесей или добавок и условий последующей переработки.
В соответствии с ГОСТ 8.310-78 приведенные в справочнике численные данные о свойствах материалов относятся к категории информационных.
 Составители проеят направлять замечания и предложения по настоящему изданию Справочника по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., д. 10, Энергоатомиздат.
Ю. В. Корицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев
ВВЕДЕНИЕ
Ю. В. Корицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев
Электротехническими материалами называются материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств. В практике различным материалам приходится встречаться с воздействием как отдельных сторон электромагнитного поля — электрическим и магнитным полями/ так и с их совокупностью.
По поведению в магнитном поле материалы подразделяют на сильно магнитные и слабо магнитные (немагнитные). По поведению в электрическом поле материалы подразделяют на проводниковые, полупроводниковые й диэлектрические.
Подавляющее большинство электротехнических материалов являются немагнитными. Однако н среди магнитных материалов следует различать проводящие, полупроводящие и практически непроводящие, так как это определяет частотный диапазон их применения.
Проводниковыми называют материалы, основным электрическим свойством которых является сильно выраженная по сравнению с другими электротехническими материалами электропроводность. Их применение в технике обусловлено в основном этим свойством, определяющим высокую удельную электрическую проводимость.
Полупроводниковыми называют материалы, которые являются по своей удельной проводимости промежуточными между проводниковыми и диэлектрическими материалами и отличительным свойством которых является исключительно сильная зависимость удельной проводимости от концентрации и вида примесей или других дефектов, а также в большинстве случаев от внешних энергетических воздействий (температуры, освещенности и т. п.).
Диэлектрическими называют материалы, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации и в которых возможно существование электростатического поля. Реальный (технический) диэлектрик тем больше приближается к идеальному, чем меньше его удельная проводимость н чем слабее у него выражены замедленные механизмы поляризации, связанные с рассеянием электрической энергии к выделением тепла.
- При практическом применении диэлектриков-—одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — достаточно четко определились потребности электротехники в использовании пассивных или активных свойств этих материалов.
На использовании пассивных свойств диэлектрических материалов основано самое существенное их применение в электротехнике — в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов..
Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, применяемые в технике для устранения утечки электрических зарядов; иными словами, они должны разделять электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройства, приборов и аппаратов от проводящих, но- не токоведущих частей (от корпуса/ от земли). В этих случаях значение Диэлектрической проницаемости материала не играет особой роли или оно должно быть возможно' меньшим, чтобы не вносить в схемы паразитных емкостей. В случае использования электроизоляционного материала в качестве диэлектрика конденсатора определенной емкости и наименьших размеров при прочих равных условиях желательно иметь большую диэлектрическую проницаемость материала. -
Активными — управляемыми диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюмииофоры,- материалы для излучателей и затворов в лазерной технике,; жидкие кристаллы, электреты и др.
Несколько десятилетий тому назад вопрос выбора электротехнических материалов для тех или иных электрических устройств был сравнительно простым. Часто в качестве электротехнических материалов использовались материалы, применявшиеся в других областях промышленности. Так, в электроизоляционной технике широкое применение находили материалы природного происхождения: древесина, хлопчатобумажное волокно, шелк, растительные масла, натуральный каучук, природные смолы, каменные породы и др.
За последнее время условия, в которых работают материалы в электрических устройствах и в аппаратуре радиоэлектроники и автоматики, стали значительно более суровыми. Повысились рабочие напряжения электрических машин и аппаратов, воздушных и кабельных линий электропередачи. Повысились единичные мощности машин и аппаратов, что наряду с ростом напряжений вызвало существенное увеличение геометрических размеров этих машин и т. п. Одновременно повысилась и удельная; мощность, т. е. мощность, отнесенная к единице объема или к единице массы машин и дру--гих устройств, что связано, в частности, с повышением рабочих температур; в ряде случаев; высокие рабочие температуры требуются в соответствии с самим функциональным назначением устройств (электрические печи, электровакуумные приборы большой мощности-и т. п_). Высокие температуры часто существенно ухуд-. шают условия работы электротехнических ма-с териалов.
В других случаях, в частности во многиаь аппаратах радиоэлектроники, наоборот, требуется -получение весьма малых размеров . ком—, понентов и-размещение многих компонентов в„ весьма ограниченных объемах (миниатюриза-.
Введение
5
ция и микроминиатюризация), что требует преодоления также больших трудностей, но иного порядка, в частности использования материалов с весьма малым углом потерь, так как уменьшение массы и габаритов изделий в микроминиатюрном исполнении связано с минимизацией мощности устройства в целом. Кроме того, в радиоэлектронике приходится иметь дело с высокими и сверхвысокими частотами и с ужесточенными требованиями к точности и стабильности настройки частоты колебательных контуров.
Наряду с повышенными рабочими температурами в некоторых случаях приходится иметь дело, с весьма низкими рабочими температурами, иногда приближающимися к абсолютному нулю, а также .с резкими сменами температуры («термоударами»). Явление сверхпроводимости стало технической реальностью и уже широко используется.
В ряде случаев электротехническим материалам приходится работать в условиях повышенной влажности окружающей среды, воздействия химически активных реагентов, ионизирующего излучения, механических усилий (в частности, ударов и вибраций) и пр. Указанные факторы, могущие оказывать чрезвычайно вредное воздействие на электротехнические материалы, часто действуют одновременно в различных комбинациях (примеры: электротехническое и радиоэлектронное оборудование морских судов, самолетов, ракет, космических кораблей,, атомных реакторов, магнитогидродинамических генераторов и т. п. или оборудование «тропического» исполнения, предназначенное для эксплуатации  в странах с влажным тропическим климатом).
Одновременно с утяжелением условий эксплуатации существенно повышаются требования к надежности работы электротехнических устройств и радиоэлектронной аппаратуры, в очень большой степени определяемой надежностью их электрической изоляции, контактных соединений, полупроводниковых и диэлектрических активных элементов схемы.
Для устройств, аппаратуры, приборов установлены параметры, характеризующие надежность и долговечность их работы: ресурс отказов, наработка на отказ, частота отказов, интенсивность отказов, срок службы или время жизни и т. д. Все эти параметры зависят от вида и качества используемых материалов.
В настоящее время при выборе материалов необходимо учитывать и то, обеспечат ли они возможность организации современного гибкого автоматизированного производства (ГАП) изделий, а также возможность создания автоматизированных систем управления технологическими процессами производства (АСУТП) как самих материалов, так и устройств, в которых они будут использованы.
Из сказанного вытекает необходимость всестороннего исследования свойств новых материалов, по которым еще не накопился должный опыт эксплуатации, а также определения пригодности «старых» материалов в новых условиях работы.
Для того чтобы сознательно разбираться в требованиях, предъявляемых к электротехническим материалам, необходимо изучить те физические явления, которые имеют место в ма
териалах при воздействии иа них электромагнитного поля, и установить параметры, количественно определяющие свойства материалов.
Все вышеизложенные обстоятельства в значительной степени усложняют выбор электротехнических материалов, пригодных в каждом конкретном случае применения, и требуют разработки новых материалов, без использования которых многие современные электротехнические устройства вообще не могут быть созданы.
Как правило, все новые, обладающие высокими свойствами электротехнические материалы имеют синтетическое происхождение. В частности, большое значение приобрели синтетические высокомолекулярные соединения (органй-' ческие и элементоорганические полимеры) и такие неорганические материалы, как стекла; керамические и стеклокерамические материалы, а также выращенные монокристаллы различных веществ.
Более того, в последние годы открыты новые виды диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов, обладающих особыми, ранее неизвестными или малоизученными свойствами. На основе этих" материалов могут быть изготовлены принципиально новые электротехнические устройства и радиоэлектронные аппараты. Таковы, в частности, многочисленные полупроводниковые приборы; различные твердые схемы; разнообразные нелинейные конденсаторы и резисторы с параметрами, регулируемыми бесконтактными способами; различные сегнетоэлектрические, пьезоэлектрические и пироэлектрические устройства; выпрямители, усилители, стабилизаторы напряжения, преобразователи энергии, запоминающие ячейки; электретные и фотоэлект-ретные приборы; устройства электрографии; электролюминесцентные приборы; квантовые генераторы и усилители-лазеры и др.; жидкие кристаллы; ферритные устройства, в том числе устройства для изменения плоскости поляризации волны в технике сверхвысоких частот; датчики Холла; термоэлектрические генераторы с высоким КПД; аппаратура голографии и многие другие аппараты и приборы новой техники.
Для изготовления электротехнических материалов в настоящее время используются разнообразные, нередко весьма сложные приемы химического синтеза, различные виды обработки, включая искусственное выращивание монокристаллов, нанесение тонких пленок на различные подложки; различные способы особо глубокой очистки (технология зонной плавки, плавка и распыление в высоком вакууме и др.) или введения добавок; ионно-плазмениая обработка; воздействие на материалы электромагнитного поля и ионизирующих излучений и т. д.
Разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления электроизоляционных конструкций и систем, интегральных пленочных и гибридных микросхем и монолитных изделий микроэлектроники.
Изучение электрических и иных свойств-веществ в связи с их химическим составом-и строением позволит получать новые материалы с заранее заданными свойствами. Такой под-, ход к разработке новых материалов, характер-., иый для современной техники, заменил собой, прежнюю практику изыскания новых матери.а-.
6
Введение
лов путем несистематических попыток случайного нахождения новых рецептур и технологических процессов.
Список литературы
В приводимом ниже кратком библиографическом указателе приведены лишь немногие общие руководства по электротехническим материалам, содержание которых может быть полезно для читателей, интересующихся тематикой многих разделов настоящего Справочника. Ряд литературных источников более узкой тематической направленности приведен в библиографических указателях, помещаемых в конце соответствующих разделов Справочника.
Систематически следить за текущей литературой по электротехническим материалам и смежной тематике рекомендуется по издаваемому Всесоюзным институтом научной и технической информации (ВИНИТИ) Реферативному журналу. В выпуске 21Б (Электротехнические материалы,, электрические конденсаторы, провода и кабели) серии 21 «Электротехника» Реферативного журнала ВИНИТИ за 30 лет (1955—1984 тг.) помещено более 90 тыс. публикаций. Информация по электротехническим материалам помещается также в выпусках Реферативных журналов: 15Г — Металлургия цветных металлов (и полупроводников); 15И—Металловедение и тер-мическаи обработка; 18Н — Физика твердых тел (Электрические и магнитные свойства); 19М —Силикатные материалы; 19П — Химия и переработка древесины, горючих ископаемых и природных газов; 19С — Химия высокомолекулярных соединений; 19Т, 19У,	19Ф — Технология полимерных соединений;
23Г — Материалы электронной техники; 24Ж — Технология производства радиоаппаратуры.
Авакяи Ю. В., Казанчян Г. П. Светостойкость электроизоляционных материалов. М.: Энергия, 1978. 113-е-
Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. Изд. 7-е, пере-раб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, Леиингр. отд., 1985. 304 с.
Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников, М.: Наука, 1977. 672 с.
Борисова М. Э., Койков С. Н. Физика диэлектриков. Л.: Изд-во ЛГУ, 1979, 240 с.
Бушманов Б. Н„ Хромов Ю. А. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 1971. 224 с.
Ван Флек Л. Теоретическое и прикладное мате-риаловедеиие/Пер. с англ. О. А. Алексеева. М.: АтомизДат, 1975. 472 с.
Варденбург А, К., Пилипосяи П. М. Электрическая напыленная изоляция. М.: Энергоатомиздат, 1984. 136 с.
Воисовский С. В. Магнетизм. М.: Наука, 1984. 208 с.
Воробьев Г. А. Диэлектрические свойства электроизоляционных материалов. Томск: Изд-во ТГУ, 1984. 127 с.
Гаркуша Ж. М. Основы физики полупроводников. М.: Высшая школа, 1982. 246 с.
Горбачев В. В., Спицына Л. Г. Физика полупроводников и металлов. М., Металлургия, 1982. 435 с.
Губкин А. Н. Физика диэлектриков. Т. 1. М.: Высшая школа, 1961. 272 с.
Зеегер К. Физика полупроводников/Пер. с англ. Р. Брезиса, А. Матулеииса, А. Тетервова; Под ред. ГО. К. Пожелы. М.: Мир, 1977. 616 с.
Казарновский Д. М., Тареев Б. М. Испытание электроизоляционных материалов. Изд. 3-е, перераб. и доп. Л.: Эне"гия, Ленингр. отд., 1980. 214 с.
Калинин Н. Н., Скибинский Г. Л., Новиков П. П. Электрорадиоматерналы/Под ред. Н. Н. Калинина. М.: Высшая школа, 1981. 294 с.
Кацнельсон А. А. Введение в физику твердого тела. М.: Изд-во МГУ, 1984. 294 с.
Киттель Ч. Введение в физику твердого тела/Пер. с англ. А. А. Г.усева и А. В. Пахнева; Под ред. А. А. Гусева. М.: Наука, 1978. 792 с.
Корицкий Ю. В. Электротехнические материалы. Изд. 3-е, перераб. М.: Энергия, 1976. 313 с.
Корицкий Ю. В. Основы физики диэлектриков. М.: Энергия, 1979. 248 с.
Кристи Р., Питти А. Строение вещества: введение в современную физику/Пер. с англ. Ю. М. Широкова. М.: Наука, 1969. 596 с.
Лившиц Б. Г., Крапошни В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. Изд. 2-е, доп. и перераб./Под ред. Б. Г. Лившица. М.: Металлургия, 1980. 320 с.
Майофис И. М. Химия диэлектриков. М.: Химия, 1981. 248 с.
Маслов В. В. Влагостойкость электрической изоляции. М.: Энергия, 1973. 208 с.
Материаловедение и проблемы эпергетики/Под ред. Г. Лйбовица и М. Уиттингэма; Пер. с англ, под ред. Г. Ф. Мучника. М.: Мир, 1982. 576 с.
Орещннн П. Т. Физика полупроводников и диэлектриков: М.: Высшая школа, 1977. 448 с.
Окадзаки К. Пособие по электротехническим ма-териалам/Пер. с японского М. М, Богачихина и И. Б. Реута; Под ред. Л. Р. Зайонца. М.: Энергия, 1978. 432 с.
Ормонт Б. Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. Изд. 3-е, исправл. и доп./Под ред. В. М. Глазова. М.: Высшая школа, 1982. 528 с.
Пасынков В. В. Материалы электронной техники. М.: Высшая школа, 1980. 408 с.
Поплавко Ю. М. Физика диэлектриков. Киев: Вища школа, 1980. 398 с.
Преображенский А. А. Магнитные материалы в элементы. Изд. 2-е, перераб, М.: Высшая школа, 1976. 336 с.
Прецизионные сплавы. Справочник. Изд. 2-е/Под ред. Б. В. Молотилова. М.: Металлургия, 1983. 439 с.
Слэтер Дж. Диэлектрики, полупроводники, ме-таллы/Пер. с англ. Е. Г. Ландсберг, А. Г. Миронова, Н. С. Рытовой, Э. М. Эпштейна; Под ред. В. Л. Боич-Бруевнча. М.: Мир, 1969. 648 с.
Тареев Б. М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергоиздат, 1982. 320 с.
Уэрт Ч„ Томсон Р. Физика твердого тела. Изд. 2-е/Пер. с англ. А. С. Пахомова и В. Д. Сумма; Под ред. С. В. Тябликова. М.: Мир, 1969. 559 с.
Фистуль В. И. Введение в физику полупроводников. М.: Высшая школа, 1984. 352 с.
Шалимова К. В. Физика полупроводников. Изд. 3-е, перераб. М.: Энерюатомиздат, 1985. 392 с.
Штофа Ян. Электротехнические материалы в вопросах и ответах/Пер. со словацкого В. И. Васи7 на; Под ред. Б. М. Тареева. М.: Энергоатомиздат, 1984. 200 с.
Электрорадирматериалы/Б. М. Тареев, Н. В. Короткова и др.; Под ред. Б. М. Тареева, М.: Высшая школа, 1978. 336 с.
Электротехнические материалы. Справочник/В. Б. Верезии, И. С. Прохоров, Г. А. Рыков, А. М. Хайкин. Изд. 3-е, доп. и перераб. М.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с.
РАЗДЕЛ 1
ОБЩИЕ СПРАВОЧНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Б. М. Тареев
1.1. ЕДИНИЦЫ И РАЗМЕРНОСТИ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В Советском Союзе в соответствии со стандартом ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78) принята Международная система единиц физических величин (французское наименование — Systeme International, сокращенно — SI или в русском написании — СИ). Эта система обязательна для использования во всех научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, прн проектировании объектов строительства, при составлении документации по модернизации техники; она должна также использоваться в новых изданиях нормативнотехнической документации и учебной литературы, включая учебные пособия. Однако пока еще разрешается применение единиц, не входящих в СИ, в научных исследованиях и публикациях теоретического характера в области естествознания; также разрешается использование единиц величин, оцениваемых по условным шкалам: примеры—шкалы твердости материалов по Виккерсу и по Роквеллу. Помимо единиц СИ, допускаются к применению единицы: тонна, минута, час, сутки, угловой градус, угловая минута, угловая секунда, литр, астрономическая единица длины, световой год, парсек, диоптрия, гектар, атомная единица массы, град, электрои-вольт, вольт-ампер, вар, а также относительные и логарифмические единицы. Временно допускаются к применению единицы: морская миля, карат, текс, узел, оборот в секунду, оборот в минуту, бар, непер. Для единиц СИ установлены сокращенные обозначения, как русские, так и международные.
ЕДИНИЦЫ СИ И ИХ ОБОЗНАЧЕНИЯ
«Основных» единиц СИ имеется семь: единица длины — метр, единица массы — килограмм, единица времени — секунда, единица силы электрического тока — ампер, единица термодинамической температуры — кельвин, единица силы света — кандела и единица количества вещества — моль. Кроме того, имеется еще две «дополнительные» единицы СИ: единица плоского угла — радиан и единица телесного угла — стерадиан.
В табл. 1.1 приведены сокращенные обозначения единиц СИ (здесь указаны основные и дополнительные единицы СИ, а также те производные единицы СИ, которые имеют собственные наименования).
Некоторые сравнительно новые единицы: паскаль — единица давления и механического напряжения, равная одному ньютону на квадратный метр: 1 Па=1 Н/м2;
кельвин — единица термодинамической температуры, ранее называвшаяся «градус Кельвина» (прежнее обозначение — °К); эта же единица наравне с °C используется для разностей (превышений, перепадов) температуры (прежнее обозначение единицы разности температур — град);
сименс (бывший «мо»)’ — единица электрической проводимости: 1 См=1/Ом.
Обозначения различных единиц, имеющих собственные названия, а также более подробные сведения о ряде единиц — см. с. 8—15.
Некоторые прежние русские обозначения единиц (набиравшиеся курсивом) существенно отличались от современных: так прежнее обозначение секунды было сек, обозначение грамм-силы (наряду с гс) — Г, обозначение пуаза — из (теперь обозначение «пз» применяется для пьезы), обозначение сименса — «сим».
Нельзя применять обозначение ° без уточнения (°C, °F) для градуса температуры; ° означает исключительно угловой градус.
Таблица 1.1. Единицы СИ, имеющие собственные наименования, и их обозначения
Наименование	Обозначение	
	русское	[ международное
метр	М	m
килограмм	кг	kg
секунда	с	s
ампер	А	А
кельвин	К	К
кандела	кд	cd
МОЛЬ	моль	mol
радиан	рад	rad
стерадиан	ср	sr
герц	Гц	Hz
ньютон	Н	N -.. 
паскаль	Па	  Pa >
джоуль	Дж	J
ватт	Вт	VV
вар	вар	var
ом	Ом	Й
сименс	См	s
фарад	Ф	F
кулон	Кл	C
вебер	Вб	Wb
тесла	Тл	T
генри	Гн	H
гильберт	Гб	Gb
люмен	ДМ.	Im
люкс	лк	/1Х
беккерель	Бк	Bq
грэй	Гр	Gy
зиверт	Зв	Sw
Общие справочные сведения
Разд. 1
КРАТНЫЕ И ДОЛЬНЫЕ ПРИСТАВКИ
Обозначения указанных в табл. 1.2 кратных и дольных приставок пишутся непосредственно перед обозначением единицы, к которой j®HH относятся.
Таблица 1.2. Кратные и дольные приставки и их обозначения
. Наименование приставки	Численное значение Приставки	Обозначение приставки	
		русское	международное
.	Кратные приставки			
экса	10х®	э	Е
пэта	Ю1»	п	Р
тера	10х2	т	Т
гига	10е	г	G
мега	10е	м	М
кило	10®	к	к
гекто	102	г	h
дека	10х	да	da
Дольные приставки			
деци	ю-х	д	d
санти	10~2	с	С
милли	10-®	м	m
микро	10-е	мк	и
нано	10—8	н	n
ПИКО	10-12	п	р
фемто	10-15	ф	f
атто	10—18	а?	а
СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ЕДИНИЦАМИ
В настоящей сводке после названия каждой рассматриваемой физической величины (заголовка подраздела) указана ' (в скобках) размерность этой величины. Обозначения размерностей основных величин: L — длина, Т — время, М — масса, 0 — температура, I — сила электрического тока, / — сила света, N — количество1 вещества.
На первом месте в списке единиц для каждой физической величины указана когерентная единица СИ и приведена связь этой единицы с основными единицами СИ.
: Приведенные соотношения различных единиц с единицами СИ в каждом конкретном случае следует округлять с разумной степенью точности. Если установлены не подлежащие дальнейшему уточнению соотношения различных единиц (например, перевод дюйма в миллиметры или калории в джоули), после указания соотношения приводится пометка «(точно)».
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И ОБЩЕФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Длина (L). Единица СИ — метр (м).
1 микрометр (мкм; прежнее название — микрон й обозначение мк или ц) = 10-3 мм = = 10~6 м.
1 нанометр (нм; прежнее название—миллимикрон и обозначение мл4« или л»р,) = 10-®мм= = 10-» м.	..
1 ангстрем (А) =0,1 . нм = 10~4 мкм = = 10-’ мм=10~10 м.
1 икс-еднница (икс-ед.) = 1,00206-10~13 м.
1 ферми=1 фм=10-15 м.
1 астрономическая единица длины (а. е.д.)= 1,496-10» м.
1 световой год (св. год) =9,4605-101» м.
1 парсек (пк) =3,086-1013 м.
1 (английская) миля (Statute mile, mi.) = =8 фурлонгов=880 фатомов=1760 ярдов= =5280 футов =1609, 344 м.
1 фурлонг (furlong, fur.) =660 футов= =201,168 м.
1 фатом (fathom, fath.) =6 футов= 1,9288 м.
1 ярд (yard, yd)=3 фута=0,9144 . м (точно).
1 фут (foot, множественное число — feet; ft) =12 дюймов=304,8 мм=0,3048 м (точно).
1 дюйм (inch, in.) = 1000 милов—25,4 мм= =0,0254 м (точно).
1 мил (mil, иногда обозначается thou.) = =0,001 дюйма=0,0254 мм=2,54-10~» м (точно).
1 морская миля — длина угловой минуты меридиана Земли (nautical mile, n. mi.) = — 1852 м (точно).
1 кабельтов (cable’s length, русское обозначение «кб»)=0,1 морской мили= 185,2 м (точно).
Площадь (L2). Единица СИ — квадратный метр (м2).
1 барн (б) = 10-24 см2=10-28 м2.
1 ар (а) —100 м2.
1 гектар (га) =0,01 км2=104 м2.
1 квадратная миля (square mile, sq. mi. или mi.2) =259 га=2,59 км2=-2,59-103 м2.
1 квадратный ярд (square yard, sq. yd или yd2) =0,836127 м2.
1 квадратный фут (square foot, sq. ft или ft2) = 144 квадратных дюйма=929,03 см2 = =0,0929 м2.
1 квадратный дюйм (square inch, sq. in. или in.2) =6,4516 см2=6,4516-Ю-4 м2 (точно).
1 квадратный мил (sq. mil или mil2) = =6,4516-10-10 м2..
1 круговой дюйм (circular inch, circ. in.) = =площадь круга с диаметром 1 дюйм=0,7854 квадратного дюйма=5,0671 см2=5,0671-104м2
1 круговой мил (circular mil, circ. .mil) — площадь круга с диаметром 1 мил=5,0671Х ХЮ-10 м2.
Объем, вместимость (£3). Единица СИ — кубический метр (м3).
1 литр (л) = 1 дм3 = 10-3 м3 (точно: ранее считалось 1 л =1,000028 дм3= 1,000028-10-3 м3).
1 кубический фут (cubic foot, cu. ft или ft3) = 1728 кубических дюймов=28,3168 дм3= =2,83168-10-2 м3.
1 кубический дюйм (cu. in. или in.3) = = 16,3871 см3= 1,63871-10-» м3.
1 кварта (quart, qt) =2 пинты= 1,13652 л= = 1,13652-10-3 м3.
1 пинта (pint, pt) =0,56826 л=5,6826Х ХЮ-* м3.
1 баррель США для жидкостей (barrel U.S, liquid — bbl) = 158,988 л«О,159 м3.	’’
Волновое число; коэффициент ослабления (L-1). Единица СИ — метр в минус первой степени (м-1).
§1-1
Единицы и размерности физических величин
.‘9
’ 1 см-1=102 м-1.'
~ • Число частиц (дефектов и т. п.) иа единицу поверхности (L-2). Единица СИ — метр в ми-’нус второй степени (м-2).
1 см-2=104 м-!.
Число частиц в единице объема (L-3). Единица СИ — метр в минус третьей степени (м*8).
1 см-3= 10е м-3.
Плоский угол (L°). Единица СИ — радиан (рад).
1 рад= 180 °М=57 °17'44,8"=57,2958 °.
1 полный угол (оборот, окружность) = =360°=2л рад=6,283185 рад.
1 угловой градус (°) =60/=3600//= =л/180 рад=0,01745329 рад.
1 угловая минута (') =60"=2,90882Х  ХЮ“4 рад.
1 угловая секунда (") =4,84813710-6 рад.
1 град, иначе гон (g) — 0,01 прямого угла или 1/400 полного угла=0,0157 рад.
1 румб=1/32 полного угла=11,25°= =0,196535 рад.
Телесный угол (L°). Единица СИ — стерадиан (ср).
1 полный телесный угол=4л. ср= 12,56637 ср.
1 квадратный градус (□2) = (л/180)2ср = =3,0462-Ю-4 ср.
Время (Г). Единица СИ — секунда (с, прежнее обозначение — сек, международное обозначение — s).
1 минута (мин, min.) =60 с.
1 час (ч, hr) =60 мин=3600 с.
1 сутки (сут)=24 ч=1440 мин=86 400 с.
1 год (средний солнечный) =8765 ч 48 мии 46 с.
1 год (технический) =8760 ч.
Частота; угловая скорость (7-1). Единицы СИ: для частоты периодического процесса — герц (Гц), для частоты дискретных событий — секунда в минус первой степени (с-1), для угловой скорости — радиан в секунду (рад/с).
1 Гц=1 с-1=2л рад/с=6,283185 рад/с.
1 оборот в секунду (об/с) = 1 с-1= =6,283185 рад/с.
1 оборот в минуту (об/мин) = 1 мин-1 = =0,0166667 с-1=л/30 рад/с=0,1047197 рад/с.
1 угловой градус в секунду (17с) = = 1,745329-10-2 рад/с.
Скорость (LT-1)- Единица СИ —метр в секунду (м/с).
1 см/с=0,01 м/с.
1 км/ч=27,78 см/с=0,2778 м/с.
1 фут в секунду (ft/s) =30,48 см/с= =0,3048 м/с.
1 фут в минуту (ft/min) =0,508 см/с— =5,08-Ю-3 м/с.
1 миля в час (mi./hr или m. р. h —сокращение от слов mile per hour) = 1,6093 км/ч= =0,44704 м/с.
1 узел (knot, кп.) — 1 морская миля в час=1 n. mi./hr=l,852 км/ч=1852 м/ч= =0,51444 м/с (точно).
Ускорение (L-7’-2). Единица СИ — метр на секунду в квадрате (м/с2).
1 см/с2 (также гал — название в честь Галилея, обозначение «Гал») =0,01 м/с2.
1 фут в секунду в квадрате (ft/s2) = =0,3048 м/с2 (точно).
1 дюйм на секунду в квадрате (in./s2) = =25,4-10~э м/с2 (точно).
Объемный расход (L3- Т-1) . Единица СИ— кубический метр в секунду (м3/с).
1 дм3/с=1 л/с=10-3 м3/с.
1 м3/ч=2,78-10-4 м3/с.
1 дм3/ч=1 л/ч=2,78-10-7 м8/с.	' •
1 кубический дюйм в секунду (cu. in./s) = = 1,64-10“® м3/с.
Масса (/И). Единица СИ — килограмм (кг). 1 грамм (г) = 10“3 кг.
1 тонна (т) = 1 Мг= 103' кг.
1 карат (к) =0,2 г=2-10-4 кг.
1 кгсс2/м=9,80665 кг (точно).
1 (английский) фунт —pound avoir du pois, обозначение «1Ь.» (сокращение от латинского слова libra) = 16 унций=256 драхм= =7000 гранов=453,59237 г=0,45359237 кг.
1 английская тоина=2240 1Ь.= 1016,02 кг.
1 унция (ounce, oz.) =28,3495 г=2,83495Х ХЮ-2 кг.
1 атомная единица массы (а. е. -м;, а. т. и.) — одна двенадцатая часть массы атома изотопа углерода с массовым числом 12= = 1,6605655-10-27 кг.
Массовый расход	Единица СИ—
килограмм в секунду (кг/с).	' .<( :•
1 г/с= 10-3 кг/с.
1 кг/мин=16,607-10-3 кг/с.
Л инейная плотность, толщина нити (L-1X Х-А4). Единица СИ для толщины нитей н других изделий, имеющих неправильную форму поперечного сечения, и потому измеряемой косвенным путем — взвешиванием отрезка определенной длины,— килограмм на метр (кг/м).	<•
Толщина волокон, полуфабрикатов прядильного производства, пряжи и нитей измеряется в тексах (см. также разд. 9 и 10):
1 текс=1 г/км =10-3 кг/км=10-8 кг/м.
1 миллитекс (мтекс) = 1 мг/км= 10~е кг/м.
1 килотекс (ктекс) = 1 кг/км =1 г/м = = 10-3 кг/м.
Прежнее определение толщины шелка — «титр» — масса стандартного мотка шелка длиной 450 м, выраженная в денье (денье — старая французская единица массы, равная 0,05 г), почему часто тнтр сокращенно, выражается в денье (подразумевается, что количество денье относится к стандартному мотку)-. Иными словами, титр шелка в денье есть масса 9000 м шелка, выраженная в граммах. Иногда механическая прочность шелка условно выражается в единицах силы, деленных на титр в денье (гс/денье н т. п.).
Тоиина нити (L/И-1)- Тонина —величина; обратная толщине нити. Единица СИ тонины — метр на килограмм (м/кг).	.....
Единица «метрического номера» нити — м/г или км/кг; 1 м/г=1 км/кг=108 м/кг.
Соотношение толщины Т в тексах и метрического номера нити в км/кг: 7’»/V=1000. (.
Сила, вес (L/ИТ-2). Единица СИ — иью-. тон (Н).	- ; .,
1 Н=1 кг-м/с2=1 Дж/м=Ю6 дин.
1 дина (днн) = 1 г-см/с2=10-5 Н. г,..-
1 стен (сн) = 103Н.
1 грамм-сила (гс; прежние обозначения гс и Г; иногда понд — pond; обозначение «р») = 980,665 дин = 9,80665 мН=9,80665Х ХЮ-3 И (точно).
1 килограмм-сила (кгс; прежние обозначения кгс и кГ) = 108 гс=9,80665 Н '(точно)'.
1 тонна-сила (тс; прежние обозначения гс и 7)=103 кгс=10в гс=9806,65 Н (точно).
10
Общие справочные сведения
Разд. 1
1 фунт-сила (pound-force, lb.-f. или lbf.) = =453,59237 гс=0,45359237 кгс= 4,44822 Н.
Удельный вес (L~2-M-T~3). Единица СИ— яьютон иа кубический метр (Н/м3).
1 кгс/м3=9,80665 Н/м3 (точно).
' -1 фунт-сила иа ' кубический фут (Ibf./ /си. ft) = 157,087 Н/м3.
Плотность'	'Единица СИ —кило-
грамм на кубический метр ('кг/м'3).
 1 г/см3 =!' кг/дм3=1 кг/л=1 т/м3= = 1 Мг/м®= 10s кг/м3.
1 фунт на кубический фут (lb./cu. ft) = = 16,0185 кг/м3.
1 фунт на кубический дюйм (lb./cu. in.) = =2,768-104 кг/м3.
1 унция на кубический фут (oz./cu. ft) = = 1,011 кг/м3.
' Давление; механическое напряжение, модуль упругости, разрушающее напряжение (L~l-M-T~2). Единица СИ — паскаль (Па).
1 Па=1 Н/м2=1 Дж/м3=1 кг/(м-с3).
1 пьеза (пз) = 1 кПа=103 Па.
1 бар (бар)=0,1 МПа=105 Па.
1 миллибар (мбар) = 10-3 бар=1 гПа = = 100 Па.
1 бария=1 дин/см2=1 эрг/см3=10~® бар= =0,1 Па.
1 килограмм-сила на квадратный метр (кгс/м2) = 1 миллиметр водяного столба (мм вод. ст..)=10“4 кгс/см2=9,80665 Па (точно).
1 килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2), иначе «техническая атмосфе-ра»=104' кгс/м2=10 м вод. ст.=735,6 мм рт. ст.=980,665 мбар=9,80665-104 Па (точно).
1 кгс/мм2 = 9,80665 МПа = 9,80665-103 Па (точно).
1 миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.; иногда также торр — в честь Торричелли) = = 1,33322 мбар = 133,322 Па.
1 физическая атмосфера (атм)=760 мм рт.' ст. = 1,01325 бар = 0,101325 МПа= = 1,01325-1Q3 Па.
1 фунт-сила иа квадратный дюйм (lbf./sq. in. иЛи р. s. i. — сокращение от слов «pound per square inch»=6,894076 кПа= =6,894076-10s Па.
1 фут водяного столба (ft. Н2О) = =2989,07 Па.
 1. дюйм водяного столба (in. Н2О) = ' =249,089 Па.
1 дюйм ртутного столба (in. Hg) = =3386,39 Па.
Параметр Пашена — произведение расстояния между электродами разрядного промежутка в газе на абсолютное давление газа (М-Т~2). Единица СИ — паскальметр (Па-м).
.1 Па-м=1 Н/м=1 кг/с2.
1 мм рт. ст.-мм=0,133322 Па-м.
1 мм рт. ст. -см = 1,33322 Па-м.
. Г. (кгс/см2) -см=980,665 Па (точно).
1 физическая атмосфера — сантиметр = =760 мм рт. ст.-см= 1013,25 Па-м.
Поверхностное натяжение (Af-?-2). Единица СИ — иьютон на метр (Н/м).
1 Н/м=1 Дж/м2=1 кг/с2.
 1 дин/см=103 Н/м.
Ударная вязкость, ударная прочность (М-Т-2). Единица СИ — джоуль на квадратный метр (Дж/м2) или ньютон, на метр (Н/м).
 1 Дж/м2=1 Н/м=1 кг/с2.
.1 кгс-см/см2 =1 кгс/см=980,665 Дж/м2 (точно).
1 фунт-сила — фут на квадратный дюйм (lbf./sq. in.) =2,143 кгс-см/см2=2101,56 Дж/м2.
Динамическая вязкость	Еди-
ница СИ — паскаль-секунда (Па • с).
-	1 Па-с=1 Н-с/м2=1 кг/(м-с) = 10 П.
1 пуаз (П; прежнее обозначение «пз») = = 1 г/(см-с)=0,1 Па-с.
1 сантипуаз (сП)=10-3 Па-с.
1 кгс-с/м2=9,80665 Па-с (точно).
1 пьеза-секунда (пз-с) = 1 кПа-с= = 103 Па-с.
1 фунт-сила — секунда на квадратный фут (lbf-s/sq. ft) =47,88 Па-с.
Кинематическая вязкость (L2-?-1.). Единица СИ — метр в квадрате на секунду (м2/с).
1 стокс (Ст) = 1 см2/с=10-4 м2/с.
1 сантистокс (сСт)=0,01 Ст=10~® м2/с.
Кинематическая вязкость вещества равна его динамической вязкости, деленной иа плотность. Соотношения единиц динамической и кинематической вязкости:
1 Па-с
———— =1 кг/м3 (единица СИ плотно-
1 м2/с ста);
—  -	=1 г/см3 (единица СГС плотно-
1 Ст сти)==103 кг/м3.
Текучесть	Текучесть вещества
равна обратной величине его динамической вязкости. Единица СИ текучести — паскаль в минус первой степени-секунда в минус первой степени (Па_,-с-1).
1 Па-,-с-,= 1м2/(Н-с) = 1м-с/кг.
1 ре (ре) = 1 П-1=10 Па-’-с-1.
Энергия, работа, количество теплоты, термодинамический потенциал (L2-M-T2~). Единица СИ — джоуль (Дж).
1 Дж=1 Н-м=1 Вт-с=1 Кл-В=10’эрг= =2,78-10-’ кВт-ч= 1 кг- mVc2. •
1 эрг (эрг) = 1 дин-см=10~г Дж.
1 электрон-вольт (эВ) =0,16021 аДж= = 1,6021-10-'9 Дж.
1 киловатт-час (кВт-ч) =3,6 МДж=3,6Х ХЮ® Дж.
1 килограмм-сила-метр (кгс-м) =9,80665 Дж (точно).
1 фунт-сила-фут (lbfXft) = 1,35582 Дж.
1 мегатонна тринитротолуола=4-1015 Дж.
1 калория (кал) =4,1868 Дж (точно).
1	килокалория (ккал) = 10s кал—
= 4,1868 кДж=4186,6 Дж (точно).
1	термия=1 Мкал=4,1868	МДж=
=4,1868-10® Дж (точно).
1 британская тепловая единица (British Thermal Unit, В. Т. U.) — количество теплоты, нагревающее 1 фунт воды на 1 градус Фаренгейта =1055,06 Дж.
1 квад (quad) = 1015 В. Т. U. = 2,9Х ХЮ11 кВт-чл<1,06-1013 Дж.
1 лошадиная сила-час (л. с.-ч) =0,736 кВт-ч=2,65 МДж=2,65-10®*Дж.
1 тонна условного топлива (т у. т.) = =7 Гкал=2,93076-1010 Дж.
1 тонна нефтяного эквивалента (т. и. э., t. о. е.) = 10 Гкал=4,1868 -101» Дж.
1 баррель нефтяного эквивалента -(Ь. о. е.) =6,6-109 Дж.
§ 1.1
Единицы и размерности физических величин
И
'  Момент силы	Единица СИ —
ньютон-метр (Н-м).
1 Н-м = 1 кг-м2/с2.
1 кгс-м=9,80665 Н-м (точно).
1 дин-см=10-’Н-м.
1 lb-Xft= 1,35582 Н-м.
Мощность, тепловой поток, поток звуковой энергии (L2-M-T~3). Единица СИ — ватт (Вт).
1 Вт=1 Дж/с=1 Н-м/с=1 А-В=1 В2/Ом= = 107 эрг/с=1 кг-м2/с3.
1 кВт= 1 кДж/с= 103 Вт.
I эрг в секунду (эрг/с) = 1 дин-см/с= = 1 г-см2/с=0,1 мкВт=10-’ Вт.
' 1 килограмм-сила — метр в секунду (кгс-м/с) =9,80665 Вт (точно).
1 калория в секунду (кал/с) =4,1868 Б г (точно).
1 килокалория в секунду (ккал/с) — =4,1868 кВт=4186,8 Вт (точно).
1 килокалория в час (ккал/ч) = 1,163 Вт.
1 фунт-сила—фут в секунду (1bf.Xft/s) = = 1,35582 Вт.
1 фунт-снла — фут в минуту (IbfXft/s) = =0,0226 Вт.
1 британская тепловая единица в секунду (B.T.U./s= 1,05505 кВт= 1055,05 Вт.
1 британская тепловая единица в минуту (B.T.U./min.) = 17,5844 Вт.
1 лошадиная сила (л. с.) =75 кгс-м/с= =0,736 кВт=736 Вт.
Коэффициент влагопроницаемости (7). Единица СИ — килограмм на метр-секунду-паскаль (кг/(м-с-Па)], иначе секунда (с).
1 кг/(м-сПа) = 1 с.
1 грамм на сантиметр — час-миллиметр ртутного столба—1 г/(см-ч-мм рт. ст.) = =2,08 • 10-’ с.
Коэффициент влагорастворимости (L~2X ХГ2). Единица СИ — килограмм на кубический метр-паскаль (кг/(м3-Па)], иначе секунда в квадрате на квадратный метр:
1 кг/(м3-Па) = 1 с2/м2.
1 грамм на кубический сантиметр — миллиметр ртутного столба [г/(см3-мм рт. ст.)] = =7,5 с2/м2.
Коэффициент диффузии (L2 T~* l), Единица СИ — квадратный метр на секунду (м2/с).
1 см2/с=10-4 м2/с.
Коэффициент диффузии равен отношению коэффициентов влагопроницаемости и влагорастворимости материала.
Соотношения единиц влажностных (диффузионных) параметров материала:
1 кг/(м-с-Па) 1с
——  =   — __ 1
1 кг/(м3-Па) 1 с2/м?
1 г/(см-ч-мм рг. ст.)
-------------------г=1см2/ч=2,78.10-» м2/с.
1 г/(смя-мм рт. ст.)
Барический коэффициент (любой физиче-ской величины)	Единица СИ —
паскаль в минус первой степени (Па-1).
1 Па_* = 1 м/Н2=1 м-с2/кг.
1 бар-1 = 10-5 na_1 = 10_5 м-с2/кг.
1 см2/Кгс=1,02-10-5 Па-*.
1 (мм рт. ст.)-’=7,50-10~3 Па-1.
Барический коэффициент БК и физической величины и, являющейся функцией давления р, определяется выражением
1 du	d	d
БК и =-----—- ss —— 1П и fa 2,3—— Igu
и dp	dp	dp
(1Л) (логарифмическая производная и по давлению) .
Соотношения для барического коэффициенту БК и среднего барического коэффициент та БК аналогичны соотношениям для температурного коэффициента и среднего температур.-ного коэффициента (см. с. 11, 12).
ТЕРМИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Количество теплоты, термодинамический потенциал, тепловой поток — см. выше (с. 10, 11). Коэффициент температуропроводности имеет ту же размерность и измеряется в тех же единицах СИ, что и кинематическая вязкость и коэффициент-диффузии (см. с. 10, 11).
Температура (0). Единица СИ —кельвин (К); прежние название единицы «градус Кельвина» и обозначение «°К».
Сопоставление значений термодинамической температуры Т в кельвинах и температуры t в градусах стоградусной шкалы Цельсия (°C) ив градусах Фаренгейта (°F):
Т, К = #, °C 4-273,15; t, °C = -|-(f, °F—32).
Сопоставление значений разностей (перепа--дов, превышений) температур в кельвинах, градусах стоградусной шкалы и градусах Фаренгейта:
Д7', К = Д/, “С = — Д/, °F- •
9
Температурный (термический) коэффициент, (любой физической величины) (б-1)- Единица СИ — кельвин в минус первой степени. (К-1).
1 градус Цельсия в минус первой степени (°С-|)=1 к-*.
1 градус Фаренгейта в минус первой степени (°F-1) = 1,8 К"1.
Температурный коэффициент ТК« физической величины и, являющейся функцией температуры Т, определяется выражением
1 du
ТК« =------— =
и dT
Inufa 2,3-^- 1g и .(1.2) di	al
(логарифмическая производная и по температуре) .
Если и в свою очередь представляет собой функцию зависящих от температуры переменных х, у, 2... вида
и = A-xm-yn-zp ... ,
где А, т, п, р... — постоянные, то
TK« = m-TKx4-n-TKg4-p TKa ... (1.3)
Средний температурный коэффициент (любой физической величины) (®~!). Средний температурный коэффициент физической величи
12
Общие справочные сведения
Разд. 1
ны для интервала температур от 7^ до 7з (при Ti<Tt) определяется выражением
— 1
ТКи= — «1
Uj — Uj
T2-Ti ’
(1.4)
где «1 и «г—значения и для температур Tt и ?2 соответственно.
Удельная теплота фазового превращения, удельная теплота химической реакции, удельный термодинамический потенциал (L2-T~2). Единица СИ —джоуль на килограмм (Дж/кг).
1 Дж/кг = 1 м2/с2.
1 джоуль на грамм (Дж/г) = 1 кДж/кг= = 103 Дж/кг.
= 1 эрг на грамм (эрг/г) = 10-’ Дж/г= ==10“* Дж/кг.
1 калория на грамм (кал/г) или 1 килокалория иа килограмм (ккал/кг) =4,1868 кДж/кг= 4186,8 Дж/кг (точно).
Теплоемкость системы, энтропия системы (L8-M-7’-2-0-1). Единица СИ — джоуль на -кельвин (Дж/К).
1 Дж/К=1 м2-кг/(с2-К).
1 эрг иа кельвнн (эрг/К)=0,1 мкДж/К= = 10~’ Дж/К.
1 калория на кельвин (кал/К) =4,1868 Дж/ /К (точно).
1 килокалория на кельвин (ккал/К) = =4,1868 кДж/К=4186,8 Дж/К (точно).
Удельная теплоемкость, удельная энтропия (ТЛТ-2 •©-*). Единица СИ — джоуль на кило-грамм-кельвнн ГДж/(кг-К)].
1 Дж/(кг-К) = 0,239 кал/(кг-К) = 104 эрг/(г-К) = 1 м2/(с2-К).
1 джоуль на грамм-кельвин [Дж/(г-К]= = 10? Дж/(кг-К).
1 эрг на грамм-кельвин [эрг/(г.К)] = = 10~‘ Дж/(кг-К).
"I калория на грамм-кельвин |кал/(г-К)1 или 1 килокалория на килограмм-кельвин [ккал/(кг-К)] =4,1868 Дж/(г-К) =4,1868 кДж/(кг-К) (точно).
1 британская тепловая единица на фунт-градус Фаренгейта [В. Т. U./(lb.X°F)] =4186,8 Дж/(кг-К) (точно).
Градиент температуры (Z.-1-©). Единица СИ г—кельвин на метр (К/м).
1 кельвин на сантиметр (К/см) = 100 К/м.
 1 градус Цельсия на метр (1 °С/м) = 1 К/м.
1 градус Фаренгейта на сантиметр (°F/cm) =0,5555 К/см=55,55 К/м.
1 градус Фаренгейта на дюйм (°F/in.) = =21,872 К/м.
1 градус Фаренгейта на фут (°F/ft) = = 1,8227 К/м.
Термическое сопротивление (L“2-Af-1-7’3X Х6). Единица СИ —кельвин на ватт (К/Вт); ранее «тепловой ом» (Омт).
1 К/Вт=1 с3-К/(м2-кг).
1 кельвин на калорию в секунду [К/(кал/ /с)'] =0,239 К/Вт.
1 кельвин на килокалорию в час [К/(ккал/ /ч) 1 =0,85983 К/Вт.
 Удельное термическое сопротивление (7--1Х Х-М-1'?’8 ©). Единица СИ — метр-кельвин на ватт [(м К)/Вт].
1 м-К/Вт=1 Омт-м=1 с3-К/(м-кг).
• 1 сантиметр-кельвин на ватт (см-К/Вт) = =0,01 м-К/Вт.
1 сантиметр-кельвин на калорию в секунду [см - К/(кал/с) ] =2,39 • 10~3 м - К/Вт.
1 метр-кельвин на калорию в секунду [м-К/(кал/с) 1 =0,239 м-К/Вт.
1 метр-кельвин на килокалорию в час [м-К/(ккал/ч)] =0,85983 м-К/Вт.
Теплопроводность (L’M-T~3 • ©-’). Единица СИ — ватт ва метр-кельвин [Вт/(м-К)]-
1 Вт/(м-К) = 1 Ом71-м-*=1 кг-м/(с’-К).
1 Вт/(см-К) = 1 Дж/(с-'См-К)==10~5 Вт/ /(м-К).
1 фурье (Фр) = 10-4 Вт/(см-К) = Ю~2 Вт/ /(м-К).
1 кал/(с-см-К) =418,68 Вт/(м-К) (точно),
1 ккал/(м-ч-К) = 1,163 Вт/(м-К).
1 В. Т. U./(in.XsX°F) =7,477-10‘ Вт/ /(м-К).
1 В. Т. U./(ftXhrX°F) = 1,731 Вт/(м-К).
Коэффициент температуропроводности (L2-7’“1)- Единица СИ — метр в квадрате на секунду (м2/с).
1 см2/с=10~4 м2/с.
1 sq-in./s=6,4516-10~* м2/с.
Поверхностная плотность теплового потока (М-Т~3). Единица СИ — ватт на квадратный метр (Вт/м2).
1 Вт/м2=1 Дж/(с-м2) = 1 кг/с3.
1 эрг в секунду на квадратный сантиметр [эрг/(см2-с)] = 1 г/с3=10-3 кг/с3.
1 ватт иа квадратный сантиметр (Вт/см2) = = 104 Вт/м2.
1 кал/(с-см2) =4,1868-104 Вт/м2 (точно).
1 ккал/(с-см2) =4,1868-10’ Вт/м2 (точно).
1 ккал/(ч-м2) = 1,163 Вт/м2.
1 В; Т. U./(sq. in.Xs) = 1.63535- 10е Вт/м2.
1 В. Т. U./(sq. ftXs) = 1,1357-Ю4 Вт/м2
Коэффициент теплообмена, коэффициент теплоотдачи (Л4-Т-3-©-1). Единица СИ — ватт на квадратный метр-кельвин [Вт/(м2-К)].
1 Вт/(м2-К) = 1 Дж/(м2-с-К) = 1 кг/(с3-К).
1 эрг/(см2-с-К) = 10-3 Вт/(м2-К).
1 Вт/(см2-К) = Ю4 Вт/(м2-К).
1 кал/(с-см2-К) =4,1868-104 Вт/(м2-К) (точно).
1 ккал/(ч-м2-К) = 1,163 Вт/(м2-К).
1 В. Т. U./(sq. in.XsX°F) =2,9436-10« Вт/(м2-К).
1 В. Т. U,/(sq, ftXsXoF)= 2,044-104 Вт/(м2-К).
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
В настоящем разделе «ед, СГС» обозначает единицу соответствующей физической величины симметричной системы сантиметр— грамм—секунда и с — числовое значение выраженной в см/с скорости света в вакууме, равное приближенно ЗЮ10 (точнее — см. с. 15).
Для электрических величин единицы СГС совпадают с единицами электростатической системы сантиметр,— грамм—секунда (СГСЭ), а для магнитных величин — с единицами электромагнитной системы сантиметр — грамм —» секунда (СГСМ).
Электрический ток (7). Единица СИ — ампер (А).
1 А=1 Кл/с=1 В/Ом=1 Вб/Гн=1 В-См = = 1 Вт/В = 1 Дж/(с-В).
1 ед. СГС= (10/с) А=3,33-10-10 А,
5 ГЛ
Единицы и размерности физических величин
13
£' 'Количество электричества, электрический заряд, поток электрического смещения (Т-Г). ^Единица СИ — кулон (Кл; прежнее обозначение к).
‘	1 Кл=1 А-с=1 В-Ф=1 Вб-с/Гн=
= 1 В-с/Ом.
 1 ед.,СГС= (10/с) Кл=3,33-10-‘° Кл.
' 1'ампер-час (А-ч) = 3600 Кл.
- Плотность электрического тока (L~2-I). Единица СИ — ампер на квадратный метр (А/м2).
 1 А/см2 = 1JO‘ А/м2; Г А/мм2 = 106 А/м2.
1 ед. СГС=(10/с) А/см2=105/с А/м2= =3,33 мкА/м2=3,33 -10-е А/м2.
Подвижность носителей заряда (/И_,-Т2Х X/). Единица СИ — метр в квадрате на вольт-секунду [м2/(В-с)] или тесла в минус первой степени:
 1 ” X = 1 м2/(В-с) = ГТл_,= 1 А-с2/кг;
I см/с
. —— =1 см2/(В-с), = 10- м2/(В-с) = 1 D/CM
= 10— Тл—=10—Ас2/кг.
Поверхностная плотность электрического заряда, электрическое смещение, поляризованное™ (L~2-TI). Единица СИ — кулон на квадратный метр (Кл/м2).
1 Кл/м2=1 А-с/м2; 1 Кл/см2=.1О4 Кл/м2.
1 ед. СГС=(10/с) Кл/см2= (105/с) Кл/м2= =3,33 мкКл/м2=3,33-10— Кл/м2.
Объемная плотность электрического заряда (L~3-T-I). Единица СИ — кулов иа кубический метр (Кл/м3).
- 1 Кл/м8=1 А-с/м3; 1 Кл/см3=10в Кл/м3.
.1 ед. СГС= (10/с) Кл/см3= (107/с) Кл/м8= =3,33U0—Кл/м3.
Электрический момент диполя (£•/’•/). Единица СИ — кулон-метр (Кл-м).
1 Кл-м=1 А-с-м; 1 Кл-см=0,01 Кл-м.
1 ед. СГС=(Ю/с) Кл • см= (0,1/с) Кл-м= =3,33-10-2 Кл-м.
1 дебай (Д) = 10-3 ед. СГС=(10-'’/с) Кл-См= (10-19/с) Кл-м=3,333- 10—° Кл-м.
Электрическое напряжение, электрический потенциал, электродвижущая сила (L2-AfX ХГ—•/—). Единица СИ — вольт (В).
1 В = 1 А-Ом=1 А/См=1 Кл-Ом/с= = 1 Кл/(с-См) = 1 Вт/А=1 Дж/Кл=1 НХ Хм/Кл—1 кг-м2/(с3-А).-	- . - •
1 ед. СГС=(10-/с) В=300 В.
Напряженность электрического поля, электрическая прочность (L-M-T~3-I~l). Единица СИ —вольт на метр (В/м).
 ГВ/м=1 кгм/(с3-А).
1 В/см=100 В/м; I В/мм=1 кВ/м= = 103В/м.
1 кВ/мм=1.В/мкМ=1 МВ/м=10° В/м.
 1 ед. СГС= (10—/с) В/см = (10—/с) В/м= =30 кВ/м=3-104 В/м. ' '
1 вольт на мил (V/mil) = l киловольт на дюйм (kV/in) = 39,33 ’ В/мм = 39,33 кВ/м= =3,933-104 В/м.
Электрическое сопротивление, удельное поверхностное сопротивление (L2 • М -.Т~2. -I-.2). Единица СИ — ом (Ом; международное обозначение £2).
1 Ом=1 См-> = 1 В/А=1 В2/Вт=1.Гц-Х ХФ-1«Гс/Ф = 1 кг-м2/(с3-А2).
1 ед. СГС=(10-/с2) Ом=9-10" Ом. X
Удельное электрическое сопротивление материала, удельное электрическое сопротивление (на единицу длины) изоляции кабеля (Ьг:М-Т~г-1~г). Единица СИ —ом-метр (Ом-м).
1 Ом-м=Ю0 Ом-см=1 кг-м3/(с3-А2).
I.Om-cm — 0,01 Ом-м; 1 МОм-см. = = 10‘ 6м-м.
1 Ом — квадратный миллиметр .на метр (0м-мм2/м) = 1 мкОм-м = 10— Ом-м.
1 мегаом-километр (МОм-км) = Ю9 Ом-м.
1 ед. СГС=(10—/с2) Ом-см=9-10Ч ОмХ Хсм=9-10° Ом-м.
Электрическая проводимость (L~2-A1_IX Х?’3-/2)- Единица СИ — сименс (См, прежнее обозначение сим). Ранее эта единица называлась «обратный ом» нли «мо» (mho), и применялось международное обозначение О» т-е-перевернутая греческая буква О (омега).
1 См = 1 Ом- = 1 А/В=1 Кл/(В-с) = = 1 Вт/В2=1 Ф/Гц=1 Ф/с=1 с3-А2/(м2-кг).
1 ед. СГС=(109/с) См=1,11-10-12См.
Удельная электрическая проводимость (L~3-M-'-T3 • /2). Единица СИ — сименс на метр (См/м).
1 См/м = 1 Ом-бм-1 = 1 А/(м-В) = = 1 Ф/(с-м)=1 с3-А2/(м3-кг).
1 См/см = 1 Ом-'-см—=100 См/м.
1 ед. СГС=(10°/с2) См/см = (10L1/c2) См/ /м= 1,11-10-10 См/м.
Удельная электрическая проводимость стандартной электротехнической меди (IACS, сокращение от слов International Annealed  Copper Standard) =58 МСм/м=5,8-107 См/м (точно).
Коэффициент термоэлектродвижущей силы (/.—-/И-Г—-I—®-’). Единица СИ — вольт на кельвин (В/К).
1 В/К=1 В/°С=1 кг/(м2-с3-А - К).
. 1 вольт на градус Фаренгейта (V/°F) = = 1,8 В/К.
Электрическая емкость (/.—•M-*-/'4» Р). Единица СИ — фарад (Ф); ранее эта единица называлась «фарада».
1 Ф=1 Кл/В=1 А-с/В=1 с/Ом=1 СмХ Хс=1 См/Гц=1 с4-А2/(м2-кг).
1 ед. СГС—«сантиметр емкости» (см — ие смешивать с сантиметром — единицей длины!) = (10«/с2)Ф= 1,111 пФ=1,111-10-12 Ф.
Абсолютная диэлектрическая проницаемость (Ь~3-М~'-Т* • I2). Единица СИ — фарад на метр (Ф/м).
1 Ф/м=1 с/(Ом-м) = 1 с4А2/(м3-кг),
Вектор Пойнтинга (размерность ЛЬ Г— и единицы совпадают с размерностью и единицами поверхностной плотности теплового потока, (см. с. 12).
 Единица СИ — ватт на квадратный метр (Вт/м2).
1 Вт/м2=1 Дж/(м2-с) = 1 кг/с3.
Активная мощность (размерность L3-AfX ХУ-3 и единицы совпадают с размерностью и единицами мощности, см. с. 11). Единица СИ — ватт (Вт).
1 Вт—1 ВА=1 В2/Ом=1 В2/См=1 кгХ Хм2/с3-
Реактивная мощность (размерность совпадает с размерностью мощности и активной мощности, см. выше). . Единица СИ —вар (вар).
1 вар=1 Вт=1 В-А=1 кг-м2/с3.
14
Общие справочные сведения
Разд. I
Полная мощность (размерность совпадает с размерностью мощности, активной мощности и реактивной мощности, см. выше). Единица СИ'—вольт-ампер (В-А).
1 В-А=1 Вт=1 кг-м2/с3.
Магнитный поток	Едини-
ца СИ — вебер (Вб).
1 Вб=1 В-с=1 А-Гн=1 м2  кг/(с2-А).
1 ед. СГС=1 максвелл (Мкс) = 10-8 Вб. -
Магнитная индукция (М-Т~2-1-1). Единица. СИ— тесла (Тл)....
1 Тл=1 Вб/м2=1 В-с/м2=1 А-Гн/м2= = 1 кг/(с2-А).
1 ед. СГС=1 гаусс (Гс) —10-4 Тл.
Магнитодвижущая сила, разность скалярных магнитных потенциалов (/). Единица СИ— ампер (А; прежнее название единицы магнитодвижущей силы «ампер-виток», os).
1 ед. СГС=1 гильберт (Гб) = (10/4л) А= =0,79577 А (обычно считают округленно 0,8 А).
Напряженность магнитного поля Единица СИ — ампер на метр (А/м).
1 ед. СГС=1 эрстед (Э) = (1000/4л) А/м= =79,577 А/м (обычно считают округленно 80 А/м). ’
Индуктивность'	Единица
СИ — генри (Гн).
1 Гн=1 Вб/А=1 В-с/А=1 м2 • кг/(с2-А-).
1 ед. СГС — 1 сантиметр индуктивности (см; не смешивать С сантиметром длины и с сантиметром ёмкости!) = 1 нГн=10-9 Гн.
Магнитный момент диполя, магнитный момент тока (L2-I). Единица СИ—— ампер-квадратный метр (А-ь;2).
Магнитное сопротивление (L-2-M-1-7’2X ХГ2). Единица СИ — ампер на вебер' (А/Вб).
1 А/Вб=1 с2 • А/(м2-кг).
Магнитная- проводимость (L2-M.-T-2-I~2).
Единица СИ — вебер на ампер (Вб/А).
1 Вб/А= 1 м2-кг/(с2-А2).
Абсолютная магнитная проницаемость Единица СИ — генри на метр (Гн/м).
1 Гн/м—1 Вб/(А-м) = 1 В-с/(А-м)=1 мХ Хкг/(с2-А2).
Коэффициент Холла (L3-Г-1 •/-!). Единица СИ:—метр- в кубе .на кулон (м3/Кл).
1 м3/Кл = 1 Ом-м/Тл=1 В-м/(Тл-А) = = 1.м?/(с-.А).
1 см3/Кл=10-в м3/Кл.
СВЕТОВЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
Сила света (J). Единица СИ — кандела (кд; прежнее название «свеча», св).
Световой поток (/). Единица СИ — люмен (лм).
1 лм=1 кд'-ср.
Освещенность (L“2-Z). Единица СИ — люкс (лк).
1 лк=1 лм/м2.
1 фот (фот) = 104 лк.
Яркость (L-2-Z). Единица СИ — кандела на квадратный метр (кд/м2; ранее Эта единица называлась «нит»).
1 стильб (сб) = 104 кд/м2.
1 апостильб (асб) = (1/jt) кд/м2=0,3183 кд/м2.
1 ламберт (лб) = 104 асб=(104/л) кд/м2= =3183 кд/м?,
.Светимость (L~?-J), Единица СИ—люмен'.на квадратный метр (лм/м2).
1 лм/м2=1 кд-ср/м2.	.
1 радфот=104 лм/м2.
РАДИАЦИОННЫЕ ВЕЛИЧИНЫ
Активность нуклида (Т-1). Единицы СИ— беккерель (Бк).
1 Бк= 1 распад в секунду= 1 расп./с= = 1 с-1.
1 кюри (Ки)=3,7-1010 Бк.
1 резерфорд (Рд) = 106 Бк.
Поглощенная доза излучения, керма (L2-T~2). Единица СИ — грэй (Гр).
1 Гр=1 Дж/кг= 1 м2/с2.
1 рад (не смешивать с обозначением «рад» для радиана, см. с. 9) = 100 эрг/г=0,01 Дж/ /кг=0,01 Гр.
Мощность поглощенной дозы, мощность кермы (L2-T~s). Единица СИ — грэй в секунду (Гр/с).
1 Гр/с=1 Дж/(кг-с) = 1 Вт/кг=1 м2/с3.
1 рад/с=0,01 Дж/(кг-с) = 0,01 Вт/кг.
Эквивалентная доза излучения (L2-T~2). Единица СИ — зиверт (Зв).
1 Зв=1 Дж/кг=1 м2/с2.
1 бэр (бэр) =0,01 Зв.
Мощность эквивалентной дозы (L2-T~s). Единица СИ — зиверт в секунду (Зв/с).
1 Зв/с= 1 м2/с3. 
1 бэр/с=0,02 Зв/с.
Экспозиционная доза фотонного излучения (М-'-Т-Г). Единица СИ — кулон на килограмм (Кл/кг).
1 Кл/кг=1 с-А/кг.
1 рентген (Р) =2,58-10-4 Кл/кг.
Мощность экспозиционной дозы .(7И-1-/). Единица СИ — кулон на килограмм в секунду [Кл/(кг-с)].
1 Кл/(кг-с)=1 А/кг.
1 Р/с=2,58-10~4 Кл/(кг-с).
ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ И ЛОГАРИФМИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Относительная величина — безразмерное отношение физической величины к одноименной величине, принятой за исходную; таковы, в частности, относительное удлинение, относительная атомная масса, относительная диэлек • трическая проницаемость, относительная магнитная проницаемость, добротность и т. п. Единицы относительных величин:
безразмерная единица (1);
процент (%) =0,01;
промилле (%о) =0,001;
миллионная доля (млн.'-1; в зарубежной литературе «р. р. гл.»).
Логарифмическая величина — логарифм (десятичный, натуральный или двоичный) относительной величины.
Для измерения усиления, затухания, уровня звукового давления применяются единицы—бел (Б; чаще используется децибел, дБ) И непер (Нп).
1 B=lg (Рг/Л/при P2=10Pb
где Pt и Pz — одноименные энергетические ве.-личины (значения мощности, энергии, плотности энергии и т. п.).
Число децибелов равно 10 Р2/Р\.
Если же имеется в виду отношение двух одноименных силовых величин (значений .напряжения, напряженности поля, силы тока.
§ 1.2.
Важнейшие физические постоянные
15
давления и т. п.) Ft и Ft, то _
1 B=21g (Л/Fi) при Г2= < 10F,.
При тех же обозначениях Pi, Р2, Ft н Ft, что и выше,
. 1 Нп=0,5 In (Pt/Pi) при Р2/Л=е;
1 Hn=ln(F2/Fi) при F2/Fi=e, где е — основание натуральных логарифмов .(«=2,71828).
Соотношения единиц Б, дБ и Нп:
1 Б= 10 дБ=1,151 Нп;
1 дБ=0,1 Б=0,1151 Нп;
1 Нп=0,8686 Б=8,686 дБ.
При необходимости указать исходную величину ее значение помещают с пометкой «те» (первые буквы слова reference) в круглых скобках после обозначения логарифмической величины. Например, обозначение уровня звукового давления 40 децибелов по отношению к принимаемому за нулевой уровень значению звукового давления 20 мкПа имеет вид:
40 дБ (ге 20 мкПа) или
4 Б (ге 20 мкПа).
Фон (фон) — уровень громкости звука, для которого уровень звукового давления равно-громкого с ним звука частотой 1 кГц равен 1 дБ.
Бит (бит) — количество информации, получаемое при осуществлении одного из двух равновероятных событий.
1.2. ВАЖНЕЙШИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ
ПОСТОЯННЫЕ
Гравитационная постоянная
Со = 6,672-10-и Н-м?/кг®.
Скорость света в вакууме
с0= 1/]/^е0р0 = 2,997925-10® м/с «
« 3-10® м/с.
Электрическая постоянная
е0 = —	— = 8,854188-10—1? ф/м.
° 4лс?
. Магнитная постоянная
р0 = 4л-10—7 Гн/м (точно) =
= 1,256637-IO-® Гн/м.
Волновое сопротивление вакуума
Zo =	p0/e0 = 376,73 Ом fa 120л Ом.
Коэффициент пропорциональности в формуле Эйнштейна W=тс2, где W— энергия и т — масса:
ед « 9-10“ м?/с? = 9- 10м Дж/кг.
Постоянная Планка (элементарный квант действия)
h = 6,626176- IO-?» Дж/Гц;
постоянная Дирака
ft = h/2n = 1,054589-10-?4 Дж-с.
Энергия фотона электромагнитного излучения частотой f (угловая частота <о=2я?) равна
W = /г/ = tua.
Соотношения длины электромагнитной волны в вакууме X, частоты колебаний f и периода колебаний Т-.
Т = 1//;
М = ЦТ = с fa 3-108 м/с = 3-108 м. Гц.
Соотношения для некоторых значений f и X:
f, Гц	&	f. Гп	X
50	6000 км	юн	3 мм
103	300 км	з- юн	1 мм
108	3 м	101»	0,3 мм
3-108	1 м	3-101®	0,1 м
10»	3 дм	low	30 мкм
3-10»	1 ДМ	3-101»	10 мкм
1010	3 см	101‘	3 мкм
3-101°	1 см	3-1014	1 мкм
Элементарный электрический Заряд е= 1,602189-10-16 Кл.
Масса покоя электрона
те = 5,485803-10—* а. е.м =
= 9,109534- Ю-si кг.
Отношение заряда к массе электрона
е!те= 1,758805-1011 Кл/кг.
Отношение массы протона к массе электрона
тр/те —1836,15.
Магнетон Бора
pg = eh/inme = 9,274078-10—74 Дж/Тл.
Квант магнитного потока
Фо = й/2е = 2,06785-10-“ Вб.
Отношение Джозефсона
1/Ф0 = 2elh = 4,835939-10“ Гц/В.
Постоянная Авогадро (количество молекул в одном моле вещества)
1УЛ=1 г/(моль-а. е. м.) =
= 6,022045-1073 моль-».
Постоянная Фарадея (заряд, переносимый прн электролизе одним грамм-эквивалентом вещества)
р = е = 9,648456-Ю4 Кл/моль.
Число Лоренца (коэффициент пропорциональности Lo в уравнении x/y^Lo?? для идеальных проводников, где х — коэффициент теплопроводности; у — удельная электрическая проводимость; Т — температура, К)
я2ьг
Lo =	— = 2,443- IO-8 В?/К®.
Зе?
Универсальная газовая постоянная, (коэффициент R пропорциональности' в уравнении Менделеева — Клапейрона для идеальных газов
16
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
pV=MRT/m, где р — давление, V — объем и М — масса газа, m — его относительная молекулярная масса и 7 — термодинамическая температура, К)
R — 8,31441 Дж/(моль-К)
Постоянная Больцмана
k = RINa = 1,380662-10—33- Дж/К; .
кинетическая энергия молекулы газа при температуре Т, К, равна 1,5 £7.
Объем, занимаемый одним молем идеального газа прн нормальных термодинамических условиях (р=101 325 Па=760 мм рт. ст. и 7= =273,15 К=0°С),
Vm— 22,4138-10—3 м3/моль.
Число Лошмидта (число молекул в I м3 идеального газа при нормальных термодинамических условиях)
Nl = Na /уm = 2,687-10?- м-3-
Плотность сухого воздуха при нормальных термодинамических условиях равна 1,293 кг/м3. При давлении р, Па, и температуре 7, К, плотность (в кг/м3) воздуха:
D_	1.293______________р___
1 + 0,00367 (7 — 273,15) 101 325 '
Состав сухого воздуха (на уровне моря) по объёму и по массе:
Компонент	% (об.)	% (мае.)
Азот N2 ...... s	78,23	75,70
Кислород О2		20,81	23,00
Аргон Аг ..... .	0,90	1,24
Угольный ангидрид СО2	0,03'	0,05
Прочие (Н2, Ne, Не, Кг, Хе, NHS, I, Rn) . . .	0,03	0,01
Плотность воды при нормальных термодинамических условиях составляет 999,84 кг/м3. Наибольшую (при том же давлении р = = 101325 Па) плотность, весьма близкую к
1000,0 кг/м3, вода имеет прн - 277,19 К (+3,98 °C).
Температура тройной точки воды 273,16 К (точно; отсюда — определение кельвина),; ила около +0,01 °C. Давление тройной точки воды около 6,10 Па.
 Плотность ртути при нормальных термодинамических условиях 13595,09 кг/м3.
 Нормальное ускорение свободного .падения gn=9,80665 м/с3.
Список литературы
1.1.	Бурдун Г. Д. Справочник по Международной системе единиц. Изд. 3-е, доп. М.: Изд-во стандартов, 1980. 232 с.
1.2.	Глебов Г. Д. Единицы физических величин в электронике. М.: Высшая школа, 1983. 88 с.
1.3.	ГОСТ 8.417-81 (СТ СЭВ 1052-78).. Единицы физических величии.
1.4.	ГССД 1-75. Таблицы стандартных справочных данных. Фундаментальные физические постоянные.
1.5.	Иванов В. И., Машковнч В. П., Центер Э. М. Международная система единиц (СИ) в атомной науке и технике. Справочное руководство. М.: Эиергоиз-дат, 1981. 200 с.
1.6.	Исаев Б. М., Юдин М. Ф. К внедрению Международной системы единиц в область измерений ионизирующих излучений. — Измерительная техника, 1981, № 12. с. 10—11.
1.7.	Камке Д„ Кремер К. Физические основы единиц измерения/Пер. с немецкого В. Е. Маркевича и Н. В. Мицкевича; Под ред. А. Н. Матвеева. М.: Мир, 1980. 208 с.
1.8.	РД 50-160-79. Методические указания. Внедрение и применение СТ СЭВ 1052-78 «Метрология. Единицы физических величин».
1.9.	Олейникова Л. Д. Единицы физических величии в энергетике (точность воспроизведения и передачи: Справочное пособие). М.: Энергоатомиздат, 1983. 232 с.
1.10.	Сена Л. А. Единицы физических величин и их размерности. Изд. 2-е, перераб. н доп. М.: Наука, 1977. 336 с.
1.11.	Тареев Б. М. К вопросу об оценке изменений управляемых параметров материалов и компонентов.— Электричество, 1976, № 9, с. 54—56.
1.12.	Тареев Б. М. Применение Международной системы единиц физических величин (СИ) в физике диэлектриков/В кн.: Материалы радиоэлектроники. Межвузовский - бориик научных трудов. М.: МИРЭА, 1979, с. 5—14.
1.13.	Чертов А. Г. Единицы физических величин. М.: Высшая школа, 1977. 287 с.
 1.14. Стоцкий Л. Р. Физические величины и единицы. Справочник. М.: Просвещение, <984. 239 с.
РАЗДЕЛ 2
ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Б. М. Тареев
2.1.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ, НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
В инженерной практике термины «электроизоляционный материал» и «диэлектрический материал» часто применяются как равнозначные. Однако согласно ГОСТ 19880-74 диэлектрик определен как «вещество, основным элек
трическим свойством, которого является способность поляризоваться в электрическом поле»; диэлектрический материал по ГОСТ 21515-76 определен как «материал, предназначенный для использования его диэлектрических свойств», а электроизоляционный материал— как «диэлектрический материал,- предназначенный для электрической изоляции». Таким образом, объем- понятия «диэлектрический материал» шире, чем объем понятия «электро-
§. 2.2.	Электропроводность диэлектриков	17
V изоляционный материал»: - под понятие «диэлектрический материал» подходят, но под по-У нятие «электроизоляционный материал» ча--стнчно -или полностью не подходят диэлек-. трики, • применяемые в - конденсаторах, когда требуется иметь определенную электрическую -емкость устройства, а также приобретающие гее большее значение в современной технике  ? активные диэлектрики (см. т. Ш Справочника). Активные (управляемые) диэлектрики не только играют «пассивную» роль, т. е. создают электрическую изоляцию; в различных устройствах, в частности в некоторых радиоэлектронных аппаратах, используется изменяемость па-: ‘ раметров' этих материалов под' действием различных факторов/К активным дйэлёктрйкам  ; принадлежат сегнетоэлектрики,- диэлектрическая проницаемость которых существенно изменяется при изменении напряженности элект--рического поля и при изменении температуры;
 пьезоэлектрики, генерирующие электрические , заряды под действием механических напряжений- И; наоборот, изменяющие свои размеры под действием электрического поля; электреты, которые могут рассматриваться как элёктричес-• кне аналоги постоянных магнитов, так как они способны длительно сохранять электрический
. заряд, и др.
В настоящем разделе рассмотрены в основном электроизоляционные материалы; однако многие определения и положения этого раздела имеют значение для рассмотрения н других видов диэлектрических материалов.
.. Очевидно, что никакая, даже наиболее простая'электрическая цепь не1 может быть выполнена без применения как проводниковых, так и электроизоляционных материалов. Назначение электрической изоляции сводится прежде всего к тому, чтобы воспрепятствовать прохождению тока путями, нежелательными
' Для работы данной электрической цепи.
.'Электроизоляционные материалы по. агрегатному состоянию разделяются на твердые, жидкие и газообразные; особую группу составляют твердеющие материалы, которые , в том состоянии; в котором они вводятся в электрическую изоляцию, являются'жидкими или пластичными, но в готовой, работающей изоляции — твердыми веществами.
По химическому составу электроизоляционные материалы разделяются на органические— соединения углерода с водородом, азо-том, кислородом и некоторыми другими элементами— и неорганические.' Особая' группа' материалов — элементоорганические, в молекулы которых входят атомы элементов, не характерных для обычных органических веществ, — кремния, магния, алюминия, титана и пр. Как правило, неорганические материалы имеют более высокую нагревостойкость, чем органические материалы.
Различают также природные электроизоляционные ' материалы (природного происхождения, применяемые без химической переработки),- искусственные электроизоляционые материалы (получаемые- путем химической переработки природного сырья) и синтетические -электроизоляционные материалы (получаемые методом химического синтеза).
Для оценки электрических свойств, а также ' гигроскопичности, адгезионных' свойств
и т. п. диэлектриков важно разделение материалов на полярные, молекулы которых всегда  -имеют некоторый отличный от нуля «постоянный» электрический момент, и неполярные, молекулы которых приобретают «индуцированный» электрический момент только при воздействии внешнего электрического поля. Важно также разделение диэлектриков на гетеропо-лярные (ионные), молекулы которых сравнительно легко диссоциируют (расщепляются) на имеющие противоположные по знаку электрические заряды частицы (ионы), и гомеопо-лярные, для которых диссоциация на ионы не -характерна.
2.2.	ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ
По самому своему назначению электроизоляционные материалы совершенно не должны пропускать электрический ток под действием приложенного постоянного 1 электрического напряжения, т. е. они должны быть непроводниками. Однако «идеальных» непроводников ие существует, и все практически применяемые электроизоляционные материалы при приложении постоянного напряжения все же пропускают некоторый, обычно весьма незначительный ток.
Ток, проходящий через участок изоляции (или в частном случае через образец электроизоляционного материала) при установившемся процессе электропроводности,, т. е. спустя достаточно большой промежуток времени после приложения постоянного напряжения, также является постоянным и называется сквозным . током утечки. Таким образом, проводимость любого участка изоляции не равна нулю, а имеет конечное значение, и сопротивление изоляции не бесконечно велико, а конечно; соответственно и удельные сопротивления электроизоляционных материалов также конечны, хотя и чрезвычайно велики по сравнению с удельными сопротивлениями проводниковых материалов.
Проводимость изоляции GH3, См, как и проводимость любого проводящего тела, определяется как отношение сквозного тока утечки через изоляцию 7ИЗ, А, к приложенному к изоляции постоянному напряжению U, В:
Gh3 = ^hb/G.	(2.1)
Величина Rn3, Ом, обратная величине биз, — сопротивление изоляции
Rus — U/Isis — 1/6вз.	(2.2)
Различают объемную проводимость изоляции Q, численно определяющую проводимость через толщу изоляции, и поверхностную проводимость изоляции Gs, характеризующую наличие слоя повышенной электропроводности на поверхности раздела- твердой изоляции с окружающей газообразной (в большинстве случаев — воздухом) или жидкой средой; этот слой : создается вследствие неизбежных загрязнений, увлажнения и т. п. Для газообразных н жидких диэлектриков поверхностная проводимость обычно не рассматривается,
1 Под- действием приложенного переменного напряжения всякий диэлектрик пропускает переменный ейкостный ток, см, формулу (2.21).
18
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
рика цилиндрического конденсатора (рис. 2.3) или изоляции коаксиального кабеля:
Рис. 2.1. Объемный и поверхностный токи утечки через участок изоляции (схематически)
Рис. 2.2. Участок изоляции с постоянным поперечным сечением
Рис. 2.3. Участок изоляции между электродами в виде двух коаксиальных цилиндров (цилиндрический конденсатор)
Соответственно вводятся понятия объемного тока утечки I и поверхностного тока утечки Is (рис. 2.1), а также объемного сопротивления изоляции R и поверхностного сопротивления изоляции Rs. Очевидно, что сопротивления R и Rs включены параллельно друг другу между электродами, через которые подается напряжение на изоляцию. Таким образом,
I — U/R = UG;
IS^U/RS=UGS; R = 1/G; «s=i/gs; 'и8=л-^;
Ga3=l/S+1/Rs.
(2.3)
Ниже приводятся формулы ((2.4)—(2.6)] для расчета объемных сопротивлений R, Ом, участков изоляции из однородного и изотропного диэлектрика наиболее важных практически геометрических конфигураций. В этих формулах р (для диэлектриков часто обозначается также рт в отличие от удельного поверхностного сопротивления ps, см. формулу (2.11)—параметр диэлектрика— его удельное объемное сопротивление; единица р — Ом-м («ом-метр»).
Для простейшей конфигурации участка изоляции с постоянным поперечным сечением 5, м2 (равным площади каждого электрода), и толщиной (расстоянием между электродами) й, м. т. е. диэлектрика плоского конденсатора (рис. 2.1 и 2.2),
R—ph/S,	(2.4)
или
p = RS/h.	(2.4')
Для участка изоляции между электродами, имеющими вид двух коаксиальных цилиндров с осевой длиной I, м, диаметром внутреннего электрода (радиус г>) и диаметром внешнего электрода d? (радиус г2), т. е. диэлект-
Я
= _£_ lnJ2_ = _P_(nJk. 2л1 dj 2л/ t\
(2.5)
нри d2—di<di (или г2—псп)
(2.6) Til dg -*(“ dj Til	Cg —Tj
Формулы (2.4)—(2.6) справедливы, если мы пренебрегаем растеканием линий тока от краев электродов в часть объема изоляции, ие охватываемую электродами.
Как видно из рис. 2.2 и формулы (2.4), величина р равна сопротивлению куба из данного материала с ребром, равным единице длины (предполагается, что ток проходит от одной грани куба к противоположной), умноженному иа единицу длины. В литературе встречаются и другие единицы для р электротехнических материалов, кроме ом-метра. Так, для электроизоляционных материалов и полупроводников нередко выражают р в ом-санти-метрах (Ом-см). Для проводниковых мате-риалов часто выражают h в формуле (2.4) в метрах, aS — в мм2; отсюда получается единица для р — Ом-мм2/м нли равная ей единица СИ мкОм-м. Соотношения указанных единиц — см. с. 13.
Значения р практически применяемых твердых и жидких электроизоляционных материалов (при нормальной температуре, нормальной влажности окружающего воздуха и не слишком высоких значениях напряженности электрического поля в материале) лежат в пределах примерно от 10е—108 Ом-м для сравнительно низкокачественных, применяемых в мало ответственных случаях материалов (древесина, мрамор, асбестоцемент и т. п.) и до 1014—1017 Ом-м для таких материалов, как полистирол, полиэтилен, политетрафторэтилен и т. п.; для неионизнрованных газов р еще выше. Отношение удельных сопротивлений высококачественного твердого диэлектрика и хорошего проводника (при нормальной температуре) выражается колоссальным числом — порядка 1023—1025.
Величина у, обратная величине р, — удельная объемная проводимость материала, См/м:
Т = 1/р-
(2.7)
Помимо См/м (или Ом“’-м ’), иногда применяют другие единицы для у, являющиеся величинами, обратными вышеприведенным единицам для р: См/см, м/(0м-мм2) или МСм/м и т. п. (см. с. 13).
§ 2.2.
Электропроводность диэлектриков
19
Рис. 2.4. К определению поверхностного сопротивления между электродами с параллельными друг другу кромками
Рис. 2.5. К определению поверхностного сопротивления между двумя концентрическими электродами
Рис. 2.6. К определению поверхностного сопротивления между двумя дисковыми электродами
Для однородного электрического поля в материале могут быть написаны уравнения закона Ома в обобщенной форме:
J = уЕ = Е/р,	(2.8)
где J, А/м2—плотность тока проводимости (для электрической изоляции — плотность тока утечки); Е, В/м — напряженность диэлектрического поля. В формулу (2.8) геометрические размеры тела, по которому проходит ток, не входят. Отметим еще два варианта удельного объемного сопротивления — удельное (поперечное) сопротивление слоя и удельное сопротивление изоляции кабеля.
Поперечное сопротивление слоя Pj — сопротивление участка площадью S, м2, слоя диэлектрика постоянной толщины й, м, сквозь который проходит ток (пример — слой эмали, нанесенный на металлическую пластинку):
Рх=рй/5 = рЛ3,	(2.9)
откуда удельное поперечное сопротивление слоя, Ом-м2:
р± = РЛ3=рй.	(2.9')
Единица для удельного поперечного сопротивления слоя — Ом-м2.
Удельное сопротивление изоляции кабеля (или провода) рк, т. е. объемное сопротивление изоляции (между жилой и оболочкой, между двумя жилами и т.п.), отнесенное к единице длины кабеля, входит в формулу
Rk^Pk/1,	(2.10)
где Рк --- объемное сопротивление изоляции кабеля на участке длиной /. Отсюда
Рк == Рк /.	(2.10')
Единица (Ом-м) рк та же, что и единица р.
. ..Для одножильного кабеля с диаметром токопроводящей жилы (радиусом rjf и
внутренним диаметром металлической оболочки di (радиусом г2) при значении удельного объемного сопротивления изоляции р величина рк может быть определена по формуле (2.5) или (2.6).
Удельное поверхностное сопротивление ps характеризует свойство электроизоляционного материала создавать в изготовленной из него изоляции поверхностное сопротивление. Поверхностное сопротивление между двумя электродами с параллельными обращенными друг к другу прямыми кромками длиной Ь, находящимися на расстоянии а друг от друга (рис. 2.4), равно
(?s = psa/b,	(2.11)
откуда
ps = Rsb/a.	(2.11')
Как видно из формулы (2.1 Г), размерность удельного поверхностного сопротивления совпадает с размерностью сопротивления, т. е. единица ps — Ом. Удельное поверхностное сопротивление ps равно сопротивлению Квадрата (любого размера!) на поверхности данного материала, если ток подводится к электродам, образующим две противоположные стороны этого квадрата; поэтому единицу ps иногда неправильно называют «ом на квадрат» (Ом/П).
Формулы (2.11) и (2,11') справедливы, если пренебречь влиянием краев электродов (при а<^6); мы имеем в виду также, что ток объемной утечки через материал между электродами не учитывается (при измерении или расчете тока утечки), т. е. весь ток утечки считается Поверхностным.
Если обращенные друг к другу кромки электродов на поверхности диэлектрика — две концентрические окружности (рис. 2.5), то поверхностное сопротивление Кольцевого зазора между ними равно:
Ps	di	Ps	tn
=	In—^- = —Ш-^-,(2.12)
2<Tt	w J	2«Tt	Yjf
где d\ и n — соответственно диаметр и радиус внутреннего, a d2 и г2—внешнего электрода. Формула (2.12) более точная, чем (2.11).
Если dz—то
Л “2 *Г “1 л	г2 Т
20
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
' Формулы (2.12) и (2.13) аналогичны фор-мулам (2.5) и (2.6).
Поверхностное сопротивление между двумя дисковыми электродами, имеющими диаметр d (радиус г), расположенными на неограниченной поверхности диэлектрика при расстоянии между их осями / (рис. 2.6), равно:
(2.15)
При замене конфигурации системы электродов, между которыми определяется поверхностное сопротивление на данном диэлектрике, на другую систему, геометрически подобную прежней, значение поверхностного сопротивления Rs между этими электродами не изменится. Для объемного сопротивления этот закон подобия не имеет силы.
Физическая природа электропроводности диэлектриков. Электропроводность диэлектриков объясняется наличием в них свободных (т. е. не связанных с определенными молекулами' и могущих передвигаться под воздействием электрического поля) заряженных частиц (носителей заряда): ионов, молнонов (коллоидных частиц), иногда электронов.
Для многих электроизоляционных материалов характерна ионная электропроводность, связанная с переносом ионов, т. е. явлением электролиза. В ряде случаев электролизу при прохождении через диэлектрик сквозного тока утечки подвергается основное вещество диэлектрика; примером может служить обычное стекло, в котором благодаря его прозрачности можно непосредственно наблюдать образование и перенос продуктов электролиза; при пропускании постоянного тока через стекло, нагретое для повышения проводимости (см. ниже), у катода образуются древовидные отложения (дендриты) входящих в состав молекул стекла металлов, прежде всего натрия. Еще чаще (по крайней' мере, для органических электроизоляционных материалов) встречаются такие случаи, когда молекулы основного вещества диэлектрика не обладают способностью подвергаться диссоциации, но ионная электропроводность возникает благодаря присутствию в материале практически неизбежных загрязнений—примесей воды, солей, кислот, щелочей и пр. Даже весьма малые примеси способны заметно влиять на проводимость диэлектрика; поэтому в технике электрической изоляции важное значение имеет чистота исходных продуктов и чистота рабочего места. У диэлектриков с ионным характером электропроводности соблюдаются законы Фарадея: количество выделившегося при электролизе вещества пропорционально количеству прошедшего через материал электричества.
Молионная электропроводность наблюдается в коллоидных системах, которые представ
ляют собой тесную смесь двух фаз, причем одна фаза (дисперсная фаза) в виде мелких частиц равномерно взвешена в другой (дисперсионной среде). Из коллоидных систем в .электроизоляционной технике наиболее часто встречаются ’ эмульсии (обе фазы — жидкости) я суспензии (дисперсная фаза — твердое вещество, дисперсионная среда — жидкость). Стабильность коллоидных систем объясняется наличием на поверхности частиц дисперсной фазы (молионов) электрических зарядов. При воздействии на коллоидную систему электрического поля молионы приходят в движение, что выражается как явление электрофореза. При электрофорезе в отличие от электролиза не наблюдается образования новых веществ,- а лишь меняется относительная концентрация дисперсной фазы в различных частях объема системы. Молионная электропроводность наблюдается у жидких лаков н компаундов, увлажненных. масел и т. п.
В некоторых случаях в диэлектрических материалах наблюдается электронная электропроводность, когда носителями заряда являются свободные электроны. Так, рутил TiO2, ряд титанатов (BaTiO3, CaTiO3, SrTiOs) и др. обнаруживают электронный характер электро? проводности. Электронная электропроводность типична для металлических проводников и электронных полупроводников.
При повышении температуры удельное сопротивление электроизоляционных материалов, как правило, существенно уменьшается (рис. 2.7).
Связь между ТК объемного удельного сопротивления ТКр и ТК объемного сопротивления ТК/? [на основании формулы (1.3), с. 11]:
ТКр = ТК#4-ас (2.15')
где a=TKZ — температурный коэффициент длины («линейного расширения») материала. Очевидно также [ср. формулу (2.11)], что
TKps = TK/?s.	(2.16)
Во многих случаях зависимость р электроизоляционных материалов от термодинамической . температуры Т хорошо описывается формулой
р=ЛехрВ/7,	(2.17)
где А и В — постоянные, чему соответствует линейная зависимость логарифма р от обратной величины Т:
1пр= 1пД-]-В/7	(2.17')
(рис. 2.8).
Иногда применяется формула
р=аехр(—Ы),	(2.18)
где а и b —• постоянные; t — температура, °C. В этом случае
ТКр = — Ь.	(2.18')
Условия работы электрической изоляции становятся более тяжелыми при возрастании температуры, так как сопротивление изоляций при этом уменьшается.	’	-
Присутствие даже малых количеств воды способно значительно уменьшить р диэлектрика. Это объясняется тем, что растворимые в
§ 2.3.
Поляризация диэлектриков
21
Рис. 2.7. Зависимость удельного объемного сопротивления р стеклоэмали от температуры. f.,.	По Б. М. Тарееву
Рис. 2.8. Зависимость удельного объемного сопротивления слюды мусковит (перпендикулярно плоскостям спайности) от обратной величины абсолютной температуры. По Н. П. Богородицкому
Рис. 2.9. Зависимость удельного объемного сопротивления р бентонитовой пленки от температуры при нагревании и охлаждении образца. По Б. М. Тарееву
Рис. 2.10. Зависимости сквозного тока утечки через изоляцию электрической машины от температуры при различных значениях приложенного напряжения постоянного тока
воде примеси диссоциируют иа ионы; в некоторых случаях влияние увлажнения может способствовать диссоциации молекул основного вещества диэлектрика. Таким образом, условия работы электрической изоляции становятся более тяжелыми также и при увлажнении.
Весьма сильно влияет увлажнение на р волокнистых материалов, в которых влага может образовывать сплошные пленки вдоль волокон, пронизывающие изоляцию.
Гигроскопичные материалы для защиты от действия влаги после сушки пропитывают и (или) покрывают лаками, компаундами и т. п.
При сушке электрической изоляции влага из нее удаляется и сопротивление ее растет. Поэтому при повышении температуры р увлажненного материала может даже расти (ес-
Рис. 2.11. Зависимость удельного поверхностного сопротивления рв электроизоляционных материалов от относительной влажности окружающего воздуха:
t — парафин; 2 — янтарь; 3 — шеллак; 4 — глазурованный фарфор
ли влияние удаления влаги перевешивает влияние повышения температуры), н только после удаления значительной части влаги начинается снижение р. При быстром снятии обратного хода кривой, пока высушенный материал не успел опять впитать влагу, при повышенных температурах получаются значительно более высокие значения р, чем при низких температурах (рис. 2.9).
Сопротивление изоляции может уменьшаться с повышением приложенного к ней напряжения (рис. 2.10). Поэтому сопротивление изоляции (электрической машины, конденсатора, кабеля и т. д.) по возможности должно измеряться при напряжении не ниже рабочего, чтобы не получить завышенного значения. Зависимость /?из от напряжения объясняется рядом причин: образованием в изоляции объемных электрических зарядов; плохим контактом между электродами и изоляцией; изменением под действием электрического поля формы и размеров включений влаги; ионизацией газовых включений и др.
При приложении к диэлектрику постоянного напряжения ток обычно спадает с течением времени, приближаясь к некоторому установившемуся значению сквозного тока утечки. Изменение тока утечки со временем связано с образованием в диэлектрике объемных зарядов, с процессами электролиза («электрической очисткой», т. е. удалением из материала ионных примесей) и другими причинами (см. о «токе абсорбции» § 2.3).
Характер изменения ps диэлектриков от различных факторов (температуры, влажности, величины и времени воздействия напряжения) сходен с характером изменения р, рассмотренным выше; рв гигроскопичных диэлектриков весьма чувствительно к увлажнению (рис. 2.11). Для повышения рв диэлектриков применяют (в зависимости от вида диэлектрика)' различные приемы: полировку поверхности материала, промывку поверхности кипящей дистиллированной водой, прогрев материала при достаточно высокой температуре, покрытие поверхности лаками, глазурями и т. п.
2.3.	ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Важнейшим свойством диэлектриков является способность их к поляризации под действием приложенного электрического напряжения. Процесс поляризации представляет собой
22
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
изменение расположения в пространстве имеющих электрические заряды частиц диэлектрика, причем диэлектрик приобретает индуцированный (наведенный) электрический момент и в конденсаторе, образованном диэлектриком с электродами, образуется электрический заряд
где С — электрическая емкость конденсатора (участка изоляции с электродами), Ф, и V— приложенное к конденсатору напряжение, В.
Энергия электрического поля, Дж, запасенная в участке изоляции с емкостью С, Ф, к которому приложено напряжение U, В:
QU CU1 2
= —(2.20)
Под действием переменного синусоидального напряжения с действующим значением U, В, и частотой f, Гц (угловая частота со, рад/с), через участок изоляции с емкостью С, Ф, проходит синусоидальный емкостный ток с действующим значением /с, А:
1С = UaC = U-2nfC.	(2,21)
При параллельном соединении нескольких (и) конденсаторов их общаи (результирующая) емкость Ср равна сумме емкостей С, всех отдельных конденсаторов
1—п
Ср = S С£.	(2.22)
£=1
Если же несколько конденсаторов соединено друг с другом последовательно, то результирующая емкость Се определяется формулой
т. е. в этом случае складываются уже не емкости, а обратные емкостям величины отдельных конденсаторов.
При параллельном соединении конденсаторов величина Ср больше, чем емкость любого из отдельных конденсаторов, а при последовательном соединении Се меньше, чем емкость каждого из отдельных конденсаторов.
Диэлектрическая проницаемость и ее практическое значение. Электрическая емкость конденсатора (или, более обще, любого участка изоляции с электродами) зависит как от геометрических размеров и конфигурации конденсатора, так и от вида материала, образующего диэлектрик этого конденсатора. Параметр в,, характеризующий способность материала образовывать емкость, называется относительной диэлектрической проницаемостью *.
Значение ег вакуума равно единице, а всякого диэлектрического материала — больше единицы. Пусть Со — емкость вакуумного конденсатора произвольной формы и размеров; если, не изменяя формы, размеров н взаимного расположения электродов конденсатора, заполнить пространство между электродами ма-
1 В дальнейшем, краткости ради, слово «относительная» часто опускается.
терма лом с относительной диэлектрической проницаемостью ег, емкость конденсатора увеличится в 8г раз и будет составлять
С = егС0.	(2.24)
Таким образом, емкость конденсатора данных размеров и формы пропорциональна е, диэлектрика.
Ниже приводятся формулы [(2.25) —-(2.27)] для расчета емкости С, Ф, конденсаторов практически наиболее важных конфигураций. Мы обозначаем электрическую постоянную (с. 15), равную8,854- 10~12Ф/м. Произведение еоег=е£1 называется абсолютной диэлектрической проницаемостью' диэлектрика; эта величина выражается в Ф/м.
Для плоского конденсатора (см. рис. 2.1 и 2.2):
С = eeer S/h = 8,854-10-12 г, Sih, (2.25) где S, как и ранее, в м2, a h — в метрах.
Для цилиндрического конденсатора (см. рис. 2.3):
2л/	2л/
С = е.(£г ~ . ,. — еое, [udzidi	1пг2/Г1
= 2,42-10—u----—	(2.26)
Igrz/ri
или при d2—di<di
Г- о „ „1	_ „1 r2~f~ri
d-2 —	r2—Г1
= 2,78-10-11 в/. /_Г2 + Ч.. .	(2.27)
г2~ П
Величина I в формулах (2.26) и (2.27) выражена в метрах. Формулы (2.25)—(2.27) справедливы при тех же допущениях, которые Отмечены для формул (2.4)—(2.6).
Для изоляции кабелей, систем параллельных проводов и т. п. часто вводится понятие удельной (погонной) емкости, т. е. емкости, отнесенной к единице длины кабеля
К = С//,	(2.28)
где С — емкость изоляции участка кабеля длиной /. Практически удобно определять К в в мкФ/км или, что то же самое, в нФ/м. Так, для одножильного кабеля удельная емкость, нФ/м, между жилой диаметром d1 (радиусом
1 По ныне действующему ГОСТ, в соответствии с публикацией Международной электротехнической. комиссии, абсолютная диэлектрическая проницаемость обозначается буквой efl или е (без индекса), а относительная диэлектрическая проницаемость символом ег (г —первая буква слова relative). Так как по ранее действовавшему ГОСТ обозначение е (без индекса) применялось для относительной диэлектрической проницаемости и обозначение е в этом смысле еще и сейчас встречается в. литературе, в Справочнике не используется для диэлектрических., проницаемостей обозначение е, за исключением тех случаев, когда недоразумения из-за использования этого сокращенного обозначения исключаются, например в записи ТК е [как следует из формулы
(1.3) с. II. ТК абсолютной и относительной диэлектрических проницаемостей одинаковы!.
§ 2.3.
Поляризация диэлектриков
23
ГО и металлической оболочкой или экраном внутренним диаметром di (радиусом rt)
К = 0,02416----------= 0,02416------—
lgd2/^i	Ig^/H
(2.29)
или при d2—di^dl
d2 —4— d-i	го *4- т1
К®0,0278 ег - 2 - Л-=0,0278 е, —- 1 dz — dr
Г2— Г1
(2.30)
Для двух параллельных круглых проводов диаметром d (радиусом г) каждый при расстоянии между их осями h при условии d<g.h и без учета влияния земли д, нФ/м, определяется формулой
ег
К = 0,01208
lg2/i/d
= 0,01208-.
\gh!r
(2.31)
определяет удельную
проводом диаметром
Та же формула (2.31) емкость между круглым d (радиусом г) и параллельной ему плоскостью (например, поверхностью земли), если расстояние между осью провода и плоскостью равно /г/2, причем d<^h.
Для конденсатора или участка изоляции произведение CR не зависит от геометрических размеров и формы конденсатора и определяется лишь параметрами (ег и р) диэлектрика. Оно равно
CR = бое,, р;	(2.32)
в частности, это соотношение видно при сопоставлении формул (2.25) с (2.4), (2.26) с (2.5) и (2.27) с (2.6).
В формулу (2.32) входит величина объемного сопротивления изоляции R. Однако в ряде случаев (например, для изоляции конденсатора с тонким диэлектриком и широкими закраинами) ток поверхностной утечки мал по сравнению с током объемной утечки, так что в эту формулу вместо R может быть подставлено. общее сопротивление участка изоляции /?Из.
Произведение CR представляет собой сопротивление изоляции, отнесенное к единице емкости. Это произведение характеризует и процесс саморазряда конденсатора: конденса-.тор, имеющий емкость С и сопротивление изоляции R, находившийся под постоянным напряжением £70 и оставленный разомкнутым после отключения источника напряжения, постепенно разряжается. Уравнение кривой падения напряжения и на электродах конденсатора в функции времени t, считая с момента отключения источника напряжения (рис. 2.12), для схемы замещения рис. 2.13 имеет вид:
1
CR
Таким образом, имеющее размерность времени произведение CR есть постоянная времени саморазряда конденсатора, т. е. время, в течение которого напряжение на конденсаторе уменьшается в е=2,718... раза, равное в соответствующем масштабе подкасательной к кривой u(t) в любой ее точке (на .рис. 2.12 показано построение подкасательных ОВ и BD для
(2.33)
и — Uo ехр
точек А и С, соответствующих t=Q и t— —CRhs). Чем больше CRBS, тем выше качество изоляции конденсатора.
На практике обычно выражают С в микрофарадах, a Rиз —* в мегаомах, и произведение CRns получается в секундах, так как
1мкФ.1М0м = Ю~6 Ф-106 Ом=1 Ф-1 Ом=1с.
Существование зависимости Rиз от и Де* лает уравнение (2.33) приближенным.
Относительная диэлектрическая проницаемость ег не только определяет способность материала образовывать емкость; она входит в ряд основных уравнений, характеризующих физические процессы, протекающие в диэлектрике. Так, в соответствии с законом Кулона сила взаимодействия F, Н, двух точечных электрических зарядов 91 и 9г, Кл, расположенных в неограниченной среде с относительной диэлектрической проницаемостью ег на расстоянии друг от друга h, равна
919г
(2.34)
(если знаки зарядов и qs различны, имеет место взаимное притяжение зарядов, а если заряды 9! и 9г одноименные — взаимное отталкивание). Выражение для напряженности электрического поля, Е, В/м (т. е. отталкивающего усилия, действующего на единичный положительный заряд), создаваемой точечным зарядом 9 на расстоянии h от него,
eoer-4n/i? ’	' ‘ ’
выводится из (2.34) подстановкой Pi—q и 92=4-1 Кл.
Как уже отмечалось, поляризация проявляется как образование в объеме диэлектрика V отличного от нуля индуцированного электрического момента, равного геометрической сумме Sp моментов, Кл-м, всех поляризованных молекул диэлектрика, находящихся в объеме V. Поляризованносп Р, Кл/м2, — величина, численно характеризующая интенсивность поляризации диэлектрика и равная пределу отношения электрического момента некоторого объема диэлектрика к этому объему, когда последний стремится к нулю. В наиболее про-
Рис. 2.12. Зависимость напряжения на конденсаторе при его саморазряде от времени
Рис. 2.13. Схема замещения для рассмотрения саморазряда конденсатора (к рис. 2.12)
24
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
стом случае однородного поля (плоского конденсатора) с объемом диэлектрика между электродами V=Sh (см. рис. 2.1 и 2.2) Р равна:
p^lL.=^!L	(2.36)
V Sh
a Sp равна произведению поверхностной плотности о связанных электрических зарядов на поверхностях раздела диэлектрика и электродов (в глубине диэлектрика положительные и отрицательные заряды взаимно компенсируют друг друга) на объем диэлектрика
Sp = oSh,
т. е. поляризованность Р равна поверхностной плотности о связанных зарядов в диэлектрике.
Для большинства диэлектриков, а именно для так называемых линейных диэлектриков, поляризованность Р прямо пропорциональна напряженности электрического поля Е в данной точке диэлектрика и равна
Р=еохг£.	(2.37)
Безразмерный параметр диэлектрика Хт называется (относительной) диэлектрической восприимчивостью, а произведение ВоХя — абсолютной диэлектрической восприимчивостью.
У нелинейных диэлектриков (к которым, в частности, относятся сегнетоэлектрики — см. т. III Справочника) пропорциональности между Р и Е не наблюдается.
Электрическое смещение D, Кл/м2, определяется выражением
D ~ г0Е -|- Р = еовг Е. (2.38)
Связь между относительной диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью электроизоляционного материала
ег = Хг +1- (2.39)
Накопленная в заряженном конденсаторе энергия электрического поля, отнесенная к единице объема диэлектрика (плотность энергии), w, Дж/м3, в месте, где значение напряженности электрического поля составляет Е, В/м, равна
вовг Е2	DE
- w — -------------=--------.
2	2
(2.39')
Значение диэлектрической проницаемости важно и для расчета напряженности электрического поля в многослойных диэлектриках.
Простейший случай плоского двухслойного конденсатора представлен на рис. 2.14. Обозначим: hi и /г2— толщины слоев; еи и вг2 — относительные диэлектрические проницаемости материалов слоев; £| и Е2-—напряженности поля в слоях; V\ и t/2 —напряжения на слоях; U — полное напряжение между обкладками У и Z конденсатора. В этом случае напряженности электрического поля, В/м, в слоях:
_	U_________
E1 8r2	+ /г2еп
U
Ег = Bn
/ЪРгг + hz^n
(2.40)
и напряжения. В, на слоях:
hiPrZ + ^28ZT
1/1 =
Knh2V + ftzCrl
(2.41)
График падения потенциала в функции расстояния от электрода У представлен на рис. 2.14 ломаной PQR, а график значений Е — ломаной KLMNT; тангенсы углов Pi и р2 пропорциональны значениям Et и Е? соответственно. Если бы в пространстве между обкладками конденсатора У и Z находился только один диэлектрик (с совершенно произвольной ег), то мы имели бы случай простейшего плоского конденсатора с однородным полем; в этом, случае падение потенциала определилось бы пунктирной прямой PR, а напряженность поля— пунктирной горизонтальной прямой ST, а напряженность поля во всем объеме диэлектрика между электродами была бы одинаковой и равной E—U[h, причем р1<Ро<Рз и Е\< <Е0<Е2.
В общем случае многослойного (п слоев) плоского конденсатора
U
Е. =--------------. Ui^Etht, (2.42)
где U — полное напряжение на конденсаторе, a Uj, Е,, hi и в,,- — соответственно напряжение, напряженность электрического поля, толщина и относительная диэлектрическая проницаемость для каждого слоя.
Таким образом, слои диэлектриков с большей Вг стремятся «разгрузиться» и «переложить» часть электрического напряжения на слои с меньшей вг. В особенно невыгодном положении оказываются воздушные прослойки
U
Расстояние
Рис. 2.14. Картина электрического поля в двухслойном плоском конденсаторе (случай Srl^Bra)
§ 2.3.
Поляризация диэлектриков
25
Рис. 2.15. Преломление силовой линии электрического поля на границе раздела сред с диэлектрическими проницаемостями и егг (случай 8г1>Ег2)
Рис. 2.16. Создание неоднородности поля при введении в диэлектрическую среду цилиндрических (или шаровых) включений (случай 8ri<erz)
внутри изоляции (или между изоляцией и электродами при неплотном прилегании последних). Благодаря малой ег и малой электрической прочности газов в таких прослойках легко возникают частичные разряды (см. ниже).
Для цилиндрического конденсатора (см. рис. 2.3) для точки в диэлектрике между электродами, находящейся на расстоянии х от оси конденсатора (ri<x<r2), напряженность Ех равна:
Ех= —U—	(2.43)
Х1п—	X 1g —
'l	'1
Таким образом, в цилиндрическом конденсаторе (даже с однородным диэлектриком) поле неоднородно: наибольшая напряженность имеет место в точках диэлектрика, непосредственно примыкающих к внутреннему электроду (*=П):
Етпах —
V
г2 r± In --
Г1
0,43431/
Г2
Г1 1g------
Г1
(2.44)
а наименьшая — в точках, примыкающих к внешнему электроду (х—г2). Однако и в этом случае значение ег диэлектрика в формулы (2.43) и (2.44) не входит.
Если же диэлектрик цилиндрического конденсатора многослойный («хслоев), то напряженность в i-м слое на расстоянии х от оси конденсатора (гц<х<Г2|) зависит от значений бгг материалов слоев и равна:
Е
х
In r^ilru
ri
(2.45)
(U, как и ранее, — полное напряжение на конденсаторе; Гц и гц — внутренний и внешний радиусы i-ro слоя).
Как видно из сопоставления формул (2.40) и (2.45), в отличие от случая многослойного плоского конденсатора порядок расположения
материалов в слоях цилиндрического конденсатора влияет на значения Е в отдельных слоях. Для того чтобы получить наиболее выгодное распределение напряженностей (т. е. получение наиболее низких Ег), нужно помещать во внутренние слои многослойного цилиндрического конденсатора диэлектрики с большими Ег {градирование изоляции). Это — частный случай общего правила: в неравномерном поле для уменьшения электрической нагрузки электроизоляционных материалов следует в места с наибольшим электрическим смещением помещать материалы с наибольшей ег.
Формулы (2.40)—(2.42) и (2.45) и соображения о градировании изоляции справедливы для работы многослойной изоляции под переменным напряжением (и притом для случая малого tg6, см. ниже). Для расчета установившегося поли в многослойной изоляции, работающей под постоянным напряжением, в четыре упомянутые формулы следует вместо значений вг подставлять значения удельной объемной проводимости у материалов соответствующих слоев.
В случае перехода электрического поля из одного диэлектрика в другой (рис. 2.15) соотношение углов «j и а2 между направлениями векторов напряженности поля нормально к поверхности раздела (под переменным напряжением) определяется формулой
tg«j Eri
(2.46)
Ег2
направления векторов нормали к поверхности
В частном напряженности раздела (сюда
tg«2 случае поли по относятся случаи как плоского, Так и цилиндрического многослойных конденсаторов) «1=02=0 независимо от значений 6т J И 6т2«
Отметим еще случай, когда в находящуюся в однородном электрическом поле среду с относительной диэлектрической проницаемостью Eri вводятся включения другого материала с относительной диэлектрической проницаемостью Егг- Это — модель таких неоднородных (композиционных) электроизоляционных материалов, как пластмассы, компаунды и пр. с наполнителями, пропитанная волокнистая изоляция и т. п. В этом случае поле становится неравномерным; при m=er2/eri>l на границах раздела создаютси напряженности поля, в k раз {k — коэффициент неоднородности поля) превышающие напряженность равномерного поля, существовавшую до введения включений. Особенно большие значения Е получаются, если включения имеют выступы с малым радиусом закругления («эффект острия»).
Если включения имеют форму цилиндров, то наибольшие значения k получаются в точках А и В при расположении оси цилиндра перпендикулярно силовым линиям равномерного поля, существовавшего до введения включений (рис. 2.16). При этом
2m	„ „
(2.47)
А =-------------
т — у(т— 1) + 1
где у — объемная концентрация включений. На рис. 2.17 представлены графики значений k в функции у при различных ш; при больших у формула (2.47) становится неточной. Если у
26
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
весьма мало, то формула (2.47) преобразуется в формулу
наибольшее возможное значение k из формулы (2.47') при т, стремящемся к бесконечности, равно kmax=2, т. е. цилиндрическое включение с весьма высокой вг способно создать удвоение напряженности электрического поля.
Еще большую степень неоднородности поля создают шаровые включения; при весьма малом у формула для шаровых включений, аналогичная формуле (2.47) для цилиндрических включений, имеет вид:
й=—,	(2.47")
т-{-2	'
т. е. при т->оо шаровое включение способно создать утроение напряженности.
Значения диэлектрической проницаемости в, и магнитной проницаемости рг (см. т. III Справочника) определяют условия распространения электромагнитной волны в веществе. Фазовая скорость распространения электромагнитной волны в веществе, м/с, равна согласно теории Максвелла
v = dVв, Ji, ,	(2.48)
где с — скорость света в вакууме. Показатель преломления света
п = ~ — ]/ег р,г .	(2.48')
Уравнения (2.48) и (2.48') действительны лишь для электронного механизма поляризации и отсутствия диэлектрических потерь (см. ниже).
Вводя значение магнитной постоянной (см. с. 15)
ро = 4зт-1О—’ Гн/м и 1,257.10—6 Гн/м
и учитывая, что во ц0= 1/с2, можно переписать уравнение (2.48) в виде:
v = —	-1'	--.	(2.48")
V в0 вг щ рг
Произведение рорг называется абсолютной магнитной проницаемостью аналогично терми-
Рнс. 2.17. Зависимости коэффициента неравномерности поля k от объемной концентрации цилиндрических включений при различных значениях отношений дг=8г2/вг1 по формуле (2.47).
ну «абсолютная диэлектрическая проницаемость» для произведения 8о8г.
Таким образом, при входе из вакуума в диэлектрик с параметрами е, и электро-магнитная волна снижает свою скорость в n— V8Г рг раз. Соответственно уменьшается и длина волны по сравнению с длиной волны в вакууме h0=c/f (здесь f — частота, Гц).
Волновое сопротивление диэлектрика Z, Ом, т. е. отношение амплитуд взаимно перпендикулярных векторов напряженностей электрического и магнитного полей волны Z^E/H,
равно:	2 = 1/	.	(2.49)
V е^оЪг
Для большинства диэлектриков можно полагать jxr=l, почему формулы (2.48)—(2.49) упрощаются и принимают вид:
о=с/1/Г8г ;п = УГег ; Z = J^iioeoSr. (2.50)
Для вакуума не только р.г = 1, но и 8г—I, так что
Uq = с, п0 = 1, Z^ ===
=	р0/е0 « 376,73 Ом аз 120л Ом.
Диэлектрические проницаемости различных веществ существенно различаются. Значение ег газов близко к единице (так, для воздуха при нормальных термодинамических условиях давления и температуры ег= 1,00058) и при ориентировочных расчетах принимается равным единице. Для большинства практически применяемых жидких и твердых электроизоляционных материалов ег порядка нескольких единиц, -реже — нескольких десятков и весьма редко более 100. Некоторые сегнетоэлектрики (см. т. III Справочника) в определенных условиях могут иметь весьма высокие значения ет — порядка тысяч и даже десятков тысяч.
Физическая сущность поляризации диэлектриков. В то время как ток проводимости (утечки) существует все время, пока к диэлектрику приложено извне постоянное напряжение, емкостный ток возникает лишь при изменении значения приложенного напряжения. Как уже отмечалось, в участке диэлектрика с емкостью С, находящемся под воздействием (специального) синусоидального напряжения U, В, емкостный ток также синусоидальный и его действующее значение определяется формулой (2.2!).
Существует большое число различных физических механизмов поляризации. Отметим из них лишь некоторые, наиболее типичные.
Электронная поляризация — смещение орбит электронов относительно атомных ядер. Электронная поляризация устанавливается при наложении внешнего электрического поли за чрезвычайно короткое время (порядка 10~15 с). Она наблюдается у всех диэлектриков (независимо от возможного наличия в них и других видов поляризации).
Ионная поляризация (у диэлектриков ионного строения) — смещение относительно друг друга нонов, образующих молекулу. Эта поляризация протекает за промежутки времени, большие, чем электронная, но все же весьма малые (порядка 10-,э с).
§ 2.3.	Поляризация диэлектриков	27
Таблица 2.1. Значения показателей преломления света п и относительной диэлектрической проницаемости вг различных диэлектриков
Диэлектрик	Агрегатное состояние	п	п2	ег
Неполярные диэлектрики				
Гелий Не	Газообразное	1,000035	1,000070	1,000072
Водород Н2		1,00014	1,00028	1,00027
Кислород С>2		1,00027	1,00054	1,00055
Азот N2		1,00030	1,00060	1,00060
Этилен C2Hg		1,00065	1,00130	1,00138
Тетраформ ССЦ	Жидкое	1,46	2,13	2,24
Бензол СеНв		1,50	2,25	2,28
Толуол С7Н8		1,50	2,25	2,24
Парафин	Твердое	1,44	2,10	2,2
Полистирол		1,55	2,40	2,6
Сера		1,92	3,69	2,8
Алмаз		2,40	5,76	5,7
Полярные газы и жидкости и ионные кристаллы				
Аммиак NH3	Г азообразное	1,00018	1,00037-	1,00072
Хлороформ СНС13		1,446	2,09	5,1
Монохлорбензол СвНБС1	Жидкое	1,523	2,33	. 10,1
Вода Н2О		1,333	1,78	81
Хлористый натрий NaCl	Твердое	1,54	2,37	6,0
Кальцит СаСО3		1,66	2,78	6,1
Глет РЬО		2,60	6,76	26
Рутил tiO2		2,7	7,3	ПО*
* Поликристаллический рутил; параллельно главной кристаллографической оси гт = 173.
Дипольная поляризация — поворот («ориентация») дипольных молекул в полярных диэлектриках. Она принадлежит к числу «медленных» видов поляризации; время установления ее значительно больше, чем время установления ионной поляризации.
Обычно время поляризации оценивается по времени релаксации, т. е. постоянной времени т процесса уменьшения индуцированного электрического момента Sp некоторого объема диэлектрика, протекающего по экспоненциальному закону:
Sp = Spoexp (-—i/t),	(2.51)
где Sp0 — электрический момент в момент времени /=0, соответствующий снятию напряжения с диэлектрика. Медленные виды поляризации иногда называются релаксационными; они связаны с необратимыми затратами электрической энергии в диэлектрике (см. § 2.4).
У неполярных диэлектриков однородной структуры может иметь место лишь электронная поляризация. Эти диэлектрики имеют сравнительно малую 8г (например, для жидких и твердых углеводородов е, в пределах от 1,9 до 2.8). Для этих диэлектриков должна соблюдаться связь е,=п2 согласно формуле (2.50). При наличии ионной поляризации ег<и2. В полярных диэлектриках, когда возможна «ориентационная» поляризация, также наблю
дается превышение ег над л2. Примеры даны в табл. 2.1 (для веществ при нормальных условиях давления и температуры, при низкой частоте).
Диэлектрическая проницаемость полярного вещества тем больше, чем больше постоянный электрический (дипольный) момент молекулы (см. выше) и чем меньше размеры молекулы. Так, весьма большое значение ег воды объясняется большим постоянным моментом молекулы и малой молекулярной массой. Все спирты имеют практически одинаковый постоянный дипольный момент молекулы, равный приблизительно 5-10-S0 Кл-м, создаваемый наличием гидроксильной группы — ОН; но при увеличении молекулярной массы, т. е. при увеличении углеводородного остатка спирта, е, уменьшается. Так, для метилового спирта СНгОН значение ег=34; для этилового спирта С2Н5ОН 8г =26 И ДЛЯ Пропилового спирта С3Н7ОН Вт — =22.
Зависимость вг от частоты f приложенного напряжения. Так как время установления электронной поляризации весьма мало (см. выше), то даже при наиболее высоких частотах, применяемых в современной электротехнике и радиоэлектронике, поляризация неполярных диэлектриков успевает полностью установиться за время, которое пренебрежимо мало по сравнению с полупериодом переменного напряжения.
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. S
Рис. 2.18. Зависимости диэлектрической проницаемости ег от частоты для твердых неполярных диэлектриков:
а — политетрафторэтилен (фторопласт-4); б—полистирол; в — полидихлорстирол. По Б. М. Тарееву в П. И. Завалишину.
Рис. 2.20. Зависимости диэлектрической проницаемости ег от температуры дли неполярных диэлектриков:
1 — парафин; 2 — полистирол
Поэтому ет неполярных диэлектриков от f не зависит (рнс. 2.18).
У полярных диэлектриков при повышении частоты ет сначала также остается неизменным, но начиная с некоторой критической частоты /к, когда поляризация уже не успевает полностью установиться за один полупериод, в, снижается (рис. 2.19, а).
Зависимость Вт от температуры Т. У неполярных диэлектриков ег слабо зависит от Т, уменьшаясь при повышении Т вследствие теплового расширения вещества, т. е. уменьшения количества поляризующихся молекул в единице объема вещества. Пример — рис. 2.20 (резкое изменение вг на графике для парафина соответствует температуре плавления этого кристаллического материала, связанного со скачкообразным изменением плотности вещества).
У диэлектриков ионного строения вг при росте Т обычно возрастает (рис. 2.21). Однако у некоторых ионных кристаллов (TiOs, СаТЮ3 и др.) Вт при росте температуры уменьшается.
У полярных диэлектриков в области низких Т, когда вещество обладает большой вязкостью или даже находится в кристаллическом состоянии, ориентация дипольных молекул невозможна или, во всяком случае, затруднена. При повышении Т возможность ориентации диполей облегчается, вследствие чего ет существенно возрастает. Однако при еще более высоких Т вследствие усиления хаотических тепловых колебаний молекул степень упорядоченности ориентации молекул снижается, поэтому вг, пройдя через максимум, уменьшается (рис. 2.22).
Связь между ТК емкости (ТКС) конден-, сатора и ТК диэлектрической проницаемости (ТК е) его диэлектрика (при упрощающем предположении, что электроды имеют тот же ТК I, равный а, что и диэлектрик; это справедливо, в частности, в том случае, когда электроды образованы тонкими проводящими слоями, нанесенными на поверхность твердого диэлектрика) определяется формулой
ТКС = ТКе + <х.	(2.52)
Иногда (например, при конструировании радиоаппаратуры, работающей в услових меняющейся температуры) требуется обеспечить практическую независимость емкости конденсатора от температуры, т. е. создать термоком-пенсированный конденсатор. Для разрешения этой задачи имеются два пути.
Во-первых, возможно применить систему двух (или более) параллельно или последовательно соединенных друг с другом конденсаторов, ТК С которых имеют различные знаки (один — положительный, а другой — отрицательный) . Для случая' параллельного соединения (p-схема) двух конденсаторов, имеющих емкости Ci и Сг и ТК емкости соответственно ТК Ci и ТК С2, результирующая емкость находится из формулы (2.22), а ТК результирующей емкости равен
(2.В|
условие температурной компенсации: ТКСР=О, откуда
Рис. 2.19. Зависимости вт и 1g 6 полярного диэлектрика (поливинилацетата) от частоты и температуры:
а — зависимости ег от частоты f при различных температурах (значения температуры указаны при кривых); б — зависимости tg 6 от f при различных температурах (значения температуры указаны при кривых); в — . зависимости tg С от температуры при различных f (значения f указаны при кривых)
§ 2.3. --
Поляризация диэлектриков
29
Рис. 2.21. Зависимости относительной диэлектрической проницаемости ег стекол от температуры. Частота 10 ГГц. По М. Д. Машкович: 1 — бесщелочное стекло С48-3; 2 — оконное стекло
Рис. 2.22. Зависимость диэлектрической проницаемости нитробензола от температуры.
Частота 50 Гц
Рис.-2.23. Характер зависимостей диэлектрической проницаемости (а) и ее температурного коэффициента (б) смеси двух компонентов А и В от их объемного содержания в смеси: 1 — параллельное соединение компонентов; 2 — последовательное соединение компонентов; 3 неупорядоченная смесь
CrTKCi + C2-TKC2 = 0.	(2.53')
При последовательном соединении («-схема) двух конденсаторов результирующая емкость находится из формулы (2.23), а ТК результирующей емкости равен
 г _ СГТКС2 + С2-ТКС1 Ci + C2 условие температурной компенсации
СД ТК С2 + С2-ТК Сх = 0.	(2.54')
Следствием из формул (2.53') и (2.54') является положение о том, что для любой пары единичных конденсаторов с произвольными значениями емкости С, и С2 и температурных коэффициентов емкости ТК Ci и ТК С2 алгебраическая сумма температурных коэффициентов емкости систем, образованных параллельным и последовательным соединением этих конденсаторов, ТК Ср и TK CS равняется алгебраической сумме температурных коэффициентов емкости единичных.конденсаторов:
ТК Ср + ТК cs = ТК Cj + ТК с2. (2.55)
Во-вторых, задачу температурной компенсации емкости можно разрешить и с применением лишь одного конденсатора, но с диэлектриком, представляющим собой смесь двух материалов, имеющих различные знаки ТК е [см. формулу (2.51)].
Помимо частоты и температуры другие-факторы также могут оказывать влияние на диэлектрическую проницаемость. Так, 6г гигроскопичных диэлектриков обычно возрастает при увеличении влажности.
Диэлектрическая проницаемость смесей. На Практике часто приходится встречаться с задачей определения «эффективной» диэлектрической проницаемости ег композиционного- диэлектрика, представляющего собой смесь двух (или большего числа) компонентов.
Для модели плоского конденсатора, диэлектрик которого состоит из двух сплошных диэлектриков, имеющих различные е,., обозначая относительные диэлектрические проницаемости компонентов eri и ег2 и их объемные концентрации yi и у2 (очевидно, что i/i+i/2=l), имеем: а) для параллельного соединения
*
8г = % 8 т +е ; г	I Г2
б) для последовательного (двухслойный диэлектрик)
* &ri&r2
Е — -------------- в
У1ВГ2 + У&п
(2.56) соединения'
(2.56')
Формулы (2.56) и (2.56') могут использо-' ваться в ряде практических случаев. В. Т. Ренне установил, что для конденсаторной бумаги' достаточно хорошо подходит модель последовательно соединенных слоев клетчатки и воздуха или (для случая пропитанной бумаги) клетчатки, пропиточной массы и остатков воздуха.
Во многих практических случаях (пласти-' ческие массы, керамика и т. п.) мы имеем дело с неупорядоченной («статистической») смесью компонентов. В этом случае вг находится между значениями, определяемыми формулами (2.56) и (2.56'), что схематически.пред-, ставлено на рис. 2.23, а. Отметим одну из приближенных формул для расчета ег статистической смеси — формулу Лихтенекера или «логарифмический закон смешения»:
1g в* = у± 1g ег1 + у2 lg ег2, (2.57) где, как и выше, eri и ег2 — диэлектрические проницаемости компонентов, а у\ и у2 — их объемные содержания в смеси.
Для упрощения расчетов по формуле (2.57) может быть использована номограмма рис. 2.24. На трех ее шкалах отложены Ег1/ег2 (для случая Bri>Br2), yi и ег/ег2- Соответствующие условию (2.57) точки на этих шкалах лежат на одной прямой, так что по двум известным значениям легко находится третье. В виде примера на номограмме показано нахождение вг для пластической массы, состоящей из 20 % (об.) (i/i=0,2) наполнителя — порошка рутила (Вг1=110, см. табл. 2.1) и 80 % (об.)	(//2=0,8) связующего — полистирола
(еГ2=2,6; см. табл. 2.1). Пунктирная прямая, соединяющая точки вг1/ег2= 110/2,6=42,3 и i/i=0,2, пересекает третью шкалу в точке е’/ег2=2; таким образом, вг =2-2,6=5,2.
Для «вспененных» пластмасс (пеноплас-' трв), т. е. твердых материалов, 'содержащих
30
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
Рис. 2.24. Номограмма для расчетов по формуле (2.57)
большое количество мелких пор, заполненных газом, полагая в формуле (2.57) eri равной относительной диэлектрической проницаемости етм сплошного (не содержащего пор) материала, приравнивая к величине yt отношение средней плотности вспененного, материала £)п к плотности сплошного материала £)м и принимая для газа еГ2=1 и плотность й2=0, имеем:
(2.58)
т. е. график зависимости логарифма относительной диэлектрической проницаемости вспененного материала от его средней плотности должен представляться прямой линией. На рис. 2.25 представлен такой график для полистирола, построенный для параметров сплошного полистирола: ег=2,6 и плотность 1050 кг/м3.
Формула (2.57) пригодна для расчета не только диэлектрической проницаемости, но и ряда других параметров — магнитной проницаемости, коэффициента теплопроводности и т. п. — смесей (во всех случаях имеется в виду, что компоненты образуют тесную физическую смесь, но не реагируют друг с другом химически).
Если приходится иметь дело не с объемными концентрациями yi и уг компонентов в сме-
Рис. 2.25. Зависимость относительной диэлектрической проницаемости е г пенополистирола от его средней плотности
си, а с их массовыми концентрациями Xi и х2 (очевидно, Х1+хг=1), используются элементарные формулы арифметического правила смешения
£)*	О*
Р1 = х1-Б-; yz=x2— ; 
' ^* = йА + у2£|2.	(2.59)
где Di, D2h D* — плотности 1-го и 2-го компонентов и смеси соответственно.
ТК диэлектрической проницаемости статистической смеси в соответствии с формулами (2.57) и (1.2) равен
ТК е* = ТК ei + у2 ТК е2.	(2.60)
Статистическая смесь пригодна для изготовления термокомпенсированного конденсатора при условии:
yiTKei + yzTKez = O. (2.61)
Для более общего случая смешанного диэлектрика, состоящего из п компонентов, имеем формулы:
а) для параллельного соединения компонентов
п
Ь=1
(2,62)
б) для понеитов
последовательного соединения ком-.
(2.63)
в) для неупорядоченной смеси компонентов
lg<C = 2 J/ilSSri (2.64) i=i
и
ТКе*==2 йТКег- (2.65) £=1
2.4.	ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ
Диэлектрические потери — электрическая мощность, поглощаемая в диэлектрике (участ-. ке изоляции) под действием приложенного к нему напряжения. Эта мощность рассеивается, превращаясь в теплоту.
Помимо полных диэлектрических потерь Р во всем участке изоляции часто рассматривают также удельные диэлектрические потери р-(или плотность мощности потерь), т. е. предел отношения потерь к объему изоляции, когда последний стремится к нулю. В частном случае однородного электрического поля (плоский конденсатор, см. с. 18) с однородным же диэлектриком удельные диэлектрические потери равны частному от деления полных диэлектрических потерь на объем диэлектрика между электродами. В случае же неоднородного поля удельные потери в разных точках диэлектрика различны, так как различны напряженности электрического поля в разных точках; кроме того, если диэлектрик неоднороден, при расчете удельных потерь необходимо учитывать и раз
§ 2.4
Диэлектрические потери
31
личие в параметрах диэлектрика в разных частях объема изоляции.
- Если участок изоляции с сопротивлением
Ом (см. § 2.2), находится под постоянным напряжением U, В, значение диэлектрических потерь, Вт, равно:
Р = U?IRas = UI — FRm. (2.66) где 1 — сквозной ток утечки через изоляцию, А. Удельные диэлектрические потери, р, Вт/м3, в этом случае определяются по формуле
р=Е?/р = £2у,	(2.67)
где р — удельное объемное сопротивление диэлектрика, Ом-м, а у— его удельная объемная проводимость, См/м.
Однако чаще всего рассматриваются диэлектрические потери не под постоянным, а под переменным напряжением. Значение потерь, Р, Вт, на участке изоляции с емкостью С, Ф, прн действующем значении приложенного к этому участку синусоидального напряжения U, В, и частоте /, Гц (угловая частота й=2л/, рад/с), равно (на основании диаграммы рис. 2.26 при /р=С7соС):
P=t7?coCtg6,	(2.68)
где 6 — угол диэлектрических потерь, дополняющий до 90° угол сдвига фаз <р между током I в изоляции и напряжением. Тангенс этого угла равен отношению активного 1Л и реактивного /р компонентов тока I:
tg6 = /a//P-	(2.69)
Угол диэлектрических потерь (обычно указывается не сам угол, а его тангенс) — важнейший параметр как материала (диэлектрика), так и электроизоляционной конструкции (участка изоляции). Добротность изоляции Q— величина, обратная тангенсу угла потерь:
Q = 1/tgS = ctg6 = tg<p = /р//а. (2.69'1
Значения tg б для лучших электроизоляционных материалов, применяемых в технике высоких частот и высоких напряжений, составляют тысячные и даже десятитысячные доли единицы; для материалов более низкого качества, применяемых в менее ответственных случаях, tg б может быть много больше.
Формула (2.68) справедлива для любых размеров и любой формы электродов и диэлектрика. Если же требуется изучить распределение диэлектрических потерь в разных местах изоляции, то для расчета удельных диэлектрических потерь р, Вт/м3, в точке, где напряженность электрического поля равна Е, В/м, могут быть использованы формулы
р — Esa£oer tg б	(2.70)
Рис. 2.26. Векторная диаграмма токов в диэлектрике с потерями (для схемы рис. 2.27)
или
р = 5,56- 10-«£2/8г tg б, (2.71) пригодные для любой картины электрического поля, а также для неоднородного диэлектрика, который в разных местах обладает различными параметрами.
Произведение er tg 6 называется коэффициентом диэлектрических потерь материала. Величина уа, См/см,
уа =5,56- Ю-И/е, tg6 (2.72) представляет собой удельную (объемную) активную проводимость при переменном напряжении материала; она входит в формулу
р=Е?уа.	(2.73)
Обычно (при одном и том же значении Е) потери под переменным напряжением больше, чем потери под постоянным напряжением; это положение отражается неравенством, связывающим удельное объемное сопротивление диэлектрика при постоянном напряжении р, Ом-м, с параметрами ег и tg б, измеренными на переменном напряжении при частоте f, Гц:
/P6rtg6> 1,8-Ю10.	(2.74)
В некоторых случаях (газообразные диэлектрики при малых Е- неполярные жидкости, например, тщательно очищенное трансформаторное масло; неполярные твердые полимеры) потери при постоянном и переменном напряжении той же частоты практически одинаковы, так что неравенство (2.74) обращается в равенство, и тогда tg б при частоте f может быть вычислен по формуле
1,8-1010	v
tg б == —---------=1,8-101° .......... (2.75)
/ег р	fa
Для диэлектрика при синусоидальном напряжении возможно также рассматривать относительную диэлектрическую проницаемость как комплексную величину:
^. = 8* +/в",	(2.76)
действительная часть которой в, представляет собой обычную диэлектрическую проницаемость, а мнимая ег— коэффициент потерь
8Г = 8г; в" — 8* tg б = 8Г tg б.
Схемы замещения диэлектрика с потерями. При изучении поведения диэлектрика с потерями при переменном напряженки часто оказывается целесообразным заменить рассматриваемый диэлектрик емкостью без потерь и активным сопротивлением, соединенными между собой параллельно или последовательно.
В первом случае (рис. 2.27)
Р = t/?coCp tg 6. (2.77) юСр Rp
Во втором случае (рис. 2.28)
tg б
tg6 = wCsEs; P^U^CS .	- (2-78)
1 -f* lg - о
S2
Общие свойства электроизоляционных материалов -
Разд. 2
и реактивную
^абс
е>2т2
= Us-------------
со2т? + 1
7 7	шт
/абс ^а2т2+1
^абс
(ОТ
(2.81)
(2.82)
Рис. 2.27. Простейшая параллельная схема замещения диэлектрика с потерями
Рис. 2.28. Простейшая последовательная схема замещения диэлектрика с потерями
Связи между Ср и Cs н между Рр и /?в при переходе от параллельной модели диэлектрика к последовательной и обратно.
С,-Ср(+«.»);	• <2'79>
При малом tg6 можно считать С—Се=Ср. Если tg 6 велик, расчетное значение емкости С (а следовательно, и ег, если последняя вычисляется из значения емкости и геометрических размеров диэлектрика) зависит от выбора модели диэлектрика и, таким образом, становится неопределенной. Значение tg 6 от избранной схемы замещения не зависит.
Физическая сущность диэлектрических по--терь. Если диэлектрик длительно включен под постоянное напряжение, то потери мощности в нем объясняются прохождением сквозного тока утечки через сопротивление изоляции [см. формулы (2.66) и (2.67)] и аналогичны потерям по закону Джоуля—Ленца в проводниках.
Зависимость от времени t тока f, идущего ’ через диэлектрик после включения под •посто-'• янное напряжение U, обычно имеет вид, показанный на рис. 2.29; ток i можно представить как сумму двух составляющих:
/ = »оо + «абс,
где значение 1^, к которому стремится i при /-»<», есть не что иное, как сквозной ток утечки (см. § 2.2), a iaoc—ток абсорбции. Если исключить из рассмотрения начальный участок ОР графика i(t)—рис. 2.29, то затухающий во времени ток абсорбции может быть представлен формулой
(	t X	(	t\
iaec — 8/s exp [ I — i‘a6co exP I — I - (2.80) \	т j	\	i /
Здесь s — имеющая размерность проводимости величина, вообще говоря, не равная проводимости для сквозного тока G [см. формулу (2.1)]; т — постоянная времени затухания тока абсорбции; iaeco=l/s — значение iacc для 7=0.
Появление тока абсорбции в разных диэлектриках вызывается различными причинами: процессами дипольной поляризации (в полярных диэлектриках), миграционной поляризации, других видов релаксационной поляризации и т. п.
При работе диэлектрика под синусоидальным напряжением угловой частоты со, если справедлива формула (2.80), ток абсорбции является также синусоидальным, имеющим две составляющие: активную
Построим теперь векторную диаграмму, изображенную) на рис. 2.26, более подробно (рис. 2.30). Как видно, через диэлектрик идут три-синусоидальных тока:
а)	емкостный ток, опережающий напряжение на 90°; он равен
/еМК = 1/соСг, .	(2.83)
где Сг — «геометрическая» емкость [см. формулы (2.90)—(2.90")];
б)	ток абсорбции /абс с активным и реактивным компонентами согласно формулам (2.81) и (2.82); угол ф определяется из соотношения
tgip = cor;	(2.84)
в)	сквозной ток проводимости, равный согласно формулам (2.1) и (2.2)
7свв — GG = U/Р.
Таким образом, наличие тока абсорбции приводит к увеличению измеренных на постоянном напряжении параметров участка изоляции—-как активной проводимости (сверх значения G), так и емкости (сверх значения Сг).
Составляющие тока I, которые мы обозначили на диаграмме рис. 2.26 через 7а (активная составляющая) и /р (реактивная составляющая), равны
- Л- = 4бс + /екв ==	+ °}'’ (2 -85)
~ ^абс 4” ^емк “ Ш2Т2 j j 4“ rj >
(2.86)
Рис. 2.29. Зависимость тока через диэлектрик от времени с момента включения под постоянное напряжение
-Рис. 2.30. Векторная диаграмма токов в диэлектрике с потерями (более подробная,- чем на рис. 2.26)
Диэлектрические потери
33
а тангенс угла диэлектрических потерь
(2.87) /р со [st + Сг (соЧ2 4- 1)]
Зависимость tgS от частоты. Уравнение (2.87) соответствует графику tg5(o>), изображенному на рис. 2.31. Значение tg6->oo при <о->0 [при со = О потери конечны и определяются формулой (2.66)]; при <о->-оо имеем tg6-<-0. Максимальное значение tgfimax соответствует частоте сок; если для упрощения считать потери проводимости весьма малыми по сравнению с потерями от тока абсорбции [т. е. если принять в формуле (2.87) 6=0], и
tg $max	-------- * (2.89)
2Сг1/ 1 + -^
Частотная зависимость емкости
с-&+лГГТ! |2/Л|
наибольшее значение емкости — при й=0 (постоянное напряжение)
Со = Сг4-ет	(2.90')
и наименьшее — при <о->-оо
Сх = Се,	(2.90")
т. е. геометрическая емкость соответствует емкости, измеренной при весьма высокой частоте, когда релаксапионная поляризация практически уже не имеет места.
По измеренным значениям Со и С«, для , конденсатора с однородным диэлектриком могут быть рассчитаны значения статической диэлектрической проницаемости еГСт при постоянном напряжении и оптической диэлектрической проницаемости егонГ для весьма высоких частот, приближающихся к частотам световых колебаний.
Особую физическую ясность приобретает дипольный максимум в зависимости tg б от частоты (и от температуры, см. ниже) для полярных диэлектриков однородного химического состава. В этом случае максимум зависимости tg6(a>) соответствует области частот, в которой (при той же температуре) имеет место особо резкое уменьшение ег при росте частоты (область диэлектрической дисперсии). Это видно из сравнения рис. 2.19, а и б. В этом случае также может быть построена круговая диаграмма Коул—Коула, т. е. геометрическое место точек ег, ег [формула (2.76)] для различных частот (при неизменной температуре), представляющее собой полуокружность с радиусом (бгст—Егопт)/2, центр которой лежит на оси е, в точке [0, (еГопт+егст)/2] и' которая пересекает ось ег в точках (0, Вгопт) и (0, бтст), как это показано на рис. 2.32.
Зависимость tg 6 от температуры. Как общее правило, tg6 электроизоляционных мате-2—232
Рис. 2.31. Теоретическая зависимость tg 6 от частоты приложенного к диэлектрику напряжения
Рис. 2.32. Круговая диаграмма Коул — Коула (схематически)
Рис. 2.33. Зависимости tg6 от температуры для муллита 3Al2O3-2SiO2 и кордиерита 2MgO-2A12O3-5SiO2. Частота I МГц. По Н. П.
Богородицкому
риалов увеличивается при повышении температуры Т (по крайней мере в достаточно широком интервале Г); таким образом, как с точки зрения увеличения tg6, так и с точки зрения уменьшения р (стр. 20) условия работы электрической изоляции будут более тяжелыми при более высоких температурах.
Примеры зависимости tg б (7) даны на рис. 2.33.
Для полярных диэлектриков наблюдается характерный дипольный максимум в зависимости tgб (7). При повышении частоты этот максимум сдвигается в область более высоких температур (рис. 2.19, в) аналогично тому, как при повышении температуры дипольный максимум в зависимости tg 6 ()) сдвигается в область более высоких частот (рис. 2.19,6).
В полярных диэлектриках имеются также и потери от сквозной проводимости; поэтому после перехода через дипольный максимум на-
34
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
Рис. 2.34. Зависимость tg 6 от температуры для канифоли. Частота 50 Гц. По Н. П. Богородицкому
Рис. 2.35. Зависимость tg 6 от температуры для бумаги, пропитанной маслоканифольным компаундом. Частота 50 Гц. По Н. П. Богородицкому
Рис. 2.36. Зависимость tg 6 от влагосодержа-ния для бумаги. Частота 1 МГц. По Д. М. Казарновскому
блюдается рост tg 6 при дальнейшем росте температуры благодаря повышению у (рис. 2.34).
В композиционных диэлектриках, а также в химически индивидуальных диэлектриках при наличии нескольких физических механизмов релаксационных потерь наблюдаются усложненные зависимости tgfi (Г) и tg6 (f). Пример: в кривой tgfi (Г) для пропитанной бумаги имеются два дипольных максимума — при —55 °C, определяемый потерями в клетчатке, и при +35 °C, определяемый потерями в пропиточной массе (рис. 2.35).
Зависимость tg'6 от влажности. У гигроскопичных электроизоляционных материалов tg6 существенно увеличивается при возрастании влажности (пример — рис. 2.36).
Зависимость tg 6 от напряжения. Большое практическое значение имеет зависимость tg б электрической изоляции от приложенного к изоляции напряжения U.
Иногда tg 6 от U практически не зависит, так что (при той же частоте) диэлектрические потери при повышении U возрастают пропорционально V3 (или £2). Однако иногда зависимость tg б (U) имеет характер рис. 2.37, а именно: в некотором интервале V значение tg 6 неизменно, а при увеличении напряжения сверх значения 17ион кривая начинает резко возрастать. Изображенная на рис. 2,37 кривая иногда называется кривой ионизации, а точка А — точкой ионизации, так как она соответствует началу ионизации включений воздуха или других газов в изоляции (например, в недостаточно плотной и не подвергнутой тщательной вакуумной сушке перед пропиткой или прессовкой волокнистой или пластмассовой изоляции) или в зазорах между твердой изоляцией и- неплотно прилегающими к ее поверхностям электродами. С ионизацией связано образование короны или других частичных разрядов. •Следует учесть, что электрическая прочность (напряженность начала образования частичных разрядов) газов в большинстве случаев
значительно ниже, чем электрическая прочность твердых электроизоляционных материалов (см. § 2.5), а ег газов также ниже, чем ег твердых диэлектриков (§ 2.3), что и объясняет неблагоприятное распределение напряженностей между твердыми материалами и газовыми включениями (см. стр. 24, 25).
Снижение tgS после перехода через максимум при дальнейшем подъеме U (рис. 2.37) объясняется уменьшением падения напряжения на сильно ионизированных объемах изоляции.
Возникновение частичных разрядов внутри изоляций или вблизи ее связано:
а)	с поглощением энергии (что и объясняет резкий рост tg6), которое вызывает нежелательный разогрев изоляции;
б)	с химическими процессами, которые (в случае воздушных включений) заключаются в основном в переходе части кислорода О2 в озон Оз, а также В образовании оксидов азота. Эти вещества, в особенности в присутствии даже малых количеств влаги, действуют на многие органические электроизоляционные материалы как сильные окислители, вызывая их постепенное разрушение;
в)	с электронной эрозией соприкасающихся с газовыми включениями участков твердых материалов, что также влечет за собой их постепенное разрушение.
Как правило, рабочее напряжение изоляции должно быть ниже напряжения ионизации, соответствующего точке А на рис. 2.37. Следует считать более высококачественной такую изоляцию, у которой напряжение ионизации более высокое, а подъем кривой ионизации после точки А более пологий.
Согласно ГОСТ 2007.4-83 «Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов» характеристики частичных разрядов определяются их интенсивностью, количественно выражающейся следующими показателями: кажущийся заряд единичного частичного разряда, частота следования частичных разрядов (среднее количество за 1 с), средний ток частичных разрядов
Рис. 2.37. Кривая ионизации электрической изоляции
§ 2.5
Пробей диэлектриков
35
[Кл/(с-А)]. Для кажущегося заряда частичного разряда дано следующее пояснение: «абсолютное значение такого заряда, при мгновенном введении которого между электродами испытуемого объекта напряжение между его электродами кратковременно изменится на такое же значение, на какое изменилось бы при частичном разряде».
2.5.	ПРОБОИ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Электрическая изоляция не может выдерживать приложение к ней неограниченно высокого напряжения. Если мы будем повышать приложенное напряжение, то рано или поздно произойдет пробой изоляции; при этом ток утечки через изоляцию чрезвычайно возрастает, а сопротивление изоляции соответственно снижается, так что практически получается короткое замыкание между электродами, с помощью которых подведено к изоляции напряжение. Схематически зависимость тока через изоляцию от напряжения /(£7) (вольт-амперная характеристика изоляции) может быть представлена графиком рис. 2.38. Точка Л графика, для которой dl!dU—oo, соответствует пробою. Наибольшее значение напряжения t/np, которое было приложено к изоляции в момент пробоя, называется пробивным напряжением.
Дальнейшие явления, имеющие место в. изоляции после пробоя, определяются как характером электроизоляционного материала, так и мощностью источника электрической энергии. В месте пробоя возникает искра или даже электрическая дуга, которая может вызвать оплавление, обгорание, растрескивание и тому подобные изменения как диэлектрика, так и электродов. После снятия напряжения в пробитом твердом диэлектрике может быть обнаружен след в виде пробитого (откуда и термин «пробой»), проплавленного или прожженного отверстия. При повторном приложении напряжения к ранее подвергавшейся пробою твердой изоляции пробой по месту прежнего пробоя, как правило, происходит при сравнительно низком напряжении (однако в отдельных случаях возможно «самовосстановление» пробитой твердой изоляции благодаря оплавлению изоляции, обгоранию электрода и т. п.). Таким образом, пробой твердой изоляции в электрической машине, аппарате, кабеле и т.п. означает аварию, выводящую данное устройство из строя и требующую ремонта или замены устройства. Если же пробой произошел в жидком или газообразном диэлектрике, то в силу большой подвижности частиц после снятия напряжения пробнгый участок диэлектрика • полностью восстанавливает первоначальное значение пробивного напряжения (конечно, S*
Рис. 2.38. Зависимость тока от напряжения при пробое диэлектрика
Рис. 2.39. Типичная зависимость пробивного напряжения £7ПР и электрической прочности Епр от толщины для Керамики. Частота 50 Гц.
По В. В. Пасынкову
Рис. 2.40. Пробой и перекрытие твердого диэлектрика (схематически)
если мощность и длительность электрической дуги не были настолько значительны, чтобы вызвать существенные необратимые изменения диэлектрика).
Пробивное напряжение электрической изоляции зависит от ее толщины, т. е. расстояния между электродами Л; чем толще слой электроизоляционного материала, тем выше Uat этого слоя. Слои одной и той же толщины различных материалов имеют различные значения L7Kp, что дает основание для введения показателей свойств диэлектрического материала, определяющих его способность противостоять пробою — электрической прочности £пр.
Электрическая прочность диэлектрика — напряженность электрического поля, при достижении которой в какой-либо точке диэлектрика происходит пробой. Для простейшего случая однородного электрического поля в диэлектрике:
£np = i/np/ft.	(2.91)
Единица СИ £пр— вольт иа метр (В/м). Другие единицы £ВР — см. с. 13.
В большинстве случаев при возрастании Л значение £пр уменьшается, т. е. t/np возрастает с увеличением толщины не линейно, а медленнее (рис. 2.39). Однако при переходе к особо тонким слоям (примеры лаковые пленки; напыленные пленки диэлектрика) начинают сказываться неизбежные неоднородности материала и £пр опять начинает снижаться.
У неоднородных тонких материалов (бумага, лакоткань и т. п.) £пр уменьшается с увеличением площади электродов, что объясняется увеличением вероятности попадания под электроды слабых мест диэлектрика.
Для надежной работы любого электротехнического устройства рабочее напряжение его изоляции £7Pat> должно быть существенно меньше пробивного напряжения £/пр. Отношение 17Пр/£Раб называют коэффициентом запаса электрической прочности изоляции.
Электрическая прочность высококачественных твердых, электроизоляционных материалов, как правило, выше, чем жидких и,, тем более, газообразных диэлектриков (при нормальном
36
Общие свойства- электроизоляционных материалов
Разд. 2
давлении). Поэтому если расстояние между ближайшими друг к другу точками электродов по поверхности твердой изоляции (рис. 2.40) лишь ненамного превосходит кратчайшее расстояние между электродами сквозь изоляцию, то при повышении приложенного к изоляции напряжения в первую очередь может произойти не пробой изоляции (стрелка а), а поверхностный пробой (перекрытие) изоляции, т. е. разряд в прилегающем к твердой изоляции слое газообразного (например, воздуха) или жидкого диэлектрика (стрелка б).
Физическая природа пробоя. По физической сущности развития пробоя различают несколько видов, основные из них: чисто электрический, электротепловой, электромеханический, электрохимический и ионизационный пробой.
Чисто электрический («собственный») пробой представляет собой непосредственное разрушение структуры диэлектрика силами электрического поля, воздействующими на электрически заряженные частицы в диэлектрике. Этот вид пробоя развивается практически мгновенно. Если пробой не произошел тотчас после приложения напряжения, изоляция в случае чисто электрического механизма пробоя теоретически должна выдерживать то же значение напряжения длительно (если только не иметь в виду пробой кратковременными — продолжительностью порядка 0,1—1 мкс — импульсами напряжения).
Отношение импульсного пробивного напряжения Ппр.ими к пробивному напряжению при длительном приложении напряжения Ыпр,дл называется коэффициентом импульса
Лимп-	(2.92)
с/пр,Дл
данной электрической изоляции. Коэффициент импульса зависит от материала диэлектрика и от формы и размеров изоляции; для газов Димп
Рис. 2.41. Зависимость пробивного напряжения 1/Пр при электротепловой пробое от времени приложения напряжения
Рис. 2.42. Зависимость электрической прочности Епр фарфора от температуры Т при переменном напряжении с частотой 50 Гц:
1 — область чисто электрического пробоя; II — область электротеплового пробоя
при прочих равных условиях бывает больше в случае- неоднородного электрического поля в изоляции.
Электротепловой (сокращенно — тепловой) пробой связан с нагревом изоляции в электрическом поле диэлектрическими потерями (см. § 2.4). Этот вид пробоя развивается следующим образом; когда на диэлектрик подается напряжение, в нем выделяется теплота потерь и температура его повышается, вследствие чего потери еще более увеличиваются; процесс идет, таким образом, все усиливаясь, и, в конце концов, диэлектрик может сильно измениться (может произойти расплавление, обугливание и т. п. в зависимости от природы материала) и его собственная электрическая прочность снизится настолько, что произойдет пробой. При этом для возникновения пробоя достаточно, чтобы разогрелось какое-нибудь место диэлектрика, в котором теплоотдача хуже или удельные потери повышены, а средняя температура всего объема диэлектрика может оставаться мало отличающейся от начальной, имевшей место до приложения к диэлектрику напряжения.
Если удельная активная проводимость [по формуле (2.7) в случае постоянного напряжения или же по формуле (2.72) в случае переменного напряжения] мала и ТК ее невелик, а условия отвода тепла в окружающую среду достаточно хороши, установится равновесие между выделяющимся в диэлектрике теплом и его отводом в окружающую среду и диэлектрик будет длительно работать под напряжением, не пробиваясь. В этом случае пробой может произойти лишь при дальнейшем повышении напряжения. Если же отвод тепла в окружающую среду затруднен, то даже незначительное напряжение, приложенное к диэлектрику, через достаточно большое время должно вызвать пробой.
Зависимость пробивного напряжения от времени приложения напряжения при электро-тепловом механизме пробоя показана на рис. 2.41. Если мы приложим к диэлектрику напряжение Ui на промежуток времени меньший, чем tt, и затем напряжение снимем, то диэлектрик еще не успеет разогреться и не будет пробит. Диэлектрик способен неограниченно долго выдерживать напряжение, меньшее <7<», к которому асимптотически стремится t/np при увеличении t.
При электротепловом пробое Е'пр зависит как от частоты приложенного напряжения, уменьшаясь при ее возрастании, так и от температуры окружающей среды (начальной рабочей температуры диэлектрика), уменьшаясь при ее возрастании.
Для одного и того же диэлектрика переход из области чисто электрического пробоя (с электрической прочностью, не зависящей или лишь мало зависящей от температуры и частоты) в область электротеплового пробоя (с отчетливо выраженной зависимостью как от температуры, так и от частоты) может произойти при возрастании начальной температуры (рис. 2.42), при переходе от постоянного напряжения к переменному и при дальнейшем повышении частоты, при ухудшении тем или иным образом условий охлаждения.
Электромеханический пробой подготовляет
§ 2.6.
Термические свойства электроизоляционных материалов
37
ся механическим разрушением материала (образованием макроскопических трещин) силами электрического поля (давлением электродов).
Электрохимический пробой — вид медленно развивающегося пробоя, связанного с химическим изменением материала в электрическом поле (пример — прорастание металлических древовидных побегов — «дендритов» в результате электролиза, см. с. 20).
Ионизационный пробой объясняется действием на диэлектрик химически агрессивных веществ, образующихся в газовых порах диэлектрика при частичных разрядах, а также эрозией диэлектрика на границе пор ионами газа.
2.6.	ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Нагревостойкость, теплостойкость и термостойкость. Весьма важна способность электрической изоляции выдерживать повышенную температуру без существенного ухудшения свойств, так как от этого зависит наивысшая допустимая рабочая температура изоляции.
В электрических машинах и аппаратах повышение температуры, которое обычно лимитируется именно материалами электрической изоляции, дает возможность для заданной мощ. ности достигнуть уменьшения габаритных размеров, массы и стоимости изделия. Повышение рабочей температуры особенно важно для тяговых и крановых электродвигателей, самолетного электрооборудования и другие передвижных устройств, где вопросы уменьшения массы и габаритных размеров выступакиг на первый план.. Для электрических печей и нагревательных приборов, электросварочной аппаратуры, источников света и многих электронных и ионных приборов и т. п. высокая рабочая температура изоляции необходима. ^'
У аморфных материалов (стекла, смойы и пр.) резко выраженной температуры плавления Тпп нет, и у них температура размягчения Гразм определяется при помощи различных условных приемов (см. разд. 29). Приближение к температуре размягчения в эксплуатационных условиях может вызвать сильное снижение механической прочности- и постепенную деформацию изделий, что ограничивает теплостойкость электроизоляционных материалов. У ряда материалов при нагреве могут наблюдаться химическое разложение, обугливание, интенсивное окисление до явного горения включительно. В ряде случаев, даже при сохранении механической прочности и целостности изоляции, диэлектрические свойства ее ухудшаются настолько, что делают работу изоляции при повышенной температуре уже невозможной. Такие изменения качества изоляции могут проявляться даже при кратковременном повышении температуры.
Рис. 2.43. Возникновение температурных напряжений в поверхностном слое стекла при термоударах:
а — случай быстрого нагрева; б —случай быстрого охлаждения
Помимо ухудшающих качество электрической изоляции изменений, которые проявляются уже в случае кратковременного повышения температуры, при длительном воздействии повышенной температуры (но меньшей, чем действующая вредно в течение короткого времени) могут наблюдаться нежелательные изменения за счет медленно протекающих химических процессов: это так называемое термическое (тепловое) старение изоляции. У трансформаторного масла старение проявляется в образовании продуктов окисления (см. разд. 4), у лаковых пленок—в повышении жесткости и хрупкости, образовании трещин и отставании от подложки (разд. 6) и т. п. Помимо температуры, существенное влияние на скорость старения могут оказать: повышение давления воздуха или концентрации кислорода, присутствие озона, являющегося еще более сильным окислителем, чем кислород, а также различных химических реагентов, ускоряющих или замедляющих старение. Старение ускоряется освещением образца ультрафиолетовыми лучами, воздействием электрического поля и т. п.
Для ряда материалов, в особенности хрупких (стекла, керамика и т. д.), важна стойкость по отношению к резким сменам температуры (термоударам). При внезапном нагреве или охлаждении снаружи предмета из хрупкого материала, например стекла, вследствие неравномерного распределения температур в наружном слое материала прежде всего возникают температурные напряжения, которые могут явиться причиной растрескивания. При быстром иагреве поверхностный слой стекла стремится расшириться, в то время как внутренние слои еще не успели прогреться и в мысленно выделяемых сечениях хх (рис. 2.43, а) создаются напряжения сжатия. Если же тепловой импульс имеет характер внезапного охлаждения поверхности стекла, то вследствие теплового сокращения поверхностного слоя создается тенденция к отрыву друг от друга соседних участков поверхностного слоя (рис. 2.43,6). Так как у стекбл прочность при растяжении много меньше, чем прочность при сжатии, внезапное внешнее охлаждение более опасно для стекла, чем быстрый нагрев.
Таблица 2.2
Обозначение класса нагревостойкости	Y	А	Е	В	F	Н	С
Рабочая температура, °C	90	105	120	130	155	180	Выше 180
38
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. .2
Сравнительная стойкость к термоударам различных типов стекол определяется параметром
<2'93)
аЕ у De аЕ
где Ср — прочность при растяжении; а — ТК длины; £ — модуль упругости; X —коэффициент теплопроводности; О — плотность; с — удельная теплоемкость и у — коэффициент температуропроводности [формула (2.98)] материала.
Для стекол особо большое влияние на К оказывает а; стойкие к термоударам стекла обладают малым а.
Допустимый для эксплуатации материала или изделия температурный режим может определяться различными факторами. В результате испытаний (см. разд. 29) устанавливается стойкость материала к тепловым воздействиям, причем стойкость эта в разных случаях может быть неодинаковой: например, материал, легко выдерживающий кратковременный нагрев до некоторой температуры, может оказаться неустойчивым по отношению к тепловому старению при длительном воздействии даже более низкой температуры, или же материал, могущий длительно выдерживать нагрев до высокой неизменной температуры, растрескивается при быстром охлаждении и т. п. Согласно ГОСТ 21515-76 «Материалы диэлектрические. Термины и определения» способность диэлектрика выдерживать воздействие высокой температуры в течение времени, сравнимого со сроком нормальной эксплуатации, без недопустимого ухудшения его свойств называется нагревостойкостью.
Материалы, применяемые для изоляции электрических устройств (при длительном воздействии иагрева), часто разделяют на классы нагревостойкости, причем для каждого класса устанавливается определенная максимальная рабочая температура.
Стандартом ГОСТ 8865-78 «Материалы электроизоляционные для электрических машин, трансформаторов и аппаратов. Классификация по нагревостойкости» и рекомендацией СЭВ PC 96467 в соответствии с Публикацией МЭК 85 (1957 г.) были предусмотрены классы нагревостойкости, указанные в табл. 2.2.
Так, к классу Y относятся волокнистые материалы на основе целлюлозы, хлопка и натурального шелка, непропитанные и непогруженные в жидкий электроизоляционный материал; те же волокнистые материалы, в рабочем состоянии пропитанные или погруженные в жидкий электроизоляционный материал, относятся ’уже к классу А. К классам В, F и Н относятся неорганические материалы — слюда, стекловолокно и асбест в сочетании с органическими (или для класса Н — с кремнийорга-ническими) связующими или пропитывающими составами в ’зависимости от нагревостойкости этих составов К классу С принадлежат неорганические электроизоляционные материалы — слюда, электротехническая керамика, бес-щелочное стекло, кварц, применяемые без связующих или же в сочетании с составами особо Высокой нагревостойкости — неорганическими или элёментоорганическими.
Температура, указанная в табл. 2.2, установлена как максимальная для электроизоляционных материалов при их использовании в электрических машинах, трансформаторах и аппаратах общего применения, длительно (.в течение ряда лет) работающих в нормальных для данного вида электрооборудования эксплуатационных условиях.
Отнесение электроизоляционных материалов или их сочетаний (систем изоляции) к определенному классу нагревостойкости производится на основе опыта эксплуатации или определенных испытаний, показывающих пригодность этих материалов для работы при температуре, соответствующей данному классу.
В 1984 г. выпущено 2-е издание Публикации МЭК-85. В этом документе сохранены все прежние классы нагревостойкости от Y до Н (табл. 2.2), причем допускается обозначение классов не буквами, а числами, соответствующими допустимой рабочей температуре в градусах Цельсия (т. е. 90; 105; 120;. 130; 155 и 180 соответственно); класс С отменен, но для повышенных рабочих температур введены классы 200; 220 и 250 (рабочие температуры 200, 220 и 250°C соответственно); для еще более высоких рабочих температур допускается аналогично вышесказанному введение классов 275, 300 и т. д. (через каждые 25 °C).
В последнее время оценка классом иагре-востойкости преимущественно применяется не для отдельных электроизоляционных материалов, а для систем изоляции электрических машин и т. п.; нагревостойкость материалов оценивается в соответствии с рекомендацией Международной электротехнической комиссии «температурным индексом» и «профилем нагревостойкости» (см. разд. 29).
К числу важнейших тепловых параметров многих электроизоляционных материалов, состоящих целиком или частично из полимеров, кроме нагревостойкости и температурных индексов, определяющих рабочую температуру, относятся также теплостойкость и термостойкость.
Значения теплостойкости и термостойкости зависят от способа их определения. В полимерной химии теплостойкость часто -определяют  температурой стеклования и температурой размягчения, которую в электроизоляционной технике обычно измеряют по степени деформации образца при нагревании под той или иной механической нагрузкой.
Под термостойкостью понимают температуру. при которой начинается химическое изменение материала, в частности полимера, за счет термоокислительиой или термической деструкции, связанной с выделением летучих продуктов.
Как правило, для большинства полимеров, применяемых в электроизоляционной технике, между значениями теплостойкости и термостойкости существует большая разница. Подробнее о теплостойкости и термостойкости см. в разд. 29.	...
Холодостойкость. Во многих случаях, например для самолетного электро- и радиооборудования, линий электропередачи и связи, открытых подстанций и т. п., важна холодостойкость изоляции, т. е. способность ее- работать без ухудшения эксплуатационной надежности при низких температурах, например
§ 2.6.
Термические свойства электроизоляционных материалов
3.9
—(60-г-70)°С или даже еще более низких (криогенных). При низких температурах, как правило, электрические свойства электроизоляционных материалов улучшаются; однако многие материалы, гибкие и эластичные в нормальных условиях, при низких температурах становятся весьма хрупкими и жесткими, что создает затруднения для работы изоляции. Проверка стойкости электроизоляционных материалов и изделий из них к действию низких температур нередко проводится при одновременном воздействии вибраций.
Теплопроводность. Практическое значение теплопроводности объясняется тем, что тепло потерь в окруженных изоляцией проводниках и магнитопроводах электрических машин, аппаратов, кабелей и т. п. должно переходить в окружающую среду через слой изоляции (за исключением некоторых новых конструкций электрических машин, в которых отвод тепла от проводников осуществляется пропусканием охлаждающего вещества через канал внутри самого проводника).
Термическое сопротивление электрической изоляции влияет на нагрев проводников и магнитопроводов. Особо большое значение имеет теплопроводность сравнительно толстой изоляции в устройствах высокого напряжения. Теплопроводность влияет на электрическую прочность при электротепловом пробое (см. § 2.5) и иа стойкость материала к термоударам [формула (2.93)].
Формальное определение полной и удельной теплопроводности и полного и удельного термического сопротивления аналогично определению полной и удельной электрической проводимости й полного и удельного объемного электрического сопротивления. Уравнение установившегося процесса передачи тепла через тело с полным термическим сопротивлением Рт при разности температур на горячей и холодной поверхностях Д7’:
Р=Д77ЯТ,	(2.94)
(где Р~ мощность теплового потока, т. е. количество тепла, проходящего через тело за единицу времени) аналогично закону Ома для электрической цепи, причем Р играет роль тока, а ДГ —разности потенциалов. При выражении Р в ваттах и АТ— в кельвинах или в градусах Цельсия, единицей для является K/Вт или °С/Вт.
Расчет термического сопротивления тел производится по формулам, аналогичным формулам для расчета электрического сопротивления: например, для движения тепла через участок тела между двумя параллельными друг другу плоскостями — горячей и холодной, которые в свою очередь перпендикулярны тепловому потоку, при обозначениях согласно рис. 2.2
Рт = ртй/5	(2.95)
аналогично формуле (2.4); для цилиндрического слоя (см. рис. 2.3)
Рт . do
«T=V7-ln-y-	(2.96)
аналогично формуле (2.5) и т. п. Здесь р-г — удельное термическое сопротивление материала, которое выражается в м-К/Вт. Обратная рт
Таблица 2.3. Теплопроводность . некоторых материалов
Вещество	Коэффициеят теплопровод* нести, Вт/(м.К)
Воздух (в малых зазорах}	0,05
Битум	0,07
Целлюлозная бумага	0,10
Лакоткань	0,13
Гетинакс	0,35
Плавленый кварц SiO2	1,25
Фарфор	Ц6
Стеатит	2,2
Двуокись титана Т1О2	6,5
Кристаллический кварц	12
Графит С	18
Окись алюминия А12Ог	30
Окись магния MgO	36
Германий Gel	58
Железо Fe y	68
Кремний	109
Окись бериллия ВеО	218
Алюминий А1	226
Медь Си	390
величина К, аналогичная у [формула (2.11)], называется коэффициентом теплопроводности материала:
Х=1/рт;	(2.97)
X, выражается в Вт/(м К) или Вт/(м-®С).
Большие значения рт имеют пористые материалы (с газовыми включениями). При пропитке и увлажнении материалов, а также при их уплотнении внешним давлением рт уменьшается.	'	\
Ориентировочные значения' коэффициента теплопроводности X. рида электроизоляционных (и, для сопоставления, проводниковых и полупроводниковых) материалов йрцведены в табл
Величина
»--г 	,2М>
где с — удельная теплоемкость [формула (2.100)] и D — плотность материала, называется коэффициентом температуропроводности; знание этого параметра важно при расчете не-установившихся тепловых процессов в различных устройствах.
Теплоемкость. При сообщении телу, имеющему теплоемкость Ct, количества теплоты Q его температура поднимается на
A7 = Q/CT.	(2.99)
В СИ теплоемкость тела выражается в Дж/К. Для тела из однородного материала, имеющего массу А1, теплоемкость равна:
Ст = сЛ1,	(2.100)
где с параметр материала — его удельная теплоемкость, Дж/(кг-К).
В некоторых случаях удельную теплоемкость относят не к единице'массы, а к единице
40
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
объема вещества. В этом случае единицей теплоемкости будет Дж/(м3-К).
- Для газов различают две удельные теплоемкости — удельную теплоемкость при неизменном давлении ср и удельную теплоемкость при неизменном объеме с„. Очевидно, что cp>cv, так как при расширении нагревающийся газ совершает механическую работу. Для твердых и жидких тел различие между ср и с„ практически отсутствует.
Ориентировочные значения удельной теплоемкости с некоторых материалов при нормальной температуре: электротехнический фарфор— 900, органические полимеры 1200— 2200, нефтяные электроизоляционные масла 1800—2500, германий — 350, кремний — 700, медь — 385, алюминий — 920 Дж/(кг-К). Весьма высокую удельную теплоемкость — около 4200 Дж/(кг-К) —имеет вода.
2.7. РАЗЛИЧНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Растворимость и растворяемость. Эти общие физико-химические свойства материалов важны для подбора подходящих растворителей лаков и пр., а также для прогнозирования стойкости твердых материалов к действию различных жидкостей, с которыми этим материалам приходится соприкасаться как в процессе изготовления электрической изоляции (например, при пропитке изоляции лаками), так' и в эксплуатации (пример — изоляция маслонаполненных трансформаторов).
Растворимость твердых материалов обычно оценивается количеством материала, переходящего в раствор за единицу времени с единицы поверхности материала, соприкасающейся с растворителем. Кроме того, нередко определяют наибольшее количество материала, которое может быть растворено в единице объема данного растворителя (т. е. концентрацию насыщенного раствора).
Как правило, легче всего растворяются вещества, близкие к растворителю по химической природе и содержащие в молекулах сходные группировки атомов; полярные вещества легче растворяются в полярных жидкостях, неполярные— в неполярных. Так, неполярные или слабо полярные углеводороды (например, парафин, каучук) растворяются в жидких углеводородах; полярные смолы, содержащие гидроксильные группы (фенолоформальдегидиые и другие смолы), растворяются в спирте и гных полярных растворителях. Растворимость уменьшается с повышением степени полимеризации (молекулярной массы); высокомолекулярные вещества с линейной структурой молекул растворяются сравнительно легко, а с пространственной структурой — трудно. При повышении температуры растворимость увеличивается.
. Химостойкость. Стойкость к разъеданию (коррозии) различными соприкасающимися веществами (газами, водой, кислотами, щелочными и солевыми растворами и т. п.) электроизоляционных материалов весьма разнообразна. При определении химостойкости образцы материалов иа длительное время помещают в
условия, по возможности более близкие к эксплуатационным (или еще более суровые) с точки зрения выбора концентрации химически активной среды, температуры (при повышении температуры интенсивность коррозии сильно увеличивается) и т. д., после чего определяют изменение внешнего вида образцов, их массы и других параметров.
Для масел и т. п. измеряют кислотное число, характеризующее содержание в материале свободных кислот. Эта величина определяет технологические особенности материала, а также способность материала вызывать коррозию соприкасающихся с иим тел, например металлов. В трансформаторном масле высокое кислотное число является важным признаком плохой очистки при изготовлении или далеко зашедшего процесса старения масла (см. разд. 4). Кислотное число есть количество граммов едкого кали, требующееся для того, чтобы нейтрализовать все свободные кислоты, содержащиеся в 1 кг испытуемого материала (пример обозначения: 0,4 мг КОН на 1 г или, что то же самое, 0,4 г КОН на 1 кг).
Гигроскопичность. Многие электроизоляционные материалы в той или иной степени гигроскопичны, т. е. способны сорбировать нла-гу из окружающей среды, и влагопроницаемы, т. е. способны пропускать сквозь себя влагу.
Образец электроизоляционного материала, помещенный в определенные условия влажности и температуры окружающей среды, через неограниченно большое время достигает некоторого «равновесного» состояния влажности. Сравнительно сухой образец материала, помещенный во влажный воздух с относительной влажностью ф, будет постепенно поглощать влагу из воздуха, и влажность материала ф (т. е. содержание влаги на единицу массы материала) с течением времени i будет повышаться, асимптотически приближаясь к значению равновесной влажности фр, соответствующей данному значению ф (рис. 2.44, кривая я). Наоборот, если в воздух с той же относительной влажностью ф будет помещен образен того же материала с высокой начальной влажностью, то влажность образца будет уменьшаться, асимптотически приближаясь к равновесной влажности фр; в этом случае происходит сушка материала (кривая б).
Для различных материалов значения равновесной влажности при одном н том же значении относительной влажности воздуха весьма различны (рис. 2.45).
При повышении температуры равновесная влажность, соответствующая тому же значению ф, понижается (рис. 2.46). Таким образом, сушке благоприятствует не только пониженная влажность окружающей среды и смена воздуха (вентиляция), но и повышение температуры.
Под влагопоглощаемостью подразумевается равновесная влажность данного материала при нормальной температуре в воздухе, относительная влажность ф которого близка к 100 %.
Иногда электрической изоляции приходился работать в условиях соприкосновения не только с воздухом, содержащим пары воды, ио и с водой (изоляторы открытых установок, подвергающиеся действию атмосферных осадков; изоляция электрических машин и аппаратов на кораблях, в погружных насосах и т.п.).
§ 2.6
Термические свойства электроизоляционных материалов
41
Рис. 2.44. Изменения влажности ф образца гигроскопичного материала при увлажнении (кривая а) и при сушке (кривая б)
Рис. 2.45. Зависимость равновесной влажности •фр от относительной влажности <р окружающего воздуха для различных материалов (прн 20 °C):
/ — дерево; 2 — кабельная бумага; 3— фенолофор-мальдегидная пластмасса; 4 — пористая керамика
Рис. 2.46. Кривые зависимости равновесной влажности древесины от относительной влажности <р окружающего воздуха для различных значений температуры
В таких случаях представляет интерес определение водопоглощаемости (см. разд. 29).
Анизотропные материалы впитывают влагу в различных направлениях с различной скоростью. Так, дерево скорее впитывает влагу в направлении вдоль волокон, т. е. с торцевого спила ствола, слоистые пластики — вдоль слоев и т. д.
На гигроскопичность материала существенное влияние оказывает его строение. Большую роль играют наличие и размер капиллярных промежутков внутри материала, в которые проникает влага. Сильно пористые материалы, в частности волокнистые, более гигроскопичны, чем материалы плотного сплошного строения. Гигроскопичность материалов, практически лишенных пор (например, стекол), может быть только поверхностной: поглощаемая из окружающей среды влага накапливается в виде тонкой пленки на поверхности материала, но не проникает вглубь.
Влагопоглощаемость и водопоглощаемость не полностью отражают степень возможных изменений электрических свойств материала при увлажнении. В том случае, если поглощенная влага способна образовывать внутри изоляции нити или пленки, которые могут пронизывать весь промежуток между электродами (или значительную область этого промежутка), уже весьма малые количества поглощаемой влаги приводят к чрезвычайно резкому ухудшению электрических свойств изоляции Если же влага распределяется по объему материала в виде отдельных, не соединенных между собой малых включений, то влияние влаги на электрические свойства материала менее существенно. Аналогично для несмачиваемых материалов уменьшение удельного поверхностного сопротивления при выдержке во влажной среде незначительно, так как влага, даже в
случае выпадения в виде росы, образует отдельные капли, а не сплошную водяную пленку.
Влагопроницаемость. Кроме гигроскопичности, большое практическое значение Имеет влагопроницаемость, т. е. способность материалов пропускать сквозь себя пары воды. Эта характеристика чрезвычайно важна для оценки качества материалов, применяемых для защитных покровов (оболочки кабелей, компаундные заливки, лаковые покрытия изоляции электрических машин и т. п ).
Для того чтобы уяснить себе возможность проникновения влаги через мельчайшие поры, надо иметь в виду, что молекула воды обладает весьма малыми размерами — ее диаметр равен примерно 2,5-10-10 м.
Коэффициент влагопроницаемости П материалов входит в основное уравнение влагопро-ницаемости: количество воды М, кг, проходящее при стационарном режиме за время t, с, сквозь участок площадью 5, м2, слоя рассматриваемого материала толщиной h, м, если с двух сторон пленки существуют парциальные давления водяного пара в воздухе pi и соответственно р% Па:
М = П -Р1 S- t. (2.101) h
Это уравнение формально аналогично закону Ома для прохождения через тело электрического тока (причем разность давлений Pi — Pi аналогична разности потенциалов, отношение M/t — току, a hfUS — электрическому сопротивлению тела) или же уравнению теплопроводности (2.94). Единица СИ для коэффициента влагопроницаемости кг/(м-с-Па) нли с (секунда).
Важным влажностным параметром электроизоляционных материалов является также коэффициент влагорастворимости а. Эго — коэффициент пропорциональности закона Геири:
С — ар,	(2.102)
где С — равновесная влажность, отнесенная к единице объема материала, кг/м3; р, как и ранее,— упругость водяных паров в воздухе, с которым соприкасается материал. Так как
С = ф£>,	(2.103)
где, как и выше, ф — массовая влажность, а D — плотность материала, закон Генри может быть записан в виде
фО=ар.	(2.1.04)
Единица СИ для а — кг/(м3-Па) или е2/м2.-
42
Общие свойства электроизоляционных материалов
Разд. 2
Таблица 2.4. Влажностные параметры полимеров
Материал	П. с	К. м2/с	а, сг/мь
Политрифтор--хлорэтилеи	1,5-10—16	6-ю-13	2,5-10—4
Политетрафторэтилен	3,8-10—16	3,8-10—12	1-Ю-4
Прлиэтилеи-терефталат	2,8-10—14	7-10—12	4-10-3
Полщзинилхло-	2,8-10—18	2,8-10-и	1-Ю-8
рид Полиметилметакрилат	8-10-18	8-10-1°	1-Ю-8
Триацетат целлюлозы ' 	2,2-10-1®	1,6-10-»	1,4-10—3
Коэффициент диффузии К материала — отнощенйе-величии П и а-.
К=УЦа.	(2.105)
Единица СИ для К — м2/с.
В табл. 2.4 приведена сводка ориентировочных значений П, К и а для некоторых органических полимеров.
Из уравнений, аналогичных уравнению (2.101), определяется также водопроницаемость (для просачивания сквозь материал жидкой воды), воздухопроницаемость в т. д.
Способность твердого тела смачиваться водой (или другой жидкостью) характеризуется краевым углом смачивания р капли жидкости, нанесенной на поверхность тела (рис. 2.47). Чем меньше р, тем сильнее выражена смачиваемость материала; для смачиваемых поверхностей р<90°- (рис. 2.47, а), для несма-чиваемых р>90° (рис: 2.47,б).
• Для уменьшения гигроскопичности и вла-гопроницаемости пористых электроизоляционных материалов широко применяется их пропитка и покрытие соответствующими малогигроскопичными и маловлагопроницаемыми электроизоляционными материалами (лаками, компаундами и т. п.); с той же целью изделия из фарфора-и-некоторых других керамических электроизоляционных материалов покрывают глазурями (см. разд. 23).
Вязкость. Важным показателем качества жидких, а также аморфных вязких материалов' (смолы, компаунды, стекла при температуре, приближающейся к температуре плавления или размягчения) является вязкость. Вязкость имеет большое значение в технологии
РиС. 2.47. Краевые углы смачивания поверхности твердых тел водой (схематически): а — смачиваемая поверхность: б — несмачиваемая поверхность
электрической изоляции (процессы пропитки, опрессовки и т.п.); вязкость также непосредственно связана с электрическими свойствами электроизоляционных материалов.
Различают два основных вида вязкости— динамическую (иначе, абсолютную, или коэффициент внутреннего трения), и кинематическую. Кроме того, в электроизоляционной технике часто приходится иметь дело с условной вязкостью. Условная вязкость масел, лаков и т. п. связывается с имеющими более строгий физический смысл динамической вязкостью и кинематической вязкостью эмпирическими формулами.
Динамическая вязкость T) — сила сопротивления двух слоев жидкости площадью, рав-. ной единице, находящихся на расстоянии друг от друга, равном единице, и Перемещающихся друг от друга со скоростью, равной единице. Кинематическая вязкость v— отношение динамической вязкости г] к плотности D вещества (при той же температуре):
y = f[!D.	. (2.106)
Единица СИ динамической вязкости — паскаль-секунда (Па-с), а кинематической вязкости — метр в квадрате иа секунду (м2/с). Более подробно о единицах вязкости — см. с. 10.
Отметим, как одно из наглядных определений ' динамической вязкости закон Стокса, согласно которому скорость о движения шара радиусом г в вязкой среде под действием постоянной силы F равна
o=F/6nH),	(2.107)
где 7) — динамическая вязкрсть среды. Закон Стокса действителен для малой скорости о движения шара в неограниченном объеме жидкости.
Как правило (если только при нагреве не имеют место полимеризация или другие подобные процессы), вязкость при повышении температуры сильно уменьшается. Так, для иа-триево-силикатного стекла ц при 500 °C равна примерно 1012, а при 1200°С — всего 102 Па-с. Значение т| воды при 0°С около 0,0018, а при 2С°С — 0,0010 Па-с (следовательно, v воды при этих температурах близка соответственно к 1,8-Ю-® и 1,0-10”® м2/с, так как плотность D воды около 103 кг/м3). .
Общее название приборов для измерения вязкости — вискозиметры (см. разд. 29). В разд. 29 даны также определения и описаны способы измерения различных механических свойств твердых электроизоляционных материалов (прочность при растяжении н сжатии;, относительное удлинение при разрыве; ударная вязкость; твердость).
Список литературы
Авакян Ю. В., Казаичяи Г. П. Светостойкость электроизоляционных материалов. М.: Энергия, 1978. 113 с.
Бернштейн Л. М. Изоляция электрических машин общего назначения. М.: Энергоиздат, 1981. 376 с.
Бернштейн Л. М. Изоляция электрических машин. М.: ВИНИТИ. 1983. 108 с.
Борисова М. Э., Койкой С. И. Физика диэлектриков. Л.: ЛГУ, 1979. 240 с.
Варденбург А. К., Пилипосян П. М. Электрическая напыленная изоляция. М.: Энергоатомиздат, 1984. 136 с.
§ 3.2
Диэлектрическая проницаемость
43
.Гроднев И. И., Ларин Ю. Т., Теумнн И» И. Оптические кабели. Конструкции, характеристики, производство и применение. М..; Энергоатомиздат, 1985. 176 с.
Варшавский Д. С. Силовые конденсаторы/Под ред. Б. М. Тареева. М.: ВИНИТИ, 1980. 128 с.
Воробьёв Г. А. Физика диэлектриков (область сильных полей). Томск: ТГУ, 1971. 200 с.
. Герметизация полимерными материалами в ра-диоэлектронике/Б. М. Тареев, Л. В. Яманова, В. А. Волков; Н. Н. Ивлиев. М.: Энергия, 1974. 304 с.
Губкин А. Н. Физика диэлектриков. Т. 1. М.: Высшая школа, 1981. 272 с.
Дмитревский В. С. Конструирование и расчет электрической изоляции. М.: Энергоатомиздат, 1981. 392 с.
Иоссель Ю. Я-» Кочанов Э. С., Струнскнй М. Г., Расчет электрической емкости. Л/. Энергонздат, 1981. 288 с.
Казарновский Д. М., Тареев Б. М. Испытание электроизоляционных материалов и изделий. Изд. 3-е. Л.: Энергоиздат, 1980. 214 с.
Кан М. М., Николаевич А. Ф., Славянннова Е. Л. Проектирование и технология герметизирующей изоляции элементов электротехнической и электронной аппаратуры. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд.» 1983. 128 с.
Корицкий Ю. В. Основы физики диэлектриков. М.: Энергия, 1979. 248 с.
Ларина Э. Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. М.: Энергоатомиздат, 1984. 368 с.
Маслов В. В. Влагостойкость электрической изо-
ляции. М,: Энергия, 1973. 208 с.	;
ГОСТ 2155-76 (переиздание с изменением 1980 г.). Материалы диэлектрические. Термины и определения.
ГОСТ 4.73-81. Материалы электроизоляционные. Номенклатура показателей.
Паркшеян X. р„ Хайкин А. М. Экономика применения полимерных материалов в электротехнике. М.: Энергия, 1972. 136 с.
Пешков И. Б. Эмалированные провода/Под ред.-Б. М. Тареева. М.: ВИНИТИ, 1981. 112 с.
Пешков И. Б. Обмоточные провода. М.: Энергоатомиздат, 1983. 351 с.
Поплавко Ю. М. Физика диэлектриков. Киев;.-Вища школа, 1980. 398 с.
Производство кабелей и проводов/Под ред. Н. И. Белоруссова и И. Б. Пешкова. М.: Энергоиз-дат, 1981. 632 с.
Справочник по электрическим коденсаторам/ Под ред. В. В. Ермуратского. Кишинев: Штиинца, 1982 . 311 с.
Тареев Б. М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергоиздат, 1982, 320 с.
Электрические изоляторы/Н. С. Костюков, Н. В. Минаков, В. А. Князев н др. М.: Энергоатомиздат, 1985. 296 с.
Электрические свойства полимеров/Б. И. Сажин, А. М. Лобанов, О. С. Романовская, М. П. $й де льна нт, С. Н. Койков; Под ред. Б. И. Сажнна. Л.: Химия, Ле'нингр. отд., 1977. 192 с.
Электроизоляционные материалы высокой натре--востойкостн/Э. 3. Аснович, К. И. Забырина, В. А. Колганова, Б. М. Тареев. М.: Энергия, 1979. 240 с.
РАЗДЕЛ 3
ГАЗООБРАЗНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
М. И. Сысоев
3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Газообразные диэлектрики при атмосферном давлении обладают небольшой электрической прочностью по сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками. Например, электрическая прочность воздуха и азота при расстоянии между электродами 1 см и более примерно 3 МВ/м, элегаза (SFe) —7,5 МВ/м, т. е. на порядок меньше, чем у твердых диэлектриков. Тем не менее газообразные диэлектрики широко применяются в электротехнике благодаря другим своим ценным свойствам, а также в силу того, что в ряде случаев их присутствие неизбежно. Например, воздух окружает большинство .электротехнических установок, а в линиях электропередачи высокого напряжения является основной изолирующей средой.
В тех случаих, когда высокая электрическая прочность является одним из определяющих критериев для выбора диэлектрика, оиа может быть достигнута применением сжатого газа, например воздуха при давлении 2—3 МПа или высокопрочного газа SF6 при давлении 0,4 МПа.
Наиболее ценным свойством газов, широко используемым при изготовлении высоковольтных аппаратов, является их способность восстанавливать электрическую прочность после разряда, в том числе при определенных условиях после дугового разряда. Это свойство наряду с другими используется для изготовления' ' воздушных, и элегазовых выключателей, разрядников и ряда других аппаратов.
Другими характерными свойствами газов являются: малая плотность, низкое • Значение диэлектрической проницаемости, высокое зна чение удельного сопротивления, очень малый угол диэлектрических потерь, отсутствие старения, т. е. ухудшения свойств с течением времени.
Из очень большого количества газов, которые разработаны или существуют в природе, только небольшое количество нашло применение в электротехнике. Это связано с тем, что при применении к ним предъявляются следующие требования, ограничивающие их выбор: химическая инертность по отношению к твердым и жидким материалам, нетоксичность как самого газа в исходном состоянии, так и продуктов его разложения прн электрическом разряде, низкая температура сжижеиня, позволяющая использовать их при повышенных давлениях, невысокая " стоимость, негорючесть. В табл. 3.1 приведены наиболее важные свойства некоторых газов,
3.2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ
Под действием внешнего электрического поля происходят упругие деформации электронных оболочек атомов газа и смещение их относительно своих ядер. В случае ионного строения молекул газа происходит .также смещение ноиов относительно друг друга,. В результате возникают так называемые электрон-
44
Газообразные диалектрики
Разд. 3
Таблица 3.1. Основные свойства газов
Газ	Химический состав	Плотность при 0 °c и 0,1 МПа, кг/м3	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м,°С)	Молекулярная масса	Температура плавления, °C	Температура кипения, °C	Отношение электрической прочности к прочности азота	Удельная теплоемкость, кДж/(кг-°С)	Воспламеняемость
Воздух Водород Азот Гексафторид серы (элегаз) Дихлордифтор-метан (хладон-12) Перфторпропаи Октафторциклобутан Хлорпентафторэтан Дихлортетрафтор-этан Гексафторэтан Тётрафторметаи Гелий Метан	см. с. 16 н2 n2 SFe CCI2F2 CgFg C4F8 C2P1F5 C^bl2F4 C2F6 cf4 ci4f24 He CH4	1,2929 0,08988 1,2506 6,700 6,33* 9,62* 8,37* 7,83* 9,01* 7,62* 27,85* 0,1785 0,7168	0,0257 0,175 0,0269 0,0146 0,1423 0,0325	28,952 2,0156 28,016 146,06 120,93 188,02 200,04 154,48 170,94 138,02 88,01 624 4,0026 16,04	—213,0 —259,14 —209,86 —158 —160 —41,4 —106 —94 —100,6 —184 — 172,3	—194,0 —252,8 —195,8 —63,8 —29,79 —36,7 —5,85 —38,7 —3,77 —78,2 —127,96 —268,78 — 161,33	0,94 0,51 1 2,9 2,46 2,2 2,6 2,54 2,8 2,02 1,06 9,4 0,24	1,01 14,5 1,06 0,652 5,27 2,22	Нет Есть Нет » » » » » » » » » Есть
* Плотность насыщенных паров при температуре кипения.
пая и ионная поляризации. Кроме того, если газ состоит из полярных молекул, наблюдается дипольная поляризация. Степень поляризуемости атомов и молекул газа находит отражение в значении диэлектрической проницаемости газа.
Относительная диэлектрическая проницаемость газов е,- вычисляется по формуле
п /	Ц2
8г — 1 4"	(«э +
е0 \	oki
(3.1)
где и— число молекул в 1 м3 газа; е0=8,85Х ХЮ12 Ф/м— электрическая постоянная; а8 — электронная поляризуемость молекулы, Ф-м2;
дипольной молеку-
р — электрический момент
лы, Кл-м; k — постоянная Больцмана, Дж/К; Т — термодинамическая температура, К- В связи с малой плотностью газообразных диэлектриков по сравнению с плотностью жидких и твердых диэлектриков их диэлектрическая проницаемость значительно меньше проницаемости последних и близка к 1.
Большинство газообразных диэлектриков, применяемых в электротехнике, неполярно, и их е, может быть определена по формуле
er = 1 4------,
е0
где обозначения те же, что и в (3.1).
(3.2)
Таблица 3.2. Относительная диэлектрическая проницаемость газов при 20°С и 101 325 Па (760 мм рт. ст.)
Газ	Химический состав	Радиус молекулы, 10—10 м	ег при НИЗКИХ частотах	ег при длине волны 30 мм	Показатель преломления света п	пг	Полярность газа
Гелий	Не	1,12	1,000072				1,00035	1,000070	Неполярный
Водород	н2	1,35	1,00027	1,00036	1,00014	1,00028	»
Кислород	о2	1,82	1,00055	1,00053	1,00027	1,00054	»
Аргон	Аг	1,83	1,00056	—	1,00028	1,00055	»
Азот	n2	1,91	1,00058	1,00059	1,00030	1,00060	»
Углекислый газ	со2	2,30	1,00096	1,00099	1,00050	1,00100	»
Метан	сн4	~.	1,00095	—	1,00044	1,00088	
Аммиак	NH3	—	1,0066	—-	1,000375	1,00075	Полярный
Элегаз	SF6	3,07	1,00191	—	1,000783	1,00157	Неполярный
Воздух		—	1,00059	1,00058	—	—	»
Хладон-12	CC12F2	—	1,0016*	—	—	—	»
Тетрафторметаи	cf4	—	1,0006**	—		—	
Октафторциклобутаи	c4f8	—.	1,0034*		—	—	
* При 0 °C.
•• При 24,6 °C и 0,05 МПа.
§ 3..3.
Электропроводность и диэлектрические потери
45
Таблица 3.3. Относительная диэлектрическая проницаемость газов при различных давлениях
Газ	0,1 МПа	2 МПа	4 МПа	10 МПа
Воздух	1,00058	1,0108	1,0218	1,0549
Азот	1,00058	1,0109	.—.	1,055
Углекислый газ	1,00098	1,020	1,050	—
Элегаз	1,0021	1,0622	—	—
Из (3.2) следует, что изменение ег при изменении температуры Т и давления р для неполярных газов связано с изменением числа молекул или атомов газа в единице объема и, следовательно, может быть определено с помощью основного газового закона
n=plkT.	(3.3)
Относительная диэлектрическая проницаемость неполярных газов очень близка к квадрату показателя преломления света и увеличивается с увеличением радиуса молекулы (табл. 3.2),
В связи с тем, что ъг водяных паров имеет высокое значение, в, газов с примесыо водяных паров может заметно отличаться от ег при отсутствии последних. Определение в, воздуха при различной его влажности может быть выполнено по формуле
«г=1 + -у[28 +
ФРн р
/ 135
\ т
— 0,0039
(3.4)
где р—давление воздуха, Па; рн — упругость насыщенных водяных паров при данной температуре, Па, определяемая по формуле
3816,44
lgPH-23,19-—-46jg ;	(3.5)
<p — относительная влажность воздуха, %; Т— термодинамическая температура, К. .
В Табл. 3.3 приведены в качестве иллюстрации значения относительной диэлектрической проницаемости воздуха, углекислого газа и азота при 20 °C н различных давлениях.
\
3;3. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ
И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ
Под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей, радиоактивного излучения Земли и ряда других внешних факторов происходит ионизация нейтральных молекул газа с образованием электронов, положительных и отрицательных ионов. Газ приобретает хотя и очень малую, но определенную электрическую проводимость. Когда электрическое поле значительно, возникает ударная ионизация электронами, приобретающими под действием поля кинетическую энергию, достаточную для ионизации нейтральной молекулы при их соударении. Одновременно с ионизацией газа проис
ходит и рекомбинация положительных и отрицательных ионов с образованием нейтральных молекул.
В случае образования электропроводности под действием внешних факторов при малой напряженности электрического поля плотность тока очень мала и баланс процессов образования ионов и их рекомбинации сохраняется при прохождении тока. При этом плотность тока, созданная движением положительных и отрицательных ионов, будет равна
J = (qn+k+ -\-qn— k~)Е = уЕ = yC/h, (3.6) где п+ и п~ — соответственно концентрации положительных и отрицательных ионов; q—заряд иона; А+ и k~ — подвижности положительных и отрицательных ионов; у — удельная проводимость; h — расстояние между электродами; U — напряжение иа промежутке.
Таким образом, в рассматриваемом режиме соблюдается закон Ома. В вольт-амперной характеристике этот участок отображается ее линейной частью ОА на рис. 3.1. При дальнейшем росте напряжения упомянутый баланс процессов образования ионов и их рекомбинации нарушается за счет уноса ионов током. Ток начинает расти медленнее, чем напряжение, и вольт-амперная характеристика начинает загибаться (участок АВ на рис. 3.1). Процесс обеднения концентрации ионов продолжается с ростом напряжения и при определенном его значении наступает насыщение тока, что соответствует горизонтальной части ВС кривой на рис. 3.1. Все ионы, создаваемые под воздействием внешних ионизаторов, уносятся к электродам, и плотность тока определяется числом ионов, создаваемых за секунду, и зарядом иона:
J = Nqh,	(3.7)
где N — числа положительных и отрицательных ионов, создаваемых в секунду в единице объема; q—заряд иона; h — длина промежутка между электродами.
При оценке значений тока насыщения в наиболее распространенном газовом диэлектрике— воздухе следует иметь в виду, что N в зависимости от условий и времени может широко меняться: от 10е до 10® м~3-с-1, то же самое относится и к значению п, которое может меняться от 109 до 1010 м~3. Подвижность положительных ионов равна 1,3-10-4 и отрицательных 1,8-10~4	м/(с-В). Подставляя
средине значения п и N в (3.6) и (3.7), получаем, что удельная проводимость равна 2,4Х ХЮ-13 См/м, а плотность тока насыщениядля промежутка 1 см равна 10-и А/м3.
При дальнейшем увеличении напряжения плотность тока начинает вновь возрастать.
Рис. 3.1. Вольт-амперная характеристика газового промежутка
46
Газообразные диэлектрики
Разд. 3
Этот рост ускоряется f увеличением напряжения (участок СЕ иа кривой рис. 3.1), возникает ударная ионизация в объеме газа, о которой говорилось ранее. При этом проводимость газа резко возрастает. Отметим, что в сжатых газах плотность предпробивных токов может, достигать 10~7 А/м2- и более за счет ударной-.ионизации в газе вблизи микронеоднородностей иа поверхности электродов. Однако- удельная проводимость будет того же порядка, что и в открытом воздухе, т. е. 10”13'См/м.
Диэлектрические потери в газах прн напряженности воля ниже-значения, соответствующего появлению ударной ионизации, во всех случаях практически определяются только йх Электрической проводимостью, так как ориентация дипольных молекул, если таковые имеются, не сопровождается сколько-нибудь заметными потерями энергии вследствие малой вязкости .газов. Так как газы отличаются ничтожной проводимостью, то и угол диэлектрических потерь будет очень мал. Принимая приведенное выше значение удельной проводимости газа 10-13 См/м, ег—1 и частоту f— s=50 Гц, получаем по формуле (2.75)
tg-й
1,8-1010
Sr fp
1,8-101®- ю-is
1-50
= 3,6-10—5.
С диэлектрическими потерями в газах приходится' считаться в линиях электропередачи высокого напряжения, где вследствие ударной ионизации вблизи проводов возникает ток короны. Потери энергии, связанные с прохождением этого тока между проводами и землей, могут иметь значение, соизмеримое с потерями в активных сопротивлениях проводов при прохождении рабочего тока.
3.4.	РАЗВИТИЕ РАЗРЯДОВ В ГАЗАХ
В процессе • ударной ионизации, инициируемой: внешними начальными электронами, возникшие электроны участвуют в дальнейшем процессе такой ионизации, создавая еще новые электроны. Образуется электронная лавина, -плотность зарядов в которой быстро растет и достигает своего максимума в головке лавины у анода.
С- увеличением напряжения несамостоятельный разряд, которому на кривой рис,- 3.1 соответствует участок вольт-амперной характеристики до точки Е, переходит в самостоятельный, при котором разряд может существовать и при отсутствии внешних ионизаторов. Увеличение концентрации ионов и электронов происходит при этом за счет новых элементарных процессов, связанных с самим разрядом: электронные лавины создают электроны благодаря ударам положительных ионов о катод в одних видах разряда и фотоионизации иа катоде или в газе — в других.
В зависимости от давления газа, сопротивления внешней цепи, степени неоднородности электрического поля и ряда других факторов возможны различные формы разряда.
При низких давлениях и большом сопротивлении внешней цепи возникает тлеющий
разряд, характеризующийся чередованием светящихся и темных участков разрядного промежутка, малой плотностью тока и большим катодным падением потенциала.
При давлениях газа, близких к атмосферному, сравнительно большом расстоянии, но маломощном источнике тока возникает искровой разряд.- Прн этом виде разряда вблизи анода в головку лавины, в которой после ухода на анод электронов создается положительный избыточный заряд, вливаются дочерние лавины, создаваемые фотоэлектронами, образованными фотоионизацией в объеме газа. Создается разрядный канал в виде плазмы с избыточным положительным зарядом в его головке. Этот канал продвигается в направлении катода благодаря вливанию все новых и новых дочерних лавин в головку канала. Этот процесс иосит название образования стримера. Когда стример замыкает весь промежуток, происходит образование главного канала искры. По внешнему виду искровой разряд характеризуется узким ярко светящимся зигзагообразным каналом.
Когда один нз электродов или оба имеют радиус кривизны, малый по сравнению с расстоянием между ними, а давление газа примерно атмосферное, может возникать корон-, ный разряд со светящейся областью вблизи электрода с малым радиусом кривизны. При больших напряжениях, иногда весьма значительных, возникает искровой разряд, который называют также полным разрядом, просто разрядом или пробоем. При достаточной мощности источника тока искровой разряд может перейти в дуговой.
При приложении к газовому промежутку импульсного напряжения его пробивное значение зависит от длительности приложения этого напряжения (рис. 3.2). Эту зависимость
Рис. 3.2. Вольт-секундные характеристики газовых промежутков:
1__однородное поле; 2 — сильнонеодноролное поле
Рис. 3.3. Составляющие предразрядиого времени
§ 3.5
Электрическая прочность газовых промежутков
47
называют вольт-секундной характеристикой промежутка. Предзарядное время tp, т. е. время,. протекшее от момента появления напряжения до момента разряда (пробоя), состоит из трех составляющих (рнс. 3.3): 1) времени tB достижения напряжения значения Пи, равного напряжению самостоятельного разряда при' его длительном воздействии; 2) времени it. появления эффективного начального электрона, т.е. электрона, способного привести к разряду; 3) времени формирования разряда /ф. Обе последние составляющие времени подвержены статистическому разбросу. Среднее время тем меньше, чем выше приложенное напряжение.
По международным нормам и ГОСТ 1516.2-76 регламентируются две основные формы испытательных импульсов: 1) грозовой импульс с длительностью фронта 1,2 и длительностью импульса 50 мкс; 2) коммутационный импульс с временем подъема импульса 250 и длительностью импульса 2500 мкс. Грозовой импульс условно обозначается символом 1,2/50, а коммутационный — 250/2500.
Отношение значения пробивного напряжения при импульсном напряжении к пробивному напряжению при напряжении 50 Гц называется коэффициентом импульса. Для промежутков с однородным и слабонеоднородным полями предразрядиое время очень мало, а коэффициент импульса для стандартных импульсов равен единице (см. рис. 3.2). Для промежутков с сильнонеоднородным полем коэффициент импульса зависит от полярности импульса, степени неоднородности, длины промежутка и для грозового импульса может существенно превышать единицу. О коэффициенте импульса в случае сжатых газов — см. § '3.7.
Предразрядиое время даже для длинных газовых промежутков с сильно неоднородным полем составляет несколько десятков микросекунд, т.е. очень мало по сравнению с длительностью полупериода напряжения 50 Гц, поэтому пробой при этом напряжении происходит на амплитуде напряжения. Все приведенные в этом разделе численные значения пробивных напряжений и напряженностей даны в амплитудных значениях.
3.5.	ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ГАЗОВЫХ ПРОМЕЖУТКОВ.
ЗАКОН ПОДОБИЯ РАЗРЯДОВ
Электрическая прочность газа зависит от его природы, строения его молекулы. Эта зависимость сложная. При прочих равных условиях прочность тем выше, чем больше потенциал иоиизапии. В табл. 3.4 приведены значения потенциалов ионизации различных газов. Скорость и соответственно энергия электронов, приобретаемые ими при движении в элек-
Рис. 3.4. Зависимость пробивных напряжений различных газов от произведения давления на расстояние между плоскопараллельными элек-.тродами
трическом поле, определяются в основном характером столкновений электронов с молекулами данного газа. Если электроны в газе при своих столкновениях с молекулами' или атомами испытывают относительно большое число неупругих столкновений, что характерно для сложных молекул газа, то для достижения ими энергии, необходимой для ионизации, требуется большая напряженность электрического поля и прочность такого газа будет выше. Поэтому часто газу с малым ионизационным потенциалом соответствует большая электрическая прочность и наоборот. Так, одноатомные благородные газы Ne, Не; в которых указанные потери малы, хотя и обладают высоким ионизационным потенциалом, но имеют низкую Электрическую прочность.
При неизменной температуре пробивное напряжение газа в однородном поле является функцией произведения давления- р на расстояние между электродами h (закон Пашена)
Unv = f(ph).	(3.8)
Установленный экспериментально закон Пашена затем был обобщен и для -неоднородных Полей и получил название закона подобия разрядов, который формулируется следующим образом: при неизменной температуре пробивное напряжение (/Пр является функцией произведения давления газа р на один из геометрических размеров промежутка (например, радиус внутреннего цилиндра г коаксиальных цилиндров) и отношений к этому размеру всех остальных определяющих геометрических размеров (например, радиуса наружного цилиндра R)
U^ = f(pr, R/r).	(3.8')
В однородном поле кривые зависимости •пробивного напряжения от произведения дав-
Таблица 3.4. Потенциалы ионизации газов
Газ	Н,	N,	о,	а,	со, .	н2о	Хе	Кг	Аг	Ne	Не
Потенциал ионизации, В	15,4	15,6	12,1	11,5	13,8	12,6	12,1	14	15,8	21,6	24,6
48
Газообразные диэлектрики
Разд, 3
Таблица 3,5. Минимальные пробивные напряжения для азота и водорода
Газ	Катод	D ft. Па - cm	"hp- b
n2	Pt	100	275
N,	Na	80	200
Н,	Pt	166	295
Н2	Na	133	175
Ионизационные процессы при коронном разряде имеют место только в зоне повышенной напряженности поля. При дальнейшем повышении напряжения коронный разряд при повышенных давлениях обычно переходит в стримерную, а в длинных промежутках лидерную стадии разряда, которые и завершают процесс прохождения разрядным каналом всего промежутка между электродами. Определение пробивного напряжения, которое может быть существенно больше напряжения появления коронного разряда, в этих случаях выполняется
Таблица 3.6. Значения постоянных коэффициентов в формуле (3.6)
Постоянные коэффициенты	Воздух	О2	n2	нг	Аг	Не	Ne	SF6
Йо, МВ/м	2,45	2,60	2,35	1,26	0,57	0,57	0,201	8,93
b0, МВ/м1/2	0,064	0,0635	0,0955	0,0437	0,226	0,0153	0,0157	0
леиия на расстояние между электродами (кривые Пашена) имеют U-образную форму (рис. 3.4). Минимальные значения пробивного напряжения зависят от материала катода. Численные значения этих напряжений и соответствующих им произведений ph для азота и водорода даны в табл. 3.5. Наиболее низкие значения минимальных пробивных напряжений наблюдаются в случае инертных газов и особенно их смеси с аргоном или парами ртути.
Газы применяются в качестве изолирующих сред при значениях ph, которые намного больше значений, соответствующих минимуму в кривых Пашена, т. е. обычно расчеты ведутся при использовании правой ветви этих кривых, При ph около 1000 Па-см и более в определенных пределах по давлению, различному для различных газов (см. § 3.7), можно пользоваться расчетной формулой
б/пр = йо V h-$- Ьо 1/	,	(3.9)
Ро	г Ро
где Ро — давление при нормальных атмосферных условиях (р0= 101,3 кПа, температура 70—293 К). Значения постоянных а0 и Ьо для различных газов приведены в табл. 3.6.
При отклонении температуры от нормальной Го=293 К пробивное напряжение можно определить по формуле
t/np = a<fih + *о	(3.10)
где
б=(р/Ро)(7'о/7).	(3.11)
Из (3.9) следует, что электрическая прочность газа ЕПр определяется выражением
Е_______УеЕ _ „ _Р_ । ь \ Г________Р_
Епр_ h — а0	|/	.
(3.12)
Следовательно, электрическая прочность газа при неизменном давлении увеличивается с уменьшением расстояния между электродами.
по имеющимся многочисленным экспериментальным кривым (см. § 3.11). Однако напряжение появления коронного разряда, которое обычно называется начальным, может быть рассчитано по полуэмлирической формуле
а0<5/г
Us~ k
с
(6^8
(3.13)
где h — расстояние между электродами; г— радиус кривизны электрода с большей кривизной; ks — коэффициент неоднородности поля (отношение максимальной напряженности к средней):
для коаксиальных цилиндров
, (^)"1 н In R/r
(3-14)
для концентрических сфер
feH = R/r;	(3.15
с — коэффициент, зависящий от рода газа и геометрии электродов; для воздуха в случае коаксиальных цилиндров с=0,113 м0’38, для концентрических сфер с=0,155 м0’38; а0 берется из табл. 3.6.
Формула (3.13) в общем случае справедлива для отрицательной полярности напряжения. В сильнонеоднородных полях при положительной полярности наблюдаются несколько большие значения.
Характер изменения зависимости разрядного напряжения от степени неоднородности поля хорошо иллюстрируется кривыми рис. 3.5, где представлены зависимости начального и пробивного напряжения от расстояния между электродами для системы шар — плоскость. Из рисунка видно, что с ростом степени неоднородности поля, которая возникает благодаря увеличению расстояния между электродами при неизменном диаметре шара, повышение разрядного напряжения замедляется. При некотором отношении диаметра шара к расстоянию между ним и плоскостью пробою предшествует коронный разряд, а пробивное напряжение становится примерно равным соответству-
§ 3.6
Газы с высокой электрической прочностью
49
Рис. 3.5. Зависимость начального и пробивного напряжений (50 Гц) воздушного промежутка от расстояния между электродами шар--плоскость:
------ — пробивные напряжения; -напряжения по-
явления короны; 1, 2, 3 и 4 — соответственнЬ диаметры шаров 75; 50;. 25 и 12,5 см; 5 — острие—плоскость
ющемй напряжению для системы электродов стержень — плоскость и практически не зависит от диаметра шара.
3.6.	ГАЗЫ С ВЫСОКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ /	ПРОЧНОСТЬЮ
Сравнительно высокой электрической прочностью обладают электроотрицательные газы. Обычно их электрическая прочность тем выше, чем выше их молекулярная масса. Однако с увеличением молекулярной массы в большинстве случаев повышается также температура кипения, что ведет к тому, что. эти газы переходят в жидкость даже при комнатной температуре. Следует также отметить недостаточную химическую стойкость высокомолекулярных газов, а также токсичность их продук-
Таблица 3.7. Электрическая прочность и температура кипения высокомолекулярных электроотрицательных газов
Газ	Химический состав.	Молекулярная масса	Температура кипения, °C	Отношение электрической прочности газа к прочности воздуха
Гексафторид	SF6 ”	146	—63,8	2,9
серы (элегаз) Дифтордихлор-	CF2C12	129	—30	2,4
метан (хладон-12) Гексафторцик-	c4f6	162	—5	3,9
лобутан Гексафторбу-	C3F,CN	195	1	5,8
тиронитрнл Декаф торци-	C5F10	250	22	4,3
клопентан Октафторцик-	c6F8	212	. 25	5,5
лопентан Перфтор бутил-		416	101	6,3
тетрагид рофу-ран	cuF24 .	624	—	10,0
тов разложения, например хлора, если последний имеется в соединении. В табл. 3.7 приведены температуры кипения некоторых газов и электрические прочности по отношению к прочности воздуха. Обращает на себя внимание очень высокая электрическая прочность высокомолекулярного соединения CuFa,, которая достигает десятикратного значения по отношению к прочности воздуха.
На рис. 3.6 представлена зависимость электрической прочности, деленной на давление, от произведения давления на междуэлект-родное расстояние в однородном поле для элегаза и хладона. Здесь же для сравнения дана аналогичная зависимость для воздуха. Как видим, электрическая прочность элегаза н хладона по отношению к воздуху хотя и снижается с уменьшением ph, но все же остается достаточно высокой.
Высокая электрическая прочность электроотрицательных высокомолекулярных газов связана, с одной стороны, с тем, что усложнение структуры молекулы приводит к появлению
Рис. 3.6. Зависимость Enf/p от произведения ph в однородном поле:
/ — CFsCh:. 2 — SF,; 3 — воздух
50
Газообразные диэлектрики
Разд. 3
большего числа степеней свободы, а с другой стороны, с тем, что эти газы способны к образованию отрицательных ионов за счет прилипания электронов к нейтральным молекулам, что снижает интенсивность ударной ионизации. Электроны при своем столкновении со сложной молекулой тратят большую долю своей энергии на возбуждение колебательных или вращательных уровней. Если при упругих столкновениях электрон теряет около 10~4 своей энергии, то при неупругих ударах даже с простыми по структуре молекулами 0,1—0,4 своей энергии.
Образование отрицательных ионов происходит в результате протекания следующих реакций:
1) радиационный захват
Ал Вт е~ “*Ап Вт hv' т. е. для элегаза SF6 + ё~ -* SF^* far, 2) диссоциативный захват
А В Н-е~->А В“ ь + йВ, пт1	п т—к
где k — 1, 2, 3....m — 1,
т. е. для элегаза SF6 е~ -»- SF^ Ц- F или
SF6 4-е ,-»- SF4 + 2F; или
Ап Вт + е— Ап Вт—ft—i + (k — 1) В -J- В—,
т. ё. для элегаза SFe -J- е— -»• SF4 F	F—;
3) захват со стабилизацией в соударении с третьим телом
А в +е~->(А В~Г-}-А В -» п m '	\ п ' п m
-*АпВ- + (АпВго)*,
т. е. для элегаза SFe -|- е -> (SFG )* +
+ SF6->SFT+ (SFe)\
где молекулы, отмеченные звездочкой, находятся в возбужденном состоянии.
Для развития разряда в газе основное значение имеет ионизация молекул. В молекулярных тяжелых газах, в частности в элегазе, возможны разные процессы ионизации. Наибольшее значение имеют следующие реакции:
.1) ионизация электронным ударом
An Вт + е~ -* \ В- + е~ + е~
или AnBm+e-”AnBm-l +В + е :
2) диссоциативная ионизация
AnBm + e “*	Вт—ft + АВ + е -|-е—,
где А=1, 2, 3,...,/п—1.
Из высокопрочных газов наиболее широкое распространение к настоящему времени иашел газ SFe (элегаз), основные свойства которого будут приведены ниже. Из других высокопрочных газов следует отметить перфторированные углеводороды, т. е. углеводороды, в которых все атомы водорода заменены атома
ми фтора. Эти газы отличаются повышенной нагревостойкостью, негорючи, малотоксичны, химически стойки, слабо взаимодействуют с твердыми материалами. Однако, как отмечалось в начале этого параграфа, их температура кипения достаточна высока, что препятствует их использованию в сжатом состоянии даже при умеренных температурах, не говоря уже об отрицательных, которые всегда имеют место для открытых установок. В то же время именно применение газов под давлением позволяет им как электроизоляционным средам конкурировать с традиционными жидкими и твердыми диэлектриками. Об электрической прочности сжатых газов—см. § 3.7. Кроме того, содержащийся в этих соединениях углерод при разложении газа в условиях электрического разряда может выпасть в виде свободного углерода, оседая на поверхности твердых электроизоляционных элементов конструкции, что делает их проводящими.
Как уже отмечалось выше, по комплексу свойств, необходимому для применения газа в сильноточной электротехнике, наиболее ценным является элегаз. Молекула элегаза содержит шесть атомов фтора, расположенных в вершинах правильного октаэдра, и атом серы, находящийся в центре молекулы. Симметричное строение молекулы, ковалентная связь между атомами, оптимальное соотношение между радиусами фтора и серы обеспечивают высокую стабильность и химическую инертность этого соединения, исключают гидролиз элегаза водой или щелочными растворами.
Элегаз получается в результате прямой реакции.между расплавленной серой.и газообразным фтором, который образуется при электролизе раствора фтористого калия во фтористоводородной кислоте. При образовании элегаза наряду с ним образуется достаточно большое количество низших фторидов, поэтому требуется специальная очистка, в процессе которой происходит также очистка от других примесей; влаги, воздуха, азота, кислорода. В чистом техническом SF6 содержится до 0,3 % указанных примесей.
Чистый элегаз является химически и физиологически инертным. В сосудах из кварца он не разлагается до 500 °C, однако реагирует с щелочными металлами при температурах выше 150 °C. Он не горит, не имеет ни запаха, ни цвета. Под действием искрового и коронного электрического разряда элегаз разлагается на низшие легко гидролизующие фториды серы SFa, SF4. При той высокой температуре, которая возникает в процессе горения дуги, в результате разложения газа образуются атомы фтора и серы. Но при снижении температуры дуги в процессе ее охлаждения атомы серы и фтора воссоединяются, образуя исходный продукт — элегаз. Однако восстановительные реакции идут в полной мере только в чистом элегазе. Наличие примесей, особенно водяных паров, приводит к образованию таких высококоррозионных продуктов, как HF, а также SOF2, SOZ и ряда других соединений. Поэтому в тех аппаратах, в которых в процессе работы возникает дуга, применяют поглотители, например активированный глинозем и цеолиты. Стойкость конструктивных материалов к продуктам разложения элегаза возрастает в следующем порядке: пластики, обладающие боль-
§ .’.7
Электрическая прочность сжатых газов
51
Рис. 3.7. Зависимость давления насыщенных паров элегаза от температуры
шой абсорбцией галоидов, сера и серосодержащие соединения, селен, кремнистая сталь, сталь, латунь, медь, нержавеющая сталь, алюминий, серебро, платина, никель.
В табл. 3.8 приведены значения теплоемкости элегаза при разных температурах и давлении, а иа рис. 3.7 дана зависимость давления насыщенных паров от температуры.
Зависимость удельной 'теплопроводности элегаза, Вт/(м-К), от температуры определяется формулой	.. '
1 = 6,446- КГ5 7ю-942 .	(3.16)
Динамическая вязкость элегаза при разных температурах имеет следующие значения при р»0,1 МПа:
t, °C . . . 2,11	31,16 40,64 51,38 66,15
Ч, МПа-с . 0,01450,01570,01650,01700,0179
3.7.	ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ
СЖАТЫХ ГАЗОВ
Пробивные напряжения большинства газов при атмосферном давлении и ниже подчиняются закону Пашена, т. е. эти напряжения являются функцией произведения давления (плотности) газа на расстояние между электродами. С увеличением давления наблюдаются отклонения от этого закона. Давление, при котором наблюдается это отклонение, зависит от рода газа, а также качества обработки поверхности электродов и чистоты газа в отношении твердых, особенно проводящих, микрочастиц,
находящихся на поверхности электрода или в-газе.
В электроотрицательных высокомолекулярных газах при электродах, приготовленных по обычной лабораторной технологии, эти отклонения могут наблюдаться уже при атмосферном давлении (рис. 3.8), тогда как в воздухе (рис. 3.9) и особенно в водороде это давление существенно выше. Отметим, что при особо тщательных условиях подготовки электродов и чистоты всей камеры, в которой проводятся испытания, закон Пашена для элегаза соблюдается даже при давлении 1,3 МПа.
Отклонения от закона Пашена являются функцией произведения давления газа р на вы-, соту выступа (неровности) h на поверхности электрода. Для элегаза отклонения начинаются при ph, равном 4 кПа-мм, а в воздухе — при значении ph на порядок больше.
Данные, приведенные на рис. 3.10, позволяют сделать количественную оценку сииже-’ ния пробивного напряжения или появления коронного разряда (начального напряжения) в случае элегаза в зависимости от радиуса и высоты выступа на поверхности электродов. Прямая 1 соответствует вычисленной электрической прочности, отнесенной к давлению, в условиях отсутствия выступов на поверхности электродов. Кривым 2—6 соответствуют следующие коэффициенты неоднородности поля f, радиусы кривизны выступа г и высоты выступа А:
Кривая	.	2	3	4	5	6
f............. 3,0	4,1	5,8	9,2	13,2
г, мкм	.	.	.	.	500	345	250	167	125
h, мкм	.	.	.	.	500	725	1000	1500	2000
При повышенных давлениях газа наблюдается эффект кондиционирования промежутка искровой обработкой или длительным приложением напряжения, при которых пробивные напряжения заметно повышаются. В первом случае это повышение растет с увеличением числа разрядов, предшествующих данному, а во втором — с увеличением длительности приложения напряжения, которое повышается ступенями с определенной выдержкой на каждой' ступени.
Повышение пробивного напряжения искровой обработкой, по-видимому, • связано с разрушением выступов искрой, а также сгоранием микрочастиц нли их удалением из областей с повышенной напряженностью. При кондиционировании длительным приложением напряжения разрушение микровыступов связано с их бомбардировкой ионами, образованными в про-
Та блица 3.8. Теплоемкость элегаза, кДж/(кг-°С), при разных температурах и давлениях газа
t °C р, МПаХ.	20	40	60	80	100	120	140	160	180	200
0,1	0,654	0,695	0,725	.0,754	0,775	0,796	0,812	0,830	0,838	0,855'
0,5	0,670	0,708	0,733	0,762	0,783	0,800	0,812	0,830	0,846	0,855
1,0	0,691	0,729	0,750	0,771	0,792	0,808	0,825	0,834	0,846	0,855
2,0	—	—•		—	0,821	—	—	—	—	0,876
52
Г азообразные диэлектрики
Разд. 3
Рис. 3.8. Зависимость пробивного напряжения элегаза от произведения давления на расстояние между электродами. Однородное поле, 50 Гц
Рис. 3.9. Зависимость среднего значения электрической прочности воздуха от давления для площади электродов 100 см2. Однородное поле: 1 — по закону подобия разрядов; 2 — напряжение 50 Гц, воздух и камера очищены и высушены с помощью длительной продувкв через фильтр, электроды полированы; 3 и 5 — соответственно напряжения грозового импульса 1,5/40 мкс н 50 Гц, воздух очищен с помощью фильтра, электроды шлифованы; 4 и 6 — соответственно напряжения грозового импульса и 50 Гц, воздух не очищался, электроды шлифованы
цессе коронного разряда с микровыступов. Кроме того, в ходе этого процесса благодаря зарядке микрочастиц, что ведет к их интенсивному движению в электрическом поле, происходит удаление их из областей сильного поля в области с ослабленным полем. Последнее яв-левие используется при предварительных испытаниях промышленного оборудования при пониженном напряжении.
Для кондиционированных газовых промежутков пробивные напряжения несколько по
вышаются в зависимости от рода материала электродов в следующей последовательности: никель, алюминий, циик, серебро, латунь, углеродистая сталь, железо, медь, нержавеющая сталь. Для некондиционированных электродов зависимость пробивного напряжения от рода их материала практически отсутствует.
Вероятность появления больших выступов. на поверхности электродов, а также проводящих посторонних микрочастиц на этой поверхности или вблизи нее зависит от площади электродов, поэтому наблюдается зависимость пробивных напряжений от площади поверхности электродов.
В целях снижения эффекта от микровыступов на поверхности электродов и проводящих микрочастиц иногда применяют покрытие электродов изоляционными пленками, что дает повышение пробивного напряжения на 20— 30 %. При разработке электротехнического оборудования с изоляцией сжатыми газами конечно нельзя ориентироваться на многочисленные данные, полученные при тщательной подготовке электродов и испытательной камеры в лабораторных условиях.
В связи с тем, что разряд в газах повышенного давления возникает благодаря ударной ионизации в поле, усиленном микровыступом или микрочастицей, лежащей на поверхности электрода или вблизи нее, объем пространства, в котором ои формируется, очень мал и поэтому усиленное поле является функцией только напряженности, которая существовала бы в этом месте при отсутствии этого микровыступа или микрочастицы. Эту напряженность называют начальной напряженностью коронного разряда вблизи микронеоднородности и пробивной напряженностью при пробое всего промежутка. Обычно размеры и форма микроиеодно-родностей таковы, что в сжатых газах в случае однородных и слабонеоднородных полей разрядный канал, сформировавшийся вблизи микровыступа или микрочастицы, может сразу
Рис. 3.10. Зависимость En-p/р от рг в элегазе при различной форме выступа на поверхности электрода:
—•——	пробивные напряжения;	началь-
ные
Электрическая прочность сжатых газов
53
Рис. 3.11. Зависимость средних значений электрической прочности элегаза от давления при различной площади поверхности электродов: 2 и 4 — 50 Гц, площади поверхности электродов соответственно 10 и 1000 см2; 1 и 3 — напряжение грозового импульса 1.2/50 мкс, площади поверхности электродов соответственно 10 и 1000 см2
Рис. 3.12. Зависимость отношения пробивного напряжения смеси азота с элегазом С7Пр,см к С7Пр азота от объемной доли элегаза
Рнс. 3.13. Зависимость пробивного напряжения и напряжения появления короны в различных газах от давления газа для электродов острие — плоскость. Острие заряжено положительно. Расстояние между электродами 1 см: ------ — пробивные напряжения; —<—- — начальные
распространяться без повышения напряжения через весь промежуток, несмотря на то что поле в остальной части промежутка существенно меньше, чем поле вблизи микровыступа или микрочастицы. Поэтому пробивная напряженность не зависит от длины промежутка и распределения поля по нему. Все определяется напряженностью в месте расположения микровыступа или микрочастицы, т. е. на поверхности электрода или вблизи нее. На этом и основана методика расчета пробивных напряжений оборудования с изоляцией сжатым газом. Зная из экспериментальных данных электрическую прочность и вычислив распределение поли по расчетному промежутку, определяют пробивное напряжение данной изоляционной конструкции.
Данные, представленные на рис. 3.11 для элегаза, а на рис. 3.9 для воздуха, дают возможность определить пробивные напряжения изоляционных промежутков по указанной методике при напряжении промышленной частоты 50 Гц и грозовом импульсе для промышленного электрооборудования с изоляцией сжатыми газами. Для определения выдерживаемого напряжения с той или иной вероятностью пробоя необходимо знать среднеквадратичное отклонение о. При давлении элегаза, равном 0,3—0,4 МПа, можно ориентироваться на значения о, равные: при напряжении промышленной частоты — 0,03, а при напряжении грозового импульса — 0,05.
Добавление к азоту, воздуху или другому газу с невысокой электрической прочностью
даже небольшого количества элегаза позволяет получить смесь с существенно большей прочностью по сравнению с прочностью исходного газа. В качестве примера на рис. 3.12 показано повышение прочности азота при добавлении к нему элегаза.
В электроотрицательных газах в случае электродов с сильнонеоднородным электрическим полем при положительной полярности электрода с малым радиусом кривизны в зависимости пробивного напряжения от давления наблюдается максимум, а в случае воздуха при малых расстояниях и два. Давление, соответствующее максимуму пробивного напряжения (критическое давление), зависит от рода газа. В Элегазе оно существенно меньше, чем в воздухе (рис. 3.13). При давлениях выше критического напряжение снижается до напряжения, соответствующего начальному напряжению (напряжению начала коронного разряда). Отношение значений пробивных напряжений элегаза и воздуха в области давлений, где пробою предшествует коронный разряд, существенно больше, чем в случае однородных и слабонеоднородных полей. В этой же области, начиная с некоторого давления, наблюдается коэффициент импульса меньше единицы, т.е. пробивное напряжение при грозовом импульсе меньше пробивного напряжения при напряжении промышленной частоты (рис. 3.14).
В воздухе при небольших его давлениях в сильнонеодиородиом поле рост пробивного напряжения с увеличением давления довольно значительный. Однако потом, наблюдается
Рис. 3.14. Зависимость пробивных напряжений в воздухе от давления для электродов острие— плоскость. Расстояние между электродами 6 см: ------ — максимальные значения пробивных напряжений при 50 Гц;---------минимальные; —------—
50 %-ные напряжения грозового импульса 1,2/50 мкс
54
Газообразные диэлектрики
Разд. 3
Рис. 3.15. Зависимость пробивного напряжения от давления воздуха для электродов острие — плоскость при 50 Гц:
------ — максимальные значения; —---------минимальные; 1, 2, 3, 4 н 5 — соответственно расстояния между электродами 24, 12, 6, 3 и 1 см
сильный разброс пробивных напряжений, а затем они снижаются до коронного (рис. 3.15).
Пробивные напряжения в электродных устройствах с сильнонеоднородным электрическим полем существенно меньше, чем в устройствах с однородным или слабонеоднородным полем, даже прн давлениях, в которых наблюдается повышенное пробивное напряжение за счет стабилизации разряда в результате корониро-вания и выравнивания тем самым поля. Поэтому обычно стремятся создавать конструкции, в которых отсутствуют сильнопеоднородные поля.
3.8.	РАЗРЯД В ГАЗЕ ВДОЛЬ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ДИЭЛЕКТРИКА
Разряд вдоль поверхности диэлектрика, расположенного в газовой среде, является типичным разрядом в газе, находящемся в электрическом поле, искаженном диэлектриком. Искажение — усиление поля в отдельных местах происходит вследствие разницы в диэлектрических проницаемостях диэлектрика и газа, а также повышенной проводимости диэлектрика, вызванной наличием влаги на поверхности дидиэлектрика и в нем самом. Это усиление поля приводит к снижению разрядных напряжений (начала разряда н поверхностного пробоя — перекрытия). Снижение напряжения перекрытия особенно сильно проявляется, когда диэлектрик находится в среде сжатого
газа. В этом случае напряжение перекрытия может быть в 2—3 раза меньше, чем пробивное напряжение соответствующего чистого газового промежутка (промежутка в отсутствие диэлектрика), тогда как при атмосферном давлении воздуха соответствующее снижение обычно равно примерно 30 % и менее.
Характер- зависимости напряжения перекрытия от параметров диэлектрика, расстояния между электродами, давления газа, влажности соответствует трем основным характерным расположениям диэлектрика в электрическом поле (рис. 3.16):
а)	однородное поле между плоскими электродами или слабонеоднородное поле, образованное коаксиальными цилиндрами, в которых поверхность раздела диэлектрика и газа расположена вдоль силовых линий (рис. 3.16, я;)
б)	сильнонеоднородное поле с нормальной составляющей напряженности поля больше тангенциальной (рис. 3.16,б);
в)	сильнонеоднородное поле с тангенциальной составляющей напряженности поля больше нормальной (рис, 3.16, в).
При расположении диэлектрика в электрическом поле по рис. 3.16, а силовые линии поля расположены вдоль поверхности диэлектрика и, следовательно, диэлектрик, казалось бы, не должен влиять на распределение электрического поля. Однако наличие газовых прослоек между диэлектриком и электродами приводит к резкому перераспределению поля с усилением поля в газовых прослойках по причинам, указанным выше. Вследствие этого возникают частичные разряды в газовых прослойках, их дальнейшее развитие приводит к перекрытию при заметно пониженном напряжении.
Для того чтобы получить напряжение перекрытия, близкое к пробивному напряжению соответствующего газового промежутка, необходимо обеспечить хорошее прилегание поверхности диэлектрика к электродам и сушку диэлектрика под вакуумом, а в диэлектрике с большой поверхностной гигроскопичностью, (стекле), эта сушка должна выполняться, кроме того, с прогревом при 350 °C. В обычных комнатных условиях снижение напряжения перекрытия по сравнению с напряжением пробоя соответствующего воздушного промежутка иллюстрируются данными рис. 3.17. Данные этого же рисунка хорошо иллюстрируют вредное влияние плохого контакта.
Напряжение перекрытия зависит также от рода воздействующего напряжения. Наиболее низкие значения напряжений наблюдаются при напряжении промышленной частоты и длительном воздействии постоянного напряжения (рис. 3.18). При импульсных напряжениях, особенно при диэлектриках с малой диэлектрической
Рис. 3.16. Характерные расположения диэлектрика, в электрическом поле: а — равномерное поле; б и в — неравномерные поля; 1 — электроды; 2 -г- твердый диэлектрик
§ 3.8
Разряд в газе вдоль поверхности твердого диэлектрика
55
Рис. 3.17. Зависимость напряжения перекрытия в воздухе от расстояния для различных материалов в сравнении с пробивным напряжением соответствующего воздушного промежутка.
Однородное поле, 50 Гц:
1 — пробой воздушного промежутка; 2 — парафин; 3 — фарфор; 4 — фарфор, стекло при плохом контакте
Рис. 3.18. Зависимость t/np и напряжения перекрытия в воздухе от расстояния между электродами при разных видах напряжения.
Однородное поле. Диэлектрик — стекло: 1 — пробой воздушного промежутка при 50 Гц; 2 — перекрытие при импульсном напряжении; 3 — перекрытие при постоянном напряжении; 4 — перекрытие при 50 Гц
Рис. 3.19. Напряжения перекрытия и t/np в зависимости от давления элегаза. Однородное поле, 50 Гц. Расстояние между электродами 20 мм:
1 — пробивное напряжение газового промежутка; 2 и 3 — напряжения перекрытия и появления короны соответственно при фторопласте, газовый зазор 0,45 мм у электрода; 4 и 5 — то же, что и 2 и 3, но при эпоксидном компаунде, а газовый зазор 0,97 мм в середине диэлектрика
проницаемостью, напряжения перекрытия приближаются к пробивному напряжению соответствующего газового промежутка.
Эффект выравнивания электрического поля благодаря коронированию в газовых прослойках, наблюдаемый при атмосферном давлении газа, с повышением давления уменьшается (рис. 3.19) соответственно и рост повышения напряжения перекрытия при этом сильно снижается. При давлениях, при которых перекрытие происходит без предварительного ко-ронирования, на значение напряжения перекрытия особенно сильно влияет численное значение диэлектрической проницаемости диэлектрика. Напряжение перекрытия прн диэлектрике из фторопласта, у которого ег=2, существенно выше, чем при диэлектрике из эпоксидного компаунда, у которого ег—4 (рис. 3.19). Если газовые полости, находящиеся у края диэлектрика, снижают напряжение перекрытия, то полости закрытые и полости, находящиеся
в средней части контактной поверхности, являются источниками частичных разрядов, разрушающих материал диэлектрика.
В промышленных конструкциях электрооборудования с изоляцией сжатыми газами для снижения эффекта газовых полостей в области контактной поверхности (краевого эффекта) применяют внутренние и наружные экраны у электродов или изоляторы конусной формы. Внутренние н наружные экраны (рис. 3.20, а и б) снижают напряженности поля в газовых полостях в месте прилегания изолятора (диэлектрика) к электродам. Предпочтительна внутренняя экранировка, выполненная в процессе отливки изолятора. В этом случае при хорошей заливке отсутствуют газовые полости между поверхностями диэлектрика и экрана. В случае применения конусных изоляторов (рис. 3.20, в) силовые линии поля проходят через диэлектрик только на коротком отрезке, поэтому поле в газовых полостях возрастает незначительно по сравнению с полем в газе вблизи диэлектрика в остальной его части. Если указанными мероприятиями удается влияние краевого эффекта свести к нулю, то расчет напряжения перекрытия можно вести исходя из разрядных напряженностей на поверхности диэлектрика, чис-
Рис. 3.20. Примеры выполнения экранов и формы изоляторов с повышенным напряжением перекрытия в конструкциях с коаксиальными электродами:
1 — токопровод; 2 —оболочка; 8 — внутренний экран;
4 — дисковый изолятор: S — стержневой изолятор; 6 наружный экран; 7 — конусный изолятор
56
Газообразные, дизлектрики
Разд. 3
Рис. 3.21. Напряжение перекрытия в зависимости от температуры при различной абсолютной влажности элегаза. Однородное поле, 50 Гц. Расстояние между электродами 10 мм. Цифры у кривых обозначают давление паров воды при /=0°С. Давление элегаза 0,24 МПа. Диэлектрик — эпоксидный компаунд:
— — — напряжение перекрытия в сухом состоянии;
* — точка росы
Рис. 3.22. Импульсные напряжения перекрытия в элегазе при 0,39 МПа в зависимости от температуры при различной абсолютной влажности. Однородное поле. Грозовой импульс 1,2/50 мкс. Расстояние между электродами 10 мм. Цифры у кривых обозначают давление паров воды при £=0°С:
-------напряжение перекрытия в сухом состоянии; * — точка росы
ленно равных значениям, приведенным на рис. 3.11 для чисто газовых промежутков.
Количественную оценку влияния влажности на напряжение перекрытия можно выполнить, используя данные, представленные на рис. 3.21—3.23. Из этих данных следует, что снижение напряжения перекрытия при наличии влаги в газе зависит не только от относительной, ио и от абсолютной влажности газа. При абсолютной влажности, соответствующей давлению паров 0,96 кПа, напряжение перекрытия ненамного отличается от напряжения перекрытия в сухом состоянии даже при условиях, соответствующих влажности 100 %, т. е. в точке росы (рис. 3.21), тогда как при влажности, соответствующей давлению паров 1,87 кПа, это напряжение составляет 27 % напряжения перекрытия в сухом состоянии. Сильное влияние влажности иа напряжение перекрытия наблюдается не только при напряжении промышленной частоты, но и при импульсных напряжениях (рис. 3.22). Влияние влажности иа напряжение перекрытия растет с увеличением давления. Снижение напряжения перекрытия с повышением давления особенно значительно прн повышенной влажности, что характеризуется соотношением напряжений, соответствующих кривым 3 и 2 рис. 3.23.
При расположении диэлектрика в электрическом поле по рис. 3.16, б относительно небольшое расстояние между верхним и нижним электродами в вертикальном направлении, а также наличие диэлектрика между ними с диэлектрической проницаемостью, которая заметно больше проницаемости газа, приводит к резкому усилению поля в газе вблизи края верхнего электрода. Это же явление имеет место вблизи головки стримера и скользящего разряда, возникающих после того, как коронная стадия развития разряда с повышением напряжения переходит в следующие фазы разряда. Поэтому напряжения начала разряда (короиы) и перекрытия в этом типе расположения диэлектрика в электрическом поле являются наиболее низкими.
Влияние влаги в рассматриваемом случае значительно меньше, чем в однородном поле, так как поле и так является сильнонеодиород-ным. Распределение поля в нем определяется в основном объемными зарядами коронного разряда и последующих фаз развития разряда.
Для ориентировочных расчетов напряжения появления скользящих разрядов при промышленной частоте, кВ, можно воспользоваться эмпирической формулой
1 92
=	(3-17)
и
где С—удельная поверхностная емкость (на
Рис. 3.23. Напряжения перекрытия в зависимости от давления элегаза. Однородное поле, 50 Гц. Расстояние между электродами 20 мм. Материал диэлектрика — эпоксидный компаунд: 1 — в сухом состоянии; 2 — давление водяных паров 1,2 кПа, /=2,5т-5 °C, точка росы 9,5 °C; S — давление водяных паров 2,07 кПа, /=Б-5-е,5’С, точка росы 18 еС
§ 3.9
Электрическая прочность при высокой частоте
57
единицу поверхности электрода), Ф/см2. Эта формула дает хорошее совпадение с опытом при С>0,25-10~12 Ф/см2.
Характер зависимости напряжейия перекрытия от длины промежутка, удельной поверхностной емкости, скорости изменения напряжения определяется формулой
 6Л I 1 t/neP«|/ —  20—: V dU/dt
(3.18)
где I — расстояние между электродами по по-поверхности диэлектрика; С — удельная поверхностная емкость; k — опытный коэффициент; dU/dt — скорость изменения напряжения.
Из формулы (3.18) следует, что напряжение перекрытия увеличивается весьма медленно с ростом расстояния между электродами. Поэтому в тех видах электрооборудования, где встречается такой тип электродного устройства, для повышения напряжения перекрытия применяют выравнивание распределения напряжения по поверхности диэлектрика с помощью проводящих или полупроводящих обкладок.
Для электродного устройства с преобладающей нормальной составляющей поля характер влияния давления зависит от формы электрода с повышенной напряженностью поля (электрод А на рис. 3.24). Когда электрод А представляет собой очень тонкий цилиндр с острыми краями, с ростом давления напряжение перекрытия может не только не увеличиваться, но и снижаться (кривая /, рис. 3.24). Наоборот, когда этот электрод имеет закругленные края, напряжение перекрытия растет с увеличением давления (кривая 2, рис. 3.24). Однако и в этом случае напряжение перекрытия очень слабо растет с увеличением расстояния между электродами.
В случае преобладающей тангенциальной составляющей электрического поля по сравнению с нормальной (рис. 3.16, в) влияние диэлектрика на напряжения перекрытия существенно меньше по сравнению с вышерассмотренными случаями. Характерные зависимости напряжения перекрытия от расстояния между электродами для различных электроизоляционных материалов представлены на рис. 3.25.
Загрязнение сухой пылью поверхности диэлектрика не приводит к заметному снижению напряжения перекрытия. Однако если происходит увлажнение слоя пыли (грязи) при дожде, росе или иным способом, это приводит к существенному снижению напряжения перекрытия. Образующаяся неоднородная пленка из водорастворимых составляющих загрязняющего вещества имеет малое удельное сопротивление, токи утечки по поверхности диэлектрика возрастают и на отдельных участках поверхности вследствие неоднородности пленки происходит подсушка. На подсушенном участке увеличивается напряжение и происходит образование частичной дуги. При дальнейшем повышении напряжения дуга растягивается иа весь промежуток. Аналогичные явления наблюдаются и при смачивании чистой поверхности дождем. Рассматриваемый процесс инерционный, поэтому напряжение перекрытия при импульсных напряжениях выше. Характер наблюдаемых зависимостей напряжения перекрытия
Рис. 3.24. Зависимость напряжения перекрытия вдоль фарфоровой трубки от давления воздуха при 50 Гц:
1 — электрод А сделан из фольги; 2 — электрод А — цилиндрическая обойма с закругленными краями
Рис. 3.25. Зависимость напряжения перекрытия по поверхности различных материалов от расстояния между электродами при 50 Гц:
1 — пробой воздушного промежутка; 2 — перекрытие парафина и дерева; 3 — перекрытие бумажно-бакелитового цилиндра; 4— перекрытие фарфора и стекла
от удельного сопротивления р, толщины пленки Д, диаметра изолятора D и длины пути утечки L определяется формулой
t/nep« А(р/Д£>)0,4 L,  (3.19)
где k — экспериментально определяемый коэффициент.
3.9.	электрическая прочность ГАЗОВЫХ промежутков ПРИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЕ
В зависимости пробивного напряжения от частоты наблюдаются две критические частоты: fKpi и fKp2 (рис. 3.26). При этих частотах начинается уменьшение пробивного напряжения с увеличением частоты. Наличие критических частот связано с особенностями образования объемного заряда в газовом промежутке при высоких частотах. При напряжении промышленной частоты 50 Гц и выше вплоть до определенного значения амплитудные значения пробивных напряжений газовых промежутков практически равны пробивным напряжениям при постоянном напряжении (горизонтальный
.58
Газообразные диэлектрики
Разд, 3
Рис. 3.26. Характер зависимости пробивного напряжения газов от частоты
Рис. 3.27. Пробивные напряжения воздушного промежутка в зависимости от его длины при различных частотах. Однородное поле, атмосферное давление
участок 1 на рис. 3.26). Ионы, образовавшиеся благодаря ударной ионизации в один из полупериодов напряжения, в течение этого же полупериода успевают дойти до электродов и в следующий полупериод процесс начинается при отсутствии объемных зарядов. С увеличением частоты часть ионов уже не успевает пройти весь промежуток и их количество с каждым полупериодом возрастает, что ведет к усилению поля и, следовательно, к снижению пробивного напряжения при частоте /крь При дальнейшем увеличении частоты механизм разряда еще более усложняется. При определенной частоте не только ионы, но и электроны не успевают пересечь весь газовый промежуток, создается возможность кумулятивной ионизации электронами при их колебательном движении в промежутке, что ведет к дальнейшему снижению пробивного напряжения при частоте /крг.
При первой критической частоте и более высокой происходит накопление положительных ионов, так как подвижность электронов существенно выше ионов, а количество отрицательных ионов меньше, чем положительных. Наряду с процессом накопления объемного заряда происходит и процесс его диффузии. При уменьшении пробивного напряжения увеличивается время, необходимое для накопления заряда, что способствует его диффузии. При определенной частоте наступает равновесие между этими процессами. Поэтому с увеличением частоты выше критической снижение пробивного напряжения происходит до определенной частоты, начиная с которой пробивное напряжение не зависит от нее вплоть до наступления второй критической частоты, соответствующей кумулятивной ионизации электронами. На рис. 3.26 этой частоте соответствует горизонтальный участок 2. Снижение пробивного напряжения при частотах выше второй критической также происходит до определенной частоты, выше которой происходит рост пробивного напряжения с повышением частоты. В этом диапазоне частот длительность полупериода напряжения настолько мала, что некоторые электроны за это время не успевают осуществить ни одного акта ионизации. Для повышения вероятности ионизации необходимо повысить напряжение и тем самым увеличить скорость электронов, чтобы они успевали прой-
Рис.. 3.28. Пробивные напряжения воздушного промежутка в зависимости от его длины в диапазоне сверхвысоких частот. Однородное поле, атмосферное давление
Рис. 3.29. Пробивные напряжения воздушного промежутка в зависимости от его длины при 200 МГц и различных давлениях воздуха. Однородное поле. Цифры у кривых указывают давление воздуха
§ 3.10.
Электрическая прочностью сильненеоднородном поле
59
Рис. 3.30. Пробивные напряжения промежутка стержень — плоскость в воздухе в зависимости от длины промежутка при разных частотах (а) и в зависимости от частоты (б)
ти расстояние, необходимое для ударной ионизации.
Из рис. 3.27 и 3.28 следует, что в однородном электрическом поле значения первой и второй критических частот (точки излома кривых на рисунках) уменьшаются с увеличением длины разрядного промежутка. Длина разрядного промежутка, начиная с которой происходит уменьшение пробивного напряжения, называется критической.
Снижение пробивного напряжения при сверхвысоких частотах наблюдается в широком диапазоне давлений (рис. 3.29). При этом при уменьшении давления газа критическая длина промежутка остается примерно постоянной;
В сильионеоднородиых полях, где пробою предшествует коронный разряд, а затем возникновение стримерного канала с образованием интенсивных объемных зарядов, критические частоты существенно меньше, а пробивное напряжение снижается значительнее по сравнению с соответствующим напряжением промышленной частоты 50 Гц (рис. 3.30).
3.10.	ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ВОЗДУШНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ
В СИЛЬНОНЕОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Обычно при разработке электроизоляционных конструкций, находящихся в среде окружающего их атмосферного воздуха, ориентируются на пробивные напряжения так называемых типовых электродных устройств: стержень — плоскость или стержень — стержень. Это относится как к конструкциям, предназначенным для эксплуатации вне помещения, так и внутри него. Считается, что в обоих случаях
возможно оседание на поверхность металлических электродов достаточно крупных частиц, которые сильно искажают электрическое поле и оно становится достаточно неоднородным, а пробивные напряжения становятся близкими к соответствующим напряжениям электродных устройств стержень — стержень или стержень — плоскость. Кроме того, создание относительно однородных электрических полей связано с применением технологически сложных и громоздких экранов, обеспечивающих выравнивание поля. И только при Очень высоких напряжениях, когда в условиях помещений соответствующие расстояния трудно обеспечить, прибегают к применению экранов. Но и в этом случае допустимые напряженности поля и пробивные напряжения существенно ниже соответствующих идеальному случаю. Некоторые рекомендации по выбору допустимых напряженностей в подобных случаях будут даны ниже.
Пробивные напряжения воздушных стержневых промежутков при нормальных атмосферных условиях, т. е. при температуре воздуха 20 °C, давлении 101,3 кПа и абсолютной влажности 11 г/м3, для разных видов напряжения и длин промежутков даиы иа рис. 3.31—3.33. Зависимость пробивных напряжений воздушных промежутков от давления, температуры и влажности является в общем случае сложной, и соответствующие поправки на атмосферные условия определяются по ГОСТ 1516.2-76. Одиако для промежутков длиной менее 1 м можно воспользоваться формулой
п-293	1
Ппп = UB-----------------,	(3.20)
пр Ро(273-Н)
где — пробивное напряжение промежутка при нормальных атмосферных условиях; р и р0 — атмосферное давление в условиях опыта и нормальное атмосферное давление; t — температура воздуха, °C; kv — поправочный коэффициент, определяемый по рис. 3.34. Для более длинных промежутков указанные поправки несколько меньше, чем для промежутков длиной 1 м и менее.
Из рис. 3.33 видно, что для очень длинных промежутков рост пробивного напряжения с увеличением длины промежутка очень слабый при напряжении промышленной частоты и положительной полярности коммутационного импульса.
В связи с указанным обстоятельством при разработке электроизоляционных конструкций объектов, предназначенных для установки внутри помещения, стараются применять легкие металлические экраны для выравнивания распределения поля. К такому же мероприятию прибегают при желании резко повысить начальные напряжения разрабатываемого оборудования в случае коротких промежутков. В длинных промежутках напряжения определяют на основании расчета электрического поля для определенной допустимой напряженности поля, полученной путем экспериментальных исследований. Эти допустимые напряженности существенно ниже расчетных напряженностей в идеальном случае, т. е. при очень гладкой поверхности и очень чистом воздухе. Допустимые напряженности зависят от рода напряже-
60
Газообразные диэлектрики
Разд. 3
Рис. 3.31. Напряжения пробоя и перекрытия длинных воздушных промежутков:
I — пробивное напряжение 50 Гц, промежуток стер-жень-плоскость; 2 — напряжение перекрытия при коммутационном импульсе положительной полярности с. фронтом 100—250 мкс, фарфоровая опорная изоляция; 3 — пробивное напряжение при коммутационном импульсе положительной полярности с фронтом 100— 300 мкс, промежуток стержень—плоскость
Рис. 3.32. 50 %-ные пробивные напряжения воздушных промежутков при грозовом импульсе и электродных устройствах стержень — стержень и стержень — плоскость:
/ — отрицательный стержень—плоскость; 2 — отрицательный	стержень—положительный	заземленный
стержень; 3 ~ положительный стержень — отрицательный заземленный стержень; 4 — положительный стержень—плоскост ь
Рис. 3.33. Импульсные пробивные напряжения длинных воздушных промежутков при электродах стержень — плоскость:
1 — грозовой (1,2/50 мкс) н коммутационный (250/2500 мкс) импульсы отрицательной полярности; 2—грозовой импульс (1,2/50 мкс) положительной полярности; 3 — коммутационный импульс (250/2500 мкс) положительной полярности
Рис. 3.34. Поправочный коэффициент иа влажность в зависимости от абсолютной влажности для стержневых промежутков длиной менее 1 м:
1	50 Гц; 2—грозовой импульс положительной полярности, постоянное напряжение положительной полярно-
сти для промежутков стержень — стержень и стержень —плоскость; 3—грозовой импульс отрицательной полярности и постоянное напряжение отрицательной полярности для промежутка стержень—плоскость.
Рис. 3.35. Зависимость допустимой напряженности электрического поля от радиуса экрана: / — коммутационный импульс (250/2500 мкс); 2 — 50 Гц; 3 — постоянное напряжение
ния и радиуса экрана (рис. 3.35). Наиболее низкие допустимые напряженности соответствуют постоянному напряжению, в чем отражается известный факт втягивания и оседания на поверхности электродов пыли. При больших радиусах электродов допустимые напряженио-ности поля равны: а) в случае коммутационного импульса — 22 кВ/см; б) при переменном напряжении промышленной	частоты—
15 кВ/см (амплитудное значение); в) при постоянном напряжении — 13 кВ/см.
3,11.	ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ВАКУУМНЫХ ПРОМЕЖУТКОВ
В левой ветви кривой Пашена в противоположность тому, что имеет место в правой ветви с уменьшением произведения давления на расстояние ph. пробивное напряжение увеличивается.
При дальнейшем снижении ph наконец наступает такой момент, когда пробивное напря
§ 3.11
Электрическая прочность вакуумных промежутков
61
жение практически перестает зависеть от давления газа. Для расстояния между электродами 10 см ph, при котором происходит переход от пробоя разреженного газа к вакуумному равно 2,5—5,0 Па-см. Электрическая прочность вакуумного промежутка ограничивается особым механизмом разряда. Он определяется в первую очередь процессами на электродах. Об этом свидетельствует сильная зависимость пробивного напряжения от материала электродов и состояния их поверхности.
В зависимости от условий могут доминировать различные механизмы пробоя в вакууме. При нетренированных или малотренированных пробоями электродах пробой может вызываться пылью или частицами вещества электродов, оторванными от основной структуры электростатическими силами. В результате ударов этих частиц или пыли, приобретавших большую скорость при полете в электрическом поле, о противоположный электрод возможно их испарение, приводящее к пробою. Возможен также разряд между электродом и подлетающей частицей, вызванный многократным усилением электрического поля в зазоре между частицей и электродом, когда этот зазор составляет доли радиуса частицы. При очень коротких импульсах напряжения вероятны пробои, вызванные разогревом микровыступов на катоде током холодной эмиссии. Возможны и другие процессы, а также их комбинация.
Для получения приемлемой электрической прочности вакуумного промежутка необходима тщательная очистка всех элементов разрядной камеры, достижение хорошей ровной поверхности электродов, предварительная тренировка, например тлеющим разрядом и пробоями. Влияние на электрическую прочность вакуумного промежутка большого числа подчас трудно контролируемых факторов приводит к тому, что данные различных авторов могут заметно отличаться друг от друга. С этим же явлением связан большой разброс пробивных напряжений, полученных в одном и том же эксперименте.
Пробивное напряжение вакуумного промежутка, кВ, при электродах из различных материалоа в пересчете на зазор 1 мм. Постоянное напряжение.
Однородное поле Вольфрам..................... 96—102
Молибден......................... 92*
Инвар........................ 192*
Нержавеющая сталь............. 109—179
Медь, раскисленная фосфором (коммерческая медь)..........29,5—98
Алюминий...................... 29—88
Медь, переплавленная в	вакууме	54—73
* По данным Херда. В остальных случаях — по данным нескольких авторов [5].
Высокая электрическая прочность вакуума наблюдается при электродах, изготовленных из сплава титана с добавкой 7 ®/о А1 и 4 % Мо. Оиа больше, чем при электродах из не-, ржавеющей стали.
Электрическая прочность вакуумного промежутка сильно зависит от его длины и площади электродов. При хорошей подготовке
Таблица 3.9. Влияние площади плоских электродов на пробивное напряжение, кВ
Материал катода	Промежуток, мм	Давление, Па
Оксиди-	6	0,7-10-4
рованный	6	0,7-10—1
алюминий	ю	0,7-10—1
Нержа-	ю	0,7-10-4
веющая	ю	0,7-10-1
сталь		
Площадь электродов, см2
7	10	so	300	700
215				195	185	175
280	265	250	240	240
450	480	415	375	360
235	—	200	170	180
290	290	250	200	185
электродов могут быть получены напряженности 100 МВ/м для промежутка 1 мм при площади электродов примерно 20 см2 и 13 МВ/м при длине 6 см и площади примерно 600 см2.
Влияние площади электродов на пробивное напряжение для тренированных плоских электродов видно из табл. 3.9.
Данные, приведенные на рис. 3.36 и 3.37, иллюстрируют зависимость пробивного и разрядного напряжений от длины вакуумного промежутка. Под разрядным напряжением здесь понимается напряжение, при котором ток между электродами достигает примерно 10-’ А.
В тех случаях, когда пробой возникает в результате ударов микрочастиц, зависимость пробивного напряжения от межэлектродного расстояния h достаточно хорошо выражается формулой
Спр =/Л°'62Б.	(3.21)
При межэлектродных расстояниях- менее 1 мм зависимость пробивного напряжения в грубом приближении является линейной функцией расстояния.
В связи с относительно малыми предраз-рядными временами, свойственными различ-
ен I—J 1—Lj----LJ---l_J l-L.I	—l_l—I. . U...I
0,1 0,10,30,50,81	2 3 5 810 20 30
Рис. 3.36. Зависимость пробивного напряжения вакуумного промежутка от его длины:
/ — электроды из стали, аиод—сфера диаметром 25,4 мм, катод — диск диаметром 51 мм, тренировка тлеющим разрядом в водороде; 2 — электроды нз титана, полированные диски диаметром 200 мм, тренировка слабым током в вакууме; 3 — электроды йз меди, полированные диски диаметром 100 мм, тренировка пробоями; 4 — тс же, что и 3, но без трени-
ровки
62
Газообразные диэлектрики
Разд. 3
Рис. 3.37. Зависимость разрядного напряжения между титановыми электродами от длины вакуумного промежутка. Постоянное напряжение, площадь электродов примерно 600 см2: 1 — вакуумная камера с гладким сильфоном «осле тренировки; 2 —то же. что и 1, но без тренировки; 3 — вакуумная камера с ребристым сильфоном без тренировки
иым механизмам пробоя в вакууме, амплитудное значение пробивного напряжения при напряжении промышленной частоты только слегка выше или равно пробивному напряжению при постоянном напряжении.
Существенное повышение прочности вакуумной изоляции при относительно больших длинах промежутков, порядка нескольких миллиметров и более, достигается покрытием катода тонкими электроизоляционными пленками. Максимальное увеличение длительно выдерживаемого напряжения, примерно иа 70 %, наблюдается при покрытии алюминиевого катода эпоксидной пленкой толщиной 25 мкм. При этом резко (на несколько порядков) уменьшается значение предпробойных токов. Однако такая пленка под воздействием разрядов быстро разрушается, что ограничивает возможности тренировки. В этом отношении существенно более благоприятные результаты дает оксидирование электродов, в частности алюминиевых, и наполнение при этом камеры благородными газами до давлений примерно 10~2—10-1 Па. Сказанное иллюстрируется данными, приведенными в табл. 3.10.
Напряжение перекрытия вдоль диэлектрика, расположенного в вакуумном промежутке,
Таблица 3.10. Пробивное напряжение, кВ, промежутка длиной 50 мм при аноде из нержавеющей стали и различных материалов катода
Материал катода	Остаточное давление, Па	
	0,7. Ю~4	0,7.10—2
Полированный титан	530	650
Оксидированный титан	540	750
Полированный цирконий	520	650
Оксидированный цирконий	540	830
Оксидированный алюминий	540	840
всегда меньше, чем пробивное напряжение сот ответствующего вакуумного промежутка, даже если твердый диэлектрик расположен так, что он. не искажает электрическое поле, т. е. в случае, когда силовые линии расположены вдоль поверхности диэлектрика, а само электрическое поле, образованное электродами, однородное. Как н в случае газообразных и жидких диэлектриков, для получения высокого напряжения необходимы, во-первых, хороший контакт в месте сочленения твердого диэлектрика и металлического электрод?, во-вторых, применение внутренних металлических экранов или наружных экранов, существенно ослабляющих электрическое поле в месте сочленения. Выполнение этих мероприятий дает существенно больший эффект, если они осуществляются у катодного конца. Не менее важным средством является также тренировка напряжением нли пробоями с малой энергией. Оии позволяют в некоторых случаях поднять выдерживаемое или пробивное напряжение в несколько раз. Определенную роль играет также род диэлектрика и состояние его поверхности. Хорошие результаты дает также изготовление изолятора специальвой формы, при которой он образует коническую форму с широким основанием у катода, а сама поверхность имеет ступеньки.
На рис. 3.38 приведена зависимость напряжения перекрытия от длины изоляторов, наготовленных из различных материалов. Здесь же иллюстрируется эффект экранировки (кривые 1 и 2), а также длительности приложения напряжения (кривые 4, 5 и 6). Уменьшение пробивной напряженности с увеличением длины изолятора, по-видимому, связано с искажением распределения напряжения вдоль изолятора. Поэтому изоляторы иа большое напряжение изготовляются из нескольких секций, распределение напряжения между которыми задается принудительно.
Рис. 3.38. Зависимость напряжения перекрытия от длины цилиндрических изоляторов, расположенных между плоскими электродами;
1 и 2 — изоляторы из окиси алюминия диаметром 12 мм с экраном и без экрана соответственно при постоянном напряжении; 3 — из фарфора диаметром 18 мм при 50 Гц; 4, 5 и 6 — из фторопласта диаметром 15 мм при импульсных напряжениях длительностью 0,2 и 2,6 мкс и постоянном напряжении соответственно; 7 — из стекла диаметром 20 мм при постоянном напряжении
§3.12	Применение газов в качестве электрической изоляции	63
3.12.	ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОВ
В КАЧЕСТВЕ электрической
изоляции
Генерирование, преобразование, передача и распределение электроэнергии пока производятся с помощью электроустановок, которые находятся в среде окружающего их атмосферного воздуха, поэтому воздух пока самый распространенный из газообразных диэлектриков. Однако проблема повышения напряжения в настоящее время остается актуальной. В этих условиях низкая электрическая прочность воздуха является серьезным препятствием к дальнейшему развитию высоковольтной электротехники.
Поэтому уже давно существует тенденция к замене воздушной изоляции атмосферного давления более прочной газовой изоляцией путем размещения всех элементов электрооборудования или ее части в металлических оболочках, заполненных' сжатыми газами, в осо-бенности высокопрочными. При применении ' газов с повышенной электрической прочностью, например элегаза, для создания необходимой прочности требуется более низкое давление— примерно 0,4 МПа, а при применении азота, не обладающего этим свойством, — более высокое давление, примерно 2 МПа. Однако следует иметь в виду, что выбор газа для тех или иных целей определяется ие только его электрической прочностью, но и совокупностью целого ряда других свойств, в том числе его охлаждающей . и дугогасящей способностью, стоимостью и т. п.
Как уже отмечалось в § 3.1, способность некоторых газов полностью восстанавливать свою электрическую прочность после дугового разряда широко используется в воздушных и элегазовых выключателях. Элегаз обладает не только более высокой электрической прочностью, ио и существенно более высокой дугогасящей способностью, чем воздух. Таким образом, в элегазовых выключателях удачно сочетаются два основных свойства газа, необходимые для создания простых и экономичных выключателей. Наряду с широким использованием элегазовых выключателей за рубежом, а также в Советском Союзе нарастающими темпами идет внедрение элегазовых распределительных устройств, в которые наряду с выключателем входят разъединители, коротко-замыкатели, трансформаторы тока и напряжения. В этих аппаратах используется вся гамма ценных свойств элегаза, о которой подробно сказано в § 3.6.
В последнее время как за рубежом, так и в Советском Союзе наметилась тенденция практического использования элегаза в высоковольтных кабелях, созданы опытные образцы. За рубежом находятся в эксплуатации кабели длиной несколько сотен метров. В этом виде электрооборудования вместе с другими ценными свойствами элегаза используется его более высокая, чем азота, теплопередающая способность. В кабеле преобладает теплопередача путем конвекции, а ее эффективность существенно зависит от плотности среды н ее удельной теплоемкости.
 Роль конвективного типа теплопередачи увеличивается с увеличением ширины газовой
прослойки, поэтому коэффициент кратности обмена — отношение коэффициентов теплопередачи одной среды к другой — может существенно меняться в зависимости от ширины и геометрии прослойки, через которую происходит теплообмен. В трансформаторах с его узкими каналами между катушками и слоями обмоток коэффициент кратности теплообмена элегаза по отношению к воздуху небольшой— примерно 1,2, в то время как в широких цилиндрических прослойках, свойственных кабелям, он может достигать 1,5 и более.
Лучшей теплопередающей средой, чем элегаз, является газ C3FS. Однако его температура кипения равна —38 °C и область его применения в наружных. установках в Советском Союзе весьма ограничена. Кроме того, он существенно дороже элегаза, а его необходимое количество в кабелях очень велико.
В связи с тем, что стоимость элегаза в кабелях составляет существенную долю в его полной стоимости, имеется тенденция заполнения кабеля не чистым элегазом, а его смесью с азотом, который намного дешевле элегаза. В § 3.7 отмечалось, что уже небольшие добавки элегаза к азоту заметно повышают его электрическую прочность. Однако надо иметь в виду, что такая добавка отнюдь не ведет к заметному увеличению охлаждающей способности азота.
Преимуществами элегазового кабеля по сравнению с бумажно-масляным являются: малые электрическая емкость и диэлектрические потери, хорошее охлаждение. Указанные свойства позволяют передавать по таким линиям очень большие мощности. Конструктивно элегазовый кабель представляет собой металлическую оболочку, в которой при помощи электроизоляционных распорок укреплена проводящая жила. В последнее время были разработаны гибкие элегазовые кабели с гофрированной оболочкой, что существенно повышает их конкурентоспособность.
В силовых трансформаторах интенсивность охлаждения играет определяющую роль даже при небольшой их мощности. Как отмечалось выше, применение в трансформаторах элегаза не приводит к существенному повышению интенсивности охлаждения по сравнению с воздушным и тем более по сравнению с масляным. Поэтому элегазовые трансформаторы пока не нашлн широкого применения. Они используются в ряде случаев вместо воздушных, когда предъявляются особые требования пожаробезопасности. Такие трансформаторы эксплуатируются в небольшом количестве в Японии.
Одним из возможных направлений интенсификации охлаждения в трансформаторах является применение принудительной циркуляции элегаза. В таком типе охлаждения его интенсивность существенным образом зависит от численного значения массовой скорости, т. е. произведения плотности газа на скорость его циркуляции. Благодаря большой плотности элегаза необходимое значение этой величины достигается при относительно небольших скоростях. Так как мощность, расходуемая иа создание необходимой скорости циркуляции газа, пропорциональна квадрату ее значения, то преимущество элегаза с его большой плотностью по сравнению, например, с азотом весьма существенно. Вместе с тем следует
64
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
иметь в виду, что применение принудительной циркуляции усложняет конструкцию трансформатора и снижает надежность его работы. Отдельные образцы таких трансформаторов были созданы в США.
Независимость диэлектрической проницаемости азота, элегаза и других газов от частоты напряжения в очень широких пределах ее изменения, а также неизменность диэлектрической проницаемости при постоянной плотности газа при изменении температуры используются в эталонных (измерительных) конденсаторах. Фактор малых диэлектрических потерь газов при высоких частотах используется при создании высокочастотных конденсаторов.
Водород, имеющий весьма высокий коэффициент теплопроводности, несмотря на меньшую электрическую прочность по сравнению с воздухом, используется в качестве электроизоляционной и охлаждающей среды в крупных турбогенераторах. Применение водорода в этом случае приводит к снижению вентиляционных потерь и потерь на трение о газ примерно в 10 раз по сравнению с потерями при применении воздуха и, следовательно, заметно повышает КПД генератора. Одновременно при этом происходит снижение вентиляционных шумов и, что особенно важно, удлиняется срок службы твердой изоляции генератора вследствие отсутствия процессов окисления и образования азотистых соединений.
Инертные газы: аргон, неон, гелий и др.— ипользуются в основном в технике слабых
токов. Аргон, обладающий малой теплопроводностью, а также инертностью к твердым материалам применяется в газотронах и тиратронах, а также в газонаполненных фотоэлементах. Неон используется в газонаполненных разрядниках для зашиты приборов в цепи слабого тока, например телеграфа от случайных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами. Газоразрядные приборы также используются во многих импульсных электрических схемах.
В высоковольтной технике инертные газы, например гелий, иногда могут использоваться как добавка к высокопрочным сжатым газам для повышения их дугогасительной способности. Широко известно использование инертных газов в газосветных трубках.
Список литературы
1.	Каппов Н. А. Электроника. М.: Гостехиздат, 1956. 459 с.
2.	Мик Дж. и Крэге Дж. Электрический пробой в газах/Пер. с англ.; Под ред. В. С. Комелькова. М.: Изд-во иностр, лнт., 1960. 605 с.
3.	Техника высоких напряжений/Под общей ред. Д. В. Разевига. М.: Энергия, 1976 488 с.
4.	Полте. А. И. Конструкции и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения. Л.: Энергия, 1979. 238 с.
5.	Сливков И. Н. Электроизоляция и разряд в вакууме. М.: Атомиздат, 1972. 304 с.
6.	Александров Г. Н., Иванов В. Л. Изоляция электрических аппаратов высокого напряжения. Л.: Энергоатомиздат, 1984. 207 с.
РАЗДЕЛ 4
ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
Д. С. Варшавский, Г. Д. Головине
4.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Жидкие диэлектрики можно классифицировать по различным признакам.
I.	По химической природе: а) нефтяные масла; б) синтетические жидкости (хлорированные и фторированные углеводороды, кремний- или фторорганическне жидкости, различного рода производные на ароматической основе, сложные эфиры различных типов, полиизобутилены).
II.	По специфике применения • для: а) трансформаторов, б) выключателей и контакторных устройств регулирования напряжения под нагрузкой; в) конденсаторов; г) кабелей; д) систем циркуляционного охлаждения и изоляции установок высокого напряжения.
III.	По верхнему пределу допустимой рабочей температуры: а) до 70 °C (нефтяные масла в конденсаторах); б) до 95°C (нефтяные масла в трансформаторах, хлорированные углеводороды в конденсаторах); в) до 135 СС (некоторые синтетические и хлорированные углеводороды, некоторые эфиры кремниевой,
фосфорной, органической кислот, полиоргано-силоксаны); г) до 200 °C [некоторые типы фторуглеродов, хлор (фтор) органосилоксаиы]; д) до 250 °C (полнфеиилэфиры и специальные полиорганосилоксаны). Классификация по верхнему пределу допустимой температуры зависит также от особенностей эксплуатации жидкого диэлектрика и требуемого срока службы.
IV.	По степени горючести: а) горючие; б) негорючие.
Конкретные требования к жидкому диэлектрику определяются конструкцией и условиями применения оборудования, в котором он применяется, степенью экологической опасности. Общие требования можно сформулировать следующим образом: 1) высокая электрическая прочность, 2) высокое р, 3) низкий tgfi, 4) высокая стабильность в условиях эксплуатации, хранения и технологической обработки, 5) высокая стойкость к воздействию электрического и теплового полей, 6) высокая стойкость против окисления, 7) определенное значение ег с учетом особенностей электроизоляционной конструкции, 8) совместимость с
Основные свойства электроизоляционных -жидкостей
65
применяемыми материалами, 9) пожаробезопасность, 10) экономичность, 11) экологическая безопасность, 12) низкая вязкость в диапазоне рабочих температур.
Современная техника изготовления силовых конденсаторов привела к изменению требований к пропитывающему веществу: оно обязательно изготавливается на основе ароматических соединений и должно иметь низкую вязкость, хорошую смачиваемость полипропиленовой пленки, незначительные ее растворение и набухание в пропитывающем веществе, наперед заданное значение взаимной растворимости пропитывающего вещества и полипропиленовой пленки, удовлетворительную стабильность при низких температурах, в том числе низкую температуру застывания; высокую газостойкость; нетоксичность, экологическую безопасность и хорошее биоразложение.
Жидкие диэлектрики, например, в трансформаторах выполняют дополнительную функцию, являясь охлаждающим агентом и обеспечивая отвод теплоты, выделяющейся внутри электрооборудования, что требует высокой теплоемкости и низкой вязкости при наименьших рабочих температурах.
Часто отказы электрооборудования сопровождаются искрением, дугообразованнем, которые могут воспламенить жидкость, газообразные продукты ее испарения или разложения. Важно, чтобы диэлектрическая жидкость, ее пары или газообразные продукты разложения не воспламенялись при отказе электрооборудования; о ее сопротивлении воспламенению судят по степени ее негорючести.
Ни одни жидкий диэлектрик не соответствует всем этим требованиям одновременно. Приходится ориентироваться на важнейшие для данного конкретного случая применения требования, компенсируя отдельные недостатки ограничениями в условиях эксплуатации либо внося соответствующие изменения в конструкцию электрооборудования.
Например, обеспечение экологической безопасности привело сначала к снижению степени хлорирования и соответственному увеличению пожароопасности, а затем к почти повсеместному запрещению производства и применения полихлорированных дифенилов (ПХД). Практически все существующие их заменители горючи. Этот недостаток удалось в значительной степени компенсировать пересмотром конструкции корпуса электрооборудования в сторону снижения вероятности опасного его повреждения в аварийной ситуации.
Однако до сего времени в эксплуатации все еще находится большое количество электрооборудования, содержащего экологически опасные ПХД. Эксплуатация такого электрооборудования требует строгого соблюдения специальных инструкций. Принимаются меры к постепенной замене ПХД в трансформаторах экологически безопасными жидкостями. Содержащие ПХД остатки и вышедшее нз строя оборудование уничтожаются.
Требование высокой ег для конденсаторных жидких диэлектриков удается компенсировать за счет повышения их стойкости к воздействию электрического поля и соответствующего увеличения рабочей напряженности электрического поля.
8-232
4.2.	ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Набор стандартизованных методов испытания жидких диэлектриков непрерывно изменяется по мере накопления опыта эксплуатации и появления новых жидких диэлектриков. В табл. 4.1 приведен перечень основных параметров жидких диэлектриков и стандартов на методы их определения.
Электрическая прочность £др технических жидких диэлектриков зависит от наличия загрязнителей, обнаруживая тенденцию к снижению по мере увеличения полярности жидкости н соответствующего возрастания ее диссоциирующей способности. На пробой жидких диэлектриков влияет форма электродов: с увеличением степени неоднородности электрического поля, при прочих равных условиях, пробивное напряжение жидкого диэлектрика имеет тенденцию к снижению. Поэтому разрядные промежутки для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков стандартизованы по форме электродов и расстоянию между ними. Развитие пробоя технических жидких диэлектриков, всегда содержащих растворенные н нерастворенные примеси, подчиняется теории экстремальных значений (теории слабого звена). С ростом объема и площади жидкого диэлектрика, находящегося в электрическом поле, его пробивное напряжение снижается. Для оценки рассеяния его величин используют распределение Вейбулла. В тонких зазорах £пр жидких диэлектриков существенно возрастает.
При частотах до 103 Гц £др чистых жидкостей ие должна зависеть от частоты, однако в технических жидких диэлектриках £пр при низкой частоте оказывается выше, чем при постоянном напряжении. Эта разница достигает 30 %. В области частот 10s—107 Гц £пр жидких диэлектриков, как правило, снижается с увеличением частоты н во всяком случае оно значительно ниже, чем при частоте 50 Гц.
При перемешивании жидкого диэлектрика его £пр, как правило, ниже, чем в статическом состоянии. Однако при направленном потоке жидкости между электродами ее £др выше, чем в тех же условиях при отсутствии движения.
Часто наблюдают изменение £пр по мере увеличения числа пробоев в одном и том же объеме жидкости. Рост £пр наблюдают при удалении из жидкости в процессе пробоя загрязняющих примесей, например влаги, а ее снижение — при дополнительном загрязнении жидкости продуктами разложения в месте пробоя, например сажей. В таком случае для обеспечения удовлетворительной воспроизводимости необходимо после каждого пробоя менять пробу испытуемой жидкости, ограничивать в процессе пробоя ток и время его протекания.
Диэлектрические потери в жидких диэлектриках обусловлены токами проводимости и явлениями поляризации. Носителями зарядов в технических жидких диэлектриках могут быть ионы, образующиеся вследствие диссоциации молекул данной жидкости или молекул примесей, а также более крупные коллоидные частицы, которые могут упорядоченно двигаться в электрическом поле.
66
Жидкие диэлектрики
Разд, 4
Таблица 4.1. Стандартные методы испытания жидких диэлектриков
Параметры	Отечественные стандарты	Международные стандарты и зарубежные национальные
Процедура отбора проб	ГОСТ 2255-71	Ст. ИСО 3170
	ГОСТ 6581-75	Публикация МЭК 475
	(СТ СЭВ 3166-81) ГОСТ 2517-80	ANSI/ASTM D1809 и D923
	(СТ СЭВ 1248-78)	
Диэлектрическая проница-	ГОСТ 6581-75	Публикация МЭК 247
емость	(СТ СЭВ 3166-81)	ANSI/ASTM D924, JIS С2320
Электрическая прочность	ГОСТ 6581-75	Публикация МЭК 156
	(СТ СЭВ 3166-81)	ANSI/ASTM D877, D1816, D3300 JIS С2320 и 2330
		
		VDE 0370/4 BSS 923 и 148
Удельное объемное сопро-	ГОСТ 6581-75	Публикации МЭК 93 и 247
тнвление	(СТ СЭВ 3166-81)	ANSI/ASTM D1169, Dll89, D924 JIS С2330	. .
tg6	ГОСТ 6581-75	Публикация МЭК 247 и 250
	(СТ СЭВ 3166-81)	ANSI/ASTM D924 JIS С2330
		
Плотность	ГОСТ 3900-47	Ст. ИСО R-649; ИСО 3675
	ГОСТ 18995.1-73	Публикации МЭК 296 и 588-2 ANSI/ASTM D1481, D1810
		JISZ8804
Показатель преломления	Отсутствует	Публикация МЭК 588-2 ANSI/ASTM D1807, D1218, D1810 JIS К 0062
		
Молекулярная масса		ANSI/ASTM D2224
Газостойкость, воздействие	ГОСТ 13003-67	Публикация МЭК 628
электрического поля		ANSI/ASTM D2298, D2300
Кинематическая вязкость	ГОСТ 33-82	Ст. ИСО 2909; ИСО 3104; ИСО 3448
	(СТ СЭВ 1494-79)	Публикации МЭК 296А и 588.-2 ANSI/ASTM D445
		JIS Z8803
-Горючесть	Отсутствует	Рекомендации Технического комитета 10В (Япония) МЭК, 1977
Температура вспышки в за-	ГОСТ 6356-75	Ст. ИСО 2719
крытом тигле	(СТ СЭВ 1495-79)	Публикация МЭК 296А ANSI/ASTM D93 JIS К2274
Температура вспышки в от-	Отсутствует	Ст. ИСО 2719
крытом тигле		ANSI/ASTM D92 JIS ZK2269
Температура воспламенения		Публикация МЭК 465 ANSI/ASTM D92 Ст. ИСО 2592
Температура самовоспламе-		ANSI/ASTM D2155
нения		JIS ZK2269 Ст. ИСО 3016; ИСО 2592
Температура застывания	ГОСТ 20287-74	Публикация МЭК 296А и 588-2 Ст. ИСО 3016
		ANSI/ASTM D17, D97
Удельная теплоемкость	Отсутствует .	ANSI/ASTM D2766
Коэффициент теплопровод-	»	ANSJ/ASTM D92, D2717
нести		
Температурный коэффикй-	»	Публикация МЭК 588-2
ент объемного расширения		ASTM D1903
Испаряемость.	Отсутствует	ANSI/ASTM D972
Давление насыщенных паров	ГОСТ 15283-70 .	—
Пределы кипения (фракци-	ГОСТ 2177-82	ANSI/ASTM D20
онный состав) Поверхностное натяжение	Отсутствует	ANSI/АкГМ D971, D1902
Кислотное число	ГОСТ 5985-79	Ст. ИСО 6618
	ГОСТ 11362-76	Публикация МЭК 296 ANSI/ASTM D664, D974,	D1045,
		D1534 ANSI С59.107 JIS С2330
§ 4.2
Основные свойства электроизоляционных жидкостей
67
.Продолжение табл. 4.1
Параметры	Отечественные стандарты	Международные стандарты и зарубежные национальные
Содержание неорганических хлоридов Содержание ароматических . углеводородов (для нефтяных масел) Содержание водорастворимых кислот и щелочей (для нефтяных масел) Зольность (для нефтяных масел) Содержание гидролизуемых хлоридов Содержание серы Способность вызывать коррозию . Содержание влаги Содержание газа (воздуха) Содержание механических примесей Термическая н окислительная стабильность Нагревостойкость хлоругле-водородов Совместимость с твердыми материалами Цвет.  Содержание присадок: ионол антиокислительная эпоксидная ра окислительная	Отсутствует » ГОСТ 6307-75 ГОСТ 1461-75	Публикация МЭК 588-2 ANSI/ASTM D878, D1821 Публикация МЭК 590 ANSI/ASTM D611 Отсутствует
	Отсутствует ГОСТ 1771-48 ГОСТ 19121-73 ГОСТ 2917-76 ГОСТ 7822-75 ГОСТ 14870-77 Отсутствует ГОСТ 6370-83 (СТ СЭВ 2876-81) ГОСТ 10577-78 ГОСТ 981-75 ГОСТ 11257-65 ГОСТ 12497-78 Отсутствует » ГОСТ 2667-82 ГОСТ 20284-74 Отсутствует » »	Публикация МЭК 588-2 ANSI/ASTM D1820 Публикация МЭК-296А ANSI/ASTM D129, D989, D1275 Ст. ИСО 2160 ANSI/ASTM D1275 ANSI/ASTM D1315, D1533 Публикация МЭК 567 ANSI/ASTM D831, D1827, D2945, D3612 Анализаторы содержания микрочастиц Ст. ИСО 4263 Публикации МЭК 74 и 474 ANSI/ASTM D924,	D943, D1313, D1904, D1934, D1936-a, D2112, D2440 ANSI/ASTM D1936 Публикации МЭК 588-5 ANSI/ASTM D1500, D1524, D2129 ANSI/ASTM D1701, D1473, D2668 Публикация МЭК 588-7
Примечание. Обозначения стандартов: ГОСТ— СССР, ANSI/ASTM — США, BSS — Великобритании, JIS — Япония, VDE — ФРГ, ИСО — Международный, МЭК —Международной электротехнической комиссии.
В маловязких жидких диэлектриках при частоте 50 Гц и положительной температуре потери в основном обусловлены токами проводимости.
Электрическая проводимость жидкого ди-электрика-увеличивается с ростом температуры.
Согласно закону Вальдена произведение удельной проводимости жидкого диэлектрика на его вязкость является величиной постоянной и не зависит от температуры. Закон Вальдеиа оправдывается лучше для чистых жидкостей и хуже при наличии в них примесей. Для неполярных жидкостей отступление от закона Вальдена более заметно, чем для полярных.
Проводимость жидкого диэлектрика в соответствии с ее природой уменьшается с увеличением времени воздействия постоянного напряжения. Наличие загрязняющих примесей оказывает влияние иа эту зависимость. По характеру изменения проводимости жидкого диэлектрика от времени воздействия напряжения можно примерно оценить природу загрязняющих примесей. В частности; при быстром (в течение нескольких минут} снижении проводнмо-3*
сти наблюдаются коллоидные примеси, при медленном — ионные.
Стабильность жидких диэлектриков является одним из показателей для прогнозирования и оценки их работоспособности в эксплуатации; возможности хранения, перед технической обработкой, устойчивости при технологической обработке и заливке в электротехническое оборудование. Стабильность, определяют по степени изменения свойств в эксплуатации, при хранении, технологической обработке или в условиях испытания, их моделирующих.
Оценка стабильности в эксплуатации жидкого диэлектрика для оборудования, рассчитанного на многолетний срок службы, дорога и производится в опытной эксплуатации реального оборудования, конструкция которого, в том числе и жидкий диэлектрик, в основном выбрана. В.настоящее время имеется большое и. все увеличивающееся количество жидких диэлектриков, надежный выбор которых необходимо осуществлять на стадии разработки электроизоляционной конструкции. В этом случае проводят ускоренные испытания на стабиль
68
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
ность в специальных устройствах либо макетах электроизоляционных конструкций, для которых предназначен испытуемый жидкий диэлектрик, с воспроизведением основных влияющих Факторов, в первую очередь электрического и теплового полей.
На основе испытания на стабильность определяют параметры физико-математических одно- или многофакторных моделей, описывающих поведение жидкого диэлектрика в диапазоне изменения интересующих влияющих факторов. С помощью такой модели можно прогнозировать поведение жидкого диэлектрика в рабочих условиях.
При технологической обработке жидкий диэлектрик может подвергаться более жесткому воздействию различных факторов по сравнению с эксплуатацией. Например, конденсаторные жидкие диэлектрики в процессе технологической обработки могут быть подвергнуты более интенсивному термоокислительному воздействию, чем за весь срок службы в герметичном конденсаторе.
Важна также и стабильность при хранении жидкого диэлектрика, особенно предназначенного для герметичного оборудования. Некоторые жидкости, высокостабильные в таком оборудовании, разлагаются под влиянием света (некоторые хлоруглеводороды) илн обладают низкой гидролитической устойчивостью и разлагаются под влиянием поглощенной нз воздуха влаги (большинство жидких диэлектриков на основе сложных эфиров).
Стабильность современных синтетических жидких диэлектриков, работающих в высоко-нагруженных конструкциях, зависит от содержания в жидкости растворенных и нераство-рениых металлов. При увеличении их концентрации стабильность резко снижается. В технически чистом диэлектрике содержится до двадцати различных металлов, резкое увеличение концентрации которых может также свидетельствовать о появлении опасных процессов разрушения жидкого диэлектрика.
По устойчивости против воздействия окисления, электрического и теплового поля определяют интенсивность старения жидкого диэлектрика в эксплуатации. Термоокислительная устойчивость жидких диэлектриков, работающих в герметичных конденсаторах, важна для их стойкости в процессе технологической очистки и сушки, а также в эксплуатации, если под влиянием процессов теплового и электрического старения других компонентов электроизоляционной конструкции возможно выделение влаги и кислых продуктов, это например, характерно для разложения целлюлозосодержащих материалов.
Газостойкость (способность выделять или поглощать газ) позволяет оценивать устойчивость жидких диэлектриков к воздействию электрического поля в специальных реакторах коронного, искрового или тлеющего разряда. Наиболее распространенные типы реакторов представлены на рис. 4.1. Газопог лощение пропитывающего вещества в электрическом поле — необходимое условие для стойкости к воздействию частичных разрядов в пропитанных электроизоляционных системах. Известны случаи обнаружения корреляции между газостойко-стью и устойчивостью конденсаторов к воздействию перенапряжений.
Результаты оценки газостойкостн тесно связаны с конструкцией реактора (рис. 4.1). Непосредственная корреляция данных, полученных на установках, различающихся конструкцией и методикой, по существу невозможна.
Воздействие частичных разрядов на жидкие диэлектрики и соприкасающиеся с ними твердые компоненты электроизоляционной конструкции сопровождается выделением продуктов их разложения, ухудшающих электроизоляционные параметры: tg б, сопротивление изоляции, характеристики частичных разрядов (о характеристиках частичных разрядов — см. разд. 2). Обычно выделяются также кислые продукты, разрушающие твердую изоляцию и даже металлические части и электроды, что
Рис. 4.1. Наиболее распространенные реакторы для испытания жидких диэлектриков на газостойкость:
При коронном разряде: а — по ГОСТ 13003-67 с наружным электродом из водного раствора хлористого калия; б— с малым объемом газового пространства и наружным металлическим электродом; в — с наружным металлическим электродом; при темном разряде: г — с внутренним электродом из водного раствора хлористого кальция и внешним металлическим электродом; / — электрод (подвод) высокого напряжения; 2 — камера; 3 — электрод из водного раствора хлористого кальция; 4— заземленный электрод
 § 4.2
Основные свойства электроизоляционных жидкостей
69
сопровождается дополнительным газовыделе-нием. При малой толщине электродов, например металлизированных, кислые продукты и частичные разряды могут полностью их разрушить. В области положительных температур при воздействии частичных разрядов на трихлордифенил увеличивается его газостойкость вследствие снижения вязкости, возрастают кислотное число и количество выделившегося карбонизированного продукта. С ростом газостой-кости увеличивается скорость затухания частичных разрядов после их возникновения, а с ростом кислотного числа и содержания карбонизированного продукта возрастает tg б и снижается сопротивление изоляции. Результирующее поведение изоляции зависит от того, какое из этих влияний преобладает. В частности, при температуре ниже 70 °C интенсивность выделения продуктов, ухудшающих качество изоляции, значительно ниже, чем при температуре выше 80 °C, в то время как скорость увеличения газостойкости с температурой с ростом температуры изменяется сравнительно мало. В этих условиях результирующая скорость старения и срок службы подобных жидких диэлектриков с температурой изменяются соответственно по U-образному и горбовидному законам. В подобных жидких диэлектриках срок службы с температурой сначала возрастает, достигает максимума при 70—80 °C и только затем падает в соответствии с законом Аррениуса.
Совместимость с применяемыми материалами имеет в ряде случаев решающее значение для выбора жидкого диэлектрика. Твердые материалы не должны выделять в жидкость веществ, ухудшающие ее электроизоляционные свойства или вызывающих ускоренное старение; с другой стороны, сами материалы не должны разрушаться и ухудшать свои свойства в среде жидкости, как новой, так и состарившейся. Например, хлоруглеродные жидкие диэлектрики быстро разрушают металлизированные обкладки, разрушают при приложении постоянного напряжения фольговые алюминиевые обкладки, а поэтому не используются в металлизированных конденсаторах и фольговых конденсаторах постоянного тока.
Многие материалы набухают в жидком диэлектрике и теряют свои рабочие свойства. Особенно большое значение приобрела совместимость синтетических жидких диэлектриков с синтетическими пленками, в частности набухание пленок может привести к неполной пропитке и ухудшению стойкости к воздействию электрического поля и снижению срока службы.
Горючесть жидких диэлектриков и взрывоопасность их паров с воздухом определяют опасность возникновения пожара. Под показателем горючести и взрывоопасности жидкого диэлектрика понимают его способность в условиях хранения и применения воспламеняться (или не воспламеняться), распространять (или не распространять) пламя, образовывать (или не образовывать) при горении газы, являющиеся в смеси с воздухом взрывоопасными. Показатель горючести является условным, зависящим от метода его оценки.
Общепринятые методы оценки этой характеристики пока отсутствуют. Обычно имитируют источники и условия воспламенения, ха
рактерные для конкретного электрического оборудования, используют методы определения температур вспышки, воспламенения, самовоспламенения и скорости горения (распространения пламени).
Температурой вспышки считают ту минимальную температуру1', при которой смесь паров нагретого в стандартных условиях жидкого диэлектрика с воздухом вспыхивает при внесении в нее пламени. Хлорированные и фторированные углеводороды дают вспышку при высоких температурах, но негорючи. Поэтому в ряде случаев определение температуры вспышки для них не производят.
Температурой воспламенения считают минимальную температуру воспламенения жидкого диэлектрика в стандартных условиях при внесении в него пламени.
Температурой самовоспламенения считают температуру самовозгорания жидкого диэлектрика при постепенном его нагреве.
Скорость горения жидкости для конденсаторов определяют поджиганием с одного конца стандартной ленты, например, из стеклоткани, пропитанной испытуемым жидким диэлектриком, и измерением времени распространения пламени на определенную длину ленты, например 30 см.
Скорость горения трансформаторных жидкостей количественно измеряют испытанием горением в больших резервуарах. Испытание проводят столько времени, сколько нужно после загорания жидкости, чтобы дать пламени полностью вырасти по высоте, скорости тепловыделения и скорости сгорания массы.
Дым и газы, образующиеся при горении и содержащие твердые и жидкие частицы, увеличивают пожароопасность. Вдыхание дыма и газов вызывает гораздо больше смертей и травм в закрытых помещениях, чем прямой контакт с пламенем. Концентрация кислорода в атмосфере может уменьшиться при сгорании жидкого диэлектрика в закрытых объемах с ограниченным доступом воздуха. Минимальной концентрацией кислорода в воздухе, необходимой для выживания, считают 10 %. Часто при возгораниях концентрация кислорода становится ниже 10 %. Жидкие диэлектрики с низкой скоростью горения обеспечивают более низкую скорость истощения кислорода.
Содержание влаги влияет на поведение жидкости. Растворимость воды или гигроскопичность жидкости зависит от ее химической природы, относительной влажности воздуха и температуры (рис. 4.2, а и б). У углеводородных жидкостей она весьма мала, у полярных жидкостей выше. Растворенная вода диссоциирует на ионы тем сильнее, чем выше е, растворителя — жидкого диэлектрика, и способствует соответственному увеличению проводимости и tg б. При наличии полярных и особенно гигроскопичных примесей возможно образование заряженных микропримесей, способствующих еще большему возрастанию проводимости и потерь, снижению электрической прочности.
При повышении температуры до некоторого предела растворимость влаги в жидких диэлектриках повышается.
В зависимости от содержания влаги в жидком диэлектрике вода может находиться в растворенном, эмульсионном и свободном со-
70
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
114 1 I I I II. .. .I ! I О 5 10 20 90 50 60 70 80 90 7\ВС
Рис. 4.2. Растворимость воды в различных видах жидких диэлектриков:
а — в зависимости от температуры [/ — масло ТКп; 2 — масло Т-1500; 3 — масло ПТ; 4 — масло «Шелл Даала Дх» (Shell Diala Dx, BSJ 148—1978, Англия); $ —ласло «Детройт Эдисон Компани» (Detroit Edison Company, США); 6 — масло «Эссо-Юнивольт-84» (Esso-Univolt-84, Франция); 7— масло № 2 (JiS C-2320-1978R, Япония); 8—совтол-10; 9 — кремнийор-ганнческая жидкость «Родорсил ойл» (Rhodorsil oil 604V50, Франция)}; б — в зависимости от относительной влажности воздуха при различных температурах (--------в трансформаторных маслах ТКп;
— ---- в гексоле)
стоянии. В последнем случае капли влаги тонут в жидкости, плотность которой меньше плотности воды, или могут собираться и плавать на поверхности, если плотность жидкости выше. Вода в жидком диэлектрике может переходить из одного состояния в другое. Переход влаги из растворенного состояния в свободное снижает электрическую прочность, уве
личивает tg б и проводимость. Наличие влаги в масле ухудшает характеристики частичных разрядов, способствует более  активному окислению масла, усиливает корродирующее воздействие продуктов его окисления, сокращает срок службы. При пропитке гигроскопичных материалов происходит большей частью необратимое поглощение влаги из жидкого диэлектрика, что сопровождается соответственно необратимым ухудшением его рабочих параметров. Поэтому перед использованием масло подвергают глубокой очистке с использованием вакуумных обсадных колонн или вакуумного распыления на конечных стадиях сушки и контролем остаточного влагосодержания. В условно открытых, т. е. невакуумно-плотных герметичных системах, например в трансформаторах, масло подсушивается периодически или непрерывно с помощью специальных устройств.
Газосодержание жидкого диэлектрика путем дегазации под вакуумом обеспечивают на достаточно низком уровне. С ростом газосодер-жания жидкого диэлектрика ухудшаются характеристики частичных разрядов, снижается срок службы изделия. Газ в жидкий диэлектрик может попадать при соприкосновении с воздушной или другой атмосферой или образовываться в результате электрохимического или термоокислительного разложения. Для характеристики растворимости данного газа в жидкости служит коэффициент адсорбции, который равен объему газа (при нормальных условиях) в единице объема масла. Растворимость газа в жидких диэлектриках зависит от их вязкости, температуры и парциального давления газа. На скорость насыщения жидкости газом' или, наоборот, дегазации влияет площадь поверхности соприкосновения газа с жидкостью.
Содержание твердых механических примесей и растворенных металлов оказывает большое влияние на стабильность жидкого диэлектрика в эксплуатации. Металлы попадают . в жидкий диэлектрик при его изготовлении, транспортировке, хранении или в производстве электрооборудования.
В свободном и в растворенном состоянии многие металлы оказывают большое влияние на термоокислительное старение, что требует защиты свободных металлических частей и точного определения содержания металлов, например, с помощью беспламенной атомной абсорбционной спектроскопии.
В товарных жидких диэлектриках, в частности, перед заливкой в электрооборудование содержатся микрочастицы (до 105—10е част./ /см3), 94 % которых обычно представляют собой волокна целлюлозы и углеродные частицы, а остальные — металлы: железо, алюминий и т. д., а также песчинки.
Напряженность электрического поля между соседними, расположенными вдоль поля проводящими включениями, разделенными тонким слоем жидкого диэлектрика, возрастает обратно пропорционально расстоянию между ними и при достаточно малых расстояниях достигает огромных значений, приводя к локальному разрушению диэлектрика и выделению большей частью опасных продуктов его разложения. Подобные включения существенно снижают электрическую прочность и срок служ
§ 4.2
Основные свойства электроизоляционных жидкостей
7!
бы, причем в большей степени частицы размером 2—10 мкм. В качестве примера можно отметить такое явление, как увеличение срока службы силовых конденсаторов до 50 раз при полной очистке пропитывающего вещества от микрочастиц.
В высококачественных технических жидких диэлектриках содержание микрочастиц всех размеров перед заливкой в электрооборудование доведено до 102 частиц/см3. По данным японской фирмы «Хитачи» (Hitachi Ltd) при дальнейшем его снижении и а порядок при переменном напряжении увеличивается в 2 раза и в 1,5 раза при импульсах. Аналогичная картина наблюдается при переменном напряжении для бумажной маслобарьерной изоляции, а при импульсах влияние содержания микрочастиц снижается с толщиной барьера.
Вязкость является одним из показателей, важных для оценки теплоотводящей способности и поведения жидкого диэлектрика в электрическом поле. В маловязких жидкостях легче производится конвективный теплообмен и быстрее рассасываются продукты разложения жидкости, частичными разрядами. В вязких жидкостях при охлаждении возможно появление газовых полостей и растрескивание, снижающие стойкость к воздействию электрического поля.
Низкотемпературные свойства жидких диэлектриков оценивают на основании сопоставления значений ряда параметров, например температуры застывания, ег и tg б жидкости при низких температурах, низкотемпературной стабильности, в том числе изменения £пр и характеристик частичных разрядов при низких температурах, критической температуры плавучести льда и др.
Температурой застывания считают температуру, при которой жидкость, охлаждаемая в испытательном приборе в стандартных условиях, остается неподвижной в течение не менее 30 с. Причины потери подвижности жидкого диэлектрика могут быть различными и определяются особенностями его химической природы. В нефтяных маслах она может вызываться кристаллизацией твердых парафинов, в синтетических многокомпонентных жидкостях — выпадением компонентов в осадок. В жидких диэлектриках, представляющих собой индивидуальные химические соединения, она может быть связана со значительным повышением вязкости жидкости или переходом ее в твердое состояние.
Для жидких диэлектриков плотностью ниже 1000 кг/м3, предназначенных для работы в невакуумно-плотных конструкциях, имеет значение показатель — критическая температура плавучести льда, т. е. та минимальная температура, ниже которой кристаллы льда воды будут плавать в среде жидкого диэлектрика, .снижая его £пр. Это произойдет, когда плотность жидкого диэлектрика при данной отрицательной температуре будет больше, чем плотность льда. На рис. 4.3 приведены данные, руководствуясь которыми можно подобрать жидкий диэлектрик с такой плотностью, при которой будет исключена возможность плавания льда в диапазоне рабочих температур, или оценить допустимую с этой точки зрения температуру применения данной жидкости.
Температура кипения, упругость паров и
Рис. 4.3. Зависимость плотности воды, льда и различных видов жидких диэлектриков от температуры:
трансформаторные масла: 1 — масло ТКп; 2 — масло Т-750; 3 — масло Т-1500; 4 — масло ПТ; кремнийор-ганические жидкости: 5 — ПЭС-3; 6 —ПМС-10; 7 — ФМ-1322; 8 — ХС-2-1
испаряемость в совокупности позволяют оценивать летучесть жидких диэлектриков, что важно при расчете технологических режимов термовакуумной обработки и пропитки при выборе режимов работы систем циркуляционного и испарительного охлаждения.
За температуру кипения жидких диэлектриков принимают температуру термодинамического равновесного состояния между жидкой и газообразной фазами при данном давлении (например, при 0,1 МПа). Часто определяют не температуру кипения, а пределы выкипания сложных по.составу жидкостей. Для ориентировочной оценки упругости паров данного жидкого диэлектрика при различных температурах могут быть использованы данные о температурах кипения при различных, давлениях — менее 0,1 МПа.
Плотность жидких диэлектриков снижается с температурой и характеризует класс химических соединений, к которому относится данная жидкость. Температурная зависимость плотности характерна для каждого типа жидкостей. Она определяется по уравнению
Рт«О20-а(/-2°),	(4.1)
где Ого — плотность жидкого диэлектрика, кг/м3, при 20 °C; t — температура, °C, при которой вычисляется плотность; а, — температурный коэффициент плотности, °C-1.
Показатель преломления света п применяется для идентификации и анализа жидких диэлектриков; он изменяется как при переходе, от соединений одного типа к Другому, так и в пределах отдельных гомологических рядов.
При повышении температуры п уменьшается. Температурный коэффициент изменения п специфичен для каждого типа жидкого диэлектрика и определяется экспериментально,, обычно при 20 °C. Показатель преломления света является аддитивной функцией концентрации (выраженной в объемных процентах) отдельных компонентов смеси.
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
Молекулярная масса характеризует особенности химической структуры данного вида жидкого диэлектрика. Для жидкостей на основе хлордифенила повышение молекулярной массы свидетельствует об увеличении степени хлорирования. Для других полимерных жидкостей переход к более высокомолекулярным соединениям указывает на преобладание полимеров с большим числом мономерных единиц.
Для смесей отдельных соединений, гомологов и т. д. молекулярная масса аддитивно определяется молекулярными массами отдельных компонентов.
Технические жидкие диэлектрики обычно представляют собой не индивидуальные соединения или их простые смеси, а сложные конгломераты большого числа различных изомерных и полимерных соединений, для которых рассчитать молекулярную массу не представляется возможным и ее определяют экспериментально.
Удельная теплоемкость и коэффициент теплопроводности— важные параметры жидких диэлектриков для тепловых расчетов и определения вместимости охлаждающей системы. Чем выше теплоемкость и теплопроводность, тем лучше охлаждающая способность жидкого диэлектрика. Коэффициент теплопроводности 'К, Вт/(м-°С), лииейио зависит от температуры t в соответствии с выражением
X = а + Ы,	(4.2)
где а и Ь — постоянные. Для трихлордифенила, например, а=0,0974; 5=0,00018, а для конденсаторного масла а=0,114, 5 =—0,00022.
Экологическая безопасность является одним из решающих факторов при выборе синтетических жидких диэлектриков. Под показателем экологической безопасности жидкого диэлектрика понимают его способность не оказывать опасного биологического воздействия на организм человека и живую природу вообще и их наследственные признаки, не накапливаться в окружающей среде н в организме животных, подвергаться так называемому биоразложению (биодеградации), под которой понимают разложение до безопасного химического состава при воздействии окружающих климатических факторов, ферментов, энзимов и микроорганизмов. Степень воздействия зависит от химической природы жидкостей и условий контактирования с ними. Соприкасающийся с жидкими диэлектриками персонал должен соблюдать предусмотренные санитарно-гигиеническими правилами для данной жидкости и электрооборудования, ее содержащего, нормы н правила по технике безопасности. Обязательно предварительное определение так называемой ПДК (предельно допустимой концентрации) данного вещества в воздухе, воде и окружающей природе. ПДК вредных веществ в воздухе, воде и т. д. — это такие концентрации, которые при ежедневной работе длительностью не более 8 ч в течение всего рабочего стажа не вызывают у работающих заболеваний или ненормальных отклонений в состоянии здоровья. Общеобязательным санитарным требованием является обеспечение таких условий применения, прн которых ие превышаются ПДК данного вещества, за счет соответствующей организации технологического процесса и эксплуатации, принятия действенных мер по охране
труда. Близким к ПДК является показатель БУВ, характеризующий ориентировочный безопасный уровень воздействия.
Следует отметить, что при одних и тех же значениях ПДК у различных жидкостей БУВ, т. е. переносимость их живыми организмами, может быть разная, как и различными могут быть степень я характер переносимости одного и того же жидкого диэлектрика разными людьми.
Одним из показателей для сравнительной оценки степени вредного воздействия данного соединения на живой организм служит условный критерий LDS0, численно равный дозе вещества в миллиграммах на 1 кг живого веса, вызывающий смерть половины подопытных животных в стандартных условиях испытания.
Показатель экологической безопасности — биоразложение (биодеградация) выражается во времени естественного разложения данного вещества в окружающей среде в стандартных условиях испытания. Важным показателем является также токсичность.
Экономичность жидких диэлектриков определяется их ценой, удельной массой и расходом для обеспечения требуемых рабочих параметров.
Цена диэлектрика определяется многими факторами: стоимостью исходного сырья, издержками производства при изготовлении, объемом выпуска, конъюнктурой и др., а поэтому колеблется в очень больших пределах. По имеющимся литературным данным цены на различные синтетические жидкие диэлектрики по отношению к цене на трансформаторное масло, принятой за единицу, составляют: для конденсаторных и трансформаторных полихлордифе-иилов 4—10; для полиметил (полиэтил) силоксанов 25—80; для полифенилсилоксаиов 150— 370; фторорганических жидкостей с температурой кипения свыше 150 °C 750—1150; для конденсаторных сложных эфиров и диарилалка-нов 4—10.
4.3.	НЕФТЯНЫЕ
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАСЛА
Общие сведения. Нефтяные масла применяют в трансформаторах, кабелях, высоковольтных вводах, конденсаторах, выключателях и контакторных устройствах для регулирования напряжения под нагрузкой.
Из-за горючести, неоднородности свойств, определяемых неоднородностью состава, недостаточно высокой, с учетом современных требований высоковольтного оборудования, стойкостью в электрическом поле, истощения традиционных источников нефтей, пригодных для изготовления электроизоляционных масел, наметилась тенденция замены нефтяных масел в некоторых областях применения синтетическими углеводородами.
Трансформаторы, кабели и конденсаторы с высокоочищенными (переочищенными) маслами выходят из строя чаще, чем с маслами, менее очищенными (оптимально), содержащими большой процент естественных антиокислителей и компонентов, устойчивых в электрическом поле. Масла с повышенным содержанием ароматических углеводородов имеют повышенные окислительную и электрическую стойкости,
§ 4.3
Нефтяные электроизоляционные масла
73
меньшую склонность к выделению газов при воздействии на них электрических разрядов и обладает большей способностью к их поглощению.
Нефтяные масла представляют собой сложную смесь углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического и нафтеново-ароматических рядов с небольшой (до 1 %) примесью других компонентов, содержащих атомы серы, кислорода и азота, а также в ряде случаев присадками, улучшающими их термоокислительную и электрическую стойкости, температурно-вязкостные характеристики. Нефтяные масла содержат 75—80 %, реже 50—60 % нафтеновых углеводородов с пяти- или шести-, моно- и полициклической структурой с числом атомов углерода 6, 10, 14 (одно- и трехкольчатые углеводороды); при этом в боковые цепи входит 20—25 атомов и более углеводородов, что ближе соответствует нафтеново-парафино-вым углеводородам. До 10—40 % состава нефтяных масел — моно- и полициклические ароматические углеводороды. Часть из них содержит в молекуле также и нафтеновые кольца, и поэтому их относят к нафтеново-ароматическим углеводородам. Ароматические н нафтеновоароматические кольца имеют парафиновые боковые разветвления и иеразветвленные цепи, количество и строение которых влияют на свойства нефтяных масел, например стойкость к окислению, газостойкость, вязкостно-температурные характеристики и др.
Ароматические углеводороды являются необходимой составной частью электроизоляционных нефтяных масел. Их количественный и структурный состав во многом определяет физико-химические и электрические характеристики масел. Полное удаление ароматических углеводородов из масла в процессе очистки приводит к снижению стойкости масла против окисления (особенно при повышенной температуре), каталитического воздействия металлов, света и повышению склонности к газовыделе-нию при воздействии электрических разридов. Излишнее количество ароматических углеводородов, особенно полициклических, ухудшает tg б масел. Для каждого типа масел добиваются оптимального соотношения нафтеновых и ароматических углеводородов.
Нефтяные масла получают очисткой дистиллятных или остаточных фракций нефти от компонентов, ухудшающих физико-химические и электрические свойства (непредельные углеводороды, полярные соединения, некоторые серо- и азотсодержащие соединения, смолы, твердые углеводороды и др.).
Распространенные способы очистки масел: а) кислотио-щелочной (используется концентрированная серная кислота' в количестве 5— 15 % по массе и водный раствор едкого натра); б) селективный (применяют растворители, например, фенол, фурфурол, избирательно растворяющие нежелательные компоненты и примеси); в) адсорбционный (с применением адсорбентов для поглощения нежелательных компонентов); г) гидрирование (процесс, заключающийся в изменении химической структуры углеводороров масла, азотистых соединений). Заключительной стадией очистки масел при использовании способов «а», «б», «г» является доочистка адсорбентом (путем контактирования или перколяции). В связи с этим различа
ют масла кислотно-щелочной, адсорбционной, селективной и гидроочистки.
Физико-химические свойства. Плотность масел обычно варьирует в довольно узких пределах, а температурный коэффициент плотности составляет в среднем 0,00066 °C-1. ' Чем выше содержание в масле ароматических углеводородов, тем выше его плотность, а также показатель преломления.
Теплопроводность 1, Вт/(м-°С), н удельная теплоемкость с, Дж/(кг-°С), нефтяных масел зависят от температуры и связаны с плотностью:
117,2-Ю3 = -------------(1 — 0,00054t); (4.3)
£*15
с = 4,19 (0,345 + 0,000886/) (2,10 — 0,00Ш1в),
(4.4)
где £>15 — плотность масла при 15 °C, кг/м3; t— температура, °C.
Характер зависимости вязкости от температуры (табл. 4.2) определяется химической структурой масла. Удаление из масла высоко-застывающих парафиновых углеводородов приводит к снижению их вязкости при низких температурах.
Масла для холодного климата с низкой температурой застывания и хорошими показателями текучести получают из нафтеновых или малопарафииистых нефтей. Запасы некоторых из них уже исчерпаны. Приходится использовать масла из парафинистых нефтей с высокой температурой застывания, понижаемой введением депрессаторов.
Депрессаторы имеют крупные молекулы и обычно являются ароматическими полимерами, например парафлоу, содержащий нафталиновые кольца с парафиновыми боковыми цепями. Они предотвращают образование кристаллов в масле при охлаждении.
При низких отрицательных температурах воздуха (—20<-25 °C и ниже), особенно в районах Крайнего Севера, работоспособность масляных выключателей и контактных устройств для регулирования напряжения под нагрузкой существенно зависит от вязкости масла, которая влияет иа скорость движения подвижных контактов, на продолжительность их отключения. Во избежание обеспечения надежности работы в холодное время года путем применения электрического подогрева в СССР и за. рубежом разработаны и применяются легкие нефтяные масла с пониженными температурой застывания и вязкостью в области отрицательных температур, при высокой противоокисли-тельной и электрофизической стабильности.
Цвет товарного трансформаторного (конденсаторного) масла, обычно соломенно-желтый, характеризует глубину его очистки: чем глубже очистка, тем светлее масло. При недостаточно полном удалении из масла природных смолистых соединений и накоплении продуктов окисления масло имеет более темный цвет: чем их больше, чем темнее масло.
Поверхностное натяжение хорошо очищенных масел при 20 °C обычно 40—45 кН/м; недостаточно очищенные масла имеют более низкие его значения, а в окисленных маслах — это признак наличия полярных продуктов окисления.
74
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
Таблица 4.2. Вязкостно-температурные показатели некоторых товарных трансформаторных масел различного происхождения по Р. А; Липштейну, М. И. Шахновичу и Г. Д. Голованю
.Происхождение масла	Кинематическая вязкость, 10 6 №/с. при температуре, °C							Плотность при 20 °C, кг/м3	Показатель преломления света при 20 вС	Структурно-групповой анализ масел, %		
	-40	—30	—20	+20	+50	4-70	+90			СА	сн	сп
Марка ТКп, ТУ 38-101-890-81, из анаста-сиевской нефти (кислотно - щелочной очистки) Марка ТКп, ТУ 38-. 101-890-81, из смеси бакинских нефтей . (кислотно-щелочной очистки)	3020	810	255	17,6	6,1	3,7	2,6	891,5	1,4935	20,8	30,8	39,4
	4250	1010	300	26,6	8,3	5,0	3,7	883,2	1,4869	11,3	42,7	46,0
Марка ТСп, ГОСТ 10121-76, из парафи-. нистых сернистых нефтей (фенольной очистки)	3300	970	340	25,7	8,4	4,0	3,4	861	1,4750	5,1	34,6	60,3
Марка ТСп, ГОСТ 10121-76, из парафи-- нистых сернистых . нефтей (гидроочищенное)				19,0	6,4			863,4	1,4724	8,6	34,4	57,0
Марка Т;1500, ГОСТ 982-80, из бакинских нефтей (кислот-ио-щелочной очистки с контактной доочисткой)		850		19,3	6,6			875	1,4830	12,5	39,8	47,7
Марка ГК, ТУ 38-401-358-84, из западносибирских парафи- нистых нефтей		1000		24,3	7,2			865,3	1,4728	15,6	44,4	40,0
..Примечание. Сд. Сц, Сц — числа углеродных атомов соответственно в ароматической, нафтеновой и парафиновых структурах, все выражается в расчете иа 100 углеродистых атомов образца масла.
Растворимость воды в маслах зависит от их углеводородного состава и наличия полярных примесей. С ростом содержания ароматических углеводородов и полярных примесей (спиртов, кислот, мыл и др.) гигроскопичность масел увеличивается. Окисленные масла более гигроскопичны.
Растворимость в масле различных газов зависит от химической природы последних (табл. 4.3). Растворимость в масле водорода, азота, воздуха с повышением температуры (От 20 до 80 °C) возрастает, растворимость кислорода слегка, а растворимость углекислого газа резко снижается. Под влиянием электрического поля растворимость газа в масле уменьшается вследствие явления электрострикции. При колебаниях (вибрации) определенной частоты может происходить локальное изменение растворимости газа в масле. С ростом давления растворимость газа в масле увеличивается.
Электрофизические свойства. Значение ег масел, равное 2,2—2,3 при 20 °C, с ростом температуры до 90 °C снижается в среднем на 3—4 %.
При частоте 50 Гц tg б в маслах практически определяется проводимостью и зависит от степени их очистки. С увеличением температуры 1g tg б линейно возрастает. При низких напряженностях электрического поля может на-
Таблица 4.3. Растворимость некоторых газов в трансформаторном (конденсаторном) масле
при -|-25 °C и 0,1 МПа (по М. И. Шахновичу)
Газ	Растворимость, % (об.)	Газ	егЧ у ОХ©
Элегаз	43	Водород	7
Перфторпро-	39	Метан	30
пан Воздух Азот	9,4 8,6	Этан Этилен	280 280
Кислород	16	Ацетилен	400
Аргон	15	Пропилеи	1200
Углекислый газ Окись углерода	120 9	Пропан Бутан	1900 2000
блюдаться увеличение tgS масла при снижении напряженности электрического поля, тем большее, чем больше содержание ионных примесей в масле.
На tg б и проводимость масла практически не влияет влага, находящаяся в состоянии истинного раствора. При изменении растворимо
$ 4.3
Нефтяные аЛектрбиАоляционные масла
75
сти влаги в масле (например, при охлаждении) часть влаги может выделиться в виде мелкодисперсных капелек, вызывая резкое увеличение tg 6 и снижение р. Специально обезвоженные органические кислоты, перекиси, спирты, фенолы (при условии их полного растворения в масле) не оказывают заметного влияния на tg 6 масла.
В эксплуатации повышение потерь масла связано с накоплением нераствореиных и коллоидных частиц (шлам, мыла, продукты разрушения твердой изоляции, волокна и др.).
При промышленной частоте основными источниками повышенных потерь в свежих маслах (помимо мелко дисперсных капелек влаги) являются коллоидные нейтральные н кислые асфальтосмолистые вещества и следы мыл. Наиболее эффективное удаление любых коллоидных частиц из масла осуществляется адсорбционной очисткой, что наряду со снижением tgS повышает стабильность масел и их стойкость против старения.
Наличие в свежих маслах присадки ионол не оказывает влияния на повышение tg5 масла.
Для технически чистых масел пробивное напряжение в стандартном разряднике составляет 50—60 кВ при 50 Гц и примерно' 120 кВ при воздействии импульсного напряжения (волна 1,5/40 мкс).
Полярные вещества, влага и газы, находящиеся в состоянии истинного раствора, не влияют на £пр масла. Их выделение в свободном виде снижает Епр масла, особенно при одновременном наличии в масле твердых микропримесей. Поэтому в маслах для работы при высоких напряжениях и напряженностях электрического поля нормируют содержание микропримесей, особенно с наиболее опасными размерами частиц — от 2 до 10 мкм, присутствующих.к тому же в наибольших количествах.
Рис. 4.4. Зависимость пробивного напряжения трансформаторного масла от температуры при постоянном и переменном напряжениях, электроды—диски 25 мм с закругленными краями, . расстояние 2,5 мм. По 3. М. Белецкому, Е. Л. Тополянскому, В. Й. Рыженко:
при .постоянном напряжении: / — масло ТКп, содержащее 0.0020 % (мае.) воды; 2 — масло Т-1500, содержащее 0,0040 % (мае.)' 'воды; при переменном напря-•  ’ женим: 3 —масло ТКп; 4 —масло Т-1500-
Микрочастицы в маслах резко снижают также и срок службы электрооборудования.
В состоянии поставки технически чистые масла содержат в 1 см3 до десятков и сотен тысяч микрочастиц с размером до 100 мкм.
Содержание микрочастиц в масле измеряют при получении от поставщика и перед заливкой в электрооборудование, поскольку в процессе обращения с маслом и его технологической обработки содержание микрочастиц возрастает от соприкосновения со стенками металлической тары и трубопроводов. Для удаления микрочастиц используют молекулярные сита с калиброванными отверстиями.
Снижение температуры масла в пределах +20 до —5 °C при переменном и постоянном напряжении приводит к уменьшению £Пр масла, а дальнейшее снижение ее от —5 до —45 °C вызывает рост ЕПр (рис. 4.4). Это объясняется различным агрегатным состоянием воды в масле, образованием кристаллов льда и ростом вязкости масла. При перемешивании масла в испытательной ячейке с помощью мешалки Enp его ниже, чем в статических условиях.
Старение масла. В процессе эксплуатации масла происходят глубокие превращения, характеризуемые понятием «старение» и сопровождаемые изменением химических и электрофизических показателей. Старение масел в эксплуатации происходит под воздействием электрического и тепловых полей, кислорода илн окислителей. Оно ускоряется за счет одновременного воздействия этих факторов, света, излучений высоких энергий, некоторых материалов и соединений, являющихся активными катализаторами реакций старения углеводородов масла. Активными катализаторами окисления масла являются: медь и ее сплавы, соли органических кислот и металлов переменной валентности (меди, железа, кобальта и др.), растворимые в масле.
Характер превалирующих процессов старения зависит от условий эксплуатации: в негерметичных системах старение масла происходит в основном под воздействием кислорода воздуха, вызывающего окисление углеводородов и других компонентов масла, в герметичных системах — под воздействием электрического и тепловых полей, в некоторых специальных системах — под воздействием излучений высоких энергий и др.
Характер влияния на старение различных воздействующих факторов ие является аддитивным. Степень влияния одного фактора зависит от уровня воздействия других факторов.
Химические реакции старения углеводородов в жидкой фазе протекают по цепному механизму, который осуществляется прн помощи свободных радикалов: углеводородного и перекисного. Вещества, являющиеся донорами свободных радикалов, ускоряют, а соединения, связывающие свободные радикалы, тормозят старение. Химический состав масел подбирают таким, чтобы в нем не содержалось естественных катализаторов старения и сохранились соединения, замедляющие старение, — естественные ингибиторы. Устойчивость против старения и стабильность масел находятся в зависимости от способа и глубины нх очистки, что на примере термоокислительной стабильности в. электрическом поле иллюстрируется данными табл. 4.4.
76
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
Таблица 4.4. Влияние обработки адсорбентом на термоокислительную , стабильность в электрическом поле трансформаторного масла (по М. И. Шахновичу			
Образец масла	при 70 °C [Я	Показатель после 720 ч окисления при 95 °C при £—2,5 МВ/м	
	tgd масла до старени	tgd при 70 °C	Кислотное число, мг КОН на I г
Из смеси бакинских парафинистых нефтей кислотно-щелочной очистки То же после обработки 5 % гумбрина То же после обработки 10 % гумбрина Таблица 4.5. иоиизиров: (no Р. А. Липште	0,0130 0,0035 0,0025 Окислен 1НИОГО к йиу и IV	0,082 0,06 0,046 ие масел ислорода 1. И. Uiaxi	0,45 0,30 0,25 в среде товичу)
Показатель	Значения параметров масел после окисления при 100 °C		
	в среде ионизированного кислорода при напряженности в масле 1,56 МВ/м (без меди, 30 ч)		без ионизации прн напряжен- ности в масле 4,90 AW/м (с медью. 42 ч)
	из бакинских нефтей	из эмбенских нефтей	для этих же масел параметры не превы- шают значений
Количество поглощенного кислорода, см3 на 100 г масла	520	760	48,5
Кислотное число, мг КОН на 1 г	5,26	4,29	0,25
Содержание водорастворимых кислот, мг КОН на 1 г	0,86	1,00	0,05
Содержание воды, % (мае.)	0,16	0,17	0,01
Увеличение вязкости, %	10,0	12,0	0
Осадок, % (мае.)	0,39	0,36	0,07
Широко применяется синтетическая ингибирующая присадка 2,6-дитретичный бутил-4-метил-фенол, [фирменные названия: ДВРС и ДБПК (дибутилпаракрезол), ионол, топанол-0, керобит и др.] н добавляемая к маслам в кон
центрации от 0,1 до 0,5 %- В присутствии ионола старение масла протекает в 2—3 раза медленнее, чем без него. Известны присадки — дезактиваторы н пассиваторы металлов, которые подавляют каталитическое действие металлов и замедляют старение масла, например антраниловая кислота, дисалицнлиденэтилен-диамин, дисалицилиденпропилендиамин (оптимальная концентрация этих соединений в масле до 0,05%), которые эффективно действуют как в чистом виде, так и особенно в сочетании с ингибиторами окисления масла.
Электрическое поле ускоряет процесс старения и изменяет характер продуктов окисления масла, в частности наблюдаются более интенсивное образование воды, коагуляция осадка н его накопление в зоне максимальной напряженности поля, а также повышение tg б масла. Частичные разряды в масле приводят к образованию газов — низкомолекулярных углеводородов, дальнейшее разложение которых заканчивается образованием водорода и высокоуглеродистых остатков.
В среде ионизированного кислорода масло поглощает кислород и интенсивно окисляется (табл. 4.5).
Для срока службы масел, работающих без замены при высоких напряженностях электрического поля, определяющим является их поведение в условиях воздействия частичных разрядов. При этом характер превращений в масле и их конечные результаты зависят от окружающей масло среды. На первых стадиях этих превращений в условиях присутствия растворенных или свободных воздуха (кислорода) и активных окислителей происходит их поглощение, при достаточной интенсивности которого возможно появление разрежения, которое может даже ускорить дальнейшее развитие частичных разрядов. В вакууме или при наличии азота под воздействием частичных разрядов все масла выделяют газ с интенсивностью, зависящей от химического состава, структуры и соотношения компонентов масла.
Оценку газостойкости масел проводят в тихом или коронном разряде в атмосфере воздуха нли водорода. В первом случае по результатам испытания (по характерным областям кривой газостойкости) судят о термоокислительной устойчивости в электрическом поле (область 1 кривой газостойкости), поведении в условиях вакуума или азота (область 2) и, наконец, в условиях водорода (область <?, рис. 4.5).
Количество поглощенного (выделенного) газа зависит от энергии воздействующих электрических разрядов и состава масла (рис. 4.6).
В масле должно содержаться определенное количество ароматических углеводородов, которые химически связывают активный водород в момент его выделения из углеводородных молекул. С увеличением содержания ароматических углеводородов увеличивается tg 5 масел при их старении. Содержание ароматических углеводородов в маслах ограничивают определенным оптимумом, обеспечивающим наибольшее увеличение срока службы (рис. 4.7). Этот оптимум зависит от структуры ароматических углеводородов.
Газовыделение в электрическом поле усиливается в результате реакций кислых продук-
§ 4.3
Нефтяные электроизоляционные масла
77
Рис. 4.5. Кривые газостойкости в реакторе темного разряда, в атмосфере воздуха, газостойкого конденсаторного масла при 2,6 МВ/м, 100 Гц и 80 °C
тов разложения масла в процессе его старения с металлом обкладок, токоведущих и других деталей, находящихся под напряжением. С таким газовыделением борются, подбирая состав масла, кислотность которого меньше возрастает в процессе старения, защитой металла частей, находящихся под напряжением.
Старение масел, сопровождающееся образованием воды, перекиси, шлама, кислоты, ускоряет старение твердых электроизоляционных материалов, в первую очередь содержащих целлюлозу. При этом увеличивается их tg б и ускоряется разложение, продукты которого способствуют усилению старения масла, при одновременном воздействии электрического поля, когда действие этих факторов суммируется (табл. 4.6).
Рис. 4.6. Зависимости газостойкости трансформаторных масел различного происхождения от содержания углерода в ароматических кольцах усредненной молекулы. По Г. Д. Голованю и Е. Н. Штерн:
/ — масло ТКп; 2 —масло Т-750; 3 —масло Т-1500; 4— масло ПТ; 5 — масло ТАп; 6 — масло ТСп; 7 — масло «Эссо-Юнивольт-84», Франция; 8—масло «Детройт Эдисон Компани», США; 9 — масло «Шелл Диала Дх», Англия; /О —масло Трамор (Tramor, Австрия); 11 — масло Гора-100 (Ghora-100, Ирак); 12 — масло BTS ЧСН-65-6845 (ЧССР); 13 — масло TGZ-17580, TRF-G (ГДР); 14 — масло Миер (Misr, АРЕ)
С увеличением энергии электрических разрядов глубина разложения масла возрастает, уменьшается интенсивность газопоглощения, увеличивается иитенсивиость газовыделения и образования углеродистых остатков. При достаточно большой энергии электрического разряда масло становится газовыделяющим (искра, пробой, электрическая дуга). Его разложение происходит с образованием горючих газов, иизкокипящих жидких углеводородов, углеродистых частиц.
По составу газа, выделяющегося из масла в работающем аппарате, судят о характере развивающегося повреждения. Если среди компонентов газа обнаружена окись углерода, предполагают вовлечение в процесс разложения твердых, например целлюлозосодержащих, материалов.
Установлено, что под действием электрического поля происходит интенсификация теплоотдачи в маслах.
Совместимость масла с твердыми материалами. Сталь, олово, оловянно-свинцовый сплав, никель, хром, кадмий мало изменяются сами и слабо влияют на масло при его термоокислительном старении. Медь и медные сплавы интенсивно корродируют, являются активными катализаторами окисления и значительно повышают tg 5 масла. Интенсивность коррозии повышается с температурой окисления и связана с химическим составом масла. При этом возможно появление на поверхности металлов пленок, повышающих переходное сопротивление контактов.
При отсутствии контакта масла с воздухом или активными окислителями при температурах до 95 °C (окисление масла при этом не происходит) без воздействия электрического поля металлы практически не влияют на изменение показателей масла.
Рис. 4.7. Влияние на свойства нефтяного конденсаторного масла содержания ароматиче-ческих соединений (углерода в ароматических структурах), %:
1 — гаэостойкость (интенсивность газовыделения или газопоглощения) в реакторе тихого разряда в исходной атмосфере воздуха (третья характерная область кривой газостойкости); 2 — tg б при 70 °C в конце испытания; 3 — срок службы (т) в относительных единицах при ресурсных испытаниях в бумажных конденсаторах на переменном напряжении
78
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
Таблица 4.6. Окисление масла в электрическом поле в присутствии целлюлозных материалов (по Р. А. Липштейиу и М. И. Шахновичу)
Показатель	Значения показателей масла после 44 ч окисления при ПО °C с медью					
	без электрического поля			при напряженности 4,9 МВ/м		
	Масло	Масл 04-4-бум ага	Масл 04-4-картон	Масло	Масло-J-4-бумаг а	Масло+ +картон
Количество . поглощенного кисло-	28,5	33,2	54,3	48,5	54,0	64,0
рода, см3 на 100 г:.. Кислотное число, мг КОН на 1 г	0,10	0,11	0,13	0,13	0,13	0,16
Содержание воды, г	0,008	0,008	0,008	0,045	0,012	0,012
То же, в 4 г бумаги	—	0,024	 ' *	 1 	.	0,028	—
То. же в 21 г картона	-—.	—	0,075	—	  1 	0,100
То же суммарное	0,008	0,032	0,083	0,045	0,040	0,112
Примечания: 1. Во всех опытах образцы стандартной кабельной бумаги марки КМ-120 и картона трансформаторного имели одинаковую поверхность, толщина картона в 4 раза больше, чем бумаги.
2. Перед опытами образцы бумаги и картона сушились при давлении 133 Па, температуре 105 ‘С в течение G ч.
В пропитанных маслом системах, рассчитанных на длительный срок службы без замены масла, все медные токоведущие части лудят, цинкуют или никелируют. -
В пропитанных маслом системах, работающих на постоянном напряжении, при окислении масла или выделении из твердой изоляции кислых’ продуктов илн окислителей наблюдается интенсивная коррозия алюминия, соли которого являются активными катализаторами коррозии алюминия. Для борьбы с этим явлением в масло вводят специальные ингибиторы, например антрахинон. При температурах, не превышающих 95 СС, пленки лаков на глифта-левой основе, прошедшие нормальную для них термообработку, повышают кислотность масла, а бакелитовый лак и эпоксидная грунтовка, в частности ЭП-0010 и ЭП-0020 по ГОСТ 10277-76, на основе эпоксидной смолы Э-40 практически не действуют на трансформаторное масло, но в ряде случаев недопустимо ухудшают конденсаторное масло. Целлюлозные бумаги и картоны, слоистые пластики на фенолформальдегидных и эпоксидных смолах, хлопчатобумажные материалы, буковая, кленовая и березовая древесина, древесные слоистые пластики, пластмассы иа основе фенолофор-мальдегидных смол (на основе новолачных смол после дополнительной обработки) не влияют заметным образом на трансформаторное масло и в зависимости от степени чистоты материала и технологии изготовления могут также не влиять на конденсаторное масло. Фторопласт не влияет на масло различных марок. Лакоткань ЛХМ првышает кислотность масла.
Наиболее устойчивы в среде масла резины на основе фтор- и кремнийорганических каучуков. Стойкость других резин зависит от их химического состава.
Устойчивы в среде масла клен на основе эфиров целлюлозы.
В каждом конкретном случае подбор материалов осуществляют на основе испытания на совместимость, условия которого устанавливают с учетом рабочих требований, например: выдержка при ограниченном доступе воздуха в течение 48 ч при 95 СС масла с испытуемым материалом и без такового, с контро
лем параметров масла до и после испытания.
Эксплуатация масел. Для продления срока службы электроизоляционных масел, помимо применения присадок, замедляющих старение
Таблица 4.7. Эффективность контактной регенерации трансформаторных масел различными природными и синтетическими адсорбентами (по И. В. Браю, М. И. Шахновичу, Ф. Д. Овчаренко и Г. Д. Головаию)
Адсорбент		концентрация адсорбента, % (мае.)		число масла после регенерации, мг КОН на 1 г	t g б масла после регенерации при 50 Гц и 70 °C
Кислотное число окисленного масла 0,16 мг
КОН на 1 г		
Зикеевская земля	7	0,05
Крымский кил	7	0,06
Уфимский адсорбент	7	0,05
Инзерская темная	7	0,07
земля Камчатский вулкани-	5	0,08
ческий пепел Вольская мука	7	0,05
Владимирский туф	5	0,10
Силикагель СКС	3	0,01
Кислотное число окисленного масла 0,30 мг
КОН на 1 г и tg 5=0,180 при 70 °C				
Черкасский монтмориллонит, активированный 5 %-ной серной кислотой	10		0,15	0,017
То же, активированный 15 %-ной серной кислотой	10		0,025	0,02
Силикагель марки кскг	10		0,125	0,022
Зикеевская	земля марки Д	10		0,075	0,005
§ 4.3;
Нефтяные злектроизоляционные масла
79
Таблица 4.8. Основные физико-химические и электрофизические показатели свежих товарных- трансформаторных масел
		Марка		ГОСТ 982-80		
	Марка ТКп, ТУ					
		ТАп, ТУ	Марка ТСп,			Марка ГК,
	38-101-890-81	38-101-281- -80	ГОСТ 10121-76	Марка Т-750	Марка Т-1500	ТУ38-401-358-84
	Кислотно-					
показатель			Очистка: де-			
	очистка; карбамидная	Адсорб-	парафиииза-ция при глу-	КИСЛОТНО-	Кислотно-щелочная	Гидрокрекинг и каталйтичес-
	Депарафинн-	ционная	боком охлаж-	щелочная	очистка или	каи депарафи-
	зация и кис-	очистка	дении, селек-	очистка	адсорбцией-	ни зация *
	лотно-щелоч-		тивная фено-		ная очистка	
	ная очистка		лом			
Код ОКП	02 5376 0102	02 5376 0103	02 5376 0106	02 5376 0104	02 5376 0105	02 5376 0108
Плотность при 20 °C, кг/м3, не более Кинематическая вязкость,	895	895	.—	895	895	895
Ю 6 м2/с, не более:						
при 50 °C	9,0	9,0	9,0	8,0	8,0	9,0
при 20 °C	—	30.0	28,0	——	—ш	—
при —30 °C	1500	1500	1300	1600	поо	1200
Температура застывания, °C,	—45	—50	—45	—55	—45	—45
не выше						
Кислотное число, мг КОН на	0,02	0,02	0.02	0,01	0,01	0,01
1 г, не более						
Температура вспышки в за-	135	135	150	135	135	135
крытом сосуде, °C, не ниже						
Общая стабильность против окисления по методу ГОСТ 981-75, кислотное число окисленного масла, мг КОН на 1 г, не более	0,10	0,05	0,10	0,20*	0,20*	0,10***
Количество осадка после	0,01	0.008	Отсутствие	Отсу-тст-	Отсутствие*	Отсутствие®
окисления, % (мае.), не бо-				вне*		
лее						
Стабильность по Статическо-	0,40	—	0,30	——		
му методу ГОСТ-11257-65: кислотное число окисленного масла, мг КОН на I г, не более						
Содержание водорастворимых кислот в окисленном масле, мг КОН на 1 г, не более	0,10		0,03			
Содержание осадка, % (мае.), не более Стабильность против окисле-	0,05	—	0,015	—	—	150
					0,005	
ний по методу МЭК, публикаций 474-1974: - индукционный период окисления, ч, не менее tg б при 50 Гц и 90 сС не						
	0,022	0,005	0,017	0,005		0,005
более Зольность, %, не более	0,005	0,005	0,005	—	—	.—
Натровая проба,- оптическая плотность, не более	0,40	—	0,40	0,40	0,40	0,40
Концентрация присадки но-	0,20	0,30	0,20	0.30	0,40	0,25
иол, % (мае.) Цвет на колориметре ЦНТ,		.—.	1,0	1.0	1.0	0,5
единицы ЦНТ, не более					Отсутствие	Отсутствие
Содержание механических примесей Стабильность по методу	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие		
						
ВЭИ в условиях воздействия электрического поля напряженностью 2,5 МВ/м при 95 °C в присутствии меди после окислений в течение 720 ч:					0,10	0,005**
кислотное число, мг КОН на I г, не более	0,20	0,20	0,25	0,10		
						0,0025**
осадок на обмотках, %	0.04	0,05	0,05	0,02	0,02	
(мае.) tg б при 50 Гц и 70 °C не более	0.215	0.237	0,250	0,056	0,050	0,0040**
р прн 0,5 МВ/м и 90 °C, Ом- м	5*10“	5 • 10ю	5«1О10	10й	5.10”	1012 2,20
вг при 50 Гц н 20 °C	2,3	2,3	2,17	2,25	2,20	
Пробивное напряжение в	70	70	70	75	75	80
стандартном разряднике, кВ, не менее						
Поверхностное натяжение	34,4	35,8	35,4	41,6	42,2	48.3
пр.и 20 °C, -кН/м				0.80	0,74	0,78
1 азостойкость по методу ГОСТ 13003-67 (поглощение	0,80	0,70	0,30			
						
Водорода), мл						
80
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
Продолжение табл. 4.8
	Марка ТКп, ТУ 38-101-890-81	Марка ТАп, ТУ 38-101--281-80		ГОСТ 982-80		
			Марка ТСп, ГОСТ 10121-76	Марка Т-750	Марка Т-1500	Марка ГК. ТУ38-401-358-84
Показатель	Кислотно-щелочная очистка; карбамидная депарафинизация и кислотно-щелочная очистка	Адсорбционная очистка	Очистка: депарафинизация при глубоком охлаждении, селективная фенолом	Кислотнощелочная  очистка	Кислотно-Щелочиая очистка или адсорбционная очистка	Гидрокрекинг и каталитическая депарафинизация
Структурно-групповой анализ: количество атомов углерода» %: в ароматических струк-турах Сд в нафтеновых структурах сн в парафиновых структурах С п Молекулярная масса Показатель преломления при 20 °C	18,4 40,3	24,0 41,0	6,7 34,3	17,2 41,3	12,5 39,8	15,4 44,8
	41,2 245 1,4950	35,0 260 1,4970	59,0 225 1,4760	41,5 240 1,4920	47,7 250 1,4830	39,8 210 1,4730
* Окисление по методу ГОСТ 981-75 при
•• Окисление по методу ВЭИ в условиях при 95 °C в присутствии меди, после 1000 ч.
*** Окисление по методу ГОСТ 981-75 прн
Примечание. Сырьем для всех масел, ти, для последних — сернистые нефти.
130 °C, время 30 ч и скорость расхода 50 см’/мни.
воздействия электрического поля напряженностью 2,5 МВ/м
145 °C, время 30 ч и скорость расхода кислорода 50 см!/мин.
кроме масел по ГОСТ 10121-76, являются малосернистые неф-
масла, используют различные методы, обеспечивающие защиту масла от непосредственного контакта с воздухом н его влагой (герметизация оборудования). В производстве кабелей используют только герметичные, а в силовом конденсаторостроенни вакуумно-плотные конструкции. Герметизацию используют и в транс-форматоростроении. При эксплуатации кабелей и конденсаторов замены и регенерации масла не производят.
Старение ухудшает рабочие параметры масла: tg б, цвет, кислотность, вязкость, температуру замерзания и др.
Температура застывания мало изменяется под влиянием окисления и дуговых разрядов, но существенно увеличивается при воздействии частичных разрядов за счет полимеризации компонентов масла и увеличения его вязкости. Обычно используемые присадки для понижения температуры застывания масел не применяются в процессе эксплуатации масел как ан-тиокислнтельные присадки. Поэтому при наличии депрессаторов удается устранить опасное снижение температуры застывания масел.
Подготовка свежих и регенерация масел, бывших в эксплуатации. Для удаления из масла диспергированной в нем влаги и крупных твердых примесей применяют различные центрифуги (серий НС, С, НСМ, ПСМ), имеющие производительность от 2000 до 10 000 л/ч и обеспечивающие необходимое качество масел, предназначенных для применения в трансформаторах и других электрических аппаратах напряжением 35 кВ и ниже.
Для удаления растворенных влаги, газов н легких примесей типа волокон и т. п. нз масел, используемых для пропитки и заливки электрических аппаратов напряжением более 35 кВ, применяют различные вакуумдегазационные
установки производительностью от 500 до 45 000 л/ч. Эффективным, но малопроизводительным (800—1000 л/ч) способом осушки масел является обработка высушенными до остаточной влажности 0,5 % (мае.) искусственными цеолитами марок NaA и СаХ (молекулярные сита), обеспечивающие содержание воды в масле 0,0015—0,0010 % (мае.). Для очистки от механических загрязнений масла фильтруют через пористые перегородки. Эффективность очистки зависит от размеров пор фильтрующих материалов. Известны способы фильтрации между слоями фильтровального материала (фильтры щелевого типа), магнитные фильтры (для улавливания из масла частиц черных металлов), электростатические фильтры.
Для регенерации масел с кислотным числом ниже 0,40 мг КОН на 1 г используют метод контактирования масла с различными природными и синтетическими адсорбентами при 50—60 °C (табл. 4.7). С целью повышения про-тивоокислительной стабильности регенерированных масел необходимо вводить присадку ДВРС или ионол в количестве 0,3—0,4 % (мае.). Основные показатели регенерированных ингибированных масел должны соответствовать нормам на свежие масла. Масла, залитые в оборудование, допускается эксплуатировать до тех пор, пока их показатели не превысят значений, указанных в соответствующей технической документации.
В зависимости от особенностей состава нефти и технологии получения масла физикохимические и электрофизические показатели товарных трансформаторных масел могут быть различными (табл. 4.8).
Кабельные масла различают по температуре вспышки и вязкости: марок С-220 и КМ-25— высоковязкие; МН-4 — маловязкое, содержа-
Диэлектрики на основе хлорированных углеводородов
81
Таблица 4.9. Основные физико-химические показатели свежих товарных кабельных масел
Показатель	Марка масел			
	С-220, ГОСТ 8463-76, код 02 5377 0200	МН-4 ТУ 38-101-654-76, код 02 5377 0102	КМ-25, ТУ 38-101-449-79, код 02 5377 0300	
			Высший сорт |	I сорт
Плотность при 20 °C, кг/м3	837	<900	>900	>900
Показатель преломления света прн 23 °C Кинематическая вязкость, 10~6 м2/с:	1,4870	<1,500	>1,500	>1,500
при -4-ЮО °C	11	—	23	23
при +50 °C	50	10,0	-—	—
при +20 °C	800	40,0	—	—
при 0 °C	5000	110,0	—	—
при —20 °C	—	575	—	—-
при —30 °C	—	2200	—	—
Температура вспышки в закрытом сосуде, °C	180	135	225	220
Температура застывания, °C	—30	—45	—10	-10
tg б при 50 Гц и 100 °C	0,002	0,003	0,005	0,005
То же после старения масла при 120 °C в течение 300 ч не более	0,009	0,020*	—	—
То же после старения масла в присутствии меди при 120 °C в течение 300 ч	0,012	0,350**	—	—
Вг при 50 Гц и 20 °C	2,25	2,2	2,15	2,15
р при 0,5 МВ/м и 100 °C	104	10И	2-101°	101°
Электрическая прочность при 50 Гц и 20 °C, МВ/м	21	18	15	15
Кислотное число, мг КОН на 1 г	0,02	0,04	0,06	0,07
Содержание золы, % (мае.), не более	0,001	0,005	0,007	0,008
Температура растворения масла в анилине, °C, в пределах Стабильность против окисления по методу ГОСТ 981-75:		72—75		
количество осадков после окисления, %, не более	—	0,02	—	—
кислотное число окисленного масла, мг КОН на 1 г		0,10	—	—“
* Температура старения 115 °C в течение 96 ч.
** Температура старения 100 °C в течение 300 ч.
щее 0,2 % присадки ионол. Масло КМ-25 используют в сочетании с канифолью или синтетическим полимером — октолом. Для пропитки бумажной изоляции кабелей на напряжение 1—35 кВ применяют компаунды, включающие масло КМ-25 и канифоль или октол в качестве добавки, повышающей вязкость и газостойкость пропитывающей массы. В маслонаполненных кабелях низкого и среднего давления применяют масло МН-4. Для маслонаполненных кабелей высокого давления применяют масло С-220. Все кабельные масла отличаются весьма низкими значениями tg б (табл. 4.9).
Основные показатели качества масла Для масляных выключателей и контакторных устройств регулирования напряжения под нагрузкой, имеющие марку МВ (код ОКП 02 5376 0109), должны удовлетворять следующим основным требованиям ТУ 38-101-857-80:
Плотность, кг/м3, не более ....	860
Вязкость, 10~6 м2/с, при —50 °C не
более ..............	150
Температура вспышки в закрытом сосуде, °C, не ниже..................... 96
Температура застывания, °C, не выше	—70
tg б при 50 Гц и 90 °C, не более . .	0,005
Конденсаторные масла (код 02 5376 0200). отличаются от большинства сортов трансформаторных масел более глубокой очисткой и меньшими значениями tg б (табл. 4.10).
4.4.	ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ НА ОСНОВЕ ХЛОРИРОВАННЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ
В течение последних 50 лет наибольшее применение имели синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов. Это обусловлено их высокой термоокислительной и электрической стабильностью, особенно при переменном напряжении, негорючестью, повышенным значением щ, относительно невысокой стоимостью при наличии вполне удовлетвори-
S2
Жидкие, диэлектрики
Разд. 4-
Таблица 4.10. Основные физико-химические показатели товарных конденсаторных масел по ГОСТ 5775-68 высшей категории качества (код ОКП 02 5376 0200)
Показатель	Масло серно-кис-лотиой очистки из малосер-ипстых нефтей	Масло фенольной очистки из сернистых нефтей с 0,2 % присаДки ДВРС
Плотность, кг/м3 Кинематическая вязкость, 10~6 м2/с:	866	901
при 20 °C	45	 30
при 50 °C	12	9
Содержание золы, % (мае.)	Отсутствует	0,005
Температура вспышки, °C	160	162
Температура застывания, °C	—45	—48
Кислотное число, мг КОН иа 1 г, не более	0,01	0,016
Содержание серы, %, не более	—	1,55
ег при 20 °C	2,2	2,26
tg6 при 100 °C	2-10-4	15-10-4
тельиых большинства эксплуатационных свойств. Однако, как указано выше, из-за токсичности хлорированных углеводородов их применение сначала ограничивалось, а сейчас почти повсеместно запрещено, хотя в эксплуатации еще имеются значительные количества.
Хлорированные углеводороды получают в
результате реакций взаимодействия соответствующих углеводородов (например, дифенила, бензола) с хлором, с замещением части атомов водорода в молекуле углеводорода атомами хлора. В зависимости от условий реакции могут быть получены моно-, ди-, три-, тетра-и т. д. хлорзамещенные мономерные и полимерные углеводороды. Обычно получается смесь соединений с разными степенями замещения (всего 148 изомеров), но с преимущественным содержанием с заданной средней степенью замещения. Фракционированием продуктов хлорирования удаляют летучие и смолистые соединения, адсорбционной очисткой и фильтрацией извлекают нежелательные примеси. Используют смеси различных хлоруглеводо-родов, отличающихся по своим химическим и электрофизическим свойствам, в основном трихлордифенил (ТХД) и смеси ТХД с трихлбр-бензолом.
По мере увеличения количества атомов хлора в молекуле полихлордифенила (ПХД) повышается молекулярная масса, растет плотность, вязкость, температура застывания, температура кипения, снижается упругость паров.
Температурный коэффициент объемного расширения ПХД находится в пределах 0,00067—0,00073 °C-1. Удельные теплоемкости различных ПХД близки и находятся, например, для ТХД в диапазоне 10—130 °C от 1,14 до 1,24 кДж/(кг-°С); теплопроводность при тех же температурах — в пределах 0,0958— 0,0987 Вт/(м-°С).
Допустимая рабочая температура ПХД находится в пределах 95—ПО °C в зависимости от условий работы н требуемого срока службы. При воздействии электрической дуги ПХД разлагается с выделением углерода и хлористого водорода. Для связывания хлористого водо-
Таблица 4.11. Основные показатели товарных хлорированных жидких диэлектриков
Показатель	Трихлордифенил, ОСТ 6-01-4.3-79		Совтол-10, ОСТ 6-01-17-74		Гексол, ТУ-01-981-75
	высший сорт	первый сорт	высший сорт	первый сорт	
Плотность при 20 °C, кг/м3	1360—1390	1360—1390	1510—1530	1540	1640
Кинематическая вязкость при 20 °C, 10-6 м2/с	40—70	40—70	650	650	3,5—4,0
Температура застывания, °C	—19	—18	—6	—6	—60
Удельная теплоемкость при	1,21	1,21	1,59	1,59	0,964
20 °C, кДж/(кг-°C)					
Коэффициент теплопроводно-	0,0963	0,0963	—	—	0,15
сти при 20°C, Вт/(м-°С) tg6 при 50 Гц, 90 °C не более р при 90 °C, Ом-м, не менее	0,015	0,02	0,03	0,06	0,03 (при 70 °C)
	3- 10s	3-109	104?	101?	1,3-101»
s, при 50 Гц не менее:					
при 20 °C	5,9	5,7	—	—	2,7—2,9 (при 70 °C)
при 90 °C	5,0	4,8	4,3	4,3	
Электрическая прочность, при	20	20	22	20	18
20 °C, МВ/м, не менее			(при 65 °C)	(при 65 °C)	(при 35 °C)
Массовая доля высокохлори-	3,5	3,5	— -	—-	—
роваиных гомологов (пеита-и выше), % не более					24 5149 0200
Код ОКП	24 5145 0120	24 5145 0000	24 5143 0120	24 5143 0130	
§ 4.4
Диэлектрики на основе хлорированных углеводородов
83
Таблица 4.12. Совместимость твердых электроизоляционных и конструкционных материалов с трансформаторными хлорированными жидкостями
Вид материала	Применяется без ограничений	Требуется предварительное испытание	Непригодны для применения
Металлы*	Все виды	—	—
Стекло, керамика	Все виды		—
Целлюлозные материалы	Кабельная, телефонная бумага, хлопчатобумажная ткань, электротехнический картой без наполнителей и несклеен-ный	Электротехнический кар тон с наполнителями или склеенный	
Древесина Слоистые пластики на- основе целлюлозных материалов и фено-лоформ альдегидных или эпоксидных смол	Буковая	Крезоло-, феноло- и ме-ламиноформальдегидные смолы; эпоксидные смолы, специально подобранные; некоторые полиуретановые смолы	Хвойные породы
Термопластичные пластмассы	—	Полиамидные, непластн-фицироваииые триэфиры целлюлозы	Поливинилхлоридные, полиметакрила т-ные
Уплотняющие ма-	Кремиийоргаиическая	Пробка (специально об-	Пробка необработан-
териалы	резина (термостатированная), асбест, кожа (специально обработан-	работанная), специальная резина иа основе иитрильного каучука;	ная, резина на основе натурального и синтетического кау-
	ная), политетрафторэтилен	линейные сополимеры гексафторпропилена и винилиденфторида	чука; поливинилхлорид
Клеи	Раствор целлюлозы в изоциановом эфире поливинилового спирта, казеин		Поливинилхлоридный, поливннилаце-татный, полиоргаио-силоксановые КТ-15 н КТ-47
Эмали	На основе изоцианового эфира терефталевой кислоты, эпоксидных смол (хорошо полимеризованных), специально подобранных На основе полиэфирно-полиизоциаиатных полимеров		На масляной основе, поливинилацетатные, нитроэмали
Пропитывающие лаки		—	На масляной илн мас-ляно-глифталевой основе
Прочие материалы	—	Флюсы для пайки на основе буры; молочнан 1 кислота	—-
* Во всех случаях металлические поверхности должны быть очищены от окалины, следов масла и смазок.
рода, выделяемого ПХД при его разложении электрическими разрядами и вымываемого из некоторых электроизоляционных материалов, например полипропиленовой пленки, в ПХД вводят специальные, главным образом эпоксидные, присадки, которые должны иметь высокую степень чистоты во избежание вредного воздействия на tgS как самого ПХД, так и пропитанной им изоляции.
Классификация и показатели качества хлорированных жидких диэлектриков даны . в табл. 4.11.
В силу полярности электроизоляционные свойства ПХД весьма чувствительны к различного рода загрязнениям. Они легко вымывают
и растворяют загрязнения из соприкасающихся с ними материалов. Для работы с ПХД подбирают хорошо совместимые с ними материалы, номенклатура которых значительно уже, чем с нефтяным маслом, а требования По чистоте более жесткие (табл. 4.12).
Для пропитки силовых конденсаторов применяют ТХД, который наряду со многими преимуществами обладает также и недостатками, препятствующими его конкуренции с другими пропитывающими жидкостями. К ним относится повышенная вязкость, особенно прн низких температурах. С увеличением вязкости при низких температурах резко снижается ег ПХД и замедляется поглощение и удаление
84	Жидкие диэлектрики	Разд. 4
газообразных продуктов разложения жидкости из зоны действия частичных разрядов.
Несмотря на значительные преимущества, ПХД не смогли полностью вытеснить нефтяное масло и другие виды пропитывающих веществ в силовых конденсаторах с широким диапазоном рабочих отрицательных температур, на постоянном напряжении, при использовании металлизированных обкладок.
В СССР для пропитки и заполнения силовых трансформаторов в основном применяют совтол-10, представляющий собой смесь 90 % пентахлордифенила н 10 % трихлорбензола, и гексол. Совтол-10 по своим вязкостно-температурным свойствам значительно уступает гексолу, что несколько ограничивает область его применения в трансформаторах. Гексол представляет собой смесь 20 % пентахлордифеиила и 80 % гексахлорбутадиена.
Для пропитанных хлордифенилом конденсаторов с повышенным градиентом желательно, а в бумажно-пленочных и пленочных конденсаторах обязательно применение эпоксидных стабилизаторов пропитывающего вещества. В противном случае возникающие при низких температурах н даже слабых перенапряжениях частичные разряды приводят к выделению НС1 и выходу конденсаторов из строя. Прн контактировании с полипропиленовой пленкой хлордифенилы вымывают примеси, из которых наиболее опасны хлористые соединения (остатки катализатора), существенно ухудшающие электрические характеристики конденсатора. Эпоксидный стабилизатор связывает HCI, предохраняя конденсатор от разрушения.
Попытки пропитки подобных конденсаторов иестабилизнроваииым трихлордифеннлом привели к резкому увеличению аварийности конденсаторов в эксплуатации. Эпоксидные стабилизаторы существенно повышают срок службы пропитанных ПХД бумажно-пленочных силовых конденсаторов за счет связывания не только продуктов разложения ПХД электрическим полем, но и ионных примесей, экстрагируемых из пленки и бумаги. Контроль содержания эпоксидных стабилизаторов включен в международные нормы. Главной трудностью стабилизации эпоксидными соединениями являются невозможность обеспечения достаточно инзких потерь н опасность резкого их увеличения у конденсаторов, содержащих бумагу и другие целлюлозные материалы, особенно если они являются адсорбентными, т. е. содержат мелкодисперсный адсорбент для улавливания ионных загрязнений. Для пропитки адсорбеит-ных бумаг приходится использовать нестаби-лизироваиный ТХД либо специальные эпоксидные присадки.
Применяемая в СССР присадка диглицидовый эфир бисфенола ие приводит к увеличению потерь в конденсаторах с адсорбентной бумагой. Она ие удерживается адсорбентом конденсаторной бумаги и ие ухудшает существенно ее потери после пропитки.
Уменьшить чуствительность к загрязнениям и повысить стабильность трансформаторных жидких диэлектриков можно при замене сов-тола на гексол, который ие горюч, не взрывоопасен, химически стабилен, имеет хорошие электрофизические и вязкостно-температурные свойства. Гексол не застывает при температуре
до —60 °C и меньше подвержен влиянию загрязнений, чем совтол. Он совместим с материалами, приведенными в табл. 4.12.
Все жидкости иа основе ПХД относятся к категории токсичных и биологически вредных соединений, и при их использовании следует соблюдать установленные правила техники безопасности и .промышленной санитарии.
Экологическая опасность ПХД возрастает с увеличением степени хлорирования, поэтому пентахлордифенил в конденсаторостроении был заменен ТХД, содержание высокохлорирован-иых фракций в котором стало нормироваться на уровне не выше 0,5—3,5 %.
Снижение степени хлорирования приводит к понижению вязкости ПХД. При внедрении полипропиленовой пленки потребовались снижение температуры пропитки и соответственно дальнейшее снижение вязкости ПХД, применяемых для пропитки силовых конденсаторов. Это обстоятельство потребовало дополнительного снижения степени хлорирования ПХД, что благоприятно сказалось иа их экологических свойствах.
Предельно допустимая концентрация ТХД в воздухе рабочей зоны 1 мг/м3 относится к классу высокоопасных веществ по ГОСТ 12.1.007-76.
Утилизация трансформаторов и конденсаторов с полихлордифенильиыми жидкостями, отработавших свой срок, производится по специальной нормативно-технической документации.
Для пропитки трансформаторов и конденсаторов применяют также другие виды хлорированных углеводородов или нх смеси: различные виды сложных эфиров (см. § 4.7), пропитывающее вещество Южилек (Франция) на основе полихлорфенилтолилметанов. Южилек мало отличается от хлордифеннлов по своей стабильности и совместимости с обычно применяемыми материалами, но имеет несколько меньшую огнестойкость.
В распределительных трансформаторах взамен ПХД за рубежом находят применение Южилек-141 (чистый дихлортолилдихлорфеиил-метан) и на основе его смесей с трихлорбензо-лом различные модификации, например Южилек Т. Жидкости Южилек малотоксичны, био-разлагаемы при достаточной химической стабильности.
4.5.	ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ НА ОСНОВЕ ПОЛИОРГАНОСИЛОКСАНОВЫХ
(КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ) СОЕДИНЕНИЙ (ПОСЖ)
Жидкие диэлектрики на основе полиорга-носилоксановых соединений имеют постоянно расширяющуюся область применения, особенно в зарубежной практике, связанную с запрещением и ограничением производства ПХД и их заменой в различных электротехнических изделиях на нетоксичные и экологически безопасные кремнийорганические жидкости.
В отечественной практике полиорганоси-локсановые жидкости используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, блоках радио- и электронной аппаратуры, волноводах, преобразовательных устройствах, магнетронах и в некоторых других елуча-
§ 4.5	диэлектрики на основе полиорганосилоксановых соединений	85
ях, а за рубежом, кроме того, в силовых распределительных и тяговых трансформаторах, на крупных морских судах.
Имеющийся более чем 10—15-летний опыт применения жидких полиорганосилоксаиовых диэлектриков подтвердил их высокое качество, термоокислительную стабильность и эксплуатационную .надежность.
ПОСЖ горят, но прн горении выделяют плотные пары, содержащие мельчайшие частицы кремния, углекислый газ, водяные пары, формальдегид и пр., которые способствуют погасанию пламени.
В распределительных трансформаторах, предназначенных для работы в пожароопасных условиях, расширяется применение димегилси-локсаиовой жидкости вместо ПХД, так как получены данные о огнестойкости пропитанных ею. трансформаторов. Температуру вспышки ЗТбЙ жидкости для трансформаторов нормируют ие ниже 300 °C. По мере старения. ПОСЖ температура их вспышки понижается. Для повышения температуры вспышки в ПОСЖ вводят соединения железа, меди, церия и некоторых других металлов, которые являются стабилизаторами разрушения ПОСЖ. Наиболее активны из них соединения церия, которые позволяют существенно повысить температуру вспышки ПОСЖ- Введение небольшого количества ацетилапетоната церия повышает температуру вспышки и снижает количество выделившегося газа в результате термического разложения ПОСЖ-
ПОСЖ пока еще нельзя рассматривать как полноценные заменители ПХД вследствие дороговизны и неразложения в окружающей среде, хотя они и не токсичны.
Расширяется применение ПОСЖ в бумажно-пленочных и чистопленочиых силовых конденсаторах низкой частоты вместо ПХД. В этом случае ПОСЖ ие обеспечивают таких же высоких характеристик частичных разрядов по сравнению с пропиткой ПХД. Для устранения этого недостатка в конденсаторные ПОСЖ вводят от 0,5 до 20% (мае.) специальных стабилизаторов или дополнительно вводят ПОСЖ, содержащие ароматические структуры (полиметилфенилсилоксан).
Пропитанные ПОСЖ пленочные конденсаторы выпускают на рабочие частоты от 10 до 50 кГц.
ПОСЖ применяют при сравнительно малой доле их стоимости в общей стоимости пленочных силовых конденсаторов, когда преимущества ПОСЖ являются решающими. Например, пропитанные ПОСЖ пленочные поликарбоиат-иые силовые конденсаторы вследствие повышенной рабочей температуры (130—140 °C) имеют лучшие удельные характеристики по сравнению с другими типами.
Применяемые ПОСЖ в зависимости от строения радикала (метил-, этил-, фенил-, галоген-), непосредственно связанного с атомом кремния, относятся к следующим основным группам:
а)	полиметилсилоксановые	жидкости
(ПМСЖ);
б)	полиэтилеисилоксановые	жидкости
(ПЭСЖ);
в)	полиметилфенилснлоксановые жидкости (ПМФСЖ);
г)	полихлор (фтор) органоснлоксановые жидкости ПХ(Ф)ОСЖ.
Товарные ПОСЖ представляют собой смеси . продуктов одного из названных видов, но различной молекулярной массы. Обычно, чем больше молекулярная масса, тем менее летуча жидкость, тем выше ее температура застывания, больше вязкость. ПМСЖ среди ПОСЖ отличается более пологой кривой зависимости вязкости от температуры. ПЭСЖ и ПМФСЖ при равных с ПМСЖ значениях вязкости при 20 °C имеют более высокую вязкость при отрицательных температурах. ПХ(Ф)ОСЖ характеризуются наиболее высокой вязкостью при отрицательных температурах.
Молекулярная масса ПМСЖ средней вязкости лежит в пределах 3000—30 000, При равновеликих значениях вязкости молекулярная масса ПМФС и ПХ(Ф)ОСЖ, как правило, выше, чем ПМСЖ-
Плотиость для большинства ПОСЖ лежит в пределах 940—980 кг/м3 и только для полимеров, содержащих фенильные или галоидные радикалы, плотность превышает 1000, ио не более 1200—1400 кг/м3 (если желательно сохранить свойства жидкости).
Температура кипения и летучесть ПОСЖ зависят от их вязкости (молекулярной массы). Только очень низкомолекулярные жидкости кипят при атмосферном давлении. Жидкости с вязкостью при 20 °C, превышающей 10Х X 10“® м2/с, кнпят при давлении 131,5—394,5 Па при температурах свыше 250—300 °C. Летучесть различных видов ПОСЖ практически одинакова и значительно меньше, чем нефтяных масел. Для ПОСЖ с вязкостью (16—30) X Х10“® м2/с при 50°C, не содержащих низкомолекулярных полимеров, характерна весьма низкая упругость паров — порядка 1,31— 131 мкПа при 20 °C.
Температура вспышки и воспламенения ПОСЖ связана с их летучестью. Она колеблется от 145—150 °C (для ПМСЖ и ПЭСЖ) до 290°C (для ПМФСЖ). При температурах, более высоких, чем температура вспышки, ПОСЖ самовоспламеняются без контакта с открытым пламенем.
Температура застывания большинства средиевязких ПОСЖ ниже —60 °C.
Поверхностное натяжение ПМСЖ отличается аномально низкими значениями — от 16 кН/м при вязкости 0,65-10-® м2/с до 21 кН/м при вязкости 50-10“® ма/с и выше.
Температурный коэффициент объемного расширения для различных ПОСЖ колеблется в пределах от 0,00065 до 0,00091 °C-1. Продукты термической деструкции ПМФСЖ и ПМСЖ химически подобны первоначальным полимерам и ие обладают коррозионным действием, однако снижают вязкость жидкости. При термической деструкции ПХ(Ф)ОСЖ образуют кислые продукты, которые могут в дальнейшем увеличивать скорость разложения полимеров. Термостабильность смеси ПОСЖ с другими жидкими диэлектриками определяется стабильностью меиее стабильного компонента.
Основные продукты окисления ПМСЖ: па-раформальдегнд, муравьиная кислота, вода, окись углерода, углекислый газ, водород, сшитый полимер, ПМСЖ, до 205 °C имеют низкую скорость окисления и стабильнее нефтяных ма
86
Жидкие диэлектрики
Разд’. 4
сел. ПМФСЖ по сравнению с ПМСЖ имеют большую окислительную способность, возрастающую с увеличением отношения фенильных радикалов к метильным, которые легче окисляются. По окислительной стабильности ПОСЖ. содержащие хлор и фтор, близки к ПМФСЖ.
Для повышения окислительной стабильности ПОСЖ используют растворяющиеся в них антиокислительные присадки, например: производные ферроцена, содержащие железо, металл-оргаиические соединения, включающие церий или другие редкоземельные элементы, бензантрацен и др.
Ииертиы относительно друг друга ПОСЖ и ароматический полиамид, тетрафторэтилеи, полистирол, метакрилат, пластмассы на основе фенольных смол, целлюлозные материалы. Совместимы с ПОСЖ хлоропреновые, изобутиленизопреновые, нитрилбутадиеновые и фтор-каучуковые резины. Непригодны полиэтилен, поливинилхлорид, кремнийорганические резины.
Большинство металлов при температуре до 220 °C не влияют иа окислительную стабильность ПМСЖ и ПМФСЖ. Селен, теллур, свинец и сплавы на его основе ускоряют образование геля. Медь, фосфористая бронза, алюминий в некоторых условиях действуют как ингибиторы гелеобразования.
ПМСЖ растворимы в легких углеводородных жидкостях, галоидированных углеводородах, высших спиртах, эфирах, кетонах; частично растворимы в зависимости от вязкости в ацетоне, бутаноле, легких нефтяных маслах; не смешиваются с тяжелыми нефтяными маслами, петролатумом, тяжелыми галоидирован
ными углеводородами, легкими спиртами (эта-иол, метанол), эфирами (этилцеллюлозы), жирными кислотами. Фенилированиые производные более растворимы, чем метилированные. ПЭСЖ растворимы в ароматических и хлорированных углеводородах н нефтяных маслах. Большинство производных органосилоксаиов, содержащих галоидные радикалы, нерастворимы в органических растворителях.
Значения ег ПМСЖ и ПЭСЖ практически не изменяются в широком диапазоне частот — до 108 Гц. Изменение частоты мало сказывается на характере температурной зависимости tg 6 ПОСЖ. Значения ег ПОСЖ мало изменяются при повышении вязкости и понижаются с ростом температуры. Характерная для ПМСЖ пологая кривая изменения вязкости с температурой определяет малую зависимость tgS ПМСЖ различной вязкости от температуры.
Замещение метильных радикалов оптимальным числом фенильных радикалов заметно повышает ег жидкости. То же наблюдается при введении хлора в фенильный радикал ПМФСЖ-
У ПОСЖ, не содержащих влаги и посторонних примесей, Еар в равномерном электрическом поле не ниже, чем у нефтяных масел или хлоруглеводородов.
В неравномерном электрическом поле импульсная ЕПр в промежутке острие — сфера диаметром около 3 мм у ПОСЖ выше, чем у нефтяного масла, причем наблюдается некоторое ухудшение импульсной Евр с ростом содержания фенильных радикалов. В больших промежутках, например при электродах диаметром около 25 мм, наоборот [за исключением Таблица 4.13. Номенклатура и показатели
		ПМСЖ			
Показатель	ПМС-10	ПМС-20	ПМС-50	ПМС-60	
Плотность при 20 °C, кг/м3 Температура кипения при 150—400 Па, °C Температура вспышки, °C, не ниже Температура застывания, °C, не выше Кинематическая вязкость, 10~6 м2/с: при 100 °C при 20 °C	- >-* при —50 °C Пробивное напряжение в стандартном разряднике, кВ, не менее tg 6 при 100 Гц и 20 °C tg 6 при 100 Гц и 100 °C р при 0,2 МВ/м и 20°C, Ом-м вг при 50 Гц и 20 °C Содержание воды, % (мае.), не более Удельная теплоемкость при 20 °C, Дж/(кг-°С) Коэффициент теплопроводности при 20 °C, Вт/(м-°С) Молекулярная масса Показатель преломления при 20 °C Код ОКП	942 250 172 —65 3,2 10 120 (при —60 °C) 35 0,0002 0,0008 2-1012 2,6—2,7 0,004 1725 0,138 950—1500 1,401 22 2921 0103	956 250 200 —60 7,4 20 172 35 0,0002 2- 1012 2,6—2,7 0,004 1717 0,140 1000—1700 1,403 22 2921 0105	974 300 220 —60 17,2 50 500 45 0,0002 0,001 2-1012 2,6—2,7 0,004 0,153 2000—3000 1,405 22 29210112	974 300 280 —60 60 700 45 0,0002 0,001 2-1012 2,6—2,7 0,004 0,154 1,405 22 29210109	
Примечания: I. ПМСЖ выпускают по ГОСТ 13032-77; ПЭСЖ марок 132-12д и ПЭС-3-—соответствен 2. В скобках приведены прежние обозначения марок полиорганосилоксанов.
§ 4;5 '	Диэлектрики на основе полиорганосилоксановых соединений
87
ПМФСЖ с высоким содержанием фенильных радикалов, равным 28 % (мол.)], £пр при импульсах у нефтяного масла выше.
Изменение относительной влажности от 2 до 30 % мало влияет на переменное пробивное напряжение ПОСЖ, затем с ростом относительной влажности оно быстро падает, а при 60— 65 % остается постоянным. При пробое ПОСЖ на переменном напряжении появляются мостики, степень образования которых увеличивается с ростом вязкости ПОСЖ. Полагают, что они состоят из полупроводящего карбида кремния. С ростом вязкости ПОСЖ его переменное пробивное напряжение снижается. Обнаружено влияние материалов электродов на £пр ПОСЖ.
Разложение ПОСЖ электрической дугой сопровождается газовыделением в основном водорода и твердых продуктов: углерода, двуокиси и карбида кремния, резко снижающих Ёпр’ПОСЖ- Разложение ПМСЖ н ПЭСЖ частичными разрядами сопровождается газовыделением, в основном водорода, ПМСЖ нега-зостойкне, а ПМФСЖ газостойкие.
Напряжение возникновения частичных разрядов и их погасания в промежутке игла — плоскость у ПМФСЖ существенно выше, чем у ПМСЖ. При температуре выше 100 °C оио снижается и становится ниже, чем у ПМСЖ.
Исследование обеих жидкостей после теплового старения в чистом виде и в бумажных и пленочных конденсаторах не обнаружило заметного ухудшения их свойств; установлено практически полное отсутствие растворения примесей из бумаги и пленки, а также атактической фазы полипропилена.
Относительная радиационная стойкость ПОСЖ повторяет их распределение по окислительной стабильности вследствие сходства механизмов радиационного распада и окислительного старения. Среди продуктов радиационного распада ПМСЖ и ПМФСЖ содержится водород, углеводородные газы, некоторое количество жидких углеводородов, кремнеметилев, кремнеэтилен, дисилан и сшитый полимер.
Биологическое воздействие ПОСЖ на человеческий организм либо отсутствует, либо слабое. ПМСЖ практически нетоксичны, ПМФСЖ могут оказывать большее воздействие, чем ПМСЖ. При разложении ПХ(Ф)ОСЖ могут образовываться токсичные продукты.
В СССР производится широкая номенклатура ПОСЖ (табл. 4.13), применяемых в качестве жидких диэлектриков.
У конденсаторов, пропитанных диметилпо-лиорганосилоксановой жидкостью, температурные зависимости напряжения возникновения и погасания частичных разрядов носят слабо выраженный горбовидный характер. При этом напряжение погасания частичных разрядов оказывается в 2—3. раза ниже, чем напряжение возникновения. При пропитке ПМФСЖ напряжения возникновения и погасания частичных разрядов различаются лишь на 25 %. Они линейно снижаются с температурой в пределах от —20 до +80 °C.
При температуре от 20 до ПО °C tgfi полипропиленовых конденсаторов, пропитанных ПМФСЖ, составляет примерно 0,1 %, а ПМСЖ —0,075—0,08 %.
качества ПОСЖ, выпускаемых в СССР
	ПЭСЖ		ПМФСЖ		ПХ (Ф) осж		
	132-712Д (ПЭС-Д)	пэс-з	ФМ-5	133-79 (ФМ-1322)	161-123 (ФС-5)	ХС-2-1	161-45 (ФС-56)
	960	960	944	1003	1080	1029	1145
	165	150-185	250	190	200—250	—	315
	150	125	200	200	200	240	320
	—60	—70	—НО	—70	—100	—94	—90
	—		3,3	4,6	5,9	5	8	ПО
	70—140	15	16	24,5	18	45	550
		380	150	250	600	—	3270 (прн —20 °C)
	45	45	—	35	—	—	—
	0,0002	0,0003	0,002	0,0016	0,02	1, ч	0,0001
	0,007	0,03	—		—	—	0,006
	3- 101г	Ю11	10И	10’1	5-Ю10	—	4-10»
	2,5	2,4	2,8	2,7	5,4	—.	5,8
	—.	—	—	—	—		
	1738	1733	1788	1763	1691	1696	1482
	0,171	0,138	0,135	0,143	0,115	0,141	0,127
			415—470			1900	1500—2600	1500—2550	5800
	——	1,438	—	1,451	—	1,4302	1,3913
	22 2913 0101	22 2912 0103	22 2933 0105	—	—	22 2941 0100	—
tse ПО ГОСТ 10916-74 в ГОСТ 13004-77; ПМФСЖ — ПО ТУ 6-02.973-79; ПХ(Ф)ОСЖ — ПО ТУ 6-62-1030-75.
88
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
4.6.	ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ НА ОСНОВЕ ФТОРОРГАНИЧЕСКИХ (ФОСЖ)
И ХЛОРФТОРОРГАНИЧЕСКИХ (ХФОСЖ) СОЕДИНЕНИЙ
Хлорфторуглеводородные и фторуглеводородные жидкости (ФУЖ) образуют семейства отличающихся строением молекул, содержанием атомов хлора и фтора, но имеют между собой определенные сходства свойств. С химической точки зрения они являются производными углеводородов, аминов, эфиров и др., в которых атомы водорода частично или полностью замещены атомами хлора и фтора. Прн полном замещении водорода фтором жидкости называют перфторированными углеводородами.
Способы синтеза ХФОСЖ и ФОСЖ в большинстве случаев отличаются сложностью, для осуществления многих нз них требуются дорогие исходные продукты и реактивы. Эти обстоятельства определяют их высокую стоимость и ограниченные масштабы применения.
Некоторые хлорфторуглеводсроды, которые по своим термодинамическим свойствам нашли применение в качестве хладоагентов, получили название хладонов (раньше их называли фреонами). Ряд хладонов нашли применение в качестве жидких диэлектриков. Это обусловлено их негорючестью, высокой химической,
окислительной и термической стабильностью, хорошими электрофизическими и теплопередающими свойствами. Хладоны применяют для заполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электротехнических изделий во всех случаях, когда другие виды жидких диэлектриков не выдерживают дысоких рабочих температур. Показатели некоторых хладонов по ТУ и литературным данным приведены в табл. 4.14.
Под воздействием электрической дуги фторуглеводородные жидкости разлагаются с выделением низкомолекулярных фтор-углеводородов, углекислого газа, окиси углерода, фторангидрндов. Последние могут вызывать коррозию металлов или разрушение твердых электроизоляционных материалов. Продукты, образующиеся при пробое ФУЖ, мало влияют на снижение их электрической прочности, в связи с чем такого рода жидкости могут применяться для заполнения коммутирующей аппаратуры.
Некоторые типы перфторированных жидкостей, имеющих невысокие температуры кипения (104—140°C), являются перспективными для применения в силовых трансформаторах с испарительным охлаждением или для получения комбинированной электроизоляционной и теплоотводящей среды с использованием элегаза. Например, в США и в Японии длительное время эксплуатируются такие трансформаторы
Таблица 4.14. Основные физико-химические и электрофизические показатели жидких хладонов
Показатель	Хладон-112, ТУ 6-02-831-79	Хладон-113, ГОСТ 23844-79	Хладон-114, ТУ 6-02-470-80
Требования ТУ и ГОСТ			
Содержание основного компонента, %	97,0	99,96	99,7
(мае.), ие более Содержание органических примесей, %	3,0	0,03	0,2
(мае.), ие более Содержание нелетучего остатка, % (мае.),	0,003	0,001	0,001
не более Кислотность	Отсутствие	Соответствие п. 4.Б ГОСТ	Отсутствие
Содержание свободного хлора	»	Отсутствие	—
Содержание воды, % (мае.), не более	—	0,003	0,002
Содержание воздуха, % (объем.), не более	—	—-	0,10
Код ОКП	2412 4901 0004	2412 4902 0001	2412 4901 0005
Фактические значения по литературным данным			
Плотность, кг/м8	1634 прн 30 °C	1576 при 20 °C	1456 при 25 °C
Температура кипения, °C	90—100	47,6	3,6
Температура плавления,°C	—23,8	—35	—94
Теплопроводность, Вт/(м-°С)	.0,075	0,07	0,07
Вязкость, сПз	1,21 при 25 °C	0,68 при 25 °C	0,356 при 30 еС
Поверхностное натяжение, кН/м	23 при 30 °C	19,6 при 20 °C	—
Urn при 60 Гц и 25 °C, кВ:			
жидкости	32	31	49
пара при 0,10 МПа	—	28	25-
tg 6 при 100 Гц и 25 °C	0,0002	0,0001	0,00001
р при 25°C, Ом-м	1012	101*	1014— 10и при о°С
Ег при 100 Гц и 25 °C	2,52	2,41	2,26
Примечание. Значения tg ё. р—по данным Brock С. М., Coyner Е. С. «Proc. 6-th Electrical Insulation Conf.. 1965. с. 241—250; все остальные фактические значения —по данным В. Ф. Томановской, Б. Е. Колотовой «Фреоны, свойства и применение». М... 1970, с, 68—98.
§ 4.8	Диэлектрики на основе синтетических углеводородов	89
напряжением 65—77 кВ, мощностью 25— 40 мв-а;
ХФОСЖ и ФОСЖ малогигроскопичны. Однако при продолжительной выдержке в атмосфере повышенной влажности их электрическая прочность снижается.
Для хладоиов характерна хорошая совместимость с большинством материалов, применяемых в электротехнических изделиях.
В хладонах значительно набухают иитрил-кремиийоргаиические и кремнийорганические резины, натуральный каучук, буна и бутилкаучук. Непригодными являются лаки на масляной основе.
Хладоны отличаются уникальными теплопередающими свойствами, что обусловлено высокими значениями теплоты их парообразования.
Хладоны являются негорючими жидкостями, а смесь паров хладонов с воздухом взрывобезопасна.
Хладоны признаны нетоксичными соединениями, однако в помещении, заполненном парами хладона, при достаточной их конпентрации наступает смерть теплокровных животных от удушья, вызванного, по-видимому, недостатком кислорода.
4.7.	ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ НА ОСНОВЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ. КАСТОРОВОЕ
МАСЛО
Жидкие сложные эфиры представляет собой широкую группу продуктов химической промышленности с весьма разнообразными свойствами, необходимыми для электрической изоляции конденсаторов. Их применение возросло после повышения гидролитической устойчивости с помощью эпоксидных соединений.
В СССР, как и за рубежом, проводятся работы по применению разных сложных эфиров в производстве конденсаторов. До сих пор для производства конденсаторов применяют сложный эфир природного происхождения — касторовое масло.
Касторовое масло — триглицерид рициио-левой кислоты до сего времени является незаменимым пропитывающим веществом для импульсных конденсаторов. Несмотря на трудность очистки, неоднородность свойств и невозможность достижения достаточно малых значений tg б, его так же используют и в пленочных конденсаторах переменного тока низкого напряжения. Касторовое масло получают из семян клещевины.
В качестве жидкого диэлектрика используют высокоочищенные бразильское, индийское и отечественное (ГОСТ 18102-72) медицинские касторовые масла и техническое касторовое масло по ГОСТ 6757-73. В отечественной промышленности используют касторовое масло всех сортов, но в основном техническое по ГОСТ 6757-73, получаемое методом экстракции. Важным показателем качества касторового масла является кислотное число, которое перед заливкой в конденсаторы не должно превышать 0,3 мг КОН на 1 г.
Наличие в касторовом масле растворенных кислот способствует быстрому его старению и. разрушению. Причинами их появления в масле могут быть некоторые адсорбенты (бентонит,
асканит), используемые при технологической очистке, которые, например бентонит, к тому же избирательно адсорбируют естественные антиокислители касторового масла, что также нежелательно.
При выборе технологического режима подготовки касторового масла перед пропиткой им конденсаторной изоляции следует иметь в виду, что при давлении ниже 80 Па и 120 °C оно разрушается, что оно легко окисляется кислородом воздуха, в связи с чем необходимо исключать возможность контакта масла с воздухом. Очистку касторового масла в конденсаторном производстве производят адсорбентами: отбеливающими землями, силикагелем, активированным углем.
Касторовое масло увеличивает срок службы пропитанных нм конденсаторов за счет высокой способности к газопоглощению в условиях воздействия частичных разрядов, сопровождающихся уплотнением молекул. Продукты уплотнения масла тонкой пленкой покрывают обкладки н резко увеличивают срок службы.
Параметры касторового масла по ГОСТ 18102-72: плотность 948—968 кг/м3, кинематическая вязкость: (130—134) • 10~в м2/с при 50 °C, (20—25) • 10“6 м2/с при 90 °C; температура застывания —15-;—17°C, ег=?=4-*-4,5 при 20 °C, tg 6=0,01-^0,03 при 20 °C.
Жидкие диэлектрики — смеси сложных эфиров — нашли широкое применение за рубежом в производстве бумажных конденсаторов вместо хлордифеиилов, чему способствовало большое значение ег. В СССР сложные эфиры под маркой ДОФ выпускают в больших количествах для других целей. Для использования в производстве конденсаторов они требуют известной технологической доработки для достижения стабильности электрических показателей. Сейчас у нас применяют импортные сложные эфиры, в частности марки Миксо-флекс-1000 (Mixoflex-1000) французской фирмы «Проделек» (Prodelec), имеющие температуру застывания —41 °C, е, при 20 °C 5,3 и tg6 0,05.
4.8.	ЖИДКИЕ ДИЭЛЕКТРИКИ НА ОСНОВЕ
СИНТЕТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
Жидкие диэлектрики на основе синтетических углеводородов получают: а) путем полимеризации непредельных углеводородов (целевой продукт — полибутены, полиизобутилекы, полипропилены); б) путем алкилирования ароматических углеводородов (целевой продукт — алкилбензолы и др.) и в некоторых случаях последующей их гидрогенизацией. Для этих диэлектриков характерны низкий tg 6 и высокая стойкость в электрическом поле.
Высокой стабильностью и хорошими электрофизическими параметрами отличаются соединения на основе продуктов гидрогенизации алкилбензолов, трифенилов. Материалы этого типа нашлн применение за рубежом и в СССР.
Положительные результаты для бумажных, бумажно-пленочных и пленочных конденсаторов получены в СССР с этиловыми производными дифенила. Они химически стабильны, нетоксичны, обладают повышенной электрической прочностью и стабильностью в электрическом поле, малой вязкостью, низкой температурой застывания, высокой газостойкостью, стабильностью электрических параметров в диапазоне
90
Жидкие диэлектрики
Разд. 4
температур от —60 до +125 °C. Благодаря малой вязкости этиловые производные дифенила легко проникают в зазоры между обкладками и твердым диэлектриком, лучше пропитывают бумажный диэлектрик, позволяют увеличить рабочий градиент и срок службы, улучшить удельные параметры силовых конденсаторов. Сравнительные ресурсные испытания напряженностью 40 МВ/м (действующее значение) при температуре окружающей среды 70 °C показали, что срок службы бумажных силовых конденсаторов, пропитанных этиловыми производными дифенила, в 20 раз выше, чем при пропитке октолом (см. ниже). При сравнительных ресурсных испытаниях прн 33 МВ/м пленочных полнэтилеитерефталатных конденсаторов через 3000 ч отказало 17 % пропитанных конденсаторным маслом и ни одного, пропитанного этиловым производным дифенила.
Полибутены — экологически безопасные, практически нетоксичные, биоразлагаемые, прозрачные, светлые жидкости с широким диапазоном плотности и вязкости, обладающие малым tg 6, высокой стабильностью в электрическом поле, рабочей температурой 130 °C, хорошо смешиваются с нефтяными маслами.
В СССР разработаны конденсаторные полибутены: октол (ГОСТ 12869-77) и полибутеи СК (табл. 4.15). Полиизобутилены используют в чистом виде н в смеси с нефтяными маслами: до 0,2—20 % трихлорбензола (для повышения бг, снижения вязкости и температуры застывания), до 0,01—10 % циклогексиламииа для связывания продуктов разложения поли-бутнленов в эксплуатации, до 0,05—15 % бутилированного окситолуола для улучшения стойкости против окисления. Полибутен СК получают из отхода при производстве синтетического каучука на основе дивинила. Октол получают полимеризацией фракции крекинг-газа, образующегося в виде отхода при переработке нефти и содержащего изобутилен и нормальный бутилен.
Полйбутен СК и октол являются более дешевыми продуктами, чем чистый полиизобутилен. Их термоокислительная стабильность достаточно высока: после прогрева в течение 250 ч при 125 °C в закрытом сосуде их кислотное число и удельное объемное сопротивле
ние ухудшились менее чем на 10 %, а после испытания в течение 400 ч в кислороде в присутствии электролитической меди tgS возрос примерно до 0,02, кислотность и цвет существенно не изменились, осадка и заметных изменений на поверхности медн ие обнаружено. При испытании в данных условиях даже стабилизированные нефтяные масла сильно темнеют, их электроизоляционные свойства катастрофически ухудшаются, а находящиеся в иих медные кольца тускнеют.
У пропитанных полибутеном фольговых бумажных конденсаторов переменного тока срок службы в 1,8—2,3 раза выше по сравнению .с такими же конденсаторами, пропитанными конденсаторным нефтяным маслом повышенной газостойкости. Применение октола в смеси с вазелином для металлизированных цинком бумажных конденсаторов позволило увеличить срок службы в 20—40 раз по сравнению с различными конденсаторными и трансформаторными маслами.
Некоторые сорта полибутенов имеют пониженную температуру вспышки из-за содержания легколетучих компонентов. В октоле содержится до 2 % компонентов, выкипающих при остаточном давлении 26 Па и 130 °C. Некоторые товарные полибутены имеют повышенное результирующее газовыделеиие при испытании в исходной атмосфере воздуха. Очистка от легколетучнх примесей приводит к существенному улучшению газостойкости и получению высокогазостойкой жидкости во всех характерных областях кривой газостойкости при испытании в исходной атмосфере воздуха. С ростом температуры газостойкость полибутена СК снижается, а октола — увеличивается соответственно с их различиями в вязкости. Пропитанные полибутеном силовые конденсаторы характеризуются резко увеличенным сроком службы в эксплуатации по сравнению с пропиткой нефтяным конденсаторным маслом.
Взаимодействие продуктов разложения пропитывающих веществ с металлическими обкладками оказывает большое влияние на газостойкость и соответственно на срок службы силовых конденсаторов. Высокая термоокислительная стабильность полибутена, незначнтель-
Таблица 4.15. Основные физико-химические показатели конденсаторных полибутенов
Марка полибутена	Средняя молекулярная масса	Плотность, кг/м®	Кинематическая ВЯЗКОСТЬ, IO—6 м2/с	Температура, °C		Ег ПрИ 20 °C	tg С при 20 'С
				застывания	вспышки		
Октол, ГОСТ 12869-77 Опытно-промышленные партии (СССР): полибутеи СК	400—800	860—875	300 (30 °C)	— 12	165	2,3	1,3-10-§
	300—400	833	22,05 (20 °C)	—40	138	2,2	10-4
полибутеи	300—500	—	100—2000 (38 °C)	—	—	2,1	10—4
Полиизобутилен КФ ВНИИНП*	340	838	6,4 (100 °C)	—42	168	2,1	10—S
Куйбышевский филиал ВНИИнефтепереработки.
§5.1.
Общие сведения
91
ное выделение кислых продуктов разложения, особо опасных для взаимодействия с обкладками, сопровождающегося дополнительным газо-выделением из пропитывающего вещества, способствует резкому увеличению срока службы конденсаторов с металлизированными обкладками, например по сравнению с пропиткой обычными нефтяными маслами это увеличение составляет два порядка.
В пропитанных металлизированных и различного типа Пленочных и бумажно-пленочных конденсаторах широко используются полибутены. В пленочных конденсаторах применяют полибутен с молекулярной массой от 300 до 500, полибутен, стабилизированный циклогек-силаминами, и его смеси с нефтяными маслами и синтетическими олефинами. Такие же по-либутеиы в ряде случаев применяют в силовых конденсаторах иа рабочую частоту от 2 до 10 кГц. Полибутены за рубежом стали применять вместо хлордифенилов.
В бумажных металлизированных конденсаторах низкого напряжения используют полибутены с молекулярной масой от 300 до 800 и даже до 1600, например октол и его смеси с нефтяным маслом.
Как исключительно высокогазостойкое синтетическое углеводородное пропитывающее вещество известен додецилбензол, вначале нашедший применение для пропитки маслонаполненных кабелей с полой жнлой. При пропитке силовых конденсаторов он обеспечивал даже лучшие характеристики частичных разрядов, чем при пропитке ПХД, но не нашел применения вследствие меньшей в 2 раза ег. Внедрение бумажно-пленочного и чисто пленочного диэлектрика обеспечило возможность настолько большого увеличения рабочих напряженностей электрического поля, что значение е. в пропитанном диэлектрике стало менее важным параметром. Поэтому додецилбензол стал применяться для пропитки силовых конденсаторов высокого напряжения как в чистом виде, так и в смеси с диоктилфталатом и хлорбензолом для увеличения ег.
Широко применяются синтетические углеводородные ароматические масла ряда диари-лалкана, например фенилксилилэтан (РХЕ за рубежом и ФКЭ в СССР). В СССР эти материалы известны под марками Азнефтехим-3 и ФКЭ (ВНИИНП). Они обладают высокими га-зостойкостью и стабильностью, экологически безопасны, обеспечивают лучшие характеристи
ки частичных разрядов, стойки к перенапряжениям, и имеют большой срок службы, но имеют несколько меньшую £Пр силовых конденсаторов по сравнению с пропиткой ТХД, нефтяным маслом и алкилбензолом.
Вследствие недостаточно высокой термоокислительной стойкости фенилксилилэтан стабилизируют обычными аитиокислительными присадками, например ионолом, храня под азотиой защитой.
За рубежом для пропитки пленочных силовых конденсаторов нашел применение изопропилдифенил. Эта жидкость экологически безопасна; пропитанные ею конденсаторы обладают хорошими свойствами.
Синтетические ароматические углеводородные жидкости применяют в трансформаторах и конденсаторах, предназначенных для эксплуатации в пожароопасных условиях, поскольку ПХД во многих странах запрещены, а применяемые вместо них кремнийорганиче-ские жидкости, в частности диметнлсилоксан, дороги и не распадаются в окружающей среде, хотя и не являются токсичными. Новые синтетические алкилароматические жидкости для этих целей хотя и горючи, но имеют повышенную температуру воспламенения (свыше 300 °C), низкую температуру замерзания и высокую газопоглощающую способность в электрическом поле, достаточно дешевы и не токсичны, био разлагаются в окружающей среде.
Список литературы
4.1.	Липштейн Р. А., Шахнович М. И. Трансформаторное масло. М.: Энергоатомиздат, 1983. 351 с.
4.2.	Варшавский Д. С. Пути повышения стабильности конденсаторных масел в электрическом поле. М.: Йнформэлектро, 1967. 52 с.
4.3.	Шахнович М. И. Жидкие диэлектрики. — В кн.: Справочник по электротехническим материалам. 2-е изд. Т. 1, разд. 3. №.: Энергия, 1974. 584 с.
4.4.	Силовые электрические кондеисаторы/Г. С. Кучинский, Н. И. Назаров, Г. Т. Назарова, И. Ф-Переселенцев. М.: Энергия, 1975. 248 с.
4.5.	Варшавский Д. С. Электрическая прочность и срок службы силовых конденсаторов переменного тока. М.: йнформэлектро, 1975. 81 с.
4.6.	Сборник стандартов США по испытанию электроизоляционных материалов/Пер. с англ.; Под ред. Н. В. Александрова. №.: Энергия, 1979. 344 с.
4.7.	Варшавский Д. С. Силовые конденсаторы./ Под ред. Б. №.. Тареева. №.: ВИНИТИ, 1980. 128 с.
4.8.	Шахнович М. И. Синтетические жидкости для электрических аппаратов. М.: Энергия, 1972. 200 с.
РАЗДЕЛ 5
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРЫ
К. С. Сидоренко, Э. 3. Аснович, Ю. К.. Петрашко, Э. И. Хофбауэр
S.I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В этом разделе представлены основные органические и кремиийорганические полимеры, находящие применение в электротехнической
промышленности СССР и за рубежом, за исключением эластомеров (см. разд. 17). О неорганических полимерах — см. разд. 10.
Полимеры имеют очень большое значение в производстве многих изделий электротехни
92	Электроизоляционные полимеры	Разд. 5
ческой, электронной, радиотехнической и многих других отраслей промышленности. Они применяются для электрической изоляции непосредственно, например полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, или служат для изготовления многочисленных электроизоляционных материалов — слоистых пластиков, резин, пластических масс, композиционных слюдосодержащих материалов и пр.
Основные определения и классификация. Полимером называется вещество, характеризующееся многократным повторением одного или нескольких составных звеньев, соединенных между собой в количестве, достаточном для проявления комплекса свойств, который остается практически неизменным при добавлении или удалении одного или нескольких составных звеньев. Полимеры получают из мономеров, которыми являются вещества, каждая молекула которых способна образовывать одно или несколько составных или повторяющихся составных звеньев. В отличие от полимеров олигомерами являются вещества, молекулы которых содержат составные звенья, соединенные повторяющимся образом друг с другом, комплекс свойств которых изменяется при добавлении или удалении одного или нескольких составных звеньев (см. ГОСТ 24881-81 «Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименование, термины и определения»),
В отличие от низкомолекулярных мономеров, характеризующихся постоянной молекулярной массой М, макромолекулы одного и того же высокомолекулярного соединения (ВМС) могут иметь различные М. Это свойство называется полидисперсностью. Полидисперсность полимеров обусловлена статистическими закономерностями реакций их образования. Когда говорят о М полимера, имеют в виду его среднюю молекулярную массу М.
Для того чтобы полностью охарактеризовать полимер, необходимо знать его М и распределение по М отдельных макромолекул данного полимера, т. е. молекулярно-массовое распределение (ММР). Существуют различные методы определения М. К ним относятся светорассеяние, вискозиметрия, ультрацентрифугирование, седиментация и др. Определенные различными методами М полимеров, как правило, не совпадают. Некоторые методы мало чувствительны к молекулам большого размера, тогда как другими методами плохо определяются ^небольшие молекулы. К наиболее важным М относятся среднечисловая молекулярная ма_сса Мп и среднемассовая молекулярная масса Mw Первая из них более чувствительна к низкомолекулярным фракциям, вторая — к высокомолекулярным. Отношение Mw!Mn зависит от ширины кривой ММР и часто применяется в качестве критерия полидисперсности полимера. Для всех реальных полимеров это отношение всегда больше единицы и возрастает с увеличением полидисперсности.
Полимеры, макромолекулы которых содержат несколько типов элементарных звеньев, называются сополимерами. По химическому строению сополимеры (СПЛ) подразделяются на следующие основные типы (А и В — элементарные звенья):
статистические —А—В—А—В—В—А—А— —А—В—А—
чередующиеся —А—В—А—В—А—В—А— —В—А—В—
блок СПЛ —А—А—А—В—В—В—А—А— —А—В—В—В—В—
привитые СПЛ
—А—А—А—А—А—А—-А—
I	I
В—В—В—В—	В—В—В-—В— и др.
Содержание звеньев каждого из мономеров в СПЛ определяется соотношением мономеров и их реакционной способностью. Сополимеры обнаруживают свойства совсем иные, чем свойства смесей индивидуальных полимеров (гомополимеров). Большое техническое значение СПЛ обусловлено возможностью получения неограниченного разнообразия свойств продуктов посредством выбора тех или иных исходных мономеров и их количественных соотношений.
По структуре макромолекул (табл. 5.1) полимеры делятся на три основные группы— линейные, разветвленные и сшитые (сетчатые, трехмерные).
Макромолекулы линейных полимеров построены из мономерных звеньев одного или разных типов, соединенных регулярно или нерегулярно химическими связями в длинные цепи. Длина таких цепей обычно составляет 102—• 104 нм при поперечнике 0,3—0,75 нм. Примером линейных полимеров могут служить натуральный каучук, регулярный полиэтилен, силоксановые (кремнийорганические) каучуки и др.
Линейные полимеры, в которых атомы главной цепи с различными заместителями (обычно атомами углерода) чередуются беспорядочно, называются атактическими. Если же заместители расположены в регулярной последовательности по отношению к главной цепи, полимеры называются стереорегулярными, в частности изотактическими (расположение заместителей по одну сторону главной цепи) или синдиотактическими (попеременное расположение заместителей относительно главной цепи).
У разветвленных макромолекул ветви могут иметь длину того же порядка, что и основная цепь (длинноцепные ветвления), или состоять лишь из нескольких повторяющихся звеньев (короткоцепные ветвления). Разветвленные макромолекулы являются промежуточной формой между линейными и сшитыми. Примерами разветвленных макромолекул являются полиэтилен, полученный при высоком давлении, привитые СПЛ и др.
Сшитые полимеры получаются при образовании поперечных связей между макромолекулами в процессах полимеризации или поликонденсации, под действием химических агентов (вулканизация, отверждение) или ионизирующих излучений и других воздействий на заранее синтезированные линейные или разветвленные полимеры, или олигомеры, или на соответствующие мономеры, если они содержат более двух функциональных групп (см. с. 95) в одной молекуле, или на смеси указанных соединений. По мере развития процесса структурирования в него вовлекается все большее число цепей и на определенном этапе исчезает грань между макромолекулой и макроскопическим телом. Для сшитых полимеров понятия «моле-
§ 5,1
Общие сведения
93
Таблица 5.1. Схемы некоторых макромолекулярных конфигураций полимеров
Тип макромолекулы	Тип конфигурации или характер стереоизомерии	Схема*
Линейные макромолекулы:
с повторяющимся
звеном	—СН2—
—СНХ—
с повторяющимся звеном2 —СНХ—
—CHY
с повторяющимся звеном
Циклолинейные макро-
молекулы3
Двухтяжевые макромолекулы
Разветвленные макромолекулы
Сетчатые макромолекулы
Атактический
Изотактический
Синдиотактический
Диизотактический
Дисиндиотактический
цис-изомер
транс-изомер
Циклолинейный
Кардовый
Лестничный
Спироциклический
С короткоцепными ветвлениями
С длинноцепными ветвлениями:
Статистический
Г ребневидный
Звездообразный
Плоский сетчатый (двухмер-
ный аналог лестничных)
Пространственно-сетчатый (сшитый):
статистический упорядоченный
Вулканизационные сетки и т. д. Трехмерный аналог лестничных или аналог кристаллической решетки
1 Для виниловых полимеров предполагается, что плоскость хребта цепи расположена перпендикулярно плоскости чертежа.
•г Пунктиром обозначены заместители в ₽-положении.		•
ь Полимеры типа полистирола, имеющие циклы в заместителях, относятся к линейным.
94	Электроизоляционные полимеры	Разд. 5
куда» и М утрачивают смысл. Примерами сшитых полимеров могут служить отвержденные феиолоальдегидные смолы, вулканизаты каучуков и др. Для них разработаны специальные способы переработки.
По химическому составу полимеры делятся на три большие группы:
1)	органические полимеры, содержащие в своем составе атомы углерода, водорода или водорода, замещенного галогенами, и, кроме, того, кислорода, азота и других органогенных элементов;
2)	элементоорганические полимеры, содержащие в своем составе наряду с органогенными другие, неорганогенные элементы (кремний, алюминий, титан и пр.);
3)	неорганические полимеры, не содержащие в своем составе одновременно атомов углерода и водорода или водорода, замещенного галогенами.
В данном разделе Справочника полимеры систематизированы по этой классификации, причем из элемеитоорганнческих полимеров представлены лишь кремнийорганические, поскольку прочие элементоорганические полимеры не нашли пока самостоятельного применения в электроизоляционной технике.
В зависимости от химического состава основной цепи полимеры делятся на гомоцепные и гетероцепные.
В гетероцепных полимерах основная цепь построена из разных атомов, например из углерода и кислорода, углерода и азота, кремния и кислорода и т. п. К органическим гетеро-цепиым полимерам относятся некоторые природные— целлюлоза, лигнин и др.; синтетические — полиамиды, полиэфиры, полиуретаны, полиорганосилоксаны и многие другие.
В гомоцепных полимерах основная цепь построена из одинаковых атомов, например из атомов углерода (в карбоцепных полимерах). Из природных органических полимеров к кар-боцепным относятся натуральный каучук, гуттаперча и др., из синтетических полимеров — все высокомолекулярные предельные, непредельные и ароматические углеводороды и их производные (полиэтилен, поливинилхлорид,  полиметилметакрилат и др.).
Получившие общее название смол некоторые природные вещества, такие как янтарь, шеллак, копалы, канифоль были известны еще с древиих времен. Первые синтетические полимеры и олигомеры (фенолоформальдегидные, карбамидоформальдегидные, полиэфирные) были получены в начале XX в. и также были названы смолами, так как по своим внешним признакам они похожи на природные смолы. Впоследствии выяснилось, что почти все природные смолы являются не полимерами, а сме-сими низкомолекулярных веществ. Однако в практике и технической литературе, включая стандарты, за рядом синтетических олигомерных продуктов, например феноло-, крезоло-, карбамиде-, меламиноформальдегидиыми, глиф-талевыми, эпоксидными и др., имеющими сходство с природными смолами, еще сохранилось название «смолы».
Методы получения синтетических полимеров. Исходными соединениями для синтеза полимеров являются низкомолекулярные соединения — мономеры или олигомеры.
В последние годы все большее практическое значение приобретают реакционноспособные олигомеры, способные к образованию высокомолекулярных или сшитых полимеров. Примерами могут служить фенолоформальде-гндные, эпоксидные смолы, олигоэфиракрнла-ты, низкомолекулярные каучуки и др. При получении полимеров применяют и другие соединения: инициаторы, катализаторы, растворители И т. п.
Строение мономеров и олигомеров и их реакционная способность играют большую роль в процессах синтеза полимеров. Для образования полимерной цепи необходимо, чтобы каждая молекула исходного соединения . прореагировала по крайней мере в двух местах, двумя реакционными центрами.
Синтез из низкомолекулярных соединений заключается в превращении молекул исходных соединений в макромолекулы полимера, в результате чего получаются продукты с различной степенью полимеризации или поликонденсации. Степень полимеризации (поликонденсации) п непосредственно связана с М повторяющегося составного звена;
^полимера = ^^повторяющегося составного эвена'
Существуют два основных метода синтеза полимеров из низкомолекулярных соединений: полимеризация и поликонденсация. Все остальные способы синтеза, например поли-присоединение, поликоординация, полирекомбинация и др., являются разновидностями (иногда весьма своеобразными) этих двух. Известно также получение полимеров из высокомолекулярных соединений путем полнмераналогичных превращений.
По своему механизму полимеризация и поликонденсация представляют собой два совершенно различных процесса.
Полимеризация — процесс образования макромолекул по цепному механизму путем последовательного присоединения п молекул мономера (Мн) к реакционным (активным) центрам, находящимся на концах растущих цепей.
Общую схему полимеризации можно записать в виде
[—Мн—]п 4- Мн -> [—Мн—]n+i.
Элементарный состав образующихся макромолекул (без учета концевых групп), как правило, не отличается от состава мономера. В полимеризацию вступают мономеры, содержащие кратные связи Cs=C, С=О, С=С, C=N, N=C=0 и др. (ацетилен, вшшльные, акрильные, аллильные, дивинильные и подобные им ненасыщенные соединения, альдегиды, нитрилы, изоцианаты и др.), или способные раскрываться циклические группировки (окиси олефинов, лактоны, лактамы, циклосилоксаны и др.). Полимеризацию дифункциональных мономеров (содержащих только одну кратную связь или цикл) назыиают линейной, полимеризацию трех- и более фунциональиых мономеров — трехмерной (образуются соответственно линейные и сшитые полимеры). По числу участвующих в реакции мономеров различают гомополимеризацию (только один мономер) и сополимеризацию (два и более мономеров).
§ .5. J,
Общие сведения
95
В зависимости от природы активного центра выделяют радикальную полимеризацию (активный центр — свободный. радикал) и ионную полимеризацию (иои, ионная пара или поляризованная молекула). Важная разновидность полимеризации — стереоспецифическая полимеризация, при которой образуются полимеры с высокой степенью упорядоченности пространственного строения.
Полимеризация — цепная реакция, при которой развитие кинетической цепи сопровождается ростом материальной цепи макромолекулы, включает следующие кинетически связанные стадии: 1) инициирование — превращение небольшой доли мономера в активные центры в результате взаимодействия с инициаторами или катализаторами либо под действием ионизирующего излучения, электрического тока или света; 2) рост цепи — присоединение  молекул мономера к активному центру; 3) обрыв цепи — дезактивация активного центра при взаимодействии с другим активным центром, другим веществом или вследствие мономолекуляр-ных превращений; 4) передача цепи — переход активного центра на какую-либо другую частицу, например мономер, полимер, растворитель. В некоторых случаях передача цепи приводит к образованию устойчивых частиц, не присоединяющих мономер (ингибирование полимеризации). Первые две стадии осуществляются всегда, тогда как обрыв и передача пели в ряде случаев могут отсутствовать (живущие полимеры) .
Обычно полимеры, полученные полимеризацией, имеют очень высокую М, одиако при необходимости ее можно регулировать, вводя в реакционную систему специальные добавки (те'логеиы) или используя специально подобранные растворители. Такая полимеризация называется теломеризациеп. Теломеризация позволяет получать многие практически важные продукты олигомерного типа, например жидкие бутадиеновые или изопреновые каучуки и др.
• Методом полимеризации получают около трех четвертей общего мирового выпуска синтетических полимеров.
В технике применяют несколько способов полимеризации.
1.	Блочная полимеризация (полимеризация в массе) ведется в конденсированной фазе в отсутствие инертного растворителя. Конечный продукт— монолит (блок), имеющий форму реакционного сосуда.
2.	Полимеризация в растворе ведется либо в жидкости, растворяющей и мовомер и образующийся полимер («лаковый способ»), либо в среде, растворяющей только мономер. В последнем случае образующийся полимер выпадает из раствора и может быть отделен фильтрованием. Полимеризация в растворе может быть низко- или высокотемпературной.
3.	Эмульсионная полимеризация ведется в жидкой среде, обычно в воде, не растворяющей или плохо растворяющей мономер и не растворяющей образующийся полимер. Метод дает возможность получать высокомолекулярные линейные или сшитые полимеры в виде порошка или пленок.
4.	Суспензионную (бисерную) полимеризацию проводят, диспергируя мономер в виде
капель размером 10~2—10_| мм в нерастворяющей или плохо растворяющей среде (обычно в воде). В отличие от эмульсионной полимеризации в суспензионной используют инициаторы, растворимые в мономере. Поэтому полимеризацию в каждой капле можно рассматривать как блочную. Полимер получают в виде гранул, удобных для дальнейшей переработки.	i
5.	Полимеризация в газовой фазе па гетерогенных катализаторах применяется при производстве высокополимеров яз газообразных мономеров, например полиэтилена из этилена.
6.	Твердофазная полимеризация кристаллических или стеклообразных полимеров проводится под действием ионизирующих излучений, света или механических воздействий.
Поликонденсация — ступенчатый процесс образования макромолекул путем взаимодействия друг с другом реакционных центров всех реагентов системы.
Общую схему поликонденсации можно записать в виде
[—Мн—]П1 + (—Мн—]„t ->[-Мн—
где [—Мн—]„ и [—Мн—]Пз —олигомеры или макромолекулы, содержащие в своей цепи п, или «2 мономерных остатков.
Эта схема учитывает также и начало процесса с участием мономеров:
Ми Мн -+ Мн2;
Мн2 Мн -> Мн3.
В большинстве случаев пропесс поликонденсации сопровождается отщеплением низкомолекулярных соединений (вода, аммиак, га-логенводороды, спирт и др.) в результате взаимодействия функциональных групп 1 исходных соединений, поэтому для пего характерно несовпадение элементарного состава мономеров и получаемых на их основе полимеров.
Наиболее широко в практике поликонден-сационного синтеза применяются мономеры с группами —ОН, —NHS, —СООН. Есть функциональные группы, при взаимодействии которых с некоторыми другими группами не происходит образование «побочного» низкомолекулярного продукта. К таким группам относятся изоциа-
I I
иатная —NCO, эпоксидная —С — С — '"о'
и вииильная —СН=СНа (обычно мономеры с винильной группой применяются в полимери-зационном синтезе, но она может участвовать и в процессе поликонденсации, например, при взаимодействии с дитиолами, содержащими меркаптогруппы SH, или с соединениями, имеющими группы SiH).
Поликонденсация протекает как в присутствии, так и в отсутствие катализатора. Поликонденсацию дифункциоиальиых мономеров называют линейной, поликонденсации мономеров
’ Функциональная группа — это часть молекулы мономера (или олигомера, полимера), определяющая его принадлежность к тому или иному классу соединений. имеющая характерную реакционную способность и определяющая поведение мономера в химических реакция^.
96
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Таблица 5.2. Основные классы поликоиденсационных полимеров и некоторые реакции их образования
Тип полимера
Реакция получения
Сложные эфиры
поли-
1. —СОХ + НОС— -> —СО—О—С— + НХ, где X = —ОН, —OR, —Cl
Простые полиэфиры
Полиамиды
Полиуретаны
Полимочевииы
Полиангидриды
Полиуглеводоро’ ды
3. — CH— CSg + НО ОС——5» —сн-сн,—о—со— \/	он.
1. —ОН + X—С— -*• —О—С—, где X = —ОН, —С1 I I
2. _rZo^_о—R—
1.	_NH2 + ХОС — -+ —NH—СО- + НХ, где X = —ОН, -OR, —Cl
2,	R—СО—NH—R—СО—NH—
3.	—NCO + HOOC — -> — NH—CO— +CO2
1.	—NCO + HO->—NH—CO—O—
2.	—NH—CO—OCeHB + —OH - —NH—CO—O— + CeHsOH
—NCO + H2N— -> —NH—CO—NH—
—COOH + HOOC — -* —CO—O—CO— + H2O
| -NaCi |	|
Ароматические полисульфоны Полисульфиды
2. —CC1 + НС— -> — С—С— + HC1
I I II
3. —CH + HO—C— -* —C—C— 4-H2O
Illi
—R—ONa + Cl—R'—SO2— -> —R—O—R'—SO2— + NaCl
Cl—R—C1 + Na2Sm - —R— Sro-1- NaCl
Полиацетали
Фенолоальде-гидные смолы
Карбамидофор-мальдегидные смолы
О II
H2N—СО—NHZ 4- НС
J
—NH—СО—N—CHz— I СН2ОН
+ Hzo
§ 5.1.
Общие сведения
97
Тип полимера
Реакция получения
Продолжение табл. 5.2
Меламинофор-мальдегидные смолы
Полисилоксаны
I	III
1.	—Si—ОН + НО—Si— — Si—О—Si— +Н2О
2.	—Si—ONa + Cl—Si->- — Si—О—Si-|-NaCl
।	III
„ I	III
3.	—Si—OX + Y—Si-> —Si— O—Si—l-XY,
I	I II
где X = —H, —R, —C—R; Y = — Cl, —OR, —C—R
Полиимиды
—МНг +
Полибензимидазолы, поли-бензоксазолы, поли бензтиазолы
Полиоксадиазолы
г	Г +°"
—В— CO—KH-NET, + Cl— ОС—К----------R—CO-МН—MH—ОС—R-—г
**	' XLCJ.	—.rioXJ
с числом функциональных групп не менее трех — трехмерной (образуются соответственно линейные и сшитые полимеры). По числу участвующих в реакции мономеров различают гомополиконденсацию (участвует минимально возможное число типов мономеров — одни или два) и сополиконденсацию. Важная разновидность поликонденсации — полициклоконденсация (полициклизация), при которой продукт линейной поликонденсации подвергается внутримолекулярной циклизации (таким методом получают, например, полиимиды, полибензимидазолы и др.).
При получении полимеров с высоким М по методу поликонденсации основную роль играют реакции олигомеров (п>1) между собой, так как мономеры исчерпываются уже на сравнительно ранних стадиях реакции. Высокомолекулярный полимер образуется обычно , при глубине превращения функциональных групп 4-232
(конверсии), близкой к 100 %.
При поликонденсации М регулируют соотношением исходных мономеров или введением монофункциональных соединений (конденсационная теломеризация).
Для поликонденсации характерно наличие обратных и обменных реакций (гидролиз, ацидолиз, аминолиз, эфиролиз, алкоголиз и др.). Если вклад этих реакций велик, поликонденсацию называют равновесной (обратимой), в противном случае — неравновесной (необратимой).
Методом поликонденсации получают полиэфиры (например, полиэтилентерефталат), полиамиды, полиуретаны, поликарбонаты, поли-арилаты, полигетероарилены, феиоло- и карба-мидоформальдегидные смолы и др.
Некоторые типы поликондеисационных полимеров и реакций их получения приведены в табл. 5.2.
'98	Электроизоляционные полимеры	Разд. 5
В технике применяются различные методы поликонденсации. Линейную поликонденсацию проводят в расплаве, в растворе, в эмульсии, на границе раздела фаз, а также в твердой фазе.
1.	Поликонденсацию в расплаве осуществляют обычно при 180—280 °C в атмосфере инертного газа.. На конечной стадии в реакторе создают вакуум, что позволяет достичь наиболее полного удаления выделяющихся низкомолекулярных соединений. Поликонденсация в расплаве — основной промышленный способ линейной поликонденсации. Он используется, например, при синтезе некоторых полиэфиров, полиамидов и других полимеров.
2.	Поликонденсация в растворе широко применяется в промышленности для получения полимеров различных классов. Особенно интенсивное развитие этот метод получил в последние годы в связи с необходимостью получения высокомолекулярных или высокоплавких полимеров, которые невозможно синтезировать в расплаве. Этот метод применяется, например, при получении поликарбонатов, полиамидоимидов и др.
3.	Эмульсионная поликонденсация протекает в двухфазных системах, в которых реакционной зоной является одна из фаз. В этом случае, несмотря иа гетерогенность системы, поликонденсация проходит в капле одной из фаз как в растворе. Этим методом получают, например, ароматические полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты.
4.	Межфазная поликонденсация также протекает в гетерогенных двухфазных системах, однако процесс здесь идет не в объеме, а иа поверхности: реакционная зона локализована на границе раздела фаз или вблизи иее. Этим методом получают те же полимеры, что и эмульсионной поликонденсацией.
5.	Поликонденсация в твердой фазе проводится путем нагревания тоикоизмельченных и смешанных мономеров или олигомеров в течение длительного времени при повышенной температуре, но ниже температуры плавления образующегося полимера, а иногда и мономера, обычно при 150—400 °C. Твердофазные процессы распространены в химии и технологии неорганических полимеров (керамика, огнеупоры). В некоторых случаях твердофазная поликонденсация протекает в твердых (или почти твердых) смесях, которым придана форма будущего изделия (реакционное формование).
Твердофазной поликонденсацией и. в частности, реакционным формованием получают, например, некоторые гетероциклические неплавкие и нерастворимые (хотя и линейные) высокотермостойкие полимеры, такие как полиимиды, полиоксадиазолы, полибензимидазолы и др. с длительной температурой эксплуатации 250 °C и выше.
Методы трехмерной поликонденсации определяются тем, что конечный продукт реакции (сшитый полимер) ие поддается безотходной переработке. Поэтому сшитый полимер и изделия, его содержащие, как правило, изготавливают, используя промежуточный олигомер .(жидкий или плавкий), а переход в трехмерное состояние (отверждение) сопровождается механическим воздействием, обычно прессованием.
Трехмерная поликонденсация часто используется при получении многих электроизоляционных материалов, например при изготовлении и переработке препрегов на основе фенолофор-мальдегндных или эпоксидных смол, при изготовлении изоляции типа «монолит» и др.
Полимераиалогичные превращения — химические реакции макромолекул с низкомолекулярными соединениями, в процессе которых изменяется природа функциональных групп, связанных с основной цепью, но сохраняется длина и строение скелета основной цепи.
Методом полимераналогичпых превращений можно получить пенные полимеры, которые не удается синтезировать из низкомолекулярных соединений вследствие неустойчивости соответствующих мономеров или по другим причинам. Так, поливиниловый спирт можно получить лишь гидролизом его эфиров, в частности поливинилацетата.
Продукты полимераналогичных превращений (при конверсии меньше 100 %) представляют собой СПЛ, построенные из непрореагировавших и прореагировавших звеньев. Распределение этих звеньев в цепи СПЛ может значительно отличаться от распределения звеньев в продуктах сополимеризации соответствую-ющих мономеров. Следовательно, при одинаковом среднем составе свойства модифицированных путем полимераналогичных превращений полимеров и продуктов сополимеризации могут быть существенно различными. Таким образом, эти превращения позволяют создавать многочисленные новые высокомолекулярные соединения и в широком диапазоне изменять свойства готовых полимеров.
Ряд полимераналогичных превращений нашел широкое промышленное применение, например при получении простых и сложных эфиров целлюлозы, поливинилового спирта, хлорировании полиэтилена и поливинилхлорида, а также поливинилацеталей для электроизоляционных эмальлаков (см. разд. 6).
Основные свойства полимеров. При оценке свойств и применении полимеров первостепенное значение имеет М. Именно высокой Л4 (обычно 103—10е) обусловлены многие интересные и часто уникальные свойства полимеров. Пока М относительно мала, все физические и химические свойства полимеров быстро изменяются с ее увеличением. Однако по достижении некоторого предела дальнейшее возрастание М перестает отражаться на этих свойствах. Такой предел быстрее всего достигается для агрегатных состояний (жидкий олигомер становится воскообразным уже при п порядка 20—30), несколько медленнее — для химических свойств (исчезает влияние конпевых групп) и еще медленнее — для механических и релаксационных свойств ’.
В зависимости от химического состава, строения макромолекул, М и ММР, плотности «сшивки», молекулярной симметрии, надмолекулярной структуры н т. д. свойства полимеров изменяются в широких пределах.
1 Многие свойств? полимеров, в частности механические и электрические, имеют релаксационный характер, т. е. зависят от изменений состояния полимерных тел со временем, обусловленных установлением в них статистического равновесии после внешних воздействий.
§ вл.
Общие сведения
99
При комнатной температуре полимеры преимущественно твердые тела, реже — жидкости с большой вязкостью.
Линейные и умеренно разветвленные полимеры с достаточно высокой М, как правило, обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Основные из этих свойств: 1) способность образовывать высокопрочные анизотропные ориентированные волокна или пленки; 2) способность давать большие, длительно развивающиеся, обратимые деформации, характеризующиеся малыми значениями модуля упругости; 3) растворимость в органических растворителях, проходящая через стадию набухания.
Эти свойства целиком обусловлены большой длиной н гибкостью их макромолекул, т. е. способностью макромолекул в широких пределах изменять свою форму (конформацию) за счет вращения образующих главную цепь звеньев относительно ординарных химических связей с сохранением валентных углов.
При переходе от линейных и малоразветв-лениых полимеров к сильно разветвленным и, наконец, сшитым их специфические свойства постепенно утрачиваются. Макромолекулы постепенно теряют гибкость и растворимость.
Многие линейные и умеренно-разветвленные полимеры способны плавиться при многократном нагревании. Такие полимеры называются термопластичными (например, полистирол, полиэтилен и др.). Их химическая структура закладывается уже при синтезе, а переработка сводится к переводу полимера при нагревании в вязкотекучее состояние и под давлением приданию ему желаемой формы изделия.
Многие низкомолекулярные полимеры (главным образом поликонденсационные олигомеры, реже — полимеризационные) термореактивны, т. е. способны отверждаться с образованием неплавких и нерастворимых (сшитых) продуктов. Отверждение термореактивных олигомеров (обычно при нагревании) идет либо непосредственно, либо в присутствии специальных добавок (отвердителей, катализаторов, ускорителей и т. п.). Примерами таких олигомеров могут служить резольные фенолофор-мальдегидные смолы, эпоксидные смолы, форполимеры диаллилфталата и др.
По степени отверждения термореактивные полимеры классифицируют на стадии А, В и С, причем в основу такой классификации положено отношение степени завершенности реакции р для данного полимера к степени завершенности реакции в точке гелеобразования 1 рк. Полимер в стадии А — это полимер, для которого р<Срк, полимер в стадии В характеризуется тем, что система близка к точке гелеобразования р— рк, при р~^>рк мы имеем дело с полимером в стадии С.
Полимер в стадии А плавится и растворя- '
1 В точке гелеобразования наблюдается образование геля или нерастворимого доли мера. (За точку гелеобразования принимается момент, . в который реакционная система теряет текучесть.) Гель ие растворим во всех растворителях при повышенных температурах, при которых еще не идет деструкция полимера. Гель соответствует образованию бесконечной сетки, в которой макромолекулы соединены друг с‘другом в одну гигантскую трехмерную макромолекулу.
4*
ется. Полимер в стадии В еще размягчается при нагревании, но растворяется уже очень плохо. Полимер в стадии С имеет сильно сшитую структуру, поэтому он не плавится при нагревании вплоть до температуры разложения и не растворяется.
Обычно переработке подвергается полимер в стадии В, хотя в ряде случаев перерабатывают и полимер в стадии А. В результате последующего отверждения полимер переходит в стадию С.
Жесткая сшитая структура обеспечивает высокую стабильность размеров и других характеристик таких полимеров в широких интервалах условий эксплуатации.
Линейные и разветвленные как аморфные, так и кристаллизующиеся полимеры могут находиться в трех различных физических состояниях: стеклообразном, высокоэластнческом и вязкотекучем; сшитые — в зависимости от частоты «сшивки» — в стеклообразном п высокоэластическом или только в стеклообразном.
Обычно эти физические состояния' выявляют по зависимости: деформация — температура (термомехапическим кривым) (рис. 5.1).
Все эти три физических состояния соответствуют одной и той же аморфной фазе. Их возникновение связано только с различием скоростей релаксационных процессов и вязкого течения, вследствие чего они не могут сосуществовать в равновесии при одной и той же температуре.
К числу важнейших свойств полимеров относятся их тепловые переходы из одного физического состояния в другое, характеризующиеся температурой стеклования 7 ст И TGMtlC-ратурой текучести Т-г, и переход из -кристаллического фазового состояния в аморфное, характеризующееся температурой плавления- Тап (кристаллической фазы) полимера.
Температура стеклования-— это температура перехода из высокоэластического в стеклообразное состояние. Температурой текучести называют температуру перехода из высокоэластического (или из стеклообразного для относительно низкомолекулярных полимеров) в вязкотекучее состояние. Значения всех этих- температур лежат в некотором интервале, обусловленном полидисперсностью полимеров и ста-
Рис. 5.1. Типичные термомеханические кривые линейных полимеров, полученные методом
Каргина:
1 и 2 — термомеханнческие кривые аморфных полимеров с различной М (Afi<Af2); 3 — термомеханическая кривая кристаллического полимера; I, II н III— температурные  области физических состояний (соответственно стеклообразного, высокоэластического и вязкотекучего); пунктирные кривые — зависимости истинной остаточной деформации от температуры
100
Электроизоляционные полимеры
Разд. .5
тистическим характером движения макромолекул.
Возможность реализации у полимеров тех или иных тепловых переходов зависит от их морфологии, режима нагружения, скорости изменения температуры. Полностью аморфные полимеры характеризуются только Тст и Гт, тогда как полностью кристаллические имеют только Тпл. Большинство полимеров подвергается кристаллизации только частично, подобные полукристаллические полимеры характеризуются Тег, ТПл и Tt.
Тепловые переходы в полимерах легко обнаружить по изменению таких их свойств, как удельный объем, удельная теплоемкость, tgfi. Температуры плавления и стеклования полимеров влияют на их механические свойства при той или иной температуре и определяют наряду с Гт или температурой разложения полимеров температурный интервал их использования.
Наиболее важные механические свойства полимеров сильно зависят от М. Так, достаточно высокая механическая прочность начинает проявляться только при М больше 5-108-^--5-103. Выше этого минимального значения механические характеристики полимеров резко улучшаются при увеличении М и перестают зависеть от нее только при весьма больших значениях. Во многих случаях существует некоторый интервал М полимера, соответствующий его оптимальным свойствам.
Помимо М на Гт и Гст и соответственно йа механические и другие свойства полимеров большое влияние оказывают молекулярная симметрия, структурная жесткость и межмолекулярные взаимодействия.
Помимо термомеханических кривых механические свойства полимеров принято характеризовать их деформационно-прочностными характеристиками. При этом исследуют поведение полимера при приложении к нему напряжения и определяют деформацию до момента разрушения образца. Полученные результаты обычно представляют в виде кривой зависимости напряжения от деформации (рис. 5.2).
Наиболее важные величины,. характеризующие деформационно-прочностное поведение полимера:
1)	модуль упругости1 — сопротивление деформации, которое определяется отношением напряжения, рассчитанного на исходное сечение образца, к обратимой деформации, отвечающей этому напряжению;
2)	прочность при растяжении — напряжение, необходимое для разрушения образца при его растяжении;
3)	относительное удлинение (при разрыве) — деформация в момент разрушения образца при его растяжении;
4)	эластическая деформация — эластичность, оцениваемая степенью обратимой деформации полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии.
Механические свойства полимера изменяются в широких пределах в зависимости от степени крнсталличиости, числа поперечных связей, Гот И Гпл.
1 Модуль эластичности для полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии.
Высокой прочностью и низким удлинением характеризуются полимеры с высокой степенью кристалличности, большим числом поперечных связей или высокой ТСт. Наоборот, полимеры с низкой степенью кристалличности или сшивки и низкими ГСт, как правило, имеют высокое удлинение и низкую прочность. Аморфный полимер обычно теряет прочность выше Гст, а кристаллический полимер — выше Гпп.
Таким образом, механические свойства полимеров сильно зависят от температуры. Для твердых (стеклообразных или кристаллических) полимеров важное значение имеет теплостойкость, т. е. способность ие размягчаться (сохранять форму) при повышении температуры. Количественно эта характеристика определяется температурой, при которой в условиях действия постоянной нагрузки деформация образца не превышает некоторое значение.
В условиях эксплуатации теплостойкость зависит от приложенной нагрузки и длительности ее воздействия. При этом для стеклообразных аморфных полимеров оиа ие может превышать Гст, а для кристаллических Гпл.
В ряде отраслей техники существенное значение имеет относительное изменение прочности (или какого-либо другого показателя) при повышении температуры, обозначаемое как коэффициент теплостойкости. Особенно широко это понятие применяется в области эластомеров и химических волокон.
Большое практическое значение имеет также холодостойкость полимеров, т. е. их способность сохранять эксплуатационные- свойства при низких температурах. Критерий холодостойкости для стеклообразных полимеров — отсутствие хрупкости, для эластомеров, кроме того, — сохранение высокоэластических свойств; температурная граница холодостойкости этих материалов — соответственно температура хрупкости ГхР и Гст. Для практических целей важен также коэффициент холодостойкости материала й=Хт/х2С, где хт и х20 — значения какого-либо показателя (механического, электрического и др.) при низкой температуре Т и 20 °C. Эффективный способ повышения холодостойкости полимеров, эксплуатируемых в стеклообразном состоянии, — пластификация.
Электрические свойства полимеров, т. е. совокупность свойств, определяющих поведение полимеров в электрическом поле, ЕПр, Р, Ра,
Относаглемное удлинение
Рис. 5.2. Типичные деформационно-прочиостные характеристики основных полимерных материалов:
1 — эластомеры; 2 — гибкие пластмассы; 3 —жесткие пластмассы и волокна; 4 — кристаллические полимеры; оЕ — предел вынужденной эластичности (напряжение в момент образования «шейки»); Ср—прочность при растяжении
§ 5.1.
Общие сведения
'Г01
Вг'-и tgS, в значительной степени определяются полярностью звеньев макромолекул, наличием остаточных функциональных групп и различными примесями и зависят от температуры, частоты и амплитуды внешнего электрического поля, а в ряде случаев от конструкции электродов и размеров образцов.
Все это определяет выбор полимера для применения в качестве конденсаторного диэлектрика или электроизоляционного материала.
Кроме того, поскольку диэлектрические свойства полимеров связаны с их строением, их изучение является методом исследования молекулярной структуры и теплового движения в полимерах. Очищенные неполярные полимеры, полученные методом полимеризации (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен и др.), отличаются большим р (1014—1016 Ом-м), малым tg6 (порядка 10~4), малым значением в, (2,0—2,4). Полярные полимеры (полиамиды, полиэфиры, поливинилхлорид и др.) имеют более низкие значения р, большие значения tg6 и ег и, как правило, большую зависимость этих характеристик от температуры.
С повышением температуры значение £ир большинства полимеров обычно снижается, особенно резко в области Тст для аморфных полимеров и Тпл для кристаллических. При комнатной н более низких температурах полярные полимеры имеют более высокую Еп?, чем неполярные. С повышением жесткости полимера (например, в результате радиационного сшивания полиэтилена) температурная зависимость £яр становится менее резкой.
Значение р определяется наличием в полимере носителей заряда (ионов, полярных групп) и их подвижностью. При внесении полимера в постоянное поле р увеличивается вследствие поляризационных процессов. После установления стационарной поляризации полимер характеризуется остаточным (т. е. не зависящим от времени) зиачеиием р, которое определяется количеством свободных носителей заряда в единице объема, строением полимера и температурой. Значения р, Ом-м, некоторых стеклообразных полимеров при 20 °C приведены ниже:
Полиизопрен.................. Ю1®
Эпоксидные смолы (отвержденные) ................... Ю14
Политетрафторэтилен . .	Ю15
Полиамиды............... Ю»—10й
Поликарбонаты........... Ю1*—1015
Полиимиды............... 1O1S—10В * 10
Полифенилеиоксид ....	1016
Поливинилхлорид ....	10»—IO®®
Полиэтилен.............. Ю16—101в
В подавляющем числе случаев носителями заряда в полимерах являются ионы. Поэтому р существенно снижается при наличии примесей, особенно полярных (например, воды), и в условиях, облегчающих ионизацию молекул. Значение р экспоненциально падает с ростом температуры.
В отличие от р удельное поверхностное сопротивление ps определяется наличием носителей заряда на поверхности полимера, главным образом адсорбированных проводящих приме-
сей (например, воды). Значения ps, Ом, неко-
торых полимеров при 20 °C и относительной влажности воздуха 100 % составляют:
Политетрафторэтилен . ,	10®?
Полистирол ......	10й—-104
Полиэтилен ......	10»
Относительная диэлектрическая проницаемость слабополярных полимеров обычно составляет 2,8—4,0; для полярных она меняется в широких пределах, от 4,0 до 20, в зависимости от строения полимера; ег неполярных полимеров уменьшается с температурой.
Относительная диэлектрическая проницаемость пластмасс и эластомеров при комнатной температуре обычно не превышает 4—7, достигая 15—20 лишь для полимеров, содержащих большое количество сильнополярных групп в боковых цепях, например цианэтилцеллюлозы. Влияние строения полимера на 8Г в основном определяется значением дипольного момента отдельного звена макромолекулы и числом полярных групп в единице объема. Диэлектрическая проницаемость зависит от присутствия в полимере воды. Так (при 20°C и 1 кГц), ег хлопковой целлюлозы составляет 3,2; 7,1 и 18 при относительной влажности 0; 45 и 65 % соответственно. Диэлектрическая проницаемость зависит от степени кристалличности и характера надмолекулярных образований; например, 8,. аморфного полистирола составляет 2,49— 2,55, кристаллического — 2,61 (1 кГц, 20°C). Знание ег имеет важное значение при подборе материалов в кабельной технике и в конденса-торостроении. В первом случае предпочтительны материалы с малой ет (слабополярные полимеры) , во втором — с повышенными значениями 8г. При высоких частотах используются такие слабополярные диэлектрики, как полистирол, полиэтилен, политетрафторэтилен, полипропилен, у которых малы диэлектрические потери. В конденсаторах, предназначенных для использования при низких частотах или при постоянном токе, можно применять полярные полимеры с повышенными значениями ег в стеклообразном состоянии.
Значения tg б (в области релаксации дипольной поляризации) зависят от химического строения, в частности, молекулярной и надмолекулярной структуры полимера, а также от ряда внешних факторов — гидростатического давления, степени ориентационной вытяжки (ведущей к анизотропии значений tg6), присутствия низкомолекулярных примесей, в частности влаги. Низкомолекулярные примеси и гетерогенные включения в полимерном образце (пузыри воздуха, пыль, частицы низко- и высокомолекулярных веществ) могут привести к появлению дополнительных максимумов tg 6 и дисперсии tg6, связанной с дипольной поляризацией примесных молекул или межфазной поляризацией. Вие максимумов tg б уровень диэлектрических потерь не зависит или зависит слабо от f и температуры и повышается при наличии в полимере полярных примесей и влаги. Значения tg 6 для неполярных полимеров лежат в пределах от 5-10~s до 10~3 и слабо зависят от f и температуры. Вблизи и выше Тст возможен рост tg 6 при повышении температуры, что связано с повышением ионной проводимости полимера. Значения tg б полярных полимеров определяются их строением и
102
Электроизоляционные • полимеры
Разд. .5
Таблица 5.3. Основные области применения в электрической изоляции некоторых наиболее распространенных полимеров
Тип полимера	Электроизоляционные материалы								
	Волокна, бумаги, ткани	Пленки	Пластмассы		Эластомеры (каучук, резина, термоэластомеры)		Клен	Лаки и эмали	
						. 			
									
			термопласты	реактопласты		Композих оиные ма риалы			Составы раствори1 (компаун
Полиэтилен	4-	+	+	+		+						
Полипропилен	+	+	+	+		+	—	 1		—
Сополимеры этилена и пропилена		+	+	+	+			—	—
Сополимеры диенов	—	—	—	'1		+	— .	4-	4*	4-
Полистирол и сополимеры стирола	—	+	+	4-	4-	+	+	+	4-
Поливинилхлорид	—-	+	+	—	+	—	—	4*	—
Сополимеры винилхлорида	4-	+	+	+	4-	• 4-	—	4~	—
Поливинилиденхлорид и сополимеры внннлиденхло-	+	+	+		+		—		
рида Поливинилфторид				+					—				—		
Поливинилиденфторид	и сополимеры винилиден-фторида	—	+	+	1—	+	—	—	—	—
Политрнфторхлорэтилен и сополимеры	трифтор- хлорэтилена	—	+	+	—	+	4~	—	4-	—
Политетрафторэтилен	—	+	+	1—	—	—»	—	4*	—
Хлорированные полиоле- фины	—►	+	+	+	+	—	—	+	—
Полиакрилаты	—	+	+	4-	+	—	—	4*	4*
Полисилоксаны	—	—	——	+	4-	4*	4*	+	+
Эпоксидные смолы	—	—	—	+	—-	+	+	+	+
Полиэфиры	+	-L.	+	+	—		+	+	+
Полиамиды	+	+	+	+	—-	4*	+	—	
Полиуретаны				4-	+		+	4*	4*
Полнимиды, полнамидо-имиды и другие гетероциклоцепные полимеры	—	+	—-	+ 	—	4* •	+	4-	4-
Ненасыщенные полиэфиры		—	—	+	—	—	4*	—	4*
Феноло- и аминоформальде-гидные смолы	—	—	—	+	—	—		4*	
Производные целлюлозы	+	+	—	—	.—	—	—	—	—-
Полиацетали			—	+	—	—	4*	4*	—
Поликарбонаты	—	+	+	'—	—	—			—
подвижностью макромолекул и в сильной степени зависят от f и температуры. Повышенные значения tgC полярных полимеров ограничивают нх применение при высоких частотах.
Прн действии на полимеры нагрева, облучения, ультразвука, химических сред происходят. необратимые изменения их химического строения и М, ухудшение механических, электрических и других свойств. Такие изменения известны под общим термином «старение» полимеров.
Практически наиболее важный вид старения полимеров — термическое старение. Способность полимеров сохранять неизменным химическое строение прн действии повышенных температур называется термостойкостью.
Химические процессы, протекающие при высоких температурах, сопровождаются деструкцией и (или) структурированием полимеров, а в присутствии кислорода и воды окислительными и гидролитическими превращениями.
Последние сильно ускоряют разрушение полимера, что отрицательно сказывается на физических свойствах изделий, в частности на их механической прочности. Таким образом, термостойкость определяет тот температурный предел, выше которого уже не может быть использована теплостойкость полимера, даже если мы сумеем поднять последнюю до более высокой температуры.
Для полной характеристики полимера очень важно знать, какой температурный интервал имеется между его теплостойкостью и термостойкостью. Практическая возможность изготовления изделий методами, требующими перехода полимера в вязкотекучее состояние, зависит от этого интервала: чем он меньше и выше расположен, тем труднее перерабатывается полимер.
Теплостойкость линейных полимеров в большинстве случаев ниже, чем их термостойкость, т. е. Тет и температура размягчения или Т? лежат ниже температуры разложения.
§ S;E	Общие введения 	"	103
Однако в случае сшитых полимеров, а также полимеров с очень жесткими цепями макромолекул картина меняется и теплостойкость часто - оказывается выше, чем термостойкость.
Термостойкость полимеров определяют методами термогравнметрин и дифференциального термического анализа.
Для повышения термостойкости и нообще стойкости к старению н полимеры внодят различные стабилизаторы, в частности антиоксиданты, которые замедляют термоокислнтельную деструкцию.
Нагревостойкость полимерных материалов, главным образом зависит от их тепло- и термостойкости и некоторых других свойств, определяющихся их химической структурой и составом, а также от конструкции изоляции и от функций, которые они выполняют в электрооборудовании. Линейные карбоцепные полимеры, за исключением полифениленов и фторсодержащих, имеют малую нагревостойкость. Их длительная рабочая температура не превышает 120 °C. Гетероцепные полимеры, в особенности сшитой структуры, имеют длительную рабочую температуру 120—180 °C. Особенно нагревостойки полимеры с феиилеиовыми группами и гетероциклами в цепи (полиимиды, полибензимидазолы, полибензоксазолы, полиакрилаты, ароматические полиамиды и т. п.), а также по-лиорганосилоксаны и некоторые другие элементоорганические полимеры, длительная рабочая температура которых достигает 180—240 °C.
При описании свойств полимеров в части длительной рабочей температуры учтен ГОСТ 8865-70 «Материалы электроизоляционные. Классификация по нагревостойкости». Однако необходимо принимать во внимание замечания в этом ГОСТ:
а)	имеется ряд материалов, по которым отсутствует достаточный опыт эксплуатационной практики;
б)	имеются многочисленные разновидности одного и то же материала, обладающие различной нагревостойкостью;
в)	нагревостойкость материалов зависит от конструкции изоляции н от функций, которые они выполняют в электрооборудовании.
Поэтому приведенные в этом разделе сведения о длительных рабочих температурах являются ориентировочными.
Ориентировочными являются и некоторые другие сведения о свойствах полимеров, так как литературные данные часто противоречивы или недостаточно точны. Например, не всегда указываются условия определения электрической прочности (нет данных о толщине образца), Тст и Гпл (не оговаривается структура полимера) и т. п.
Ниже приведены обобщенные данные, взятые пз различных источников.
Основные области применения в электрической изоляции некоторых наиболее распространенных полимеров приведены в табл. 5.3.
S.2. ОРГАНИЧЕСКИЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ
КАРБОЦЕПНЫЕ ПОЛИМЕРЫ
ПОЛИОЛЕФИНЫ
Полиолефины (код ОКП 22 1110)—полимеры, образующиеся при гомо- или сополимеризации олефинов.
Гомополиолефины имеют общую формулу
R
—СН2— С —	.
I R L	Jn
В зависимости от природы заместителей R и R' они могут быть разделены на трн основные группы.
1.	R=R'=H, нлн R=H, R' — алкил линейного строения, или R н R' — алкилы линейного строения, например СН3, С2Н5. К этой группе относятся полиэтилен, полипропилен, полибутен, полиизобутилен.
2.	R=H, R' — алкил разветвленного строения. К этой группе относятся, например, полн-4-метилпентен-1, полн-З-метилбуден-1,
3.	R=H, R' — цнклогекснл или другой циклический либо полициклический углеводородный радикал. Из полиолефинов этой группы наиболее полно изучен поливинилциклогексан.
Особую группу составляют полимеры циклоолефинов, в частности цнклопентена.
Среди СПЛ олефинов наибольшее значение имеют этиленпропнленовые СПЛ, а также кристаллические блоксополимеры, так называемые полиалломеры.
Кристаллические полиолефины обладают достаточно высокой механической прочностью, высокими электроизоляционными свойствами, устойчивы к действию агрессивных сред (за нсключеинем сильных окислителей, например, азотной кислоты), способны образовывать легко ориентируемые пленки н в ряде случаев волокна (например, полипропилен), могут перерабатываться любыми способами, принятыми в промышленности пластмасс. Недостаток полиолефинов— плохая адгезия, обусловленная отсутствием полярных групп, и сравнительно невысокая жесткость, из-за которой ограничивается применение этих полимеров как конструкционных материалов. С другой стороны, отсутствием полярных групп объясняется повышенная химическая стойкость полиолефинов.
Введение разветвленных алифатических или циклических заместителей заметно повышает температуру плавления и нагревостойкость полиолефинов.
В электроизоляционной технике наибольшее применение нашли полиэтилен, полипропилен н их СПЛ.
Полиэтилен (ПЭ) — твердый термопластичный полимер белого цвета; макромолекулы имеют линейное строение с небольшим количеством боковых ответвлений. В промышленности ПЭ получают тремя основными методами:
1.	Полимеризацией этилена (Э) при высоком давлении (130—250 МПа) и высокой температуре (190—300 °C) в течение 30—100 с в присутствии инициаторов (кислорода, органических перекисей) по радикальному механизму. Полученный по этому методу ПЭ называют ПЭ высокого давления (ВД) или ПЭ низкой плотности (код ОКП 22 1111).
2.	Полимеризацией Э при низком давлении (ниже 1 МПа) и температуре ниже 80 °C с применением катализаторов Циглера — Натта по ионно-координационному механизму. Полученный ПЭ называется ПЭ низкого давления (НД)
104
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Таблица 5.4. Показатели, характеризующие макромолекулярные цепи полиэтилена
Показатель	ПЭВД	ПЭНД	ПЭСД
Общее число групп СН3 на 1000 атомов углерода	15—25	3—6	Не более 3
Расположение боковых ответвлений друг от дру-	~50	200—250	200—250
га со средним интервалом, углеродных атомов Ответвления в макроцепи1	СН3, С2Н6,	СН3, С2Н6	сн3, С2НВ
	СдНа		
Общее число двойных связей на 1000 атомов уг-	0,4—0,6	0,6—0,8	0,6—0,8
Степень кристалличности2, %	~60	70—85	~90
Размеры кристаллитов, нм	5—20	5—50	5—50
Среднемассовая молекулярная масса	30—400 тыс.	50—800 тыс.»	50—800 тыс.3
Плотность, кг/м3	918—930	954—960	960—968
> У ПЭВД наряду с короткими ответвлениями имеются и длинные боковые цепи.
2 Кристалличность ПЭ с повышением температуры уменьшается.
8 Выпускаются также марки ПЭНД и ПЭСД с Mw, достигающей нескольких миллионов.
или ПЭ высокой плотности (код ОКП 22 1112).
3.	Полимеризацией Э при среднем давлении (3—4 МПа) и температуре ниже 160 °C с применением в качестве катализаторов оксидов металлов переменной валентности по ионному механизму. Такой ПЭ называется ПЭ среднего давления (СД) или ПЭ высокой плотности (код ОКП 22 1113).
Эти три типа ПЭ различаются по степени разветвленности (наиболее разветвлен ПЭВД,
наименее — ПЭСД) и по другим показателям (табл. 5.4), а также по режимам переработки в изделия. Конформация цепи ПЭ — плоский зигзаг.
ПЭ выгодно отличается от других термопластов сочетанием высокой прочности с достаточной эластичностью н способностью работать в широком интервале температур (от —120 до 4-100 °C). ПЭ — неполярный полимер, обладающий высокими электроизоляционными свойствами (табл. 5.5, рис. 5.3—5.6).
Таблица 5.5. Показатели полиэтилена
Показатель	ПЭВД	ПЭНД	ПЭСД
Прочность, МПа: при растяжении	10—17	18—45	18—40
при изгибе	17—20	20—40	25—40
при срезе	14—17	20—36	20—37
Предел текучести, МПа	9—16	25—35	28—38
Модуль упругости при изгибе, МПа	120—260	650—750	800—1250
Относительное удлинение, %, в нача-	15—20	10—12	5—8
ле течения Ударная вязкость1 образца с надре-	Не ломается	2—150	7—150
зом, кДж/м2 р, Ом-м	~10«	~1015	~101Б
ps, Ом	~101Б	~101Б	~1016
Ег при 1 МГц	2,2—2,3	2,2—2,4	2,3—2,4
tg6 при 1 кГц—1 МГц	(2—3)-IO—4	(2—4)-10—4	(2—4)-10-4
Дпр, МВ/м, при толщине 1 мм	45—55	45—55	45—55
Температура, °C: плавления	103—110	124—132	128—135
хрупкости	От —120 до—80	От •—150 до —70	От—140 до—70
Коэффициент	теплопроводности,	0,33—0,36	0,42—0,44	0,46—0,52
Вт/(м-°С) Удельная теплоемкость при 20—	1,9-2,5	1,9—2,1	1,7—1,9
25 °C, кДж/(кг-°С) ТК/, °C-1 (от Одо 100 °C)	(2,1—5,5)-10—4	(1-2,5)-10—*	(1—1,5)-10—4
Водопоглощеине за 30 сут, %: при 20 °C	0,02	0,005	<0,01
при 70 °C	—	0,04	—
Длительная рабочая температура2, °C		 .	90	90	90
1 Показатель сильно зависит от JM; чем больше М. тем выше значения показателя.
2 Для стабилизированного и облученного ПЭ рабочая температура 105 °О.
Органические синтетические карбоцепные полимеры
105
Для ПЭ характерно малое изменение электрических свойств в широком диапазоне температур и частот. Тангенс угла диэлектрических потерь ПЭ в интервале температур от —45 до + 115 °C и частот 10—50 кГц находится в пределах (24-4)-10~4. Электрические свойства ПЭ ухудшаются с увеличением степени его окисления и при наличи примесей. Свойства ПЭ можно модифицировать смешением его с другими полимерами или сополимерами. Так, при смешении ПЭ с полипропиленом повышается нагревостойкость, при смешении с бутилкаучуком или этиленпропнленовым каучуком — ударная вязкость и стойкость к растрескиванию.
ПЭ обладает низкой газо- и паропроница-емостью и мало проницаем для воды и водяных паров. Химическая стойкость ПЭ зависит от М, ММР и особенно от плотности; с ее уве-
Рис. 5.3. Зависимость £пр ПЭВД от толщины:
Рис. 5.4. Зависимость р ПЭВД от температуры
Рнс. 5.5. Зависимость tg6 fl) и ег (2) ПЭВД от температуры
Рис. 5.6. Зависимость tg б ПЭНД и ПЭВД от температуры при 3-109 Гц:
I — ПЭНД; 2-ПЭВД
личеннем химостойкость ПЭ возрастает. Наиболее высокой химостойкостыо обладают ПЭНД и ПЭСД. ПЭ не реагирует со щелочами, с растворами солей, органическими кислотами и даже с концентрированными соляной и плавиковой кислотами. При действии H2SO4 (концентрации 80 % и выше) и температуре выше 50 °C свойства ПЭ изменяются. ПЭ разрушается прн 20 °C 50 %-ной HNOS, а также жидкими и газообразными хлором и фтором. ПЭ не растворяется, но набухает в органических растворителях прн 20 “С; выше 80 °C растворяется во многих растворителях, особенно хорошо в углеводородах и их галогенпроизвод-ных. ПЭ можно хлорировать, сульфохлориро-вать, бромировать, фторировать. Эти реакции используются на практике для модификации свойств ПЭ. Например, с введением в ПЭ до 76 % фтора повышаются нагревостойкость, температура плавления и химостойкость.
На воздухе в изделиях из ПЭ, находящихся в напряженном состоянии, могут появиться мелкие трещины. Процесс этот проходит в течение нескольких лет или даже десятков лет. Но он значительно ускоряется при контакте со спиртами, мылами, нефтяными маслами, синтетическими моющнмн средствами, эмульгирующими веществами
При воздействии на ПЭ тепла, ультрафиолетовых лучей, кислорода воздуха происходит старение, которое выражается в ухудшении физико-механических и электроизоляционных свойств. Чтобы затормозить этот процесс, полимер стабилизируют введением антиоксидантов (ароматических аминов, алкилфенолов, фосфитов н др.) и светостабилизаторов (сажа, производные бензофенонов и т. п.).
При изготовлении изделий из ПЭ наблюдается их усадка. Значения термической усадки при охлаждении изделий от 115 до 20 °C изменяются в следующих пределах: линейная — от 5,1 до 0 %, объемная — от 15,3 до 0 %. Кроме термической, существует усадка изделий, связанная с наличием внутренних напряжений. В среднем такая усадка колеблется в пределах от 1 до 3 % 
ПЭ практически безвреден и не выделяет в окружающую среду опасных для здоровья человека веществ. Вредное действие могут оказывать лишь продукты его разложения.
ПЭ перерабатывается при 120—280 °C всеми известными методами, применяемыми при переработке термопластов.
Различные электроизоляционные материалы на основе ПЭ — пластмассы, пленки, пенопласты и др. применяются для изоляции проводов н кабелей, для изготовления деталей радиотехнической аппаратуры. Зарубежом ПЭ низкой плотности выпускают под названиями: петротен (США), алкатен (Великобритания), хостален (ФРГ), стафлен (Япония), лотрен (Франция), фертен (Италия), а ПЭ высокой плотности — карлона (Великобритания), хей-жекс (Япония), манолен (Франция), мон-лен (Италия).
Облученный ПЭ. Облучение ПЭ частицами высоких энергий приводит к образованию сложных пространственных молекул с поперечными связями между линейными цепями. При температуре ПО—115 °C полимер не плавится, а становится резиноподобным, сохраняя при
ice
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
температуре до 200 °C прочность прн растяжении и стойкость к продавливанию.
Благодаря изменению химической структуры у облученного ПЭ повышается стойкость к растворителям и к поверхностному растрескиванию в напряженном состоянии при контакте с активными средами (водными растворами мыл, синтетическими моющими средствами, эмульгирующими веществами и др.). При стабилизации облученного ПЭ повышается срок службы его по сравнению с облученным неста-билизированиым ПЭ.
При изоляции проводов облученным ПЭ можно токопроводящие жилы облужнвать, не опасаясь расплавления изоляции вблизи облу-женной проволоки.
Вулканизированный ПЭ имеет «сшитую» структуру макромолекул. По сравнению с обычным ПЭ он более стоек к токовым перегрузкам, так как не размягчается прн повышенных температурах. Для вулканизации ПЭ применяют, например, перекисные соединения, обеспечивающие «сшивку» макроцепей при высокой температуре. При применении изоляции из вулканизированного ПЭ исключаются случаи ее растрескивания в напряженном состоянии под влиянием тепла, воды и химических агентов. По другим свойствам вулканизированный ПЭ аналогичен линейному.
Получение «сшитого» ПЭ методом вулканизации дешевле и технологически удобнее, чем методом облучения.
Хлорированный полиэтилен (ХПЭ). ПЭ может быть модифицирован хлором. При этом могут быть получены продукты с разнообразными свойствами, зависящими от структуры, состава, М исходного полимера, а также от метода и степени хлорирования. Введение хлора в макромолекулу ПЭ приводит к снижению кристалличности, изменению температур размягчения, стеклования и др. Так, ХПЭ, содержащий 16—25 % хлора, — термопласт, характеризующийся высоким относительным удлинением (до 1700 %) и хорошей холодостойкостью. ХПЭ с 26—48 % хлора — эластомер. При дальнейшем увеличении содержания хлора жесткость, температуры размягчения н стеклования ХЭП повышаются вследствие увеличения межмолекулярного взаимодействия. ХПЭ с 49—60 % хлора — кожеподобный, а более глубоко хлорированный полимер — стеклообразный продукт, приближающийся по свойствам к непластифнцированному поливинилхлориду. Ниже приведены некоторые свойства ПЭ высокой плотности, хлорированного в растворе (25 % хлора):
р, Ом-м .....................  1013
£пр, МВ/м............. 30
бг при .1 кГц .  ............ 6,1
ег при 1 МГц .  ............. 4,3
tgfi при 1 кГц............... 0,019
tgfi при 1 МГц ........	0,134
Водопоглошение, %:
. за 1 сут................. 0,1
за 30 сут................. 0,6
Хлорированные ПЭ эластомеры можно вулканизировать' и подвергать радиационному облучению для получения «сшитых» продуктов. Применяются ХПЭ эластомеры, а также
их смеси с другими полимерами для изоляции проводов н кабелей.
За рубежом ХПЭ выпускают под названиями: тирин,' СРЕ (США), галофлекс, СРЕ (Великобритания), хлорхосталеп, лютриген (ФРГ), эласлен, дайзолак (Япония).
Хлорсульфированный	полиэтилен
(ХСПЭ) — каучукоподобный продукт, образующийся при взаимодействии ПЭ с хлором н сернистым ангидридом. Введение атомов хлора в макромолекулу ПЭ приводит к нарушению регулярности ее структуры н к превращению высококристаллического продукта в аморфный. Хлорсульфоновые группы (SO2 Cl) обусловливают способность ХСПЭ к вулканизации. Содержание хлора в промышленных типах ХСПЭ может изменяться от 25 до 45%, содержание серы — от 0,8 до 2,2 % (мае.). ХСПЭ хорошо растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, хуже — в кетонах и сложных эфирах и нерастворим в алифатических углеводородах н спиртах. Для растворения обычно используют толуол и ксилол, а также их смеси. ХСПЭ обладает резиноподобными свойствами н отличается стойкостью к воздействию химических агентов, хорошей прочностью, высокой светостойкостью и стойкостью к действию озона. Он обладает низкой газопроницаемостью, а по адгезии к различным поверхностям приближается к хлоропреновому каучуку. Некоторые свойства ХСПЭ, полученного из ПЭ низкой плотности (содержание хлора 27%, серы 1,3 %), приведены ниже;
Плотность, кг/м3..................... 1110
р, Ом-м.............................. 1013
£пр, МВ/м ........................... 16—24
ег (1 кГц)........................ 5—7
tg 6 (1 кГп)........................ 0,025
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°С).......................... 0,11
Хлорсульфированный ПЭ применяется в кабельной промышленности; на его основе получают не только изоляцию, но н внешнюю атмосферостойкую оболочку кабелей.
В промышленном масштабе ХСПЭ производят в СССР (торговое название продукта, получаемого из полиэтилена низкой плотности, — ХСПЭ, из полиэтилена высокой плотности — ПХС) и в США (хайпалон).
Сополимеры этилена (СЭ) (код ОКП 22 1120) получают с целью модификации свойств полиэтилена — повышения растворимости, адгезии, физико-механических свойств и т. п.
Наиболее широко в электроизоляционной технике применяют статистические СЭ с пропиленом (СЭП), которые получают прн низком (около 1 МПа) и среднем (2—6 МПа) давлениях в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов.
Свойства СЭП зависят в основном от соотношения между этиленом и пропиленом в сополимере, а также от способа синтеза. СЭП получают с содержанием 0,2—3 % звеньев пропилена (М=30 0004-800 000) и с содержанием 20—60 % звеньев (чаще 25—40 % звеньев) пропилена (7И=80 0004-250 000).
Сополимеры имеют приблизительно такие же электроизоляционные свойства, как полиэтилен. С увеличением содержания пропилена в СЭП степень кристалличности уменьшается,
§ 5.2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
107
снижаются плотность, модуль упругости, жесткость, температура плавления, но увеличиваются газо- и паропроницаемость, растворимость в органических растворителях, эластичность, ударная вязкость, относительное удлинение, стойкость к растрескиванию под напряжением прн контакте с поверхностно-активными агентами, стойкость при действии длительных нагрузок. СЭП имеет высокую стойкость к окислению и атмосферостойкость. Они стойки к действию спиртов, кетонов, эфиров, щелочей, кислот. Электроизоляционные материалы, полученные на основе СЭП, эластичны, характеризуются хорошими механическими свойствами, высокой атмосфере-, нагрево- и холодостойкостью, стойкостью к действию агрессивных сред, отличными электрическими свойствами, но они горючи и имеют низкую маслостойкость. Эти материалы применяют для изоляции проводов и кабелей.
Полипропилен (ПП) (код ОКП 22 ИЗО) — термопластичный линейный полимер [—СН2-СНСН3—In-
Наибольшее практическое значение имеет изотактический ПП, хотя известны также синдиотактический, атактический и стереоблокпо-лимер.
В промышленности изотактический ПП получают полимеризацией пропилена в присутствии комплексного катализатора Циглера — Натта: а) в растворе (в среде инертного растворителя) при 70—80 °C и 0,5—1 МПа; б) в массе при 70—80 °C и 2,7—3 МПа.
Полимеризация проходит по анионно-координационному механизму. Полученный таким образом ПП имеет изотактическую структуру с регулярно построенной («голова к хвосту») цепью. В изотактическом ПП всегда содержится небольшое количество (2—5 %) атактической аморфной фазы. Изотактический ПП имеет максимальную степень кристалличности — 73—75 %. Полипропилен — бесцветный полимер без характерного запаха и вкуса. В тонких слоях ПП прозрачен, в толстых — молочно-белый. Молекулярная масса, выпускаемого промышленностью ПП, равна 75 000— 200 000.
ПП — химостойкий материал. Заметное воздействие на него оказывают только сильные окислители (концентрированные HNO3, H2SO4). ПП обладает высокой стойкостью к щелочам, растворам солей н другим неорганическим агрессивным средам. В органических растворителях ПП при 20 °C незначительно набухает. Прн температуре выше 100 °C он начинает растворяться в ароматических углеводородах (бензол, толуол).
 Изделия из ПП выдерживают кипячение в воде и стерилизацию паром (до 130 °C) без изменения формы н механических свойств.
ПП — хороший электроизоляционный материал. Его электрические свойства практически не изменяются даже после длительной выдержки в воде, а ег мало зависит от частоты и температуры. Ниже приведены основные свойства изотактического ПП:
Плотность, кг/м3 ....	920—930
Предел- текучести, МПа .	27—30
Прочность прн растяжении,
МПа ... . . . . . .	30—35
°C °C
Относительное удлинение, %.........................
Ударная вязкость, кДж/м2 Е„р при толщине 1 мм, МВ/м......................
ps, Ом....................
р, Ом-м...................
ег при 106 Гц.............
tg 6 при 106 Гц...........
Г ПЛ, Гст, Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) . . . . Удельная теплоемкость, кДж/(кг-°C)...............
ТК I, °C-' (от 0 до 100°C), Холодостойкость, °C . . . Водопоглощенне за 30 сут при 20 °C, %..............
Длительная рабочая температура (для термостабилизированного или облученного ПП), °C . . .
200—800 . .5—12
30—35 101в
Ю12— 1015 2,0 (3—5)-10-4 172 От—10 до—20
0,15
1,9 1,1-10—* От—5 до—25
0,03
105
Для ПП характерна очень низкая газо- и паропроницаемость. Вследствие наличия третичных углеродных атомов ПП более чувствителен, чем полиэтилен, к действию кислорода, особенно при повышенных температурах. Поэтому в процессе переработки ПП обязательно надо добавлять стабилизаторы. ПП перерабатывается в изделия теми же способами, что н полиэтилен. Изделия из него отличаются стойкостью к истиранию (сравним с этим показателем для изделий из полиамидов) и поверхностной твердостью, которая у ПП выше, чем у полиэтилена. Для ПП характерна высокая стойкость к многократным изгибам. Из-за неполярностн ПП имеет низкую адгезию, поэтому основной метод соединения деталей из ПП —сварка. Чистый ПП физиологически безвреден.
Из ПП изготавливают пластмассы, волокна, пленки, пенопласты, которые применяются в радио- и электротехнике (различные детали, кабельная изоляция, конденсаторы).
ПП выпускают за рубежом под названиями: профакс, поли-про, олеформ (США), моплен (Италия), хостален (ФРГ), пропатен (Великобритания), даилай, доибаид (Япония).
ПОЛИМЕРЫ ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫХ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ
Поливинилхлорид (ПВХ) [—СН2 — —СНС1—]« (код ОКП 22 1210) — термопластичный полимер преимущественно линейного строения — получают полимеризацией винилхлорида по радикальному механизму в массе, эмульсии, суспензии или в органическом растворителе.
В промышленности чаще всего используют эмульсионный и суспензионный методы. Винилхлорид можно также полимеризовать н по ионному механизму, однако число катализаторов ионной полимеризации очень ограничено.
Полимеризацию в массе проводят в автоклаве при 30—70 °C в присутствии инициаторов, растворимых в мономере, — органические перекиси, азодинитрилы и др. Этим методом получают очень чистый ПВХ (код ОКП 22
108
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
1213), не загрязненный эмульгатором, защитным коллоидом и др.
Полимеризацию в суспензии проводят в течение 8—14 ч при 30—70 °C и давлении 0,4— 1,2 МПа по периодической схеме. Полученная суспензия (код ОКП 22 1211) содержит легко фильтруемые частички ПХВ размером 75— 150 мкм (иногда до 600 мкм). Полученный этим методом ПВХ характеризуется сравнительно узким ММР; его свойства и структура сильно зависят от природы инициатора, защитного коллоида и различных добавок, а также от технологических параметров. Молекулярную массу ПВХ регулируют температурой полимеризации.
Суспензионный ПВХ по сравнению с эмульсионным обладает лучшими электроизоляционными свойствами, более высокой водо- и нагре-востойкостью, улучшенной светостойкостью, так как содержит' незначительные количества примесей. Недостаток суспензионной полимеризации ПВХ — трудность осуществления ее непрерывным способом.
Полимеризацию в эмульсии проводят по периодической или непрерывной схеме в течение 2—5 ч при 40—60 °C, давлении 0,5 — 0,8 МПа и неинтенсивном перемешивании (60— 70 об/мин). Диспергирующей средой служит вода, содержащая эмульгатор (например, мыла высших жирных кислот), инициатор (например, персульфаты щелочных металлов или аммония) и регулятор pH (например, фосфаты щелочных металлов).
Скорость полимеризации в эмульсии значительно выше, чем в суспензии, и зависит от концентрации инициатора, количества эмульгатора и других факторов.
ПВХ, полученный этим методом, характеризуется узким ММР.
В результате эмульсионной полимеризации образуется латекстонкая дисперсия ПВХ с размером частиц 0,05—0,5 мкм (иногда до 1 мкм), характеризующаяся значительной полидисперсностью по размерам полимерных частиц, имеющих, как правило, сферическую форму (код ОКП 22 1212). Недостаток метода — трудность удаления мыла и других добавок из готового продукта и значительно худшая, по сравнению с суспензионным ПВХ, перерабатывае-мость в жесткие и полужесткие изделия.
Полимеризация в растворе (дихлорэтан, бензол, хлорбензол и др.) имеет ограниченное применение. Скорость реакции зависит от концентрации мономера и инициатора, а также от природы растворителя.
Получать ПВХ можно и фотополимеризацией, которая протекает при низкой температуре в присутствии сенсибилизаторов (например, соли уранила). Этим методом получают нагревостойкнй ПВХ, из которого формуют волокна, которые имеют в 2 раза более высокую прочность и в 2 раза меньшую усадку при 100 °C по сравнению с волокном, полученным из обычного ПВХ.
ПВХ — твердый продукт белого цвета, теоретическое содержание хлора — 56,8 %, практическое всегда несколько меньше. Коэффициент полимеризации 100—2500. Элементарные авенья в цепях полимера расположены в основном в положении 1,2. Степень упорядоченности макромолекул ПВХ зависит от температуры полимеризации, а также от М. Максимально
возможная упорядоченность реализуется При температурах полимеризации выше 55 °C или в случае отжига при температурах выше 70 °C. Степень кристалличности промышленного ПВХ может достигать 10 %, а полимера, полученного при температурах ниже —10 °C или радикальной полимеризацией при 20—50 °C, — соответственно 10—23 и 33—35 %. Кристаллический ПВХ имеет синдиотактическую конфигурацию.
Температура текучести ПВХ тем выше, чем ниже температура полимеризации.
Ниже приведены основные свойства прессованных образцов ПВХ (см. также рис. 5.7— 5.9):
Плотность при 20 °C, кг/м8 1350—1430 Прочность, МПа:
при растяжении . . .	40—60
при сжатии ....	70—160
при изгибе........... 80—120
Модуль упругости при растяжении, МПа............. 2700—4000
Относительное удлинение, при разрыве, % . . . .	5—100
Ударная вязкость, кДж/м2:
образцы без надреза ,	— 150
образцы с надрезом .	2—10
ps, Ом'...............  .	101®— Ю14
р, Ом-м:
при 20 °C.............. ЮМ—10»
при 140 °C ............ 5-Ю8
Ег при 50 Гц:
20 °C.......................... 3,2
140°C . . ............. 12,0
Ег при 106 Гц (20 °C) . .	3,1—3,4
tg 6 при 50 Гц:
20 °C................ 0,02
140 °C............... 0,1
tg6 при 10е Гц (20 °C) .	0,015—0,018
£11р, МВ/м:
при 20 °C............ 35—45
при 140 °C........... <5
Гт, °C . .  ............. 180—220 и выше
Тот, °C.................. 78—105
Коэффициент теплопровод-
ности, Вт/(м-°С) ....	0,15—0,17
Удельная теплоемкость, кДж/(кг-°С).............. 1,0—2,1
ТК Z, °C-1 .	:.......... (6—8)-Ю~6
Теплостойкость по Мартен-
су, °C.................... 50—80
Холодостойкость, °C . . .	<—Ю
Водопоглощение за 24 ч, %........................ 0,4—0,6
Длительная рабочая тем-
пература, °C ..... .	90
ПВХ, полученный полимеризацией винилхлорида в массе, суспензии или эмульсии, — порошкообразный материал, свойства которого (М, ММР) в значительной мере определяют поведение полимера при переработке и свойства изделий из него.
Зерна суспензионного порошкообразного ПВХ подразделяют на монолитные и пористые, а эмульсионного — на полые и компактные частицы.
Растворимость ПВХ уменьшается с увеличением коэффициента полимеризации и зависит от метода получения. Так, ПВХ, полученный эмульсионной полимеризацией, растворя
§ 5.2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
109
ется хуже ПВХ, полученного в суспензии, масле или растворителе. ПВХ с коэффициентом полимеризации 300—500 легко растворяется в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородах и др. Растворимость ПВХ с коэффициентом полимеризации 2000—2500 ограничена; удается получить лишь 1-—10 %-иые растворы в кетонах, этилхлориде, дихлорэтане, хлорбензоле, нитробензоле, дноксане и др.
ПВХ до 60 °C стоек к действию соляной и муравьиной кислот любых концентраций, серной кислоты — до 90 %-ной, азотной — до 50 %-ной и уксусной до 80 %-ной концентрации. ПВХ не изменяется при действии щелочей любых концентраций, промышленных газов (NO2, Cl2, SO3, HF и др.), растворов солей А1, Na, К, Fe, Си, Mg, Ni, Zn, Sn и других металлов, а также бензина, керосина, масел, жиров, глицерина, спиртов, гликолей.
При энергетических и механических воздействиях на ПВХ имеют место дегидрохлорирование, окисление, деструкция макроцепей, структурирование, ароматизация н графитизация. Основная реакция, ответственная за потерю полимером эксплуатационных свойств, — выделение НС1. При нагревании ПЁХ выше 100 °C (не выше 350 °C) в основном выделяются НС1 и небольшие количества ароматических углеводородов (бензол). Одновременно в полимере образуются сопряженные двойные связи.
Хромофорный эффект (появление окраски
Рис. 5.7. Зависимость р непластифицирован-
Рис. 5.8. Зависимость tg6 (7) и ег (2) ПВХ от температуры
Рис. 5.9. Зависимость tg6 ПВХ от частоты
от желтоватой до черной) проявляется уже при выделении всего 0,1—0,2 % НС1. Поперечные связи между макромолекулами обычно образуются лишь при длительном нагревании ПВХ (2—4 ч при 175°C).
При УФ- и у-облученни ПВХ (20 °C и выше) наряду с дегидрохлорированием происходит сшивание макроцепей. Механохимические воздействия, сопровождающие переработку ПВХ, интенсифицируют деструкцию, в частности выделение НС1.
Для получения материалов ПВХ стабилизируют. Принцип стабилизации ПВХ заключается в устранении или ослаблении вредного влияния химических, энергетических и (или) механических воздействий. Необратимые изменения, из-за которых дальнейшее практическое использование материалов на основе ПВХ становится невозможным, в основном связаны с реакцией дегидрохлорирования. Поэтому при приготовлении композиций на стадии смешения в ПВХ вводят смесь из нескольких стабилизаторов (обычно более четырех) и смазок, которые подбирают эмпирически в зависимости от сорта ПВХ, вида переработки, типа материала и конструкции перерабатывающих машин. В качестве термостабилизаторов, которые связывают НС1, используют эпоксидированное соевое масло, различные основные и средние соли свинца, оловоорганические соединения, мыла Ba, Cd, Са, Zn и некоторых других металлов.
В качестве антиоксидантов применяют, например, производные фенолов и бисфенолов, гидрохиноны, производные мочевины н тиомочевины и др. Применяют также соединения, поглощающие УФ-лучи: производные бензофенонов или бензтриазолов, кумарина, салициловой кислоты. В качестве смазок используют парафины, воски, высокомолекулярные кислоты парафинового или олефинового ряда и т. п.
С физиологической точки зрения ПВХ совершенно безвреден. Физиологическая активность различных материалов на основе ПВХ зависит от характера вводимых добавок: стабилизаторов, смазок, красителей, пластификаторов и т. п. Вредное действие оказывают продукты разложения ПВХ: хлороргапические соединения, НС1, СО и др. При этом отмечается раздражение глаз и слизистой оболочки иоса, а также возбуждение, переходящее в вялость. Прн горении ПВХ выделяется большое количество тепла, образуется густой плотный дым.
В зависимости от количества введенного пластификатора и характера переработки из ПВХ получают электроизоляционные материалы: винипласты, пластикаты и пенопласты, а также лаки.
При получении материалов из ПВХ обычно применяют пластификаторы (например, ди-бутилфталат, трикрезилфосфат).
Свойства ПВХ можно модифицировать смешением его с другими полимерами или сополимерами. Так, ударная вязкость материалов повышается при смешении ПВХ с хлорированным полиэтиленом, хлорированным или суль-фохлорированным бутилкаучуком, а также с сополимерами стирол-акрилонитрилом или бу-тадиен-стирол-акрилонитрилом.
Материалы из ПВХ нашли широкое применение в электротехнике, особенно пластикаты в кабельном производстве. Они применяются
110
Электроизоляционные полимеры
Разд: 5
для изоляции защитных оболочек кабельных изделий, изоляции проводов, а также в виде трубок, лент и листов в электрических машинах и аппаратах, работающих при промышленных частотах, являются хорошим дугогасящим материалом; находят применение в «стреляющих» разрядниках.
Перхлорвиннловые полимеры (ПХВП) (код  ОКП 22 1930) — продукты ограниченного хло- рнроваиия ПВХ, содержащие 62,5—64,5 % связанного хлора. ПВХ подвергают хлорированию с целью повышения адгезии и нагревостойкости, а также улучшения растворимости. ПХВП имеют улучшенную холодостойкость (до —45 СС) и большую стойкость к действию агрессивных сред по сравнению с ПВХ.
'Кроме ПХВП промышленностью выпускается и другой продукт хлорирования ПВХ, который содержит 64-—66 % хлора. Этот продукт 'обладает повышенной нагревостойкостыо, но хуже растворяется по сравнению с ПХВП.
ПХВП получают хлорированием растворов ПВХ обычно по периодической схеме. Хлорирование можно осуществлять под действием радикальных инициаторов (перекисей), УФ- или у-излучения. Полученный ПХВП выделяют из раствора с помощью осадителя или отгоняют растворитель. В первом случае образуется порошок со средним диаметром частиц до  100 мкм; а во-втором случае — пористая крошка с частицами до 200 мкм.
ПХВП — аморфные самозатухающие материалы; молекулярная масса зависит от М исходного ПВХ (обычно 40 000—80 000) и способа хлорирования.
Ниже приведены некоторые свойства ПХВП:
Плотность при 20 °C, кг/м3 .	1470—1500
Прочность, МПа:
при изгибе............... НО
при растяжении ....	65—75
Относительное удлинение, %	4—6
Модуль упругости, МПа . ,	3200
Ударная вязкость, кДж/м2:
без надреза ......	400
с надрезом ......	5'
ps, Ом ............................ >10®
р, Ом-м............................. >10i4
ег при 50 Гц......................... 3,0
tg6 при 50 Гц................ 1-10--2
.Епр, МВ/м......................... 20,0
Температура, °C: ' - стеклования ............. 85—95
 разложения............... 130—145
Теплостойкость, "С: по Мартенсу..................... 70
 по Вика........................ 120
ТК I, °C-1 . ................ (6—8)-10—6
Холодостойкость, °C -	. . .	-----45
Влагопоглощение за 7 сут при 20 °C, на 100 см2, мг .	. .	10
ПХВП растворяются (образуя 10—30 %-ные-растворы) в хлороформе, дихлорэтане, толуоле, ксилоле, ацетоне и др.; набухают в бензоле, эфире, четыреххлористом углероде и др.; не -растворяются в гексане, метаноле, этаноле, бутаноле,- петролейном эфире, воде. Разложение -нестабилизированного ПХВП с отщеплением НО начинается при 90 °C. Нагревание ПХВП в инертной среде при температурах до
330 °C сопровождается выделением НС й окрашиванием. Длительное нагревание приводит к сшиванию макромолекул. При температурах выше 330 °C образуется бензол, моно- й дихлорбензолы. Конечным продуктом термического разложения является пористый уголь. Деструкция ПХВП ускоряется в присутствии оксидов металлов (Fe2O3, ZnO, Сг2О3), солей тяжелых металлов (Fe, Си, Zn) и в результате действия УФ-излучения.
Из ПХВП изготавливаются волокна, ткани, ленты, лаки и эмали. Покрытия предохраняют электрооборудование от коррозии, они стойки к действию концентрированных соляной и серной кислот, щелочей, сернистого газа, бен-зКна, масел, спирта; разрушаются концентрированной азотной кислотой.
Модифицирование ПХВП радиационной привитой сополимеризацией с метакриловой кислотой, винилфторидом и акрилонитрилом повышает относительное удлинение и прочность волокон и изделий из ПХВП.
За рубежом ПХВП выпускают под названиями: игелит PC (ГДР), ренофлекс, тровидур, винидур, винифоль (ФРГ), сольвитерм (Франция), ника темп (Япония).
Сополимеры винилхлорида (ВХ) (код ОКП 22 1220) получают:
а)	сополимеризацией ВХ с одним или несколькими мономерами (статистические СПЛ);
б)	прививкой одного или нескольких мономеров на макромолекулы ПВХ либо прививкой ВХ на макромолекулы других полимеров или сополимеров (привитые СПЛ);
в)	взаимодействием ПВХ с другими полимерами (привитые и блок-сополимеры).
Сополимеры ВХ отличаются от ПВХ лучшими текучестью, растворимостью, нагрево-стойкостью, перерабатываемостыо, механическими свойствами, адгезией. Они могут перерабатываться без добавления пластификаторов.
Методы получения и переработки СПЛ аналогичны методам получения и переработки ПВХ.
Статистические сополимеры ВХ получают радикальной или ионной сополимеризацией, чаще всего в растворе (30—60 °C, 20—70 ч) или в эмульсии (40—60 °C, 3—10 ч).
Наибольшее практическое применение получили следующие статистические сополимеры ВХ.
Сополимеры винилхлорида с винилацетатом (код ОКП 22 1222). Свойства СПЛ зависят от соотношения между ВХ и винилацетатом. Обычно СПЛ содержат 3—20 % винилацетата. Чем больше винилацетата содержит СПЛ, тем он лучше растворяется, перерабатывается и обладает лучшей пластичностью, однако при этом снижаются водостойкость, температура размягчения, жесткость и твердость.
Сополимер, содержащий 15 % винилацетата, применяется для получения волокна (внньон) и пленок. Сополимер с содержанием 5 % винилацетата применяется для получения пластических масс.
Примерные свойства СПЛ: плотность 1340 кг/м3, температура размягчения 130— 160 °C, водопоглощение за 24 ч 0,05 %, прочность при растяжении 56—70 МПа, ps равно 10м Ом. а а,— 3,5.
За рубежом сополимеры выпускают под
. § 5.2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
111
названиями: лнжовил (Франция), сикрон, випла-. зил (Италия), весторан, виннол (ФРГ), корвик (Великобритания), сольвик (Бельгия), ниполит (Япония), марвинол, крин (США).
Сополимеры винилхлорида с акрилонитрилом (код ОКП 22 1225) содержат обычно 20— 60 % ВХ. Их плотность 1200—1350 кг/м3, температура размягчения 120—135 °C, ег=4,2, tg 6=0,027, р = 4,1-1012 Ом-м (при 50 °C), во-допоглощение ~0,4 % за 24 ч.
Сополимеры при 20 °C хорошо растворяются, стойки к действию концентрированных растворов кислот и окислителей, при повышенных температурах стойки к растворам щелочей и кислот средних концентраций. Сополимеры горят в пламени, но горения не поддерживают, стойки к плесени, моли, гнилостным микроорганизмам.
Сополимеры применяют главным образом для производства волокна и для получения электроизоляционных материалов.
Сополимеры винилхлорида с метилметакрилатом (ММА) (код ОКП 22 1229), содержащие 20 % ММА, используют для получения непластифицированных прозрачных листовых материалов (виннпроз), а СПЛ, содержащие 14 % ММА, — для -производства электроизоляции кабелей.
Сополимеры винилхлорида с метилакрилатом (код ОКП 22 1224) представляют собой негорючие белые порошки, растворимые в дихлорэтане, диоксане, хлорбензоле. Сополимер, содержащий 16 % метилакрилата, используется для получения кабельных пластикатов, которые имеют более высокие электроизоляционные свойства по сравнению с ПВХ, так как содержат в своем составе меньше пластификаторов.
Сополимеры винилхлорида с бутилакрила-том (код ОКП 22 1229) (20—25 % последнего) используют для получения электроизоляционных кабельных пластикатов, характеризующихся повышенной холодостойкостью, которая на 15—20 °C ниже, чем у обычных пластикатов на основе ПВХ. При этом расход пластификатора снижается в 1,5—2 раза.
Сополимеры винилхлорида с винилиден-хлоридом (ВДХ) (код ОКП 22 1221), содержащие 5—95 % ВДХ, получили наиболее широкое практическое применение. При содержании ВДХ до 70 % СПЛ аморфны, лучше растворяются и имеют более низкие температуры стеклования и размягчения, чем поливинилиден-' хлорид.
Если содержание ВДХ выше 70%, СПЛ кристалличны. Такие СПЛ содержат 80—95 % ВДХ. Их выпускают в виде порошка белого цвета или гранул размером не более 4,8 мм. Кристаллические СПЛ малогорючи, стойки к действию спиртов, жиров, масел, скипидара, нефтепродуктов, СС14, H2SO4 и HNO3 (65 %-ных), соляной и органических кислот; ограниченно стойки к бензолу, H2SO4 (98 %-ной), NaOH (50 %-ный раствор); неустойчивы к действию дихлорэтана, дихлорбензола, кетонов, эфиров, водных растворов аммиака. Эти СПЛ используют для изготовления жестких изделий (корпусов электрических батарей и аккумуляторов), пленок и волокна. Аморфные'СПЛ,'содержащие 30—60 % ВДХ, — порошки белого цвета; коэффициент полимеризации — от не
скольких сотен до тысячи. Их используют для получения латексов, а также лаков, которые применяют, например, для покрытия аккумуляторов. Водные дисперсии сополимера применяют для пропитки.
Сополимеры, содержащие до 20 % ВДХ, — порошки белого цвета; коэффициент полимеризации — до нескольких тысяч; обладают лучшей текучестью и формуемостью, чем ПВХ. Применяются для изготовления различных измерительных приборов.
Поливинилиденхлорид (ПВДХ) — линейный кристаллизующийся полимер белого цвета [—СН2—СС12—]и; получают полимеризацией ВХ по радикальному механизму при 25—60 °C в эмульсии, растворе, блоке или суспензии. Полимер размягчается при 185—200 °C, а разлагается при 210—225 °C. Для практических целей обычно используют ПВДХ с М 104—10s.
Поливинилиденхлорид в аморфном состоянии кристаллизуется при.О—150°C (оптимально 60—120°C). Степень кристалличности достигает 40—50 %. Высокомолекулярный ПВДХ растворяется в три (диметиламидо) фосфате, ди-этилсульфоне и тетраметилсульфоне, а при кипячении — в тетралине и СС14. Низкомолекулярный ПВДХ растворяется также в дноксане и тетрагидрофуране.
С уменьшением М прочность ПВДХ резко снижается и одновременно возрастает температура хрупкости.
При комнатной температуре ПВДХ стоек к действию кислот, щелочей, углеводородов, спиртов, эфиров, кетонов и др.
Основная реакция при нагревании — дегидрохлорирование, причем скорость выделения НС1 на 1—2 порядка больше, чем у ПВХ. Недостаточная нагревостойкость затрудняет переработку ПВДХ, которая возможна лишь в присутствии стабилизаторов.
Из ПВДХ можно получать механически прочные, стойкие к действию растворителей и кислот волокна, пленки, литые и прессованные изделия. Одиако из-за трудности переработки и стабилизации он имеет ограниченное практическое применение.
Некоторые свойства ПВДХ приведены
ниже: Плотность, кг/м3................ 1875
Прочность, МПа:
при растяжении . . . .	40
при изгибе......... 100—НО
Ударная вязкость,	кДж/м2	.	100—150
Относительное	удлинение,	%	400—600
р, Ом-м................ Юц—1014
Вг при 10е Гп ...... .	3,5
tg6 при 106 Гц........ 0,02—0,08
Температура размягчения, °C 185—200 Коэффициент теплопроводно-ностн, Вт/(м-°С)........... 0,09
Удельная	теплоемкость,
кДж/(кг-°С)...................... 1,32
Теплостойкость по Мартенсу, °C.............................. 75—95
Водопоглощение за	24 ч, % •	0,01
Сополимеры винилиденхлорида с акрилонитрилом (от 20 до 40 %) получают в виде латексов, а также твердых продуктов; порошки белого цвета; М — несколько сотен тысяч. Сополимеры хорошо растворяются в ацетоне и
112
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
других кетонах, некоторых сложных эфирах (например, этилацетате); нерастворимы в спиртах и хлорорганических ароматических растворителях. Их применяют для получения светостойкого и прочного волокна, а также масло-и бензостойких пленок и покрытий.
Сополимеры винилнденхлорида с бутадиеном — каучукоподобные материалы; их вулканизаты по сравнению с бутадиеновым каучуком характеризуются повышенной стойкостью к действию растворителей, химической стойкостью и пониженной горючестью.
Поливинилфторид	[—СН2—CHF—]„
(ПВФ) (код ОКП 22 1319) —твердый продукт белого цвета; получают полимеризацией вннил-фторида в присутствии перекисных инициаторов.
ПВФ устойчив к окислению, гидролизу; обладает низкой паре- и газопроницаемостью, отличается высокой атмосферостойкостью. Пленка ПВФ остается прозрачной и гибкой после атмосферных испытаний в течение 16 лет; она обладает высокой стойкостью к нстира-
При температурах ниже ПО °C ПВФ не растворяется в обычных органических растворителях, выше этой температуры он растворяется в кетонах, дннитрилах, N-замещенных амидах и др. При радиационном облучении в ПВФ имеют место как деструкция, так и «сшивание» макромолекул. Ниже приведены некоторые свойства ПВФ:
Плотность, кг/м8 . . .	1390
Прочность при растяже-
нии, МПа.......................... ПО
Относительное удлинение, %........................... 135
Прочность при изгибе (двойные изгибы), цик-
лы .................... 230 000
Модуль упругости при
растяжении, МПа .	.	1820.
ps, Ом................. Ю18
р, Ом-м, при 130°C	.	Ю8
tv при 60 Гц ...	.	7,5
7„.-„ °C............... 198
Температура начала разложения, °C . .	.	300
Рабочая температура,
°C......................... От	—70 до -}-120
Из ПВФ получают в основном пленочные материалы, которые используют для изоляции проводов и кабелей.
Поливинилиденфторид [—СН2— CF2— J „ (ПВДФ) (код ОКП 22 1319)—кристаллический термопластичный полимер белого цвета, М — выше 100 000. ПВДФ получают полимеризацией винилиденфторида в присутствии инициаторов радикального типа.
ПВДФ растворяется в диметнлацетамиде, днметилсульфоксиде, диметилформамнде и не растворяется в кетонах и эфирах.
ПВДФ — самозатухающий материал; обладает высокой механической прочностью, нз-носо- и атмосферостойкостью, стойкостью к ионизирующему и особенно к УФ-излучению, действию минеральных кислот (за исключением дымящей H2SO4), щелочей, галогенов и углеводородов.
ПВДФ не изменяется при нагревании ири
150 °C в течение более года; при 340 °C де-структируется с отщеплением HF и образованием двойных связей.
ПВДФ перерабатывают при 190—270 “С прессованием, экструзией и литьем под давлением. Изделия из него характеризуются высокой стабильностью размеров. Чтобы изготовить из ПВДФ изделия с очень точными размерами, после формования их необходимо медленно охлаждать.
ПВДФ применяется главным образом для изоляции проводов н кабелей. Широко используются его пьезоэлектрические свойства (см. т. III).
Ниже приведены основные свойства ПВДФ:
Плотность прн 25 °C, кг/м8 1760 Гпл, °C.................. 170—180
Прочность, МПа: при растиженни ...	50
при сжатии ....	70
Модуль упругости, МПа: при растяжении	. . .	1000—1600
прн сжатии................... 2800
при изгибе................... 1400
Ударная вязкость по Изо-ду, кДж/м2:
образцы	с надрезом	.	16,4
образцы	без надреза	.	164
Твердость по Шору (шкала Д) ............................ 80
Твердость по	Роквеллу .	.	110
Относительное удлинение1, %........................ 30—300
р, Ом-м.......................... 2-Ю18
Ег при 106 Гц............ 6,6
tg6 при 106 Гц . . . .	0,17
£пр при толщине образца 0,35 мм, МВ/м............ 40
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) ....	0,126
Удельная теплоемкость, кДж/(кг-°C).............. 1,38
Теплостойкость по Вика, °C 166 Водопоглошение за 24 ч, %	0,04
Длительная рабочая температура, °C ..... .	От—70 до 4-150
1 В зависимости от условие охлаждения поли-мера при формовании.
Торговые марки ПВДФ: фторлон-2 (СССР), кайнар-21 и кайнар-18 (США), KF-полимер (Япония).
Сополимеры винилиденфторида (СВДФ) (код ОКП 22 1320) с гексафторпропиленом или с перфторметилвиниловым эфиром обладают каучукоподобными свойствами. Макромолекулы СВДФ имеют следующую общую формулу:
где X — CF3 или CF3O.
Сополимеры получают эмульсионной сополимеризацией мономеров в присутствии инициаторов. СВДФ ие имеют запаха, их цвет — от белого до светло-кремового. Нерастянутые образцы аморфны. СВДФ характеризуется значительным межмолекулярным взаимодействием. Этим объясняется их высокая (больше, чем У других синтетических каучуков) жесткость.
§ 5.2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
113
Соотношение мономеров в СВДФ может изменяться в широких пределах. Например, в СВДФ с гексафторпропиленом содержание последнего может быть 40—85 % (мае.). С увеличением содержания гексафторпропилена повышается эластичность, но уменьшается механическая прочность.
Сополимеры хорошо растворяются в кетонах, сложных эфирах и некоторых галогенсодержащих углеводородах; не растворяются в спиртах, углеводородах.
Сополимеры отличаются высокой нагрево-стойкостью, стойкостью к действию озона и УФ-излучения. До 250 °C у сополимеров отщепляются галогенводороды и происходит слабое сшивание макромолекул, при более высоких температурах — деструкция и сшивание образующихся фрагментов.
Сополимеры не поддерживают горения: загораются в пламени и затухают при его удалении.
Радиационная стойкость невысока. Прн одновременном действии излучений высокой энергии и повышенных температур СВДФ утрачивают каучукоподобные свойства.
Сополимеры применяются для изоляции проводов и кабелей, которые могут эксплуатироваться при температурах 200 °C и выше в контакте с маслами, топливами, смазкамя.
Некоторые свойства СВДФ приведены в табл. 5.6.
Политрифторхлорэтилен [— CF2—CFC1—]п (ПТФХЭ) (код ОКП 22 1311) — линейный термопластичный кристаллический полимер белого цвета получают в промышленности радикальной полимеризацией трифторхлорэтилена в массе, суспензии или эмульсии в присутствии инициатора. Для технических целей применяют ПТФХЭ с М=56 000-S-200 ООО. Степень кристалличности, размеры кристаллитов и фнзико-ме-ханические свойства ПТФХЭ сильно зависят от условий термообработки и охлаждения. Максимальной степенью кристалличности (80 % и выше) и микрокристаллической структурой обладает полимер, медленно охлажденный (незакаленный) нз расплава до температуры ниже 150 °C. Дли такого ПТФХЭ характерны мутность, повышенные плотность, твердость и механические свойства. Наименьшую степень кристалличности (12—40 %) и микрокристаллическую структуру имеет быстро охлажденный (закаленный) ПТФХЭ, который отличаетси прозрачностью в тонких слоях, пониженной плотностью и более высокой эластичностью, чем закристаллизованный. Отжиг (прогрев) закаленного ПТФХЭ прн 150—195 °C приводит к существенному возрастанию степени кристал-
Таблица 5.6. Показатели сополимеров вииилиденфторида
Показатели	Сополимер вииилиденфторида с	
	гексафторпропиленом	перфторметилви-ниловым эфиром
Плотность, кг/м3 р, Ом-м tg6 Еар, МВ/м	1800—1860 1,4-101° 0,02 5—10	1800—1900 1,0-10“ 0,04 10—20
Рнс. 5.10. Зависимость tg 6 фторопласта-3 от температуры
личности, плотности и снижению эластичности.
ПТФХЭ не горюч, атмосферостоек, химически инертен, имеет низкую влаго- н газопроницаемость, характеризуется высокими механическими свойствами и низкой хладотекучестью. Основные свойства ПТФХЭ приведены в табл. 5.7 и на рнс. 5.10.
В области низких частот ПТФХЭ имеет высокие электроизоляционные свойства (табл. 5.7), которые практически не изменяются в условиях повышенной влажности вследствие исключительной влагостойкости и несмачиваемо-стн водой. Применение ПТФХЭ при высоких частотах ограничивается значительными диэлектрическими потерями, поскольку основные звеньи макромолекул имеют несимметричное строение.
ПТФХЭ стоек к действию растворов щелочей, кислот, сильных окислителей (Н2О2, озон), газообразных F2 и С12; разрушается под действием расплавленных щелочных металлов. При комнатной температуре ПТФХЭ не растворяется ни в одном из известных органических растворителей, но набухает в эфире, ксилоле, тетрахлорэтилене, этнлацетате; растворяется в 2,5-днхлорбензотрифториде, о-хлор-бензотрифториде и некоторых других растворителях при температурах выше их температур кипении.
ПТФХЭ стоек прн нагревании на воздухе до 250 °C. При нагревании его при 260—270 СС (10 ч и более) снижается М ПТФХЭ, но потери массы незначительны. С повышением температуры до 300 °C степень деструкции значительно возрастает. При 350 °C и выше ПТФХЭ дест-руктируется с образованием газообразных токсичных продуктов. Поэтому ПТФХЭ следует перерабатывать в помещениях, оборудованных хорошей приточно-вытяжной вентиляцией. Особую опасность представляют пожары в закрытых помещениях, где хранится или перерабатывается ПТФХЭ. Перерабатывается ПТФХЭ обычными для термопластов методами: прессованием, литьем под давлением, экструзией и др.
ПТФХЭ применяют дли изоляции проводов н кабелей, для изготовления различных деталей для радио- и электротехнической промышленности. Пленки нз ПТФХЭ применяют в производстве конденсаторов и фольгированных диэлектриков.
Высокомолекулярный ПТФХЭ выпускают под названиями:
фторлон-3* (СССР), кель-F (США), хоста-
* Пластические массы на основе фторлонов принято называть фторопластами» например фторопласт-3» фторопласт-4 и т. д.
114
Электроизоляционные, полимеры
Разд. 5
Таблица 5.7. Показатели политрифторхлор-этилена (ПТФХЭ) и политетрафторэтилена (ПТФЭ)
Показатель	ПТФХЭ	ПТФЭ
Плотность, кг/м3 Прочность, МПа: при растяжении при статическом изгибе	2090—2160* 30—40 60—80	2150—2240 14—35 11—14
Модуль упругости прн изгибе, МПа: при 20 °C при —60 °C	1160—1450 2510—2600	470—850 1300—2800
Относительное удлинение, %: незакаленный закаленный Ударная	вяз- кость, кДж/м2 ps, Ом р, Ом-м Вг при: 50 Гц 108 Гц 108 Гц 1g в при: 50 Гц 10s Гц 106 Гц	20—40 70—200 20*—160 Ю17 1,2-101е 3,0 2,8 2,5—2,7 0,015 0,024 0,010	250—500 10—100 101’ (О73— i отв 1,9—2,2 1,9—2,2 1,9—2,2 0,0002— 0,00025 0,0002— 0,00025 0,0002— 0,00025
Епр, МВ/м, при толщине, мм: 4 2 5—20 мкм Дугостойкость, с Тпл, °C Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) Удельная теплоемкость, кДж/(кг-°С) ТК 1, °с-' Теплостойкость, °C:	13—15 >360 210—215 0,232 0,92 (6—12)-10—5	25—27 200—250 250 327** 0,252 1,05 (8—21)-10—8 (от —60 до +280 °C)
по Вика по Мартенсу Водопоглощение за 24 ч, %	130 70 0,00	0,00
Длительная рабочая температура, °C	От—195 до +190***	От —269 до +260
• Закристаллизованный полимер.
** Расплав полимера не течет.
**♦ Если материал должен оставаться эластичным, то верхний предел рабочей температуры снижают до 150—130 °C.
флон (ФРГ), вольталеф (Франция), дайфлон (Япония).
Сополимеры трифторхлорэтилена с этиленом [—CF2—CFC1—СН2—СНг-1 „ (СТФХЭ) (код ОКП 22 1320) имеют примерно эквимолярное соотношение звеньев. Степень кристалличности 45—60 %. Сополимеры не растворяются при 20 °C в обычных растворителях, набухают в галогенсодержащих углеводородах при 50—120 °C, стойки к действию растворов щелочей, жидкого кислорода и других агрессивных сред. Сополимеры характеризуются по-годо-, холоде- и износостойкостью, низкой-газопроницаемостью, самозатуханнем. В отличие от политрифторхлорэтилена СПЛ стойки к ионизирующей радиации.
СТФХЭ перерабатываются всеми методами, пригодными для переработки термопластов. Они применяются для изоляции проводов н кабелей. Основные свойства приведены в табл. 5.8.
Сополимеры трифторхлорэтилена с винили-денфторидом (—CF2—CFC1—СН2—CF2—]я (код ОКП 22 1320) в зависимости от состава могут быть кристаллическими или аморфными, жесткими или эластичными.
Сополимеры, содержащие в своем составе более 30 % молекул винилиденфторида, эластичны и обладают каучукоподобными свойствами. Сополимер, содержащий 20—30 % молекул винилиденфторида, — гибкий материал, растворимый в кетонах, сложных эфирах, тет-рагндрофуране. Химическая стойкость СПЛ близка к стойкости политрифторхлорэтилена. Сополимеры, содержащие менее 15 % звеньев винилиденфторида, — твердые нерастворимые продукты, близкие по свойствам к полнтри-фторхлорэтилену, однако имеющие более низкую степень кристалличности (60%), повышенную эластичность и лучшую способность к переработке.
Сополимеры применяют для изоляции проводов н кабелей, изготовления фольгированных диэлектриков. Основные свойства СПЛ (15 % звеньев винилиденфторида) приведены в табл. 5.8.
Политетрафторэтилен	[—CF2—CF2—]я
(ПТФЭ) (код ОКП 22 1312)—линейный термопластичный кристаллический полимер белого цвета; получают суспензионной или эмульсионной полимеризацией тетрафтор этилен а в присутствии инициаторов. Для технических целей используют ПТФЭ с М от нескольких сотен тысяч до 10 млн. Степень кристалличности ПТФЭ около 90 %. Кристаллическая структура ПТФЭ нарушается около 327 °C; полимер становится прозрачным и переходит в высокоэластическое состояние, которое сохраняется (без перехода в вязкотекучее) вплоть до температуры интенсивного разложения (около .415°C). В зависимости от скорости охлаждения можно получить закаленные полимеры (прн очень быстром охлаждении) со степенью кристалличности около 50 % н плотностью 2150 кг/ /м3 или же незакаленные (при очень медленном охлаждении) со степенью кристалличности 65—75 % и плотностью 2200—2300 кг/м8. Конформация цепи — спираль;
Из всех известных полимеров ПТФЭ наиболее химически стоек. Он не горит, при температурах до 260 °C не растворяется нн в одном растворителе, на него не действуют кис-
§ 5.2	Органические синтетические карбоцепные полимеры .................. 115
Таблица 5.8. Показатели сополимеров трифторхлорэтилена		
Показатель	Сополимер трифторхлорэтилена с	
	этиленом	винилиден фторидом
Плотность, кг/м®	1680—1700	2100—2120
Прочность	при растяжения, МПа	35—55	26,0—31,5
Относительное удлинение, %	200—400	150—180
Твердость по Шору (шкала Д)	75	73
р, Ом-м	1014—1016	1016—101*
£г tg 6 при:	2,6—2,5	2,27—2,37
60 Гц	<0,0007	—
10® Гц	0,003	
106 Гц	0,013	0,0082
10» Гц	—	0,0048
Водопоглощепие за 24 ч, % Лгл, °C ТК 1, °С-> (от —30 до 180 °C)	<0,01	0,00
	240—245	183—202
	(8—16,5) X ХЮ-6	—
Длительная рабочая температура, °C	165	150
лоты н щелочи, сильные окислители и другие агрессивные вещества. ПТФЭ не выдерживает лишь воздействия расплавленных щелочных металлов, а также трехфторнстого хлора, газообразного фтора при 150 °C или при повышенном давлении; набухает в перфторкеросине при температурах около 300 °C.
ПТФЭ не смачивается водой при кратковременном погружении, но смачивается при длительном (15—20 сут) пребывании в дистиллированной воде, стоек к воздействию тропического климата и не подвержен действию грибковой плесени.
Деструкция со значительным выделением газообразных продуктов начинается при температурах выше 415 °C.
Физиологически ПТФЭ безвреден.
ПТФЭ обладает исключительно высокими электроизоляционными свойствами, которые практически не меняются прн изменении частоты тока от 50 до 1010 Гц и при повышении температуры до 200 °C; однако ПТФЭ обладает низкой короностойкостью. ПТФЭ имеет низкий коэффициент трения. Для него характерна ползучесть под действием даже небольших механических нагрузок уже при 20 °C. Для снижения ползучести в ПТФЭ вводят наполнители: стекловолокно, дисульфид молибдена и др. Свойства ПТФЭ приведены в табл. 5.7. ПТФЭ нельзя перерабатывать обычными для термопластов методами из-за очень высокой вязкости расплава. Для его переработки применяют специальные методы. ПТФЭ имеет плохую адгезию к различным материалам, поэтому перед склеиванием его поверхность подвергают особой обработке (например: химическое травление, обработка в тлеющем разряде).
Композиции ПТФЭ с различными наполнителями (стекловолокно и др.) по износостойкости превосходят ПТФЭ в 500—600 раз.
При нагревании ПТФЭ выше 250 °C необходимо помещение и установки оборудовать приточно-вытяжной вентиляцией, так как в этих условиях начинается выделение высокотоксичных газообразных продуктов, содержание которых резко возрастает при температурах выше 415 °C.
На основе ПТФЭ получают различные материалы, которые широко применяют в радио-н электротехнике в качестве электрической изоляции для проводов, кабелей, конденсаторов, трансформаторов и других устройств, работающих в агрессивных средах, а также при низких и высоких температурах.
ПТФЭ выпускают под названиями: фтор-лон-4 (СССР), тефлон (США), сорефлон (Франция), полифлон (Япония), альгофлои (Италия), хостафлон (ФРГ), флюон (Великобритания).
Сополимеры тетрафторэтилеиа с гексафтор-пропиленом [—CF2—CFs—CF2—CF—] n (код
CF3
ОКП 22 1321) содержат до 20 % звеньев гек-сафторпропилена; степень кристалличности 40— 50 %. По комплексу свойств СПЛ близки к ПТФЭ, однако их М и вязкость расплава ниже, чем у ПТФЭ, благодаря чему СПЛ можно перерабатывать обычными для термопластов методами.
Изделия из СПЛ более прочны и прозрачны, чем из ПТФЭ; их можно сваривать. Прн облучении СПЛ сшиваются, при этом увеличиваются предел текучести и относительное удлинение прн кратковременном действии высоких температур (до 350 °C), а ударная вязкость, прочность при изгибе и растяжении незначительно снижаются.
Сополимеры не поддерживают горения. Заметная деструкция на воздухе начинается при 400 °C.
Сополимеры нерастворимы в растворителях, по химической стойкости они не уступают ПТФЭ.
Электроизоляционные свойства высоки и мало изменяются в широком интервале температур (до 200 °C) и частот. При дуговом разряде на поверхности СПЛ отсутствуют следы обугливания.
Из СПЛ изготавливают различные материалы (пластмассы, пленки, волокна, пенопласты и др., которые применяются для изоляции высоковольтных высокочастотных проводов и кабелей, для изоляции коаксиальных кабелей с большим диаметром проводников, для фольгированных диэлектриков и др. целей). Свойства СПЛ приведены в табл. 5.9.
Сополимеры тетрафторэтилеиа с этиленом [— CF2 — CF2— СН2—СН2— ]п (код ОКП 22 1321) содержат не менее 74 % (мае.) тетра-фторэтнлена; степень кристалличности 50— 60 %. По сравнению с ПТФЭ обладают более высокими прочностью при изгибе и растяжении, ударной вязкостью, стойкостью к прорезанию и истиранию, сопротивлением раздиру, а также минимальной ползучестью под нагрузкой. По нагревостойкости н электрическим свойствам СПЛ уступают ПТФЭ.
116
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Таблица 5.9. Показатели сополимеров тетрафторэтилена
Показатель	Сополимеры тетрафторэтилена с		
	гексафторпропиленом	этиленом	перфторалкилпер -фторвнниловыми эфирами
Плотность, кг/м3	2145—2160	1700	2120—2170
Прочность при растяжении, МПа	23	36	31,5
Модуль упругости при изгибе, МПа	600	1400	700
Относительное удлинение, %	320	300	300
Твердость по Шору (шкала Д)	55	75	60
Твердость по Роквеллу Re	25	50	—
р, Ом-м		КТ»4	10м—101е
бг при: 10s Гц	2,1	2,6	—
106 Гц	2,1	2,6	2,1
10s Гц	2,1	—	—
tg 6 при: 103 Гц	0,0002	0,0008	_	
108 Гц	0,0007	0,005	0,0002—0,0003
108 Гц	0,0004	—	.—
7-пл, °C	275—290	265—270	301—310
Коэффициент теплопроводностн, Вт/(м-°С)	0,209	0,24	—.
Удельная теплоемкость, кДж/(кг-°C)	1,17	1,93—1,97	—
ТК 1, °C-1	(4,6—5,8)-10—s	(9—14) -10—5	6,7-10-5
Водопоглощение за 24 ч, %	<0,01	<0,1	0,03
Длительная рабочая температура, °C	205	180	260
По растворимости и химической стойкости СПЛ близки ПТФЭ. Сополимеры самозатуха-ют на воздухе, отличаются высокой стойкостью к ионизирующему и УФ-излучению. В отличие от ПТФЭ, СПЛ сшиваются под действием ионизирующего облучения.
Сополимеры перерабатываются обычными для термопластов методами. Их применяют для изоляции проводов и кабелей, катушек, бобин, соединителей, выключателей и др.
Свойства СПЛ приведены в табл. 5.9.
Сополимеры тетрафторэтилена с перфтор-алкилперфторвиниловыми эфирами [—CFs—
—CFz—CF2—CF—
| (где Rf — перфторалкиль-CRy Jn
ная группа) (код ОКП 22 1321) отличаются от СПЛ тетрафторэтилена с гексафторпропиленом более высокой нагревостойкостью. Их прочность при растяжении после нагревания при 280 °C в течение 2000 ч не ухудшается; при 250 °C прочность при растяжении на 40 %, а жесткость в 2 раза выше, чем у ПТФЭ. Прочность прн изгибе у СПЛ такая же, как у ПТФЭ, и в 5 раз больше, чем у СПЛ тетрафторэтилена с гексафторпропиленом.
Сополимеры применяют для изоляции проводов и кабелей, причем изоляцию можно наносить на голый медный провод, а также на провода, покрытые оловом или никелем. Свойства СПЛ приведены в табл. 5.9.
ПОЛИВИНИЛОВЫЙ СПИРТ И ЕГО СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ
Поливиниловый спирт (ПВСП)
ОН
п
(код ОКП 22 1520) —твердый полимер белого цвета без вкуса и запаха; нетоксичен, содержит микрокристаллические образования.
В промышленности ПВСП получают мета-нолизом поливинилацетата в присутствии кислотных или щелочных катализаторов.
Основным растворителем ПВСП на практике служит вода; растворим он также в ди-метилформамиде н многоатомных спиртах. Стоек к действию масел, жиров, алифатических и ароматических углеводородов.
Пленки и изделия из ПВСП отличаются высокой поверхностной твердостью и низкой хладотекучестью. Пленки обладают низкой газопроницаемостью (в 15—20 раз меньшей, чем пленки резины из натурального каучука). Это связано с наличием водородных связей между звеньями макромолекул ПВСП.
В ориентированных пленках предел прочности при растяжении доходит до 400 МПа. Ниже приведены некоторые свойства ПВСП:
Плотность, кг/м3.............
Прочность, МПа:
при растяжении ....
при статическом изгибе . Модуль упругости при изгибе, МПа..........................
Относительное удлинение, %' Теплостойкость, °C:
по Мартенсу . . . '. .
по Вика .................
ТК I, °C-1...................
1210—1320
100—140 60—65
5400 3—5
135—145
150—160 (7—12)-10—6
ПВСП находит широкое применение для синтеза поливинилацеталей, используемых при получении эмальлаков. Из него получают газонепроницаемые пленки и волокно (винол), обладающие стойкостью к истиранию, высокой механической прочностью, химической стойко
§ 5.2
Органические синтетические Карбоцёпные полимеры
117
стью, стойкостью к воздействию микроорганизмов.
Поливииилацетат (ПВАЦ) Г— СН2—CH—	I
L ОСОСН3]П (код ОКП 22 1511)—аморфный прозрачный бесцветный полимер без запаха, нетоксичен; Л1—100 000—500 000.
Получают ПВАЦ радикальной полимеризацией винилацетата в блоке, растворе, суспензии. Один из наиболее распространенных в промышленности методов получения ПВАЦ — полимеризация винилацетата в растворе («лаковый метод») по периодической или непрерывной схеме. В больших количествах ПВАЦ производится в виде водных дисперсий с размером частиц от 0,05 до 2 мкм и содержанием твердой фазы 50—55 %.
ПВАЦ — полярный полимер, хорошо растворимый в кетонах, сложных эфирах, хлорированных и ароматических углеводородах, бензине, керосине, минеральных маслах, скипидаре, гликоле, глицерине, циклогексаноле.
ПВАЦ обладает хладотекучестью; он сравнительно стоек к старению в атмосферных условиях. При охлаждении до —5-МО °C становится хрупким, а при нагревании выше 160 °C деструктирует.
Для изотропных пленок ПВАЦ предел прочности при разрыве около 40 МПа. Прочность же ориентированных пленок может достигать 400 МПа.
Пленки лаков ПВАЦ прозрачны, бесцветны и светостойки; имеют хорошую адгезию к стеклу, коже и ткани. ПВАЦ служит исходным сырьем для получения поливинилацеталей.
В электрической изоляции ПВАЦ применяют в ограниченном количестве в виде клеящих лаков.
За рубежом ПВАЦ выпускают под названиями: винилит X, родопас, мовилит, джел-ва и др.
Поливинилацетали
—СН2—СН—СН2— СН—
О — СН— О
I
R
(ПВАЦЛ) (код ОКП 22 1501) получают гидролизом ПВАЦ с последующим присоединением альдегида к образовавшемуся ПВСП. Поэтому кроме ацетальных групп полимер содержит ацетильные и гидроксильные группы.
Физические свойства ПВАЦЛ зависят от степени полимеризации исходного ПВАЦ, соотношения гидроксильных, ацетильных и ацетальных групп в полимере и химического строения ацеталирующего соединения.
Чем выше степень полимеризации (до некоторого предела), тем выше температура размягчения, прочность при растяжении, относительное удлинение и холодостойкость полимера. С увеличением степени ацеталирования прочность при растяжении, температура размягчения н твердость уменьшаются, но возрастают водостойкость и эластичность и улучшаются электрические характеристики.
Все ПВАЦЛ низших альдегидов отличаются высокой адгезией к различным материа
лам, обладают хорошими химической стойкостью, прозрачностью и светостойкостью.
Поливинилацетали можно подвергать этерификации, оксиэтилированню, получая продукты с ценными свойствами. При обработке ПВАЦЛ многоосновными кислотами, глиоксалем, динзоцианатами и фенолоформальдегид-ными смолами получают сшитые полимеры.
Поливинилформаль (ПВФМ) (код ОКП 22 1504) — ацеталь ПВСП и формальдегида — содержит 68—72 %, звеньев ПВФМ, 26—29 % ПВСП и 2—3 % ПВАЦ; применяется для изготовления электроизоляционных лаков (лак метальвпн) и клеев.
За рубежом ПВФМ выпускают под названиями: "формвар, формадур, мовиталь F, тело-форм F, ревнль F, ровиналь F и др.
Поливинилэтилаль (ПВЭ) (код ОКП 221515)—ацеталь ПВС и ацетальдегида — содержит 78—83 % звеньев поливинилэтилаля, 14—19 % ПВСП и до 3 % ПВАЦ; применяется для производства лаков.
За рубежом ПВЭ выпускают под названиями: альвар, мовиталь А, ревнль А.
Поливинилформальэтилаль (ПВФЭ) (код ОКП 22 1513) — ацеталь ПВСП и формальдегида и ацетальдегида — содержит 37—38 °/о звеньев поливинилэтилаля, 41,5—43,5 % поли-винилметилаля, 16,5—17,5 % ПВСП и до 3 % ПВАЦ; применяется для приготовления электроизоляционных лаков.
Поливинилбугираль (ПВБ) (код ОКП 221512)—ацеталь ПВСП и масляного альдегида — содержит 65—78 % звеньев ПВБ, .19— 32 % ПВСП и не более 3 % ПВАЦ; применяется дли получения лаков и эмалей.
За рубежом выпускают под названиями: бутвар, винилит, XYSG, XYHL, бутацит, мовиталь В, пиолоформ В, ревнль В, ровиналь В.
Поливинилбутиральфурфура ль ( П В БФ) (код ОКП 22 1516) — ацеталь ПВСП и двух альдегидов — масляного и фурфурола; находит применение в качестве связующего для высокопрочных нагревостойких слоистых пластиков и клеев.
Поливииилкеталь (ПВКТ) (код ОКП 22 1519) — ацеталь ПВСП и циклогексанона— содержит 44—70 % звеньев ПВКТ, 54—27 % ПВСП и 2—3 % ПВАЦ; применяется в композициях с резольными и другими термореак-тнвнымн смолами для изготовления нагревостойких клеев и высокопрочных . нагревостойких эмалей для изоляции проводов и деталей электротехнических приборов.
Из ПВАЦЛ наибольшее применение имеет поливинилформальэтилаль — лак вннифлекс для изготовления высокопрочных проводов класса нагревостойкости А. При этом применении ПВФЭ модифицируют резолом в отношении 3 :2.
В табл. 5.10 приведены свойства ПВАЦЛ.
ПОЛИАКРИЛАТЫ, ПОЛИМЕТАКРИЛАТЫ, ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛ
(ПАК) (код ОКП 22 1600)— х эфиров акриловой кисло-
СН2—СН— 1 , где R —
Полиакрилаты полимеры сложны ты общей формулы
, где R —
COORh
алкильная или арильная группа.
118
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Таблица 5.10. Показатели поливинилацеталей
Показатель	ПВФМ	пвэ	ПВФЭ	ПВБ	ПВБФ	пвкт
Плотность, кг/м3 Прочность, МПа:	1250	1350	1200	1100	1050	1180
при растяжении	60—70	60—70	60—70	45—55	45	75—80
при статическом изгибе	130	130	120	80—140	106	100—140
Ударная вязкость, кДж/м2	15—30	10—30	15—30	60—100	100	—
Модуль упругости при изгибе, МПа	4000	3300	3200	2000—2200	2390	3300
Относительное удлинение, %	5—10	5—10	5—11	15—25	4—15	4—8
р, Ом-м	3-1014	8- 1014	5-1014	3.1014	5-Ю14	1,5-1014
ps, Ом	4-1016	104«	1016	4-Ю16	5-1014	1044
ег при 103 Гц	4,5	3,1	3,4	3,4	3,3	4,0 .
8г при 106 Гц	3,3	2,6	3,1	2,9	2,8	—
tg 6 при 103 Гц	0,031	0,006	0,010	0,007	0,006	о,бз
tg 6 при 106 Гц	0,029	0,016	0,027	0,024	0,022	—-
йр, МВ/м Теплостойкость, °C:	26	27—35	28	33,4	25	—
по Мартенсу	90—95	95—100	95	50—55	55—60	90
по Вика	150—120	118—120	120	72—76	75—85	115
ТК 1, °C	5,4-10—5	—	—	9,2-10—5	1,3-10-5	—
Водопоглощение за 24 ч при 20 °C, %	16—20	1,2	8,0	0,5—0,6	0,4	1,2
Длительная рабочая температура, °C	105	—	105	—	—	—
ПАК — бесцветные прозрачные полимеры от вязких жидкостей до твердых хрупких продуктов в зависимости от степени полимеризации и природы органических групп.
ПАК получают радикальной полимеризацией соответствующих мономеров в массе, растворе, суспензии и наиболее часто в эмульсии (промышленный метод) в присутствии перекисных инициаторов.
ПАК растворимы в собственных мономерах, хлорированных и ароматических углеводородах, сложных эфирах, кетонах; при обычных температурах они стойки к действию воды, разбавленных растворов кислот и щелочей. Увеличение длины алкильного радикала (R) приводит к возрастанию водостойкости, холодостойкости и эластичности, но при этом снижается бензо- н маслостойкость, уменьшается плотность.
Некоторые свойства ПАК приведены в табл. 5.11.
ПАК и нх СПЛ применяют для производства листовых и пленочных материалов, клеев.
Полиметакрилаты (ПМА) — полимеры сложных эфиров метакриловой кислоты общей формулы
СН3
—сн2— с—
COOR
где
R — алифатическая, карбоциклическая илн гетероциклическая группа.
ПМА получают радикальной полимеризацией эфиров метакриловой кислоты в массе, эмульсии, суспензии, реже — в растворе, под
действием перекисей, азосоединений, ультрафиолетового и у-облучения.
Стереорегулярные ПМА получают анионной полимеризацией в присутствии металлоорганических катализаторов в неполярных растворителях, щелочных металлов в жидком аммиаке и др.
ПМА растворимы в собственных мономерах, в хлорированных и ароматических углеводородах, сложных эфирах, кетонах. Растворимость в органических растворителях зависит от значения органического радикала (R). Стойки в воде, щелочах, водных растворах неорганических солей и большинстве разбавленных кислот, за исключением HF; не стойки к действию концентрированных минеральных кислот.
ПМА при одинаковых с ПАК органических радикалах отличаются более высокими температурой размягчения, твердостью, а также повышенной химической стойкостью, водостойкостью н стойкостью к гидролизу.
ПМА поддаются механической обработке. Области применения ПМА в электрической изоляции —в виде листов органического стекла (полиметилметакрилат), труб, прессованных или литых деталей в производстве приборов в тех случаях, когда не требуется большая нагревостойкость, но нужны высокие электроизоляционные свойства, химостой-кость, влагостойкость и способность к механической обработке. Благодаря хорошим дугогасящим свойствам ПМА могут применяться как газогенерирующие материалы. Из ПМА наиболее широкое применение в промышлен-восуи нашел полиметилметакрилат—ПММА (код ОКП 22 1620), известный под названиями «органическое стекло», «плексиглас» и др.
Ниже приведены свойства полиметилмета.-кр плата;
§ 5.2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
119
Таблица 5.11. Некоторые показатели полиакрилатов
Полимер	Прочность прн растяжении, МПа	Относительное удлинение, %	Температура, °C	
			стеклования	хрупкости
Полиметилакрилат Полиэтилакрилат Поли-н- бутилакрилат	7,1 0,2 0,02	750 1800 2000	LQ (0 2 1 1 1 -1- 00 СЧ’З* 1 1	3—4 —18-г- —24 —404- —44
Плотность, кг/м3 ......	1180—1190
Прочность, МПа:
при растяжении	....	60—80
при сжатии............. 100—120
при статическом	изгибе .	80—120
Относительное удлинение, %‘	2—4
Ударная вязкость, кДж/м2 .	10,5—18
Модуль упругости при растяжении, МПа..............  .	,	2700—2900
Теплостойкость, ®С:
по Мартеису . . . . .	60—90
по Вика .......	105—115
Удельная теплоемкость, кДж/ /(кг-°О)................... 1,425—1,508
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С).............0,139—0,185
ТК I, °C-1................. 8- IO-»
Водопоглощение за 24 ч, % .	0,2
р, Ом-м.................... юю— ЦП
Ps, Ом.....................101?—1018
ег при 50 Гц..................... 3,6
ег при 10б Гц.................... 2,6
tg6 при 50 Гц.............. 0,06
tg6 при 106 Гц . . . . . . 0,01—0,02
Епр, МВ/м..................... 15—25
Свойства стереорегулярных изомеров по-лиметакрнлата представлены в табл. 5.12.
ПММА в последние годы нашел применение в производстве оптических волокон для изготовления сверхгибких оптических кабелей.
Полиакрилонитрил
Г — СН2—СН—
CN
(ПАКН) (код ОКП 22 1692) — линейный труд-нокрнсталлизуюшийся полимер белого цвета— в промышленности получают радикальной полимеризацией акрилонитрила в гетерогенных и гомогенных условиях по периодической или непрерывной схеме.
Вследствие наличия сильнополярных групп CN ПАКН растворяется только в очень
Таблица 5.12. Показатели изомеров полиметилметакрилата
Конфигурация цепи полнметилметакрилата	Т . * СТ’ °C	т . пл’ сс	Плотность аморфного полимера при 30 °C, иг/м8
Синдиотакти-	115	200	1190
ческая Изотактическая	45	160	1120
Блок-сополимер изо- и синдио-структуры	60—95	170	1200—1220
полярных растворителях, например диметил-формамиде, диметилацетамиде, диметилциай-амиде, тетраметнленсульфоне, диметилсульфоксиде и др.
Молекулярная масса ПАКН 40 000—70 000, плотность 1140—1150 кг/м3; температура стеклования от 86 до 97,5 °C. ПАКН обладает высокой механической прочностью и высокой температурой размягчения (220—230 °C) с одновременным разложением. Поэтому формование изделий из него связано со значительными трудностями. ПАКН стоек в широком диапазоне температур к действию спиртов, углеводородов, кетонов, эфиров и др. Растворы едкого натра легко разрушают полимер. ПАКН применяется в основном для получения механически прочных нагревостойкнх волокон.
Акрилонитрил входит в состав различных СПЛ, применяемых в промышленности для производства химических волокон, пластических масс и каучуков. Для переработки в волокна наиболее широко применяют СПЛ акрилонитрила с винилхлоридом, винилиденхлоря-дом, винилацетатом, метилметакрилатом. Прн сополимеризации акрилонитрила с бутадиеном получаются бутаднен-иитрильные каучуки, не набухающие в бензине, керосине, смазочных маслах.
Сополимеры, содержащие в своем составе акрилонитрил, как правило, лишены недостатков, присущих ПАКН. Введение акрилонитрила в состав СПЛ повышает температуру размягчения и поверхностную твердость, увеличивает предел прочности при изгибе и в некоторых случаях улучшает химическую стойкость.
ВИНИЛОВЫЕ ПОЛИМЕРЫ С ЦИКЛИЧЕСКИМИ ЗАМЕСТИТЕЛЯМИ
Полистирол (ПС)
(код ОКП 22 1410)—термопластичный полимер преимущественно линейного строения.
В промышленности получают ПС радикальной полимеризацией стирола главным образом в массе (блочный полистирол) по непрерывной схеме, в суспензии (суспензионный полистирол) по периодической схеме; в небольшом масштабе — в эмульсии (эмульсионный полистирол).
ПС, полученный полимеризацией в массе, обладает нанлучшими электроизоляционными свойствами.
ПС — аморфный прозрачный хрупкий продукт. В зависимости от условий полимеризации
.KUW: .aiii'-i..л,-.": «иА>:л!.	-
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
120
Таблица 5.13. Показатели полистирола и его сополимеров
Показатель	Блочный	Сополимеры стирола					
	полистирол	св	| СА	| САМП	СН	МС	мен
Плотность, кг/м3 Прочность, МПа: при растяжении при статическом	1050—1080 35	1080 30 S0—100	1090 23 70—80	1060—1070 26,5 120	1040—1060 36-50 80—110	1140 95—100	1120 120
изгибе Модуль упругости при изгибе, МПа Ударная вязкость, кДж/м2 Относительное удлинение, % О, Ом-м ps, Ом	2700 16-20 1,5 10" 10“	3000 15—17 1,0 10" 10"	3200 8 1.0 4-10“ 10"	3100 20—22 1,0 1015 101в	2600—3400 15—25 1,0—2.5 10" 10"—10“	2200 15 2,0 10‘* 10"	2300 22 2,5 10>‘ 10"—10"
ег при Ю’ Гц	2,5—2.6	2,5—2.6	2,5-2,6	2,5—2,6	2,6—2,9	2,7	2,9—3,0
sf при 10е Гц	—	2,5—2,7	2,5—2,7	2,5—2,6	2,6—2,9	2,7—3,0	2,9-3,2
tg в при 10’ Гц tg б при Ю6 Гц £пр , МВ/м Теплостойкость, °C: по Мартенсу по Внка	(2—3)40—4 25	4-10—4 (4—6)40—4 25	5-10-4 (5—6)40—4 30	340—4 440—4 30	(3—8)40—8 (3—9)40—8 24—27	240—? 2-10—? 24	240—? 240—? 22
	75-80 100—105	100—102 128—130	108-110 140—142	100—105 128-130	80-95 100—116	75 102	76 103—106
ТК 1. °С~' Удельная теплоем- кость, кДж/(кг-°С) Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) Водопоглощение sa 24 ч прн 20 °C не более. % Длительная рабочая температура, “С	8-10—5 1,34 0,093—0,14 0,2 70	8,5-10—? 05—100	7,4.10-? 100—105	7,5 10—4 0,05 100	(8,6—9.0)40—? 0,14 60—80	8 ° II? О 1 'ел	<1 8	111? О 1 □1
Рис. 5.12. Зависимость tg6 и ег ПС от температуры при 10е Гц
Рис. 5.13. Зависимость tg 6 (/) и ег (2) ПС от частоты:
а — технический ПС; б —очищенный ПС
ПС имеет М до 600 000 и выше. Наибольшее значение имеют технические полимеры с М 30 000—70 000 (применяются для лаков) и 200 000—300 000 (применяются для прессования листов и литья под давлением). С уменьшением М увеличивается текучесть, снижаются прочность при растяжении и нагревостой-кость; твердость и модуль упругости прн изгибе от молекулярной массы зависят незначительно. Для ПС характерна относительно низкая механическая прочность.
Стирол начинает полимеризоваться и при комнатной температуре. С целью предотвращения нежелательной полимеризации во время хранения к стиролу добавляют ингибиторы, например гидрохинон.
В табл. 5.13 и на рнс. 5.11—5.13 приведены основные свойства блочного ПС. Свойства суспензионного и эмульсионного ПС почти не отличаются от свойств блочного.
ПС стоек к щелочам, многим минеральным и органическим кислотам, трансформаторному маслу, глицерину; набухает и изменяет свой внешний вид в 65 %-ной азотной кислоте и в ледяной уксусной кислоте; не растворяется в алифатических углеводородах, низших спиртах, эфирах, феноле, уксусной кислоте и воде; растворим в ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах, кетонах, сероуглероде и пиридине; набухает в бензине и керосине.
При температурах выше 200 °C ПС разлагается с образованием стирола и других низкомолекулярных соединений (димеров, тримеро» и ДР-);
§ 5.2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
121
ПС легко перерабатывается в изделия обычными методами, применяемыми для термопластов, но наиболее широко — литьем под давлением.
ПС является весьма ценным п широко применяемым полимером ввиду его высоких электроизоляционных свойств, химической инертности н водостойкости. В электротехнике ПС применяется главным образом для высокочастотной изоляции благодаря малому значению tg6. Его применяют для производства радиотехнических деталей, пленок для конденсаторов, панелей и т. п. Сополимеры с повышенной ударной вязкостью применяются в телефонной аппаратуре.
Невысокая нагревостойкость и низкая теплостойкость по Мартенсу препятствуют использованию полистирола и его СПЛ в изоляции сильноточных изделий.
Блочный ПС применяется для получения электроизоляционных пленок н нитей.
Сополимеры стирола (код ОКП 22 1420). Стирол легко сополимеризуется с большинством виниловых мономеров (акрилонитрил, акриловая кислота, бутадиен, бутилакрилат, винилацетат, дивннилбензол, малеиновый ангидрид, метилметакрилат, а-метилстирол, р-винил-нафталнн, аценафтилен). Таким путем удается получить материалы, характеризующиеся более высокими нагревостойкостью, сопротивлением удару, стойкостью к действию растворителей, чем полистирол общего назначения, и в то же время сохраняющие характерные для полистирола свойства — твердость, формоустойчивость, легкость переработки.
Известны следующие СПЛ стирола: с р-винилнафталином (СВ), с аценафтиленом (СА), с а-метилстиролом (САМП), с акрилонитрилом (СН), с метилметакрилатом (МС), с метилметакрилатом и акрилонитрилом (МСН) и др.
В табл. 5.13 приведены свойства некоторых СПЛ стирола.
Полимеры производных стирола. Производные стирола, содержащие заместители у атома углерода в винильной группе или ядре используются для синтеза полимеров и сополимеров. Наибольший интерес представляют мономеры, содержащие метильную группу и атом галогена.
Полимеры производных стирола растворимы в ароматических и хлорированных углеводородах, нерастворимы в низших спиртах, эфирах и алифатических углеводородах. Полимеры стойки к действию органических и минеральных кислот (за исключением 65 %-ной азотной кислоты), щелочей, трансформаторного масла и глицерина.
Полихлорстиролы по сравнению с полистиролом обладают более высокой нагревостойкостью при сохранении высоких электрических свойств, а также способностью к самозатуха-нию вледствие наличия атома хлора.
Поливинилтолуол отличаетя от полистирола более высокой теплостойкостью, большей стойкостью к действию растворителей. По механическим и электрическим характеристикам близок к полистиролу.
Полимеры производных стирола применяются в радио- и электротехнике для изготовления электроизоляционных деталей, в особенности работающих при высоких частотах.
Ударопрочный полистирол (код ОКП 22 1415) —смесь полистирола илн сополимеров стирола с бутадиеновым или бутадиен-стирольным каучуком.
Ударопрочный ПС обладает высокой удельной ударной вязкостью. Электрические свойства ударопрочного ПС такие же, как у полистирола.
С введением каучука снижается стойкость к окислению в УФ-излучению из-за наличия непредельных связей; материал стабилизируют введением антиоксидантов фенольного типа, двуокиси титана.
В табл. 5.14 приведены свойства основных марок ударопрочного ПС.
Ударопрочный ПС применяется для изготовления различных изделий: аккумуляторных баков, деталей холодильников, экранов, плиток, труб и электро- и радиодеталей (корпусов радиоприемников, телевизоров, телефонных аппаратов н др.).
АБС-пластики — группа конструкционных материалов, аналогичных по строению ударопрочному полистиролу; содержат 5—25"% бутадиенового или бутадиен-стирольного каучука, 15—30 % акрилонитрила и стирол.
АБС-пластики — непрозрачные, обычно темиоокрашенные материалы; широко применяются для изготовления крупных деталей автомобилей, корпусов приборов теле- и радиоаппаратуры, телефонов, деталей машин и приборов.
Смешением АБС-пластика с поливинилхлоридом готовят ударопрочные композиции.
За рубежом АБС-пластики выпускаются под названиями: снлак, люстран, турбин, тиаш-резин и др.
Поливинилкарбазол (ПВК)
— прозрачный бесцветный термопластичный аморфный полимер, получают полимеризацией N-вниилкарбазола.
ПВК растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах, кетонах, тетрагидрофуране; не растворяется в алифатических углеводородах, спиртах, простых эфирах, четыреххлористом углероде и минеральных маслах; стоек к действию воды, разбавленных кислот, щелочей, фтористоводородной кислоты; деструктирует при нагревании с концентрированной H2SO4 и HNOa. ПВК обладает высокой нагревостойкостью, гидрофобностью и высокими электроизоляционными свойствами, которые заметно не изменяются в широком интервале частоты тока и температур; по своим электроизоляционным свойствам ПВК близок к полистиролу. Недостатком ПВК является малая механическая прочность.
Ниже приведены некоторые свойства ПВК:
Плотность, кг/м3 ..... 1190—1200 Прочность при статическом изгибе, МПа........................70-100
Ударная вязкость, кДж/м2 . .	5—15
йя
Электроизоляционные полимеры'
Разд. 5
Таблица 5.14. Показатели полимеров производных стирола и разных марок ударопрочного полистирола
Показатель	Поли-п хлорсти-рол	Поли ди-хлорсти-рол	Поливи-нилтолуол	Полмди-ыетмлсти-рол	АВС-пластики	Марка ударопрочного полистирола		
						СНП-2	УП-1Э 1	ПС-СУ2
Плотность, кг/м3	1280	1390	1020	1070	1040— —1050	1140	1070	1050
Прочность, МПа:			28	23				
при растяжении	26,5	22,5			40—55	40	27	27
								
при статическом изгибе	90	60	100—110	70—80 2700	—	90	30—35	45
Модуль упругости	3200	4100	2900		1800—	2100	2000	2500
при изгибе,					—3000			
МПа Ударная вязкость,	12	6	20	12—14	20—45	40—50	50	35
кДж/м2 Относительное уд-	1	1	2	1	—	12—15	25	15
линение, % р, Ом-м	5-Ю14	1015	1013	1013			10гз	10“	Ю14
ps, Ом	101в	10“	(1-	1013	—	1014	1014	10“
			2)-101в					
ег при 10s Гц	2,6—2,8	2,5—2,7	2,4	2,4—2,5	—	3,3	2,6	2,7
ег при 106 Гц	2,6—2,7	2,6—2,7	2,5	2,4—2,5	—	3,3—3,5	2,7	2,8
tg 6 при 10s Гц	6-10—4	3-10-4	3-10-4	(3-4) X	—	10-?	10-3	2-10—3
				Х10—4				
tg б при 106 Гц	7-10—4	3-10-4	4-Ю-4	(4—5)Х Х10—4	—	3-10—?	2-10-3	3-10—3
£пр, МВ/м Теплостойкость, °C	23—25	25	30—35	30	—	23	25	25
по Мартенсу	110—115	115—117	105—107	110—112	—	74	70	65
по Вика	140—148	148—150	126—130	140—143	104—115	90—95	85—90	85—90
ТК/, °C-1	7,4-10-5	7-10-5	7,5-10—3	7,9-10—»	-—	8,6-10-?	7-Ю-3	7-10—5
Водопоглощение	0,04	0,02	0,05	0,03	.—,	0,8	0,25	0,25
за 24 ч при 20сС, о/								
/0 Длительная рабо-	105	105—198	100	100—105	-—	65—70	60—65	60
чая температура, °C								
Продолжение
ег при 106 Гц............... 2,8—3,0
tgS при 106 Гц................. 6-10—4
р, Ом-м..................  .	1015
ps, Ом.......................... 1013
Е„р, МВ/м................... 25—30
Теплостойкость по Мартенсу
°C.......................... If 0—170
Гст, °C............... 150
ТК I, °C-1.................. 4-Ю-3
Удельная теплоемкость кДж/
(кг-°C)...................... 1,257
Водопоглощение за 24 ч при
комнатной температуре, %	0,1
ПВК перерабатывается преимущественно методом литья под давлением при 250—290 °C и давлении 150—200 МПа. Из-за хрупкости ПВК часто используют в смеси с наполнителем.
Применяют ПВК для изготовления изделий аысокочастотной электротехники, требующих повышенной нагревостойкости.
Кумароно-инденовые смолы (КИС) — полимеры с невысокой М, образующиеся при сополимеризации смесей, содержащих кумарон (/) и инден (II), и состоящие главным образом- из полииндена (III), получают термичес
кой полимеризацией сольвент-нафты прн 200— 260 °C в присутствии катализаторов катионного типа.
КИС в зависимости от М могут находиться в различных агрегатных состояниях — от вязких жидкостей светло-желтого цвета до твердых аморфных темно-коричневых продуктов, имеющих плотность 1080—1150 кг/м3 и температуру размягчения 40—150СС
КИС растворимы в ароматических и хлорированных растворителях, сложных эфирах, не растворяются в спиртах, совмещаются с растительными маслами, асфальтами, канифолью, фенольными полимерами, хлоркаучуком; стойки к действию щелочей и кислот.
Электроизоляционные свойства их высоки и мало изменяются под действием влаги.' - -
' § S-2
Органические синтетические карбоцепные полимеры
123
‘Недостатком КИС являются малая атмо-сферостойкость, хрупкость. При введении в другие полимеры они увеличивают химическую инертность и адгезию последних, обеспечивают хорошую высыхаемость.
КИС ограниченно применяются при изготовлении лакокрасочных материалов, в качестве пластификаторов резин, изоляционных лент.
За рубежом КИП выпускают под названиями: кумар, параден, пиккумарон, невеллит, аскол, клароден и др.
ПОЛИМЕРЫ С ФЕНИЛЕНОВОЙ ГРУППОЙ В ОСНОВНОЙ ЦЕПИ
Фенолоальдегидиые смолы — продукты поликонденсации фенолов с альдегидами. Наиболее широкое применение в электротехнике иашли фенолоформальдегидные смолы. Применяют и другие альдегиды — уксусный, масляный, акролеин, фурфурол; из них некоторое промышленное значение имеет только фурфурол.
Фенолоформальдегидные смолы (ФФ) (код ОКП 22 1000) — олигомерные продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом. В зависимости от условий поликонденсации образуются резольные (термореактивные) или но-волачные (термопластичные) смолы. В процессе переработки они отверждаются с образованием трехмерных полимеров.
Новолачные смолы получают поликонденсацией фенола с формальдегидом в присутствии кислот в водной среде при избытке фенола (обычно '7:6) с последующим удалением воды нагреванием.
В общем виде формула новолаков может быть представлена так:
Новолаки представляют собой смесь олигомеров линейного строения с М от 200 до 1300.
Новолачиые олигомерытвердые, хрупкие прозрачные продукты; плавятся при 100— 120 °C, растворяются в этиловом спирте, ацетоне и других органических растворителях; сохраняют плавкость и растворимость при длительном хранении, а также при нагревании.
При применении в качестве катализаторов реакции поликонденсации хлористого цинка, уксуснокислого цинка и некоторых окисей металлов можно получить новолаки регулярной структуры.
Обычно новолаки отверждают путем нагревания с гексаметилентетрамином (уротропином). Новолаки регулярной структуры отверждаются быстрее атактических. Новолачные смолы отверждаются значительно быстрее ре-зольных, поэтому новолакам отдают предпочтение перед резолами в тех случаях, когда при переработке требуется высокая скорость отверждения.
Новолаки под. действием формальдегида или уротропина (10—15 %) можно перевести в резолы.
Новолачные смолы в отсутствие влаги стабильны при хранении. 
Одним из наиболее распространенных новолаков является идитол, который применяется для получения спиртовых лаков.
Резольные смолы получают поликонденсацией фенола с избытком формальдегида (6; 7) в щелочной среде.
Резолы содержат свободные гидроксильные группы (—ОН) и метилольные группы (—СНгОН) и имеют следующее схематическое строение:
Резолы в отличие от новолаков характеризуются пространственной (трехмерной) структурой. Примерное содержание ОН-групп в резолах — 20—22 %, СН2ОН — 15-18 %, свободного фенола — 12—14 %, свободного СН2О — 0,3—2%.
В резольных смолах даже прн комнатной температуре продолжают протекать реакции поликонденсации, обусловливающие постепенное повышение М олигомеров. Поэтому при хранении жидких и твердых резольиых смол нх свойства постоянно меняются во времени, что может привести к образованию продуктов, не пригодных к употреблению.
Из резолов действием фенолов можно получить новолаки.
Резольные смолы обычно отверждают путем нагревания. Различают три стадии отверждения резолов (см. § 5.1): А (начальную), В (промежуточную) и С (конечную). В зависимости от стадии, на которой находится смола, ее называют соответственно резол, резп-тол и резит.
На стадии А смола при нагревании плавится и пребывает в вязкотекучем состоянии (она полностью растворима в спиртах, кетонах и других органических растворителях). На стадий В смола переходит из вязкотекучего в г.ысокоэластическое состояние (образующийся резнтол растворяется лишь частично, но сильно набухает в органических растворителях). На стадии С образуется твердый резит, который при нагревании слегка размягчается (резит практически не растворяется).
Резиты обладают ценными свойствами: высокой механической прочностью, хорошими электроизоляционными характеристиками. Резиты стойки к действию большинства кислот, за исключением концентрированной H2SO4 и кислот-окислителей (например, азотной, хромовой) ; при длительном контакте с водой резиты слегка набухают. Резиты стойки к бензину, маслам, органическим растворителям.
i-?4
Электрокзол-ищриныг- полимеры -
Разд. 5
При воздействии водных растворов щелочей или кипящих фенолов резиты медленно растворяются с разложением.
Разложение резитов начинается прн 300 °C; оно сопровождается выделением продуктов пиролиза (гомологов бензола, фенола и др.). Прн более высоких температурах происходит обугливание с образованием механически прочного кокса.
В некоторых случаях промышленного использования резольные смолы отверждают без подвода тепла в присутствии кислот. Отверждение в этом случае происходит с большей скоростью, чем термическое, однако эксплуатационные свойства образующихся полимеров невысоки.
Первые промышленные продукты США (литые резины) были известны под Названием бакелит. В дальнейшем это название приобрело более широкое значение и иногда применяется как синоним ФФ.
Для направленного изменения свойств ФФ чаще всего используют метод химической модификации. Так, частичная замена фенола анилином улучшает электрические свойства и водостойкость резитов (анилиноформальдегид-ные смолы). Для уменьшения полярности ФФ, что придает нм способность совмещаться с маслами и некоторыми синтетическими смолами, используют замещенные фенолы (алкнл-арилфенолоформальдегидные смолы). Для получения маслорастворимых олигомеров, весьма ценных для изготовления лаков, фенолофор-мальдегидные олигомеры модифицируют канифолью. Выпускаются также смолы, полученные сополиконденсацией фенола и формальдегида с мочевиной.
Свойства фенолофор«альдегидных полимеров приведены в табл. 5.15 и на рис. 5.14— 5.16.
Полипаракснлилен (парилен)
получают пиролитической дегидрогенизацией п-ксилола. Полипаракснлилен — бесцветный прозрачный твердый полимер кристаллической структуры; М около 500 000, при температурах выше 200 °C растворим в хлорированном дифениле и бензилбензоате, имеет хорошие электроизоляционные характеристики, обладает высокой нагревостойкостью в отсутствие кислорода воздуха (рабочая температура в инертной атмосфере 220°C); длительная рабочая температура на воздухе 60 °C. Полимер обладает исключительной холодостойкостью; он сохраняет эластичность до температуры —165 °C; по свойствам прн температурах, близких к абсолютному нулю, превосходит все известные полимеры.
Ниже приведены свойства полипараксили-лена:
Плотность, кг/м?..................1Ю0
Температура плавления, °C ... . —427
Прочность при растяжении, МПа . . 63—91
Относительное удлинение, % . . •	200
Sr.................................. 3,3
tg 6 ............................. 0,0008
р, Ом-м <....................  .	. 2-Ю1?
Таблица 5.15. Показатели феноло-, анилино-, 'мочевиио- и меламиноформальдегидных полимеров
Показатель	Феиолоформадь-дегидные	Анилиноформаль-дегидные	Мочевинофор-маль Дегидные	Мел аммноформаль-дегидные
Плотность, кг/м3	1250—1300	1220—1250	1400—1500	1400—1550
Прочность при растяжении, МПа	49—56	60—70	56—92	56—92
Относительное удлинение, % Предел прочности, МПа:	1,0—1,5	—	—	0,6—0,9
при сжатии	70—210	140—160	175—210	190—260
при статическом изгибе	84—120	85—140	70—112,5	70—112,5
Ударная вязкость, кДж/м2	1,5—3,0	2,0—4,0	0,6—0,68	0,5—0,75
р, Ом-м	Ю»—1010	1012—Ю18	Ю10—Ю11	101»—юн
£Пр, МВ/м	12—16	19—20	12—16	12—16
ег при 50 Гц	5,0—6,5	3,7—3,8	7,0—7,4	9,0—9,5
ег при 10s Гц	4,5—5,0	3,5—3,6	6,6—7,7	3,5—7,6
tg б при 50 Гц	0,06—0,1	0,002	0,03	0,045
tg 6 при 106 Гц	0,015—0,03	0,006—0,008	0,027—0,035	0,05
Дугостойкость	Плохая	Плохая	Удовлетвори- тельная	Удовлетворительная
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) ТК 1, °C-1	0,126—0,252	0,084—0,252	0,294—0,42	0,294—0,42
	(2,5—6.0)-10-5	(5—6)-10—6	2,7-10—5	4,0-10—Б
Водопоглощение за 24 ч при 20 °C, %	0,1—0,2	0,01—0,08	0,5—0,7	0,3—0,6
Действие слабых кислот	Слабое	Слабое	Стойки	Стойки
Действие слабых щелочей		»	Разрушаются	»
Длительная рабочая температура, °C	120	82—88	76	100
g 5.3
Органические'синтетические гетероиепные полимеры
125
Рис. 5.14. Зависимость р фенолоформальдегид-ного полимера (бакелита) от температуры
Рис. 5.15. Зависимость р фенолоформальдегид-ного полимера от времени отверждения при температуре 105 °C и содержания свободного фенола:
1 — 12,45% свободного фенола; 2—14,1 % свободного фенола; 3—16,5 % свободного фенола
Рис. 5.16. Зависимость tg 6 резольных полимеров от времени отверждения при 105 °C:
1 — фенолоформальдегидный полимер; 2 — крезоло-формальдегидный полимер
Полипараксилилен используется для получения пленок, которые применяются в качестве диэлектрика в конденсаторах. Благодаря высокой электрической прочности (200 МВ/м при толщине 0,05 мм) такие пленки начали применять для изоляции высоковольтных кабелей.
Получены также полимеры, содержащие один и два атома хлора в ароматическом ядре (парилен-С и парилен-D). Эти полимеры имеют несколько худшие электроизоляционные свойства, но более высокую нагревостойкость
(рабочая температура 80 °C), используются для изготовления пленок.
5.3. ОРГАНИЧЕСКИЕ СИНТЕТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОЦЕПНЫЕ ПОЛИМЕРЫ
СЛОЖНЫЕ ПОЛИЭФИРЫ
Сложные полиэфиры (ПЭФ) (код ОКП 22 2600) — гетероцепные полимеры, содержащие в основной цепи регулярно повторяющиеся группы —СОО—. Общая формула линейного ПЭФ—[СО—R—COO—R1—О]„—. Этот тип полимеров получают поликонденсацией многоосновных кислот и многоатомных спиртов. Из кислот для синтеза чаще других применяются: о-фталевая (в виде ангидрида), изофталевая, терефталевая (чаще в виде диметилового эфира), адипиновая, себацп-новая, малеиновая (в виде ангидрида), фумаровая, тримеллитовая и др., а из многоатомных спиртов используются этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,2-пропилен-гликоль, 1,4-бутилеигликоль, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, глицерин, этриол, метриол, пентаэритрит.
ПЭФ отличают хорошие электроизоляционные и механические свойства, стойкость к влиянию атмосферы, масло- и бензостойкость. В то же время этому типу полимеров свойственны высокие влаго- и водопоглощение, значительная зависимость электрических характеристик от температуры. Некоторые типы ПЭФ склонны к растрескиванию н охрупчиванию в процессе старения. В основном указанные недостатки связаны с наличием в их составе полярных сложноэфирных групп.
С целью устранения указанных недостатков ПЭФ часто подвергают модификации, которую осуществляют, используя при синтезе монокарбоновые жирные кислоты (получая так называемые алкиды), днизоцианаты (получая полиэфируретаны), карбоксил- илн гидроксил-содержащие соединения с гетероциклами в цепи, например имидным (полиэфиримиды), бен-зимидазольным (полиэфирбензимидазолы); эпоксисоединения (полиэфирэпоксиды), олигоамиды (полиэфирамиды) и т. д.
Среди немодифицированных ПЭФ в электроизоляционной технике наибольшее распространение получили глифталевые олигомеры (смола ГФ-1350), используемые в виде порошка и растворов в спиртотолуольной смеси (лак ГФ-957) при изготовлении миканитов, микафолия; полиэфиры терефталевой кислоты этиленгликоля и глицерина, используемые в качестве основы эмальлаков; ненасыщенные полиэфиры для изготовления пропиточных составов без растворителей, некоторые виды олигоэфиров, используемые в производстве слюдяных материалов (например, смола ТФП-18).
Среди других типов ПЭФ, получивших практическое применение в электротехнической промышленности, следует упомянуть поли-арилаты, ненасыщенные полиэфиримиды, поликарбонаты. Некоторые свойства основных представителей ПЭФ приведены в табл. 5.16.
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) (код ОКП 22 5911)—сложный полиэфир, получаемый переэтерификацией диметилтерефталата эти-
126
Электроизоляционные полимеры».
Разд ?S
Таблица 5.16. Показатели некоторых сложных полиэфиров
Показатель	Полпэтилеи-терефталат	Полиарила-ты	Полиэфирма-леинаты	Полиэфирак-рилаты	Поликарбонаты
Плотность, кг/м3 Прочность, МПа:	| 		1168—1267	1080—1290	1000—1320	1170—1220 65—80 70—95
при растяжении при сжатии	170	35—90 60-120	2—50 80—135	45—86 220	
при статическом изгибе Модуль упругости, МПа:	—	45—120 1200—3500	50—110	74—160	80—130 1400—2400
при растяжении	2900—3800		—	—	
при статическом изгибе	—	—	2000—3500	—	2200
Относительное удлинение, %	70	10—20	—	11—32	50—110
Ударная вязкость, кДж/м2	70—90	100—180	2—10	5—19	100—350
	3,1—3,2	3,8-4,2	2,8—5,0	3,0—5,2	3,2 (при
			(при 10е Гц)	(при 10е Гц)	50 Гц)
tg6	0,003	0,003—0,02	—	0,014—0,035 (при 10е Гц)	3,0(при 10® Гц)
					0,004—0,008
					(при 50 Гц) 0,0006—0,002
					(при 10е Гц)
р, Ом-м	10“	Ю12—1013	10®— Ю13	1012—1013	1Q14—10“
ps, Ом	—	101?— юга	1012—1013	1016—Ю1с	Юм—10“
£пр, МВ/м	180	100	10—22	18—20	30
	(для тонких	(для тонких			
	пленок)	пленок)			
Теплостойкость, °C;					
по Вика	—	210—280	—	—	150—165
по Мартенсу	•—	——	—	—	115—125
Удельная	теплоемкость,	1,32	1,13—1,21	——	—	1,17
кДж/(кг-°С)		0,2—0,23			
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) Холодостойкость, °C	—		—	—	0,2
					
	—	—100	—	—	<—100
Глл, °C	265	255—340	—	—	220—300
Температура воспламенения, ° С	—	—	—	—	>500
Водопоглощение за 24 ч, %	—	0,02—0,15	—	—	0,2
Длительная рабочая темпе-	120—130	180—220	120—155	120—130	130—140
ратура,°C					
ленгликолем в присутствии катализаторов и последующей поликонденсацией образующегося бис-(р-оксиэтил)-терефталата. Свойства полимера в значительной степени зависят от его М, определяемой условиями получения. С повышением М увеличиваются механическая прочность, относительное удлинение, способность к ориентации вытяжкой. Заметно стабилизируются электрические характеристики в зависимости от температур. Поскольку ПЭТФ используется в основном в производстве пленок и волокон, М полимера является самой существенной характеристикой, определяющей его эксплуатационные свойства. Именно ею, а также типом и количеством целевых добавок (стабилизаторов фото- и термодеструкции) различаются фирменные марки ПЭТФ, используемые для изготовления пленок и волокон и известные под названиями: лавсан (СССР), майлар, дакрон (США), терилен (Великобритания). Отечественный ПЭТФ, используемый в производстве пленок, имеем Л4=(50—80)-10s, а для производства волокон (100—150)-10s. Наиболее высокомолекулярные полимеры для изготовления волокон выпускает японская фирма «Мицубиси» (М до 2-Ю6). Однако высо
комолекулярные полимеры имеют значительно более вязкие расплавы, труднее перерабатываются. Поэтому изделия иэ них дороже.
Для повышения механических характеристик ПЭТФ-пленки и волокна ориентируют вытяжкой. Прн температуре выше Тст эти ориентированные полимерные изделия претерпевают усадку.
ПЭТФ весьма устойчив к термической и термоокислительной деструкции, однако из-за изменения надмолекулярной структуры при повышенных температурах (образование сферолитов), склонности к структурированию и гидролизу сложноэфирных фрагментов в присутствии воды он теряет эластичность и становится хрупким в процессе длительной эксплуатации при температурах выше 140 °C. Аналогично ведут себя пленки ПЭТФ при воздействии щелочей, аммиака, а также некоторых органических кислот н их ангидридов, выделяющихся при отверждении ряда полиэфирных смол и лаков.
ПЭТФ стоек к действию подавляющего большинства органических растворителей. Он растворяется лишь в фенолах и частично в
5.3
Органические синтесические-гетероцепные полимеры
.127
диметилформамиде .и подобных амидных растворителях.
В электроизоляционной технике используют ПЭТФ-пленки, волокна и синтетические бумаги на основе последних.
Некоторые свойства ПЭТФ приведены в табл. 5.16 и на рис. 5.17 и 5 18.
Алкиды (код ОКП 22 0013) — продукты взаимодействия многоосновных кислот, миого-атылных спиртов и одноосновных жирных кислот. Последние вводят в реакцию в виде индивидуальных соединений или в составе растительных масел. Наиболее широко распространены алкиды на основе фталевой кислоты и глицерина (глифталевые алкиды) или пентаэритрита (пентафталевые алкиды). Модификация сложных полиэфиров жирными кислотами производится для улучшения их свойств. Такая модификация повышает растворимость полимеров в малотоксичных углеводородах (например, уайт-спнрите), увеличивает эластичность и адгезионную прочность полиэфирных связующих, снижает влаго- и водопоглощение сложных полиэфиров и т. д.
В настоящее время при синтезе алкидов в СССР и за рубежом наиболее широко используют одноосновные жирные кислоты — продукты гидролиза растительных высыхающих или полувысыхающих масел или же сами эти масла, а также соответствующие талловые продукты. Введение в структуру сложных поли-
Рис. 5.17. Влияние температуры на электрические свойства ПЭТФ:
1 — р; 2 — Епр; 3 —tg6
Рис. 5.18. Зависимость tg5 и ег ПЭТФ от температуры при 103 Гц:
1 — аморфное состояние; 2 — кристаллическое состояние; 3 — ориентированное состояние
эфиров ненасыщенных кислот типа линолевой нлн линоленовой придает образующимся алкидам способность просыхать на воздухе, как это свойственно масляным лакам по механизму окислительной полимеризации, с образованием весьма эластичных лаковых пленок. Пентафталевые алкиды, модифицированные теми же количествами масел, благодаря более высокой функциональности пентаэритрита высыхают быстрее глифталевых алкидов н образуют более влагостойкие покрытия. Высыхающие алкиды применяют как самостоятельные пленкообразующие материалы или в смеси с другими пленкообразующими — эфирами целлюлозы, полиперхлорвинилом, феноло-, карбамиде- или меламиноформальдегидными олигомерами.
Для повышения твердости, устранения поверхностного отлипа и повышения скорости сушки алкиды нередко модифицируют природными смолами и их производными, чаще всего канифолью.
Длительная рабочая температура высыхающих алкидов не превышает 105 °C, однако при модификации другими пленкообразующими она может быть увеличена до 130 °C.
В настоящее время для производства алкидов взамен растительных жиров все в большей мере начинают использоваться талловое масло (например, в лаке ПЭ-9153) нли жирные кислоты таллового масла — отходы целлюлозно-бумажной промышленности, содержащие в основном олеиновую и линолевую кислоты, а также синтетические насыщенные одноосновные жирные кислоты, получаемые окислением нефтяных парафинов. Синтетические кислоты, получаемые из парафинов, дают невысыхающие самостоятельно алкиды. Последние используются в основном в сочетании с меламиноформальдегидными смолами.
Алкиды и лаки на пх основе используют при изготовлении различных слюдосодержаших электроизоляционных материалов, а также для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов.
Полиарилаты (ПАР) (код ОК.П22 2642)— сложные полиэфиры двухатомных фенолов общей формулы —[СО— R—COO—R'—О]п—, где R — остаток дикарбоновой кислоты, R'— остаток двухатомного фенола. Наибольший практический интерес представляют ПАР ароматических дикарбоновых кислот.
Отличительной особенностью ПАР является незначительное изменение электрических параметров в широком диапазоне температур (от —60 до 4-200 °C и выше); у ПАР на основе дифенилолпропана tg б< (44-5) • 10~s в интервале от —60 до 4-200 °C, а у ПАР на основе фенолфталеина tg б< (548) • 10“s при температурах от —60 до 4-250 °C.
Отдельные марки ПАР обладают стойкостью к длительному воздействию минеральных и органических кислот различной концентрации, некоторых окислителей и разбавленных щелочей, масел и различных видов топлива. Адгезия к металлам слабая.
ПАР применяются для изготовления литьем под давлением или литьевым прессованием изделий конструкционного назначения, применяемых в электротехнической промышленности, радиотехнике, машиностроении, приборостроении, а также для изготовления пленок.
128
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Ненасыщенные полиэфиры (ПН)1 (код ОКП 22 2612), К наиболее распространенным ПН относятся ПЭФ малеиновой и фумаровой кислот, которые получают обычно поликонденсацией гликолей с малеиновой кислотой и (или) ее ангидридом или фумаровой кислотой. В качестве двухатомных спиртов используют этилен-, диэтилен-, триэтилен- и 1,2-пропилен-гликоль, дихлоргидрин пентаэритрита, продукты присоединения окисей олефинов к дифенилолпропану и др.
Введение фталевого ангидрида или нзо-фталевой кислоты в состав полиэфирмалеина-тов придает отвержденным продуктам хорошие механические и электроизоляционные свойства. Для полимеров повышенной эластичности находят применение также адипиновая и себациновая кислоты, а при изготовлении самозатухающих покрытий— тетрахлорфталевый и хлорэндиковый ангидриды.
Большая часть ПН, выпускаемых промышленностью, содержит стирол в качестве активного растворителя, с которым они сополиме-ризуются в процессе отверждения.
В качестве нелетучих сшивающих агентов для ПН иногда используют аллиловые эфиры и олигоэфиракрилаты, например диметакрилат триэтиленгликоля (ТГМ-3). При этом уменьшается токсичность и иногда снижается усадка в процессе отверждения. Однако такие композиции (компаунды КП-34, КП-103, КП-50 и т. п.) имеют более высокую вязкость и склонность к растрескиванию в процессе эксплуатации в сравнении со стиролсодержащими.
Большая часть ПН формуется при комнатной температуре, причем при их отверждении используют различные инициирующие системы, состоящие из инициаторов и ускорителей. В качестве инициаторов применяют перекиси бензоила, метилэтилкетона, дикумила, а также третбутилпербензоат, гидроперекись изопропилбензола (гипериз) и др.
Большая часть ПН отличается хорошей водостойкостью и стойкостью к действию минеральных и органических кислот, бензина, масел и многих органических растворителей; стойкость к действию щелочей, как правило, не высока.
Полиэфирмалеинаты используют в качестве связующих для стеклопластиков, а также в качестве заливочных и пропиточных составов для изоляции обмоток трансформаторов, дросселей и деталей электротехнической и радиотехнической аппаратуры; для герметизации узлов электрооборудования.
Для электрической изоляции широко применяются ПН марок ПН-1, ПН-3, ПН-40, ПН-69 и др.
Свойства ПН колеблются в широких пределах (см. табл. 5.16). Длительная рабочая температура большинства таких материалов ие превышает 130 °C.
Для повышения нагревостойкости и улучшения электроизоляционных свойств ПН часто модифицируют соединениями, содержащими имидные или изоциануратные группы. Так, распространение получили пропиточные составы без растворителя — полиэфиримидные Б-ИД-9127 и Б-ИД-9127Э и полиэфиризоциа
нуратный Б-ПЭ-9128 с длительной рабочей температурой 150—170 °C. Разработан поли-эфиримидизоциануратный пропиточный состав Б-ИД-9147 с длительной работой температурой свыше 180 °C. Свойства этих материалов приведены в разд. 6.
Полиэфиракрилаты (ПЭАК) (код ОДП 22 2611) !. Получение ПЭАК основано на введении в реакцию поликонденсации.регуляторов роста цепи (телогенов), содержащих полиме-ризационноспособную группу (например, акриловую или метакриловую), являющуюся концевой группой продукта реакции.
Исходными соединениями для синтеза ПЭАК служат гликоли, полиолы или эпоксидные смолы (моно-, ди- и триэтиленгликолъ, 1,2-пропиленгликоль, триметилолпропан, глицерин, пентаэритрит и др.) н алифатические дикарбоновые насыщенные кислоты с числом метиленовых групп в цепи от 2 до 8, а также ароматические двухосновные кислоты и их ангидриды (изо- и терефталевая кислоты, фталевый ангидрид и др.). В качестве концевых групп олигомеров наиболее часто применяют метакриловую и акриловую.
Отверждение ПЭАК проводят в присутствии инициаторов радикальной полимеризации. При этом не образуется никаких., побочных продуктов.
ПЭАК взаимодействуют с полиэфирмален-натами, непредельными кремнийорганическими соединениями, эпоксидами, глифталями, эфирами целлюлозы, ПВХ, ПММА и другими олигомерами и полимерами, образуя материалы с самыми различными эксплуатационными свойствами:
Некоторые ПЭАК, например МГФ-1, МГФ-9, ТГМ-3, обладают сравнительно малой вязкостью при комнатной температуре, что особенно удобно для пропитки и заливки электротехнических конструкций при комнатной температуре. Этот тип полимеров способен образовывать пленки и покрытия, которые обладают высокой адгезией к металлам и различным неметаллическим материалам. ПЭАК нашли применение в качестве электроизоляционных пропиточных и заливочных компаундов, герметиков, связующих для пресс-материалов и т. п. В качестве примера можно назвать пропиточные компаунды КП-18, КП-34, КП-103, КП-50 (см. разд. 6).
Поликарбонаты (ПК) (код ОКП 22 2614) (лексан — фирма «Дженерал Электрик», США; макролон — фирма «Фарбенфабрикен Байер», ФРГ) — сложные полиэфиры угольной кислоты. Наибольший интерес представляют ПК двухатомных фенолов, например синтезируемый из дифенилолпропана (бисфенол А), и фосгена — полимер, известный в СССР под названием дифлон и имеющий формулу
ПК растворимы в хлорированных углеводородах, тетрагидрофуране, крезоле и др.
1 Исторически сложившееся название, но более правильно — ненасыщенные олигоэфиры.
1 Исторически сложившееся название, но более правильно — олигоэфиракрилаты.
§ 5.3
Органические синтетические гетероцепные полимеры
129
Рис. 5.19. Зависимость tg 6 (7) и ег (2) поликарбоната «лексан» от частоты
В зависимости от природы исходного двухатомного фенола температура перехода в вязкотекучее состояние ПК колеблется от 180 до 300 °C. ПК стойки к действию воды, водных растворов нейтральных солей, минеральных и органических кислот, слабых растворов щелочей, ограниченно стойки к концентрированным растворам щелочей, нестойки к действию аммиака и аминов.
Зависимость tg 6 и ег ПК лексан от частоты приведена на рис. 5.19.
ПК перерабатывают литьем под давлением, экструзией, прессованием.
Применение ПК основано на ценном сочетании их свойств: относительно высокая температура размягчения, прозрачность, хорошие механические свойства в широком интервале температур, хорошие. электрические свойства, атмосферостойкость и влагостойкость,’ сопротивление воздействию нефтепродуктов и алифатических углеводородов, высокая температура воспламенения и отсутствие способности гореть при удалении из пламени.
ПК находят применение в электро- и радиопромышленности как конструкционный и электроизоляционный материал. ПК-пленку можно использовать для изоляции в трансформаторах и катушках, при изготовлении конденсаторов.
ПРОСТЫЕ ПОЛИЭФИРЫ (КОД ОКП 22 2643)
Полиформальдегид (ПФ) (например, дел-рин фирмы «Дюпон», США) — белый порошок, который после переработки имеет цвет слоновой кости, легко окрашивается. ПФ — термопластичный материал с высокой степенью кристалличности (—75 %). Наибольший практический интерес представляют полимеры с М=30 4-100 тыс.
При комнатной температуре ПФ не растворяется в обычных растворителях; сильные кислоты и щелочи его разрушают.
Высокомолекулярный ПФ получают полимеризацией формальдегида или триоксана в безводной среде в присутствии катализатора Фриделя — Крафтса.
ПФ — хороший диэлектрик; tg б его очень мал; tg б и ег остаются практически постоянными в широком интервале частот и температур (от —260 до +150°C). Под действием электрической дуги ПФ не образует токопроводящих мостиков.
Достоинством ПФ является сочетание хороших электроизоляционных и механических свойств, что позволяет применять его для изготовления различных электротехнических и радиотехнических деталей, а также деталей машин.
5—232
По высокой стойкости к истиранию и по усталостной прочности ПФ превосходит большинство термопластов.
ПФ можно перерабатывать методами прессования, шприцевания и литья под давлением. Ахалая усадка (2,0—3,2 %) позволяет получать детали, точные по размерам.
Сополимеры формальдегида (или триоксана) с незначительной примесью циклических эфиров или формалей, окиси этилена и других соединений обладают высокой стойкостью к долговременным нагрузкам, повышенной (по сравнению с ПФ) термостабильностью и стойкостью к действию щелочей, но имеют более низкие значения твердости, модуля упругости, предела прочности при растяжении.
Пентон — полимер, имеющий формулу
СН2С1
- ‘CHg—с—сн.,—о- -
получают полимеризацией мономера (3,3-бис-[хлорметил] -оксациклобутана) в растворителе при низкой температуре. Температура плавления пентона 180 °C. Полимер устойчив к действию анилина, толуола, этанола и других соединений. Пентон перерабатывают литьем под давлением, шприцеванием и другими методами, применяют для изготовления пленок, волокон и различных деталей.
Полифениленоксид
получают из 2,6-диметилфенола в жидкой фазе. Полифениленоксид сочетает высокую механическую прочность с хорошими электрическими свойствами в широком диапазоне температур и частот. Температура хрупкости полимера лежит ниже —170 °C, размягчается он при 215—260 °C. В присутствии кислорода воздуха уже при 107 °C начинается сшивание цепей молекул и полимер становится термореактивным. Электрические свойства практически не меняются в интервале температур от —184 до +182 °C. Полимер стоек к действию разбавленных кислот и щелочей, водяного пара, растворим в ароматических и хлорированных углеводородах, набухает в кетонах.
Полифениленоксид самозатухает, имеет высокую искростойкость.
Малое удлинение при разрыве (6—7 %) обусловливает низкую эластичность полимера.
Полимер пригоден для переработки всеми методами, принятыми для термопластичных материалов; применяется для изоляции электронного оборудования.
Модифицированный полифениленоксид применяется для изготовления пленки под названием норил.
Полиметилендифенилоксиды (дорилы) (например, фирмы «Вестингауз», США) получают
130
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
хлорметилированием дифенилового эфира с последующей поликонденсацией по реакции Фриделя — Крафтса. Они растворимы в толуоле и ксилоле. Пленки лаков после отверждения обладают высокой механической прочностью, в том числе при высоких температурах, химостойкостью, стойкостью к растворителям, хорошей адгезией к металлам, но невысокой эластичностью.
Полиметилендифенилоксиды используются в качестве покровных и пропиточных лаков, например лак ДФ-971 (см. разд. 6}>, а также связуюших для слоистых пластиков класса нагревостойкости Н на основе асбестовой и стеклянной тканей.
Свойства простых полиэфиров представлены в табл. 5.17.
ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ И ПОЛИМЕРЫ НА ИХ ОСНОВЕ
Эпоксидные смолы (ЭП) (код ОКП 22 2500) — олигомеры или мономеры, содеи-жащие в молекуле не менее двух эпоксидных
(глицидиловых
—снй- сн—сн2
или оксирановык
групп и способные превращаться в полимеры пространственного строения. Оксирановые группы могут находиться в алифатических циклах или цепях, глицидиловые группы — чаще всего на концах цепей.
ЭП получают чаще всего двумя основными способами:
1) взаимодействием эпихлоргидрина в присутствии щелочей с двух- или многоатомными фенолами (дифенилолпропан, резорцин, фенолфталеин), низкомолекулярными фенолофор-мальдегидными новолачными смолами, многоатомными спиртами, дикарбоновыми кислотами, ароматическими диаминами, аминофенолами и другими соединениями, содержащими подвижные атомы водорода;
2) прямым эпоксидированием ненасыщенных соединений надкислотами (надуксусной, надбензойной, мононадфталевой).
Первым способом получают:
а)	диэпоксидиые олигомеры на основе дифенилолпропана, получившие название диановых
К ним относятся ЭП марок ЭД-24, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14, ЭД-8, ЭД-4, Э-40 (ОСТ 6-10-416-77), Э-41, Э-49П, Э-45 и др.;
б)	азотсодержащие ЭП марок УП-610, ЭА, ЭЦ, ЭЦ-Н, ЭЦ-К;
в)	эпоксиноволачные смолы УП-643 и ЭН-6 и эпокситрифенольная смола ЭТФ;
г)	галогенсодержащие смолы для негорючих материалов УП-631 и УП-645;
д)	сложные диглицидиловые эфиры Д ГФ-22 и ДГФ-25 (код ОКП 22 2529), УП-661, УП-665 и УП-640;
е)	алифатические ЭП (код ОКП 22 2520) на основе ди- и полиолов ДЭГ-Ж, ЭТФ-10, смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, ТЭГ-1С, ТЭГ-17, МЭГ-2, ЭЭТ-1 и смола УП-650Д.
Вторым способом получают циклоалифатические и алифатические моно-, ди- и поли-эпоксидные соединения, а также эпоксидированные растительные масла. Выпускают следующие марки циклоалифатических ЭП: УП-612, УП-632, УП-647 н УП-647Э, УЛ-650Т, УП-640Т, УП-656, УП-663, диоксид дициклопентадиена.
Важное практическое значение имеют также модифицированные ЭП, получаемые путем химического взаимодействия немодифициро-ванных ЭП с реакционноспособными модификаторами, например смолы УП-563 и УП-599 (код ОКП 22 2532) — продукты взаимодействия олигоэфира с эпоксидиановой и эпоксиали-фатической смолами соответственно, смола ЭКР-18С (код ОКП 22 2531)—низкомолекулярная диановая смола, модифицированная этилсиликатом-32, смола УП-653 повышенной нагревостойкости (сплав эпоксидиановой смолы с эпоксиимидом), смола УП-653Н — повышенной нагревостойкости (сплав эпоксиново-лачной смолы УП-643 с эпоксиимидом), смола ЭДН (продукт модификации эпоксиноволачной смолы ЭН-6 эпоксидаиовой смолой), эпок-синоволачный блоксополимер 6ЭИ-60, представляющий собой композицию на основе смолы ЭД-16 и феполоформальдегидной смолы СФ-0112, и др.
Неотвержденные ЭП представляют собой вязкие жидкости или низкоплавкие продукты, которые растворяются во многих органических растворителях (ацетон, толуол, хлорированные углеводороды и др.), не растворимы в воде, бензине, ограниченно растворимы в спиртах.
Механизм отверждения ди- н полифунк-циональных ЭП заключается во взаимодействии их функциональных) групп (эпоксидных и гидроксильных) с реакционноспособными группами отвердителя или между собой. Эпоксидные смолы отверждаются без выделения побочных продуктов, поэтому изделия из них имеют минимальную усадку (0,3—2 %) и могут быть использованы в толстых слоях.
В качестве отвердителей применяют:
а)	продукты основного характера; к ним относятся различные ди- и полифункциональ-ные алифатические и ароматические амины.
Органические синтетические гетероцепные полимеры
131
Таблица 5.17. Показатели простых полиэфиров
Показатель	Полиэфиры		
	Полиформальдегид	|	Пентон	Полифениленоксвд
Плотность, кг/м3 Прочность, МПа:	1470	1400	1060
при растяжении	60—70	42	75
при сжатии	130	24,6 (при 100 СС)	.—.
при статическом изгибе	80—110	77,5	105
Модуль упругости, МПа:			
при растяжении	4200	1120	2300—2700
при статическом изгибе	2870	1400	2500—2700
Относительное удлинение,	15—30	35	6—7
		200—250 (при 100 °C)	
Ударная вязкость, кДж/м2	90	——	Не ломается
Ударная прочность по Изоду, кДж/м2	—	—	8,2—10,5
Твердость по Роквеллу		мюо	В120
р, Ом-м	Ю12	Ю1^	101®
ps, Ом	1013	—	—
£п₽, МВ/м	20—23	16	16—20
е.г	3,7 (50 Гц)	3,1 (50 Гц)	2,54—2,58
tgfi		2,8 (10® Гц)	(50—10® Гц)
	0,004 (50—10® Гц)	0,016 (50 Гц) 0,01 (10® Гц)	0,0004 (50 Гц) 0,0009(10® Гц)
Теплостойкость, °C:			
по Мартенсу	100	—	190
по Вика	160—170	—	—
Удельная теплоемкость, кДж/(кг°С)	1,47	—	—
Коэффициент	теплопроводности,	0,31	—	—
Вт/(м-К) тк 1, °C-1	8,1-10—5	(7,8—8,0) • 10—	(1,6—3,1)-10—
Л, °C	170—180	—	—
Водопоглощение за 24 ч, %'	0,4	0,01 (25 °C)	0,1
Длительная рабочая температура, °C		0,03 (100 °C)	(за 7 суток)
	105	105	-115
низкомолекулярные полиамиды и различные производные аминов, допускающие отверждение при комнатной температуре; для завершения процесса отверждения и получения оптимальных свойств необходимо воздействие температуры 60—150 °C в течение 4—10 ч в зависимости от вида и количества отвердителя ЭП и массы изделия;
б)	продукты кислого характера — ангидриды ди- и поликарбоновых кислот; отверждение происходит при 120—200 °C за время от нескольких часов до нескольких, суток;
в)	полиэфирные, феноло-, анилине- и ре-зорциноформальдегидные олигомеры;
г)	комплексные соединения трехфтористого бора и различных аминов.
Реакции отверждения продуктами, приведенными в пп. «в» и «г», протекают при температурах от —5 до +200 °C в зависимости эт типа катализатора.
Тип отвердителя и его количество оказывают существенное влияние не только на условия отверждения, но и на электрические и физико-механические свойства и нагревостой-кость отвержденных ЭП (табл/ 5.18). Значительное влияние на свойства ЭП. оказывает также режим отверждения.
При переработке ЭП для снижения вязкости последних в них добавляют активные разбавители, содержащие реакционноспособные группы. Наиболее широко в качестве активных б*
разбавителей используют алифатические моно-и дифункциональные ЭП.
Выбор отвердителя для того или иного типа ЭП обусловливается назначением, допустимыми условиями переработки композиции и требуемыми свойствами отвержденного продукта. Отвердители ангидридного типа дают возможность получать полимеры с более высокими электрическими и механическими свойствами и с большей нагревостойкостью по сравнению с отвердителями — аминами; они менее токсичны, чем амины.
Таблица 5.18. Влияние типа отвердителя на свойства эпоксидных полимеров
Отвердитель	Способ отверждения	Теплостойкость по Мартенсу, °C	Рабочая температура, °C
Алифатические полиамины	Холодное	60—100	90—100
Алифатические полиаминоамиды	Небольшой нагрев	50—70	85
Ароматические диамины	Г орячее	140—180	120—130
Ангидриды дикарбоновых кислот	»	100—180	120—155
132
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Таблица 5.19. Отвердители эпоксидных смол
Наименование, марка	м	Температура плавления, °C
Малеиновый ангидрид (МА)	98,06	52—54
Фталевый ангидрид (ФА)	148,11	130
Метилтетрагидрофталевый	166,09	64
ангидрид (МТГФА)	166,09	
Изометилтетрагидрофтале-вый ангидрид		Жидкость1
(изо-МТГФА)		160—164
Цис-3, 6-эндометилен-1, 2,	164	
3, 6-тетрагидрофталевый ангидрид (эндик-ангидрид- ' ЭА) Метилэндикангидрид (МЭА)		
	178	Жидкость1
Гексагидрофталевый ангид-	154	34—37
рид (ГГФА)	- 168	Жидкость1
Метилгексагидрофталевый ангидрид (МГГФА)		
Изододеценилянтарный ан-	223	»
гидрид		
Полиэтиленполиамины	—	»
Г ексамети лендиамин	116,2	39
Триэтаноламинтитанат ТЭАТ-1	—	Жидкость1
Метафенилендиамин	108,14	63—64
Дициандиамид	84,08	201—204
ВЕ3-этиламин УП-606	—	85—93
ВЕз-бензиламин УП-605/3	•—	125—127
1 При комнатной температуре.
Использование ангидрида тримеллитовой кислоты и диангидрида пиромеллитовой кислоты позволяет повысить температуру тепло-
вой деформации эпоксидных полимеров до 205—260 °C.
Применение в качестве отверждающего агента комплексов трехфтористого бора с аминами и некоторых производных имидазола дает возможность получать композиции с большим «сроком жизни» при комнатной температуре и в то же время с большой скоростью отверждения при повышенной температуре. Такие композиции имеют высокие электрические и механические характеристики после отверждения. Некоторые отвердители ЭП приведены в табл. 5.19.
С целью снижения продолжительности отверждения в эпоксидные композиции часто вводят ускорители отверждения, в качестве которых применяют в основном третичные амины [бензилдиметиламин (БДМА), трис-(диметиламинометил) -фенол, триэтаноламин и др.] в количестве от 0,1 до 2 % к массе эпоксидной смолы.
Диановые эпоксидные смолы (код ОКП 22 2510). Некоторые характеристики диановых ЭП даны в табл. 5.20. Отечественным низковязким диановым олигомерам соответствуют олигомеры зарубежных фирм: CY-205 («Циба», Швейцария), эпикот 828 («Шелл», Великобритания), EPL 2772, EPL 2774 («Юнион Кар-байд», США) и др.
Диановые ЭП ввиду их исключительной адгезии и механической прочности применяют для изготовления литой изоляции, для заливки и пропитки трансформаторов тока и напряжения, для получения различных электродеталей, герметичных проходных высоковольтных изоляторов и др.
Дианоиые ЭП, в частности ЭД-22, с отвердителями ангидридного типа находят широкое применение при изготовлении термореактивной изоляции высоковольтных турбогенера-
Таблица 5.20. Состав и характеристика диаиовых эпоксидных смол
М	Содержание эпоксидных групп. %	Содержание гидроксильных групп, %	Содержание в смоле олигомеров-гомологов различной степени полимеризации, % (мае.)				Агрегатное состояние смолы
			п=0	| н=1	п=2		
350—400	24,8—21,5	0,1—0,8	98—85	8—15	2—3	0	Жидкость (вязкость 0,8—2 Па-с при 40 °C)
400—600	21,5—14,5	0,8—2,5	85—50	15—20	8—10	5—10	Вязкая жидкость (вязкость 20—60 Па-с при 40 °C)
600—800	14,5—10,0	2,5—4,6	50—20	12—16	8—11	45—50	Высоковязкая жидкость 2 Па-с при 100 °C)
- 800—1000	10,0—8,0	4,6—5,1	20—13	12—14	9—12	55—60	Твердая смола (температура размягчения 50—55 °C)
1000—1400	8,0—6,0	5,1—6,0	13—8	7—9	8—10	70—75	Твердая смола (температура размягчения 55—70 °C)
1400—1800	6,0—4,0	6,0—6,5	6—4	6—8	8—10	80—85	Твердая смола (температура размягчения 70—85 °C)
1800—3500	4,0—2,0	6,5—6,8	4—2	3—5	5—8	83—90	Твердая смола (температура размягчения 85—100 °C)
15 000—70 000 (25 000—40 000)	0—0,9	-6,0	0	0	0	100	Твердый полимер с Г ст не выше 100 °C
§ 5.3
Органические синтетические гетероцепные полимеры
133
-80 -Ю О Ю 80 1Z0 160 °C
Продолжительность отверждения, ч
Рис. 5.20. Характеристики эпоксидных смол:
« — зависимость tg б и р от температуры отвержденных продуктов (1— tg б ЭД-16/ДЭТА- 2 — tg б ЭД 8/МА; 3 —tg6 ЭД-16/МА; 4 — tg6 ЭД-20/МА; 5—р ЭД-20/МА; 6 —р ЭД-16/МА; 7 — р ЭД-8/МА. 8 — р ЭД-20/ДЭТА);
о — зависимости tg б и р смолы ЭД 16 от продолжительности отверждении МА при ISO °C)
торов мощностью до 0,8 млн. кВт с рабочим напряжением до 20 кВ, гидрогенераторов мощностью до 0,3 млн. кВт, тяговых электрических машин — магистральных электровозов, городского и пригородного электротранспорта, а также электроизоляционных и конструкционных стеклопластиков, применяющихся в высоковольтном электромашине- и аппаратостроении. Некоторые характеристики отвержденных диановых смол приведены на рис. 5.20.
Диановые ЭП, отвержденные комплексами трехфтористого бора с аминами, используются в качестве связующих для пропитанных стек-лослюдииитовых и стеклобандажных лент.
Рабочая температура эпоксидных полимеров при введении различных минеральных наполнителей значительно повышается, доходя до класса Н. Композиционные материалы на основе эпоксидных полимеров, содержащие неорганические компоненты, имеют нагревостойкость, обычно превышающую таковую самих полимеров. Это относится ко всем видам полимеров.
Очень перспективны диановые ЭП с высокой Л1 (15—70 тыс.) —так называемые феноксисмолы или полиоксиэфиры, которые представляют собой термопласты, способные перерабатываться литьем под давлением, экструзией и т. п. Эти полимеры практически ие содержат эпоксидных групп и не требуют обязательного применения отвердителей. Свойства неотвержденных феиоксисмол близки к свойствам отвержденных низкомолекулярных эпоксидных смол. При необходимости их также можно отверждать (так как они содержат гидроксильные группы) полиизоцианатами, амино- или фенолоформальдегидными смолами. Феиоксисмолы применяются, например, в качестве связующего при изготовлении высоковольтных вводов.
Азотсодержащие ЭП представляют собой продукты конденсации анилина, 4,4'-диамино-дифеиилметаиа, фенолфталеина с эпихлоргидрином в щелочной среде.
Азотсодержащие ЭП используются как связующие для стеклопластиков, в качестве пропиточных составов, для получения клеев.
Циклоалифатические ЭП (код ОКП 22 2520) получают эпоксидированием под действием надкислот циклоолефинов, соединенных алифатическими цепочками, или конденсиро-
ванных циклоолефинов, например:
3, 4-эпоксициклогексилметил-З, 4-эпоксицикло-гексаикарбоксилат;
аСНй-ОСО-(сЯ^4-СОО-СЕГя-^^
Т
сн3
бис [3, 4-эпокси-6-метил-циклогексилметил] адипинат.
Не уступая диановым ЭП по механическим свойствам, циклоалифатические ЭП превосходят их по нагревостойкости, электрическим свойствам, влаго- и химостойкости. Одновременно они отличаются атмосферостойкостью и стойкостью к действию ультрафиолетового света. Отличительной особенностью циклоалифатических ЭП является их низкая вязкость в исходном состоянии и большая скорость отверждения.
В качестве отвердителей циклоалифатических ЭП при низких температурах рекомендуются комплексы трехфтористого бора с аминами, а при повышенных — ангидриды карбоновых кислот (в частности, ГГФА, изо-МТГФА).
Вследствие более сшитой структуры молекул отвержденные циклоалифатические ЭП имеют более высокую теплостойкость, чем полимеры на основе диановых ЭП.
Циклоалифатические ЭП не содержат ароматических звеньев в цепях молекул и поэтому имеют высокие дугостойкость и трекинго-стойкость, что выгодно отличает их от диановых эпоксидных полимеров.
Циклоалифатические ЭП имеют очень малую летучесть в вакууме, что позволяет при их применении полностью удалить воздушные включения и повысить электрическую прочность изоляции.
Недостатком циклоалифатических ЭП является их хрупкость, поэтому они рекомендуются в основном для изделий, армированных стекловолокном. Весьма перспективным является их применение в производстве стеклопластиков. Благодаря хорошей короиостойкости и
134
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
атмосферостойкости циклоалифатические ЭП применяются для получения заливочных и герметизирующих составов для аппаратов высокого напряжения, а также для термореактивной изоляции высоковольтных электрических машин. Швейцарская фирма «Циба», начавшая выпуск этих ЭП, рекламирует циклоалифатические полимеры в качестве изоляции для аппаратов, в том числе высокого напряжения, наружной установки.
Эпоксиноволачные смолы имеют строение
В качестве отвердителей используют ангидриды кислот (МА, МТГФА, МЭА, ГГФА, МГГФА), ароматические амины, анилинофор-мальдегидные олигомеры, комплексы трехфтористого бора с аминами.
Эпоксиноволачные смолы имеют более высокую функциональность, чем другие типы эпоксидных олигомеров. Благодаря этому после отверждения они образуют продукты, имеющие повышенные свойства н высокую стабильность механических характеристик при высоких температурах.
Эпоксиноволачные смолы применяются в производстве слоистых пластиков электротехнического и конструкционного назначения, кле-
ворителе эпоксидного олигомера и полиэфира. В блок-сополимере полиэфир играет роль отвердителя и пластификатора одновременно.
В качестве отвердителей полиэфирэпоксн-дов используют наряду с ангидридами и аминами также полиалюмоорганосилоксаны и бу-токсикрезолоформальдегидные олигомеры.
Полиэфирэпоксиды обладают высокой эластичностью, хорошими электрическими характеристиками, высокой цементирующей способностью; длительная рабочая температура до 155 °C.
Полиэфирэпоксиды применяются для пропитки обмоток электрических машин, в качестве связующих для бандажных стеклолент, для пропитанных слюдинитовых лент, предназначенных для изоляции обмоток машин высокого напряжения.
Практически всем перечисленным выше эпоксидным полимерам свойственны такие отличительные особенности, как малая усадка при отверждении, высокая адгезия, отличные физико-механические свойства, тропикостой-кость, гидролитическая стойкость.
Свойства некоторых эпоксидных полимеров представлены в табл. 5.21.
ПОЛИМЕРЫ С АТОМАМИ АЗОТА В ОСНОВНОЙ ЦЕПИ
Анилиноформальдегидные полимеры. При поликонденсации анилина с избытком формальдегида в сильнокислой среде получают анилиноформальдегидные смолы (АФ), способные при дальнейшем нагревании с отщеплением воды переходить в неплавкое и нерастворимое состояние, давая полимеры структуры:
ев, покрытий, работающих при повышенных температурах или в агрессивных средах. Жидкие и полутвердые эпоксиноволачные смолы используются для изготовления электроизоляционных лаков, герметиков и т. п.
Алифатические ЭП (код ОКП 22 2520) получают конденсацией эпихлоргидрина с гликолями в присутствии трехфтористого бора или других кислых катализаторов. Алифатические ЭП представляют собой продукты с AI=200-^350 с вязкостью 0,01—0,2 Па-с при 40 °C, применяются как активные разбавители различных (в основном диановых) ЭП для снижения их вязкости; отверждаются теми же отвердителями, как и диановые ЭП; хорошо совмещаются с последними, образуя после отверждения привитые сополимеры, обладающие повышенной эластичностью.
Полиэфирэпоксиды (код ОКП 22 2532) представляют собой блок-сополимеры, получаемые сплавлением или сокоиденсацией в расг-
Немодифицированные АФ весьма хрупки. Они не плавятся, а только размягчаются, а> при прессовании практически не выделяют воды, как это имеет место при переработке фенолоформальдегидных, карбамидоформаль-дегидных и глифталевых смол. При получении высококачественных пластмасс это свойство АФ благоприятно отражается на их электрических характеристиках (например, tg 0« «0,002). Кроме того, отвержденные АФ весьма влагостойки (ввиду отсутствия гидроксильных групп), масло- и щелочестойки. Их элект-
Рис. 5.21. Зависимость tg6 и ег анилинофор-мальдегидного полимера от частоты
§ 5.3
Органические синтетические гетероцепные полимеры
135
Таблица 5.21. Показатели эпоксидних полимеров
Показатель	Полимеры						
	диановые		азотсодержащие, отверж- денные МА	эпоксиноволачные		циклоалифатические	полиэфир-эпоксидные
	на основе ЭД-20, отвердитель'— МТГФА	на основе CY-205 (фирма «Циба», Швейцария), отвердитель— гексагидро-фталевый ан гидрид		на основе ЭН-6, отвердитель—МА	на основе DEN-438 (фирма «Дау Це- миклз», США)+ 4“1-5 % БДМА, отверди- тель—МЭА		
Прочность, МПа:						50—70	
при растяже-	—	20—30	——	—	31		—
НИИ							
при сжатий	150	130—150	170—180	140	160	182—190	—»
при статичес-	90	110—130	80—100	60	по	75—130	—
ком изгибе							
Ударная вязкость,	8—14	8—12	15—18	7—9	—	3—25	—
кДж/м2							
Ег	3,6—3,8	3,3—3,6 (при 25 °C)	4,0 (при 10® Гц)	—,	3,43 (при 60 Гц)	3—6	—
tgfi	0,0047— 0,0053 (при 50 Гц) 0,011— 0,013 (при 10е Гц)	0,004—0,05! (при 25 °C)	0,018 (при IO» Гц)	0,0Р (при 20 'С) 0,04 (при 150 °C) O.OU1 (при 200 °C)	0,00661	0,0041 (при 25 °C) 0,004— 0,005х (при 100 °C)	0,005— 0,0251
Ps,- Ом			.—_	10й	—	5,44-10х6	—	—
р, Ом-м	104	101« (при 25 °C)	1018	1018 (при 20 °C) юн (при 150 °C) 101° (при 200 °C)	101*		1012—1018 (при 20 °C) 10’—10s (при 155 °C)
£пр, МВ/м	—	16—18	15	—	—	23(при толщине 2 мм)	—
Теплостойкость по	105—113	80—90	115	180	—.	—	—
Мартенсу, °C						4,6—5,0	
ТК 1, °C-1-!О6	—	5,5—6,5		—	—•		—-
Усадка при отвер-	1,7—1,9	—	—	—	—.	0,97—1,3	—
ждении, %			0,03	0,05			
Водопоглощение за 24 ч, %	—	0,25 (за Юсут)					
1 При 50 Гц.
рические свойства выше, чем у отвержденных карбамиде-, меламино- и фенолоформальде-гидных смол. Недостатком их является малая нагревостойкость (90 °C) и трудность переработки в изделия. На рис. 5.21 приведены зависимости tg б и бг аиилиноформальдегидного полимера от частоты.
АФ можно конденсировать с растительными маслами и жирными кислотами, получая эластичные продукты с хорошими электроизоляционными свойствами и стойкостью к трансформаторному маслу.
АФ растворяются в бензоле, ацетоне, этил
ацетате, скипидаре, керосине, совмещаются с нитроцеллюлозой, применяются главным образом для изготовления пластмасс и слоистых изделий на основе бумаг. Ввиду сложности технологии изготовления АФ преимущественное промышленное значение приобрела фено-лоанилиноформальдегидная смола (ФАФ) ре-зольного типа, применяемая для изготовления слоистых электроизоляционных изделий.
Амидоальдегидиые смолы получают поликонденсацией амидов многоосновных кислот с альдегидами.
Наибольшее применение в электротехнике
136
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
получили смолы, образующиеся при поликонденсации мочевины или меламина с формальдегидом.
' Такие смолы обладают рядом примуществ по сравнению с фенолоформальдегидными: они не имеют запаха, светостойки, могут быть скрашены в любые светлые тона.
В электроизоляционной технике карбамиде- и меламиноформальдегидные смолы нашли широкое применение главным образом для изготовления дугостойких пластмасс.
Карбамидоформальдегидные смолы (КФ) (код ОКП 22 2310). Реакции получения КФ до сих пор недостаточно изучены. Предположи-
протекать в уже готовом отпрессованном изделии, и выделения летучих (паров воды н свободного формальдегида). Другой недостаток — высокое водопоглощение.
Пластмассы из КФ применяются для изготовления изделий, к которым не предъявляют требований высокой водостойкости и нагрево-стойкости:' корпуса и трубки телефонов, выключатели, соединители и др.
Меламиноформальдегидные смолы (МФ) (код ОКП 22 2320). При действии формальдегида на меламин поликонденсация приводит к образованию пространственных хрупких смол предположительного строения:
ГС	ГС
—CHj,—.Н-С'Х'^С -ЛЯ—-сгсй"—ГСЯ-С'" ^с—гс—СИ2—
данйс	24 С® СНЙОН
С	-кт	С
I	I
Гс-сяй-ЖГ-СЛй—
*
С
гси-снй—
тельно в результате термического воздействия образуется полимер пространственной структуры, неплавкий и нерастворимый:
—N—
со I
—N—СН2— N—СН2— N—
I	I
СО	со
—N— СН2— N—СН,—N—•
I
СО I
—N—
. Немодифицированные продукты поликонденсации мочевины с формальдегидом не растворяются в органических растворителях и не совмещаются с пластификаторами. Обычно эти смолы этерифицируют спиртами, преимущественно бутанолом. Получаемый раствор представляет собой прозрачную сиропообразную жидкость. Раствор можно далее совмещать с касторовым маслом, глифталевыми и фенолоформальдегидными смолами, нитроцеллюлозой и разбавлять органическими растворителями. Растворы после сушки при 20—25 °C или ускоренно при 80—100 СС дают твердые, прозрачные, влагостойкие, блестящие пленки и покрытия.
Свойства КФ приведены в табл. 5.15. КФ применяются для производства прессовочных порошков, клеев, слоистых пластиков. Характерной особенностью их является стойкость к поверхностным разрядам. При воздействии электрической дуги выделяются азот, водород и другие газы, благодаря чему происходит интенсивное гашение дуги. Это свойство дает возможность использовать КФ в дугогасящих устройствах. Следует отметить также большую устойчивость цвета отвержденных КФ при длительной эксплуатации, стойкость к действию бензина, ацетона, спирта.
Недостатком КФ является их склонность к растрескиванию. Растрескивание является результатом химических реакций, продолжающих
МФ модифицируют спиртами (бутанол), кислотами льняного масла, фталевым ангидридом, полиэфирами (глифталями).
По свойствам (см. табл. 5.15) МФ близки к КФ, но обладают большей механической прочностью, нагревостойкостью, влагостойкостью и стойкостью против поверхностных электрических разрядов. Отверждаются МФ быстрее, чем КФ.
МФ применяются для производства пресс-порошков, дугостойких пластмасс, лаков и эмалей. Для некоторых целей применяются и смешанные меламиномочевиноформальдегидные и феноломеламиноформальдегидные смолы. На их основе изготовляются дугостойкие пластические массы для искрогасительных камер и др.
Полиамиды (код ОКП 22 2400). Обычно используемые полиамиды (ПА) — полимеры линейного строения, содержащие в основной цепи макромолекулы амидные группы (—СО— —NH—). Такие ПА получают чаще всего следующими методами:
1)	поликонденсацией диаминов и дикарбоновых кислот, например:
лнйгс(сн2)б-мн2 +
+ «ноос—(сн2)—соои -~~и1ТгО».
—— -£HN--(CH2)g-NHCO--(cH2)4-CO^
2)	полимеризацией лактамов, например:
Г7ЛВГ— (сн2)5--со
----*- -£нгс-^сн2-^со^-
По внешнему виду ПА представляют собой твердые рогоподобные продукты от белого до светло-кремового цвета, просвечивающие в тонком слое.
В зависимости от химического состава ПА различаются по свойствам. Чем больше метиленовых групп содержится в ПА, тем ниже Тпл, меньше водопоглощение, ниже твердость, меньше модуль упругости при растяжении, вы-
§ 5.3 '
Органические синтетические гетероцепные полимеры
137
Таблица 5.22. Свойства полиамидов в зависимости от количества метиленовых групп в полимере
Наименование полимера	Формула элементарного звена	Гпл- °C	Максимальное водопоглощение, %
Поли-со-ундеканамид [ундекан (СССР), рилсан	- NH(CH2)10CO-	185	1,8
(Франция), найлон-11 (США)] Поли-<в-энантоамид (энант)	—NH (СН2) «со—	220—229	5,0
Поли-е-капроамид (капрон)	-NH (СН2) 5С0—	215—220	11,0
ше химическая стойкость и лучше электроизоляционные свойства (табл. 5.22).
Полиамиды в большинстве случаев.— легко кристаллизующиеся вещества, поэтому оии имеют четкие Тпл-
Однокомпонентные ПА хорошо растворяются лишь в сильиополярных растворителях, таких как концентрированные кислоты (серная, муравьиная), фенолы (фенол, крезолы, ксиленолы), амиды (формамид, диметилформ-амид).
Смешанные ПА (полученные поликонденсацией двух или более компонентов) отличаются значительно лучшей растворимостью, плавятся при более низкой температуре и обладают большей эластичностью по сравнению с однокомпонентными полиамидами.
Несмотря на то что ПА имеют сравнительно невысокую М, волокна и пленки, полученные из них, обладают большими прочностью при растяжении (300—400 МПа) и твердостью. Это объясняется наличием полярных групп —NH—СО—, ориентированной структурой макромолекул, получаемой специальной обработкой (вытяжкой), а также присутствием большого количества водородных связей.
В электрической изоляции ПА применяются для изготовления прессованных и литых деталей, а также в виде волокна для замены натурального шелка и хлопчатобумажных витей в производстве изоляции обмоточных проводов и лакотканей.
Полиамидное волокно более прочно и ме
нее гигроскопично, чем натуральный шелк. Изделия из ПА могут быть изготовлены методами прессования, литья под давлением, вальцеванием, каландрированием, вытяжкой, штамповкой.
Свойства некоторых неориентированных ПА приведены в табл. 5.23.
В настоящее время в электротехнической промышленности широко используются электроизоляционные материалы на основе ароматических ПА (код ОКП 22 2115). Последние преимущественно получают на основе м-фени-лендиамина и производных изофталевой и терефталевой кислот. На основе ароматических ПА изготавливается материал, известный под названием фенилон.
Для фенидона, как и для других ароматических ПА, характерны высокие Тот (до 430 СС), достаточно высокая (до 220 °C) температура длительной эксплуатации, повышенная радиационная и химическая стойкость и другие ценные свойства.
Молекулярная масса фенилона, пригодного для переработки в изделия, (2—7) • 104.
Фенилон представляет собой аморфный полимер, который при последующем нагревании при 340—360 СС быстро кристаллизуется; при более низких температурах кристаллизация происходит при длительном нагревании.
Фенилон растворим лишь в концентрированной серной, хлорсульфоновой кислотах, а также в диметилформамиде.
Таблица 5.23. Показатели некоторых полиамидов
Показатель	Полигексаме-тнленадип-амид (найлон-66, анид)	Поли-Е-кап-роамид (кап-рои)	Поли-о~эиан-тоамид (энант)	По ли-со-ундекан амид (ундекан)
Плотность, кг/м3	1140	1130—1160	изо	1100
Прочность при растяжении, МПа	80.	60—80	—	60—80
Относительное удлинение, %	80—100	25—320	100—200	90—120
Ударная вязкость, кДж/м2		150—170	125—150	—
р, Ом-м	4- 10И	Юн-Ши	2-1012	1 - 1012
Бг при 50 Гц	4,6	5,0—14,0	4,4	3,2
tg б при 50 Гц	0,04	0,06—0,1	0,02	0,02—0,03
Епр, МВ/м	20—22	22	—	—
Температура, °C:				
плавления	264	220	223	185
хрупкости	От —25 до	От —25 до	—	—70
	—30	—30		
Теплостойкость, °C:				
по Мартенсу	55—60	40—50	—	—
по Вика	220—230	160—180	200	
Длительная рабочая температура, °C	105	105	-  	 
Водопоглощение за 24 ч, %	1,4—2,0	1,9—3,3	—	—-
138
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Фенилон предназначается главным образом для изготовления волокон и волокнистых полимерных связующих, из которых получают электроизоляционные бумаги и картоны.
Полиуретаны (ПУР) (код ОКП 22 2440)— высокомолекулярные соединения, содержащие повторяющиеся уретановые группы (—О—СО— —NH—) в основной цепи макромолекулы. Их получают взаимодействием гликолей или гидроксилсодержащих простых или сложных полиэфиров с диизоцианатами или полиизоцианатами. Взаимодействие ие сопровождается выделением побочных продуктов.
Для уменьшения токсичности изоцианатов в производстве ПУР применяют блокировку изоцианатных групп, например фенолом. Такие блокированные или «скрытые» изоцианаты при горячем отверждении отщепляют блокирующий агент и выделяют свободный изоцианат, вступающий далее в реакцию с гидроксилсодержащим компонентом. ПУР обладают высокой стойкостью к действию воды, окислителей, раз-
ние получили пенополиуретаны благодаря высоким тепло- и звукоизоляционным и хорошим электроизоляционным свойствам.
ПУР иногда модифицируют ПЭФ. При получении полиэфируретанов используют главным образом продукты взаимодействия адипиновой кислоты с двух- и трехатомными спиртами и смесь 2,4- й 2,6-толуилендиизоцианатов. Частным случаем полиэфируретанов являются по-лиэфиризоциаиураты.
Основное назначение полиэфируретанов — эмальлаки для проводов, а также пропиточные лаки и заливочные компаунды.
ПОЛИМЕРЫ С ГЕТЕРОЦИКЛАМИ В ЦЕПИ
Полиимиды (ПИ) (код ОКП 22 2430) — полимеры, обычно получаемые в результате взаимодействия диангидридов тетракарбоновых кислот с ароматическими диаминами в полярных растворителях. Вначале образуются полиамидокислоты (ПАК), а при их последующей дегидратации — полиимиды
бавлеиных минеральных кислот, смазочных масел. Ниже приведены свойства одного из важнейших ПУР, получаемого при взаимодействии 1,4-бутандиола с 1,6-гексаметиленди-изоцианатом (марка ПУ-1).
Плотность, кг/м3 . . , Прочность, МПа:
при растяжении . при изгибе . . . при сжатии . . Относительное удлиие ние, %...............
ег...................
tg 6.................
р, Ом-м ..... £Пр, МВ/м .... Теплостойкость, °C:
по Мартенсу . .
по Вика .... Коэффициент теплопро водности, Вт/(м-°С) . ТК /, °с-> .... Дугостойкость, с . . Длительная рабочая тем пература, °C ... . Водопоглощение (при насыщении), % . . .
1210
50—60
70—80
80—85
100
3—4 0,02—0,03 2,7-10“ 26
60 150—165
0,313 (13,0—13,5)-Ю-6 120—150
105
2,0
ПУР применяют для эмалирования проводов, изготовления покровных лаков, а также заливочных компаундов. В отличие от эпоксидных ПУР-компаунды оказывают незначительное давление на герметизируемые элементы, благодаря чему находят применение для заливки электронной аппаратуры. ПУР применяют также для получения пенопластов,- каучуков, клеев, пленок, антикоррозионных покрытий, волокон и др. Наиболее широкое примене-
ПАК растворимы в диметилформамиде, диметилацетамиде, М-метил-2-пирролидоне и некоторых других растворителях. Растворы ПАК используются в виде лаков. При термической обработке пленки ПАК образуется ПИ.
Наибольшее распространение получили ПИ на основе диангидрида пиромеллитовой кислоты и диаминодифенилоксида (полипирометил-литимиды); в качестве диангидрида также применяются бензофеноитетр ака р бокси ди ангидрид.
ПИ относятся к числу наиболее нагревостойких органических полимеров. При 500 СС ПИ-пленка вдвое прочнее, чем пленка из полиэтилена при 20 °C.
Деструкция ПИ протекает лишь при температурах выше 400 °C. Основными продуктами деструкции являются СО2 и СО. Пленка ие плавится и не размягчается до 800 °C.
Наряду с высокой нагревостойкостью ПИ обладают исключительной холодостойкостью: при криогенных температурах, вплоть до —269 СС, их механические свойства практически ие меняются. ПИ характеризуются также хорошей стойкостью к органическим растворителям, маслам и разбавленным кислотам, но недостаточной — к щелочам и перегретому пару, под действием которых они гидролизуются. Вода в обычных условиях на полипиромел-литимиды не действует; даже при кипячении в воде пленки полимеров месяцами сохраняют гибкость. Полиимиды стойки к действию быстрых электронов с энергией 2 МэВ и у-излу-чения.
Электрические и механические свойства ПИ
Плотность, кг/м3 ....	1280—1480
Прочность при растяжении, МПа................= . . .	- 160—180
§ 5.3
Органические синтетические гетероцепные полимеры
139
Относительное удлинение, %: при +20 °C.................
при +200 °C . . . . при -^-195 °C ... .
Прочность при сжатии, МПа Ударная вязкость по Изоду, кДж/м2
Продолжение
65
90
30
170
3,8—6,0
модификацией разветвленных олигоэфиров терефталевой, малеиновой и других кислот. В качестве модифицирующих агентов обычно используют гидроксил- или карбоксилсодержащие имидные соединения. Примером такого соединения может быть продукт взаимодействия 4,4'-диаминодифенилметана и тримеллитового ангидрида структуры:
.Епг, МВ/м, при толщине 0,1 мм . ....... р, Ом-м:
при 20 °C.............
при 200 °C............
6т........................
tg6 при 5-Ю5 Гц ... . Дугостойкость, с . . . . Водопоглощение за 24 ч, % Длительная рабочая температура, °C . .............
160—200
1015—1 ом ЮН—1 Ом 3,5 0,0006—0,0016 185 1,5
220
Из ПИ изготовляют пленки, применяемые в конденсаторах, в нагревостойких кабельных изделиях, в изоляции электрических машин, а из ПАК — лаки для производства эмалированных проводов и пропитки катушек небольшого габарита.
Из ПИ получают нагревостойкие волокна. Путем спекания ПИ порошка изготовляют сложные детали.
Помимо высокомолекулярных линейных ПИ широкое распространение получили также термореактивные ПИ на основе ароматических диаминов и ангидридов ненасыщенных дикарбоновых кислот — малеиновой и эндометилен-тетрагидрофталевой. Такие продукты заметно уступают по термостойкости обычным ПИ, но значительно дешевле и технологичнее их. Термореактивные ПИ намного легче перерабатываются, не требуют использования дефицитных и токсичных растворителей, имеют более широкую область применения.
Полиэфиримиды представляют собой полимеры, содержащие нмидные и сложноэфирные фрагменты. Различают линейные регулярные и разветвленные нерегулярные полиэфиримиды (ПЭИ). Первые получают так же, как и поли-имиды, используя в качестве исходных компонентов диангидриды тетракарбоновых кислот или диамины, содержащие в структуре сложноэфирные группы. Линейные регулярные ПЭИ имеют те же недостатки, что и ПИ (трудность переработки, малая стабильность растворов полиэфирамидокислот, необходимость использования при получении дорогих и достаточно токсичных растворителей), к которым добавляется более низкая в сравнении с ароматическими ПИ термостойкость. Поэтому такой тип полимеров нашел лишь ограниченное применение, в основном в производстве пленочных материалов.
Значительно большее практическое значение в электроизоляционной технике имеют нерегулярные разветвленные ПЭИ, получаемые
который при взаимодействии с олигоэтиленглн-церинтерефталатом дает разветвленный ПЭИ, используемый при изготовлении эмальлаков н пропиточных лаков.
Для модификации пригодны не только ди-функциональные, но и монофункциональные имидные соединения, например:
11 и
и. т.п.
По нагревостойкости ПЭИ превосходят ПЭФ, но уступают ПИ.
Модификацией олнгоэфирмалеинатов имидными фрагментами могут быть получены ненасыщенные ПЭИ, применяемые в качестве основы нагревостойких пропиточных составов без растворителей и связующих для пластиков (см. разд. 6).
Полиамидимиды (ПАИ) — полимеры, содержащие в цепи одновременно амидные и имидные звенья. Как и в случае ПЭИ, различают регулярные линейные и нерегулярные разветвленные ПАИ. Однако последние не нашли широкого практического применения в отличие от полимеров с регулярным чередованием амидных и имидных групп.
ПАИ обычно получают взаимодействием ангидрида триметиллитовой кислоты с ароматическими диаминами или диизоцианатами в среде полярного растворителя.
Формула ПАИ на основе 4,4'-диаминоди-фенилметана:
ПАИ способны эксплуатироваться при 180 °C и даже выше — вплоть до 220 °C, отличаются большой механической прочностью; используются в качестве покровных и пропиточных лаков, лаков для эмалированных проводов (лак АД-9113), связующих для слоистых пластиков. Они химостойки, стойки к термоударам, к действию радиации.
Полибензимидазолы и полибензоксазолы синтезируют различными путями. Наибольший
140
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
интерес представляют полимеры на основе производных ароматических дикарбоновых кислот и ароматических тетрааминов или диоксидиаминов:
Рабочая температура — около 200 °C. Применяются для изготовления покрывных лаков, лаков для эмалирования проводов и пленок.
ХОС—ТВ—СОХ +
где Х=—ОН, —Cl, —OCeHs; R'=—NH2 илн —ОН; Y=— NH— илн —О—, например отечественные полибензоксазол типа ниплон-2 и по-либеизимидазольный лак ПБИ-1.
Отличительными свойствами этих полимеров являются высокая нагревостойкость (до 300 СС иа воздухе и до 600 °C в азоте), хорошая клеящая способность, стойкость к хладону, к у-облучению, высокие электрические характеристики; эластичность недостаточная. В зависимости от состава полимеры плавятся при 250—255сС или только размягчаются при 400 °C; применяются для изготовления электроизоляционных клеев, а также в качестве связующих слоистых пластиков.
Полиоксадиазолы обычно получают на основе ароматических дикарбоновых кислот н гидразина
НООС—В—СООН + H2Tsr-NH3
Так, отечественный полиоксадиазол типа ниплон-1 синтезируют методом полициклоконденсации в полифосфорной кислоте в виде порошка, растворимого в lV-метилпирролидоие, тетрахлорэтане и ряде других растворителей. Порошок используют как для приготовления лаков, так и для прессования различных изделий, способных выдерживать длительные нагрузки при температурах от —200 до +300 °C и кратковременные при температурах до 360— 380 °C.
Полигидантоины — полимеры, получаемые, например, поликонденсацией диэтил-м-фени-лендиглицината и 4,4'-дифенилметандиизоциа-ната
Полимеры с атомами серы в основной цепи (полисульфоиы)
Наиболее типичным из полисульфонов является полимер
получаемый поликонденсацией диоксидифенил-пропаиа и диоксидифенилсульфона.
Полимер имеет повышенную стойкость к окислению и нагревостойкость. Механические свойства стабильны в интервале температур от —101 до +149 °C. Модуль упругости при изгибе мало меняется при подъеме температур до 175 °C и только около Уст (190 °C) заметно падает.
Полисульфон стоек к действию кислот, щелочей, алифатических углеводородов; обладает хорошей маслостойкостью даже при повышенных температурах. Электрические характеристики не претерпевают существенных изменений до 170 °C.
Свойства полисульфона
Плотность, кг/м3............... 1240
Прочность, МПа:
при растяжении .....	71
при сжатии.............. 280
при изгибе.............. 108
Относительное удлинение, %	.	50—100
ТК I, °C-1............... 5,5-10-5
р, Ом-м...................... Ю“
ег при 50—106 Гц............ 3,1
tg6 (50 Гц).............. 0,0008
£Пр при толщине 3,3 мм, МВ/м	.	16,5
§ 5.4
Кремнийорганические полимеры
141
Продолжение
Водопоглощеииё за 24 ч, %	.	0,22
Длительная рабочая температура,
С ............	155
Полисульфон перерабатывается методом литья под давлением и экструзией. Из него могут быть получены пленки и волокна.
5.4.	КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Кремнийорганические полимеры (КО) — ВМС, содержащие атомы кремния и углерода в составе элементарного звена макромолекулы. В зависимости от химического строения главной цепи КО делят на три основных класса:
1.	Кремнийорганические полимеры с неорганическими главными цепями макромолекул, которые состоят из чередующихся атомов Si и органогенных элементов — О, N, S, прн этом углерод входит лишь в состав групп, обрамляющих главную цепь. Сюда относятся поли-
' I	I
органосилоксаны (—О—Si—О—Si—*), полиэле-
I	I
ментоорганосилоксаны	(—О—Si—О—Э—О—
I
I
—Si—), в том числе полиметаллоорганосилок-
I I
саны; полиорганосилазаны (—Si—N—Si—N—),
I 1 I 1
полиорганосилтианы (—Si—S—Si—S—), поли-
I I 1 I 1
органосиланы (—Si—Si—Si—), полиорганоси-I I I
I	I I
лазоксаны (—Si—О—Si—N—Si—).
I	III
2.	Кремнийорганические полимеры с органонеорганическими главными цепями макромолекул, которые состоят из чередующихся атомов Si и С, а иногда и О. Сюда относятся по-
I	I
лиорганоалкиленсиланы (—Si— (СН2—) „Si—),
I	I
полиорганофениленсиланы
I
полиорганоалкиленсилоксаны (—Si—(СН2)„—
I I	1
—Si—О—Si—) и полиорганоариленсилоксаны
3.	Кремнийорганические полимеры с органическими главными цепями макромолекул — полиалкенилсиланы
—СН2—СН—, —СН2—СН-
SiR3
OSiR3/
Наиболее подробно изучены и широко применяются полиорганосилоксаны, полиметаллб-органосилоксаны и полиорганосилазаны.
По строению цепи макромолекулы могут быть линейными, разветвленными, циклолинейными и пространственными.
Свойства КО в значительной степени определяются составом и структурой главной цепи макромолекулы. Полимеры с неорганическими главными цепями макромолекул обладают более высокой нагревостойкостью, чем полимеры с органонеорганическими или органическими главными цепями макромолекул, обрамленными кремнийорганическими группами.
Наибольшее практическое значение для электротехники в настоящее время имеют полиорганосилоксаны и полиметаллооргаиосилок-саны.
Полиорганосилоксаны (ПОС) (код ОКП 22 2810). Основными методами промышленного синтеза являются гидролитическая поликонденсация кремнийорганических мономеров с последующей термической поликонденсацией или каталитической полимеризацией полученных олигомеров.
Исходными мономерами для синтеза служат главным образом органохлорсиланы (ме-тилтрихлорсилан, диметилдйхлорсилан, этил-трихлорсилан, фенилтрихлорсилан, дифенилди-хлорсилан, метилфенилдихлорсилан, метилви-нилдихлорсилан, винилтрихлорсилан) и различные алкиларилэтоксисиланы.
Линейные и разветвленные (ПОС) с невысокой М — вязкие бесцветные жидкости. Высокомолекулярные линейные ПОС — эластомеры; сшитые и разветвленные — твердые хрупкие стеклообразные вещества.
Линейные, разветвленные и лестничные полимеры растворимы в большинстве органических растворителей (алифатических и ароматических углеводородах, их галогенпроизводных, кетонах, эфирах), но плохо растворимы в низших спиртах. Полиорганосилоксаны устойчивы к действию большинства кислот и щелочей; разрыв силоксановой связи вызывают лишь концентрированные щелочи и концентрированная серная кислота.
Благодаря специфике структуры ПОС сочетают высокие нагревостойкость и эластичность. Так, полидиметилфенилсилоксаны сохраняют эластичные свойства при 180 СС в течение 2000 ч, при 220 °C—150 ч. Полифенилси-локсан при 350 °C за сутки теряет 3 % массы, а капрон — 94,3 %; фенолформальдегидная смола — 68 %, полистирол — 98,5 %.
Высокая нагревостойкость ПОС сочетается с рядом других ценных свойств. Они имеют хорошую холодостойкость. Жидкие полидиметил-силоксаны и их СПЛ, несмотря на то что они имеют 7ПЛ около —95 °C, нелетучи при высоких температурах и не перегоняются в вакууме. Температура стеклования эластомеров и других ПОС находится в пределах от —60 до 95 СС. Нагревостойкость резин на основе кремнийорганических эластомеров очень высокая, онн могут длительно работать при 200 СС и кратковременно до 350 °C. Некоторые полимеры, например полифенилсилоксан с наполнителем (алюминиевой пудрой), образуют пленки, стойкие в диапазоне температур от —60 до +550°С. Для ПОС характерна атмосферостойкость, светостойкость, озоно-, дуго- и короностойкость,
142
Электроизоляционные полимеры
Разд. 5
Рис. 5.22. Зависимость р полидиметилфенилси-локсана (1) и полиэфира (2) от температуры
Рис. 5.23. Зависимость tg6 полидиметилфенил-силоксаиа (7) и полиэфира (2) от температуры
Рис. 5.24. Зависимость в, полидиметилфенил-силоксана (7) и полиэфира (2) от температуры
стойкость к действию воды и влаги, ультрафиолетового облучения, частиц высоких энергий и проникающей радиации.
Для жидких ПОС характерна малая зависимость вязкости от температуры, в том числе в области низких температур: при понижении температуры их вязкость меняется в 50 раз меньше, чем вязкость нефтяных масел с такой же температурой кипения. Аналогичные закономерности наблюдаются и в области повышенных температур. Кремнийорганические жидкости сжимаются при высоком давлении на 14 %, в то время как органические жидкости — на 6—7 %. Эти свойства ПОС объясняются как слабым взаимодействием между цепями молекул, так и структурой цепей: благодаря большому объему атома кремния по сравнению с атомами углерода и кислорода такая цепь гибка и легко принимает спиралеобразную форму.
Электрические свойства ПОС мало изменяются при высокой относительной влажности, нагреве до 180—200 °C, а также при высоких частотах. При 200 °C ПОС сохраняют свои свойства значительно дольше, чем большинство органических полимеров. Электрические свойства ПОС сохраняются даже при значительной деструкции под действием высоких температур, так как продукт их разложения (SiO2) тоже диэлектрик.
Некоторые свойства ПОС, в частности по сравнению с ПЭФ, приведены на рис. 5.22— 5.26 (данные усредненные).
Полиорганосилоксаны по сравнению со многими органическими полимерами имеют, как правило, более низкие механические свойства, худшую адгезию и плохую стойкость к органическим растворителям.
Для улучшения механических и адгезионных свойств полиорганосилоксаны модифицируют органическими полимерами, например ПЭФ, ЭП; для модификации применяют также поли-металлооргаиосилоксаны. Полимеры, модифицированные полиалюмоорганосилоксанами, могут применяться для кратковременной работы при 350—375 °C.
ПОС выпускают в виде твердых продуктов, жидкостей, эластомеров и лаков.
Полиоргаиосилоксановые жидкие продукты (код ОКП 22 2900) применяются при температурах от —90 до +200 °C в качестве гид-
равлических, демпфирующих, амортизаторных и гидрофобизирующнх жидкостей, охлаждающих агентов, антивспенивателей, смазок, в качестве жидких диэлектриков, электрические характеристики которых мало зависят от частоты (вплоть до 109 Гц) и температуры.
Полиоргаиосилоксановые лаки применяются в качестве связующих для различных композиционных электроизоляционных материалов, в частности слюдяных материалов, пластмасс, слоистых пластиков, стеклолакотканей, в качестве пропиточных составов для изоляции электрических машин класса нагревостойкости Н, для двигателей с тяжелыми условиями работы влагостойкого исполнения, а также для работы в условиях тропиков, для заливки и компаундирования узлов и деталей электротехнического и электронного оборудования.
Покрытия на основе ПОС обладают повышенной стойкостью к термоокислительной деструкции, хорошей атмосферостойкостыо.
Обмоточные провода со стекловолокнистой изоляцией, пропитанной ПОС, успешно применяются при температурах до 180 °C.
Широко применяются в электроизоляционной технике ПОС, которые используются при изготовлении слюдяных материалов класса нагревостойкости Н, а также компаунды на основе КО смол, имеющие хорошие электроизоляционные свойства, высокие нагревостойкость н цементирующую способность. Компаунды используются для пропитки обмоток электрических машин с изоляцией класса иагревостойко-сти Н, а также машин с кратковременной работой при температурах до 250 °C.
Рис. 5.25. Зависимость tg6, £пр и р кремний-органической пленки на металле от температуры
Рис. 5.26. Зависимость р кремнийорганической пленки на металле от продолжительности нагревания при 180 °C (7) и выдержки в воде (2)
§ 5,5
Природные смолы и эфиры целлюлозы
143
Таблица 5.24. Электрические свойства кремнийорганических вазелинов
Условия испытаний	Епр. МВ/м	р, Ом-м	ег	tgfi
При 20 °C	>15 '	1012	<2,8	<5- 10~в
При 150 °C	>10	10е—101°	<2,8	<7-10—8
После пребывания в течение 24 ч в атмосфере с относительной влажностью 95—98 % и при 40 ±2 °C	>10	1010—1012	<2,8	<7-10-в
Для пропитки и промазки обмоток электрических машин, для изготовления слоистых пластиков, а также для залнвки и компаундирования узлов н деталей электрического и электронного оборудования используются КО связующие типа МФВГ, которые отверждаются при 160—180 °C без выделения летучих продуктов.
Кремнийорганические продукты олигомерного типа служат основой для изготовления кремнийорганических вазелинов, представляющих собой смеси органосилоксановых олигомеров с мелкодисперсным наполнителем (двуокисью кремния). Вазелины используются для защиты полупроводниковых приборов, а также в качестве вспомогательного электроизоляционного материала для изоляторов высоковольтных контактных сетей, в электронном, радиотехническом и электротехническом оборудовании, как демпфер в приборах.
Вазелины гидрофобны, химически инертны и обладают хорошими электроизоляционными свойствами, мало зависящими от температуры. Их консистенция не меняется в широком интервале температур (от —65 до +200°C). Электрические параметры вазелинов приведены в табл. 5.24.
Лаки, компаунды и клеи на основе ПОС рассмотрены в разд. 6 настоящего справочника.
Полиметаллоорганосилоксаиы (код ОКП 22 2819). Введение атомов металлов в полимерную силоксановую цепь существенно меняет физические и химические свойства полимеров. При введении в полидиметилсилоксановые цепи титана в сочетании с некоторыми другими элементами, в частности с фосфором, тер-моокислительная стабильность возрастает. Это явление наблюдается уже при содержании одного атома титаиа на 100—300 атомов кремния.
В настоящее время практическое значение имеют полиалюмоорганосилоксаны, которые используются в производстве стеклотекстолита, прессовочных масс, нагревостойких клеев и других электроизоляционных материалов, и по-лититаноорганосилоксаны, являющиеся термостойкими каучуками. Известно также применение оловоорганосилоксанов в качестве присадок, улучшающих смазочные свойства крем-иийорганнческих жидкостей и масел.
Полиорганосилазаны (код ОКП 22 2821) линейного строения — вязкие жидкости, хорошо растворимые в органических растворителях; полимеры полициклической структуры — твердые бесцветные хрупкие вещества, имеющие температуру плавления от 150 до 320 °C в зависимости от степени полимеризации. Полиорганосилазаны стойки к действию воды и разбавленных щелочей; в кислой среде разлагают
ся с образованием полиорганосилоксанов или силанолов, н соответствующих аммонийных солей. Более стойки к гидролизу полиорганосилазаны, содержащие органический радикал у атома азота.
Полиорганосилазаны находят практическое применение как гидрофобизаторы для различных строительных материалов и тканей, а также в качестве отвердителей эпоксидных смол.
5.5.	ПРИРОДНЫЕ СМОЛЫ И ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Природные смолы представляют собой органические соединения в основном растительного и биогенного происхождения. Наиболее богаты природными смолами тропические растения. Природные смолы нерастворимы в воде; растворимы в спирте, эфире, жирных и эфирных маслах и других органических растворителях. Для природных смол характерна способность образовывать тонкую пленку при высыхании растворов. При нагревании природные смолы размягчаются и плавятся. Большинство природных смол — аморфные вещества различного цвета.
Ниже будут рассмотрены некоторые представители природных смол, имеющих значение в электроизоляционной технике.
Шеллак (код ОКП 22 3500) получается очисткой гуммилака, представляющего собой выделения некоторых насекомых на ветвях тропических деревьев Индии, Бирмы, Таиланда, Малайзии, Индонезии.
После очистки шеллак получается в виде хрупких чешуек от светло-лимонного до темно-коричневого цвета. Торговый шеллак содержит 83—86 % шеллачной смолы, 3—6 % шеллачного воска, до 2 % влаги и другие прнмеси, в том числе искусственно вводимые канифоль и краситель — аурипигмент. Шеллак хорошо растворим в спирте, частично (50—80 %) в ацетоне и в эфире (10—15 %), в бензине и бензоле почти нерастворим. По химическому составу главную часть шеллака образуют эфиры жирных кислот — алейритиновой (Ci6H320s) и шеллоновой (CisHsoOe). Шеллак при расплавлении совмещается с канифолью, копалами, но-волаками, глифталем, битумами. Водопогло-щаемость шеллака при длительном пребывании в воде около 5 %- Шеллак растворяется в щелочах с темно-фиолетовым окрашиванием, что служит отличием от других природных смол. Плотность 1000—1040 кг/м3.
При 35 °C шеллак теряет хрупкость, прн 50—60 °C становится гибким, при 80 СС плавится. ТК I шеллака при температурах до 46 °C составляет 9-10-5, при более высоких температурах — 4,4  10~4 °С~ Коэффициент
144
Природные смолы и эфиры целлюлозы
Разд. 5
теплопроводности шеллака около 0,21 Вт/ /(м-°С). При продолжительном нагревании шеллак теряет до 5 % массы и полимеризуется, переходя в неплавкое и нерастворимое состояние.
Электрические свойства шеллака: р=1013-*-ч-1014 Ом-м; er=3,5; tg 6=0,01 (после длительного прогрева 0,001); £itP=20=30 МВ/м.
Шеллак обычно применяется в виде спиртового раствора; в производстве миканитов — часто в порошкообразном виде.
В электротехнике шеллак применяется главным образом для изготовления клеящих лаков, в частности для слюдяной изоляции, а также для лакировки деталей. Так как в СССР шеллак — импортный материал, он часто заменяется другими смолами, например глифталевыми (см. разд. 17).
Канифоль (гарпиус) (код ОКП 22 3510) — хрупкая смола с характерным раковистым изломом, наиболее дешевая и распространенная из всех природных смол в СССР; получается из смолы (живицы) хвойных деревьев (преимущественно сосны) посредством отгонки жидких составных частей (скипидара) или экстракцией пневого осмола органическими растворителями.
Канифоль состоит главным образом из абиетиновой кислоты СиН30О2 и ее изомеров, нерастворима в воде, растворяется в спирте, бензине, бензоле, скипидаре, ацетоне, а также в нефтяных и растительных маслах.
Электрические свойства канифоли: р= = 1013-г-1014 Ом-м; £пр = 10=15 МВ/м; tg6= =0,003; е,=2,8.
Канифоль применяется в электрической йзоляции при изготовлении лаков и компаундов; она добавляется к нефтяному маслу при пропитке бумажной изоляции силовых кабелей. Для устранения липкости канифоль сплавляется с глицерином (эфир-гарпиус). Кроме того, в большом количестве канифоль применяется как составная часть многих электроизоляционных смол, в частности фенолоформ альдегидных и полиэфирных, как сырье для изготовления резинатов — сиккативов («сплавы» канифоли с РЬ, Со, Мп и другими металлами).
Янтарь — ископаемая смола растений, существовавших десятки тысяч лет назад, добывается главным образом на берегах Балтийского моря. Цвет — от светло-желтого до темно-коричневого, плотность 1050—1096 кг/м3. Температура размягчения 175—200 СС, температура плавления — выше 300 °C. Янтарь почти нерастворим ни в каких растворителях; расплавленный — растворяется в скипидаре, сероуглероде, бензине и маслах.
Янтарь (код ОКП 22 3520) имеет р< <10is Ом-м, tg6=0,001 (при 50 Гц), ег=2,8. Удельное поверхностное сопротивление полированного янтаря мало зависит от влажности; Ps=1017 Ом при относительной влажности воздуха 30 % и 1016 Ом при относительной влажности 80 %. Янтарь полируется смесью мела с известью и спиртом. Часто применяют прессованный из мелких кусочков янтарь (амбронд), мало отличающийся по свойствам от чистого янтаря.
Применение янтаря ограничивается его дороговизной. Он применяется главным образом в электроизмерительных приборах, где важно
высокое сопротивление изоляции независимо от влажности воздуха.
Эфиры целлюлозы (код ОКП 22 3100). Гидроксильные группы целлюлозы могут вступать в реакции этерификации с образованием простых и сложных эфиров целлюлозы. (О строении целлюлозы — см. разд. 8). Максимальная степень этерификации отвечает триэфиру целлюлозы. Средн простых эфиров целлюлозы наибольшее применение (для лаков и пластмасс) имеют этилцеллюлоза и бензилцел-люлоза.
Более сложные эфиры целлюлозы: азотнокислые [С6Н7О2(ОМО2)з]п — нитроцеллюлоза и уксуснокислые [С6Н7О2 (ОСОСНз) з1 п — ацетилцеллюлоза. В зависимости от степени нитрации различают пироксилин — нитроцеллюлозу, у которой этерифицированы почти все гидроксильные группы, коллоксилин, в котором 20—30 % гидроксильных групп остаются свободными. Коллоксилин в виде растворов в смеси спирта и амилацетата применяется для изготовления нитролаков и нитроэмалей. Целлулоид, используемый для аппаратурных деталей, представляет собой пластическую массу, состоящую из коллоксилина с добавкой пластификаторов, пигментов и красителей.
Недостатком нитроцеллюлозы является ее сильная горючесть.
Для электроизоляционной техники наибольший интерес представляют ацетаты целлюлозы, получаемые этерификацией целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии катализатора.
Триацетат целлюлозы (код ОКП 22 3142)— хороший диэлектрик, стоек к воздействию бензина, ароматических растворителей, стоек к действию разбавленных кислот (уксусной, соляной) и щелочей и не стоек к действию азотной и серной кислот, трудновоспламеняем.
Триацетат целлюлозы используется для изготовления электроизоляционных пленок. Для увеличения эластичности пленки пластифицируют.
В настоящее время применение триацетатной пленки резко сократилось. Возможно использование в низковольтных конденсаторах и аппаратуре.
Ввиду недостаточной короностойкости триацетат целлюлозы не применяется в высоковольтной изоляции.
Сложные и простые эфиры целлюлозы с добавлением наполнителей, красителей и стабилизаторов служат для изготовления пластмасс (этролы).
Список литературы
Энциклопедия полимеров. Т. 1—3. М.: Советская энциклопедия, 1972—1977.
Краткая химическая энциклопедия. Т. 1—5. М.: Советская энциклопедия, 1961—1967.
Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983. 792 с.
Оудиан Дж. Основы химии полимеров: Пер. с аигл. М.: Химия, 1974 . 614 с.
Соколов Л. Б. Основы синтеза полимеров методом поликонденсации. М.: Химия. 1979. 263 с.
Тагер А. А. Физико-химия полимеров. М.: Гос-химиздат, 1968. 536 с.
Каргин В. А., Слонимский Г. Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. М.: Химия, 1967. 231 с.
Бюллер К.-У. Тепло- и термостойкие полимеры: Пер. с нем. М.: Химия, 1984. 1056 С.
§ 6.2
Классификация электроизоляционных лаков
145
Хувиик Р., Ставермаи Я, Химия и технология полимеров. Пер. с нем. Т. 1—3. М.: Химия, 1975. Т. 1 — 675 с., т. 2 — 508 с., т. 3 — 576 с.
Коршак В. В. Термостойкие полимеры. М.: Наука, 1969. 411 с.
Ли X., Стоффи Д., Невилл К. Новые линейные полимеры; Пер. с англ. М.: Химия, 1972. 280 с.
Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам: Пер. с англ. М.: Энергия, 1973. 416 С.
Корицкий Ю. В. Электротехнические материалы. М.: Энергия, 1976. 320 с.
Майофис И. М. Химия диэлектриков. М.: Высшая школа, 1981. 331 с.
Справочник по пластическим массам. Т. 1, 2. М.: Химия, 1975. Ч. 1 —447 с., ч. 2 — 567 с.
Астахин В. В., Трезвов В. В., Суханова И. В.
Электроизоляционные лаки. М.: Химия, 1981. 216 с.
ГОСТ 24888-81. Пластмассы, полимеры и синтетические смолы. Химические наименования, термины и определения.
Герметизация полимерными материалами в ра-диоэлектронике/Б. М. Тареев, Л. В. Яманова, В. А. Волков, Н. Н. Ивлиев. М.: Энергия, 1974. 303 с.
РАЗДЕЛ 6
ЛАКИ, ЭМАЛИ, КОМПАУНДЫ, КЛЕИ
К. И. Забырина , В. В. Астахин, Г. П. Бочкарева, А. К. Варденбург, К. С. Сидоренко, В. В. Трезвов
6.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Лаки — растворы пленкообразующих веществ, составляющих лаковую основу. К числу пленкообразующих компонентов относятся природные и синтетические смолы, битумы, высыхающие масла, эфиры целлюлозы и различные их композиции, которые в процессе сушки после удаления из лака растворителя, а также в результате реакций окисления, полимеризации, поликонденсации или других химических процессов образуют лаковую пленку.
Эмали—лаки, пигментированные высокодисперсными неорганическими соединениями. Используются эмали в основном для поверхностных покрытий.
Компаунды — пропиточные и заливочные составы, не содержащие растворителя, находящиеся в момент применения при нормальной или повышенной температуре в жидком состоянии и твердеющие после применения в результате охлаждения или происходящих химических процессов. Вследствие отсутствия растворителей компаунды лучше лаков обеспечивают герметизацию узлов и деталей электрических машин и аппаратов.
Кроме клеящих электроизоляционных лаков, в § 6.13 рассматриваются клеи электроизоляционного назначения.
Согласно ГОСТ 9825-73 лаки и эмали маркируют буквенно-цифровым обозначением. Буквы обозначают химическую природу основы лака, а из цифр — первая соответствует назначению, а последующие — порядковому номеру, например лак ПЭ-933: ПЭ — полиэфирный ненасыщенный, 9 — электроизоляционный, 33 — порядковый номер в группе полиэфирных лаков.
В зависимости от типа полимера (смолы), составляющего основу лака, и от материалов, в сочетании с которыми лак используется, длительная рабочая температура лаковых пленок колеблется от 90 до 180 °C. Кратковременно для пленок некоторых лаков допускается и более высокая рабочая температура.
6.2.	КЛАССИФИКАЦИЯ
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЛАКОВ
Электроизоляционные лаки классифицируются по назначению, режиму сушки и по химическому составу.
По назначению эти лаки можно разделить на три основные группы: пропиточные, покрывные, клеящие. Однако эта классификация условна и не исключает применения одного и того же лака по различным назначениям.
По режиму сушки электроизоляционные лаки подразделяются на лаки горячей (печной) и холодной (воздушной) сушки. Первая группа требует для получения оптимальных свойств лаковой пленки применения температур сушки выше 70 °C. Лаки холодной сушки достаточно хорошо высыхают при температуре около 20 СС; однако для ускорения можно производить сушку и при повышенной температуре (60ч-80 °C).
Температура высыхания большинства отечественных пропиточных лаков обычно соответствует их рабочей температуре. Для получения более высоких свойств, которые заметно не снижались бы при рабочих температурах, лучше проводить сушку таких лаков при температурах на 20—50 °C выше их рабочей температуры. Особую группу составляют новые, прогрессивные лаки ускоренного высыхания, температура сушки которых ниже их рабочей температуры.
Для изоляции электрических машин и аппаратов, работающих при температурах 105—• 180 °C и выше, предпочтительнее применение лаков горячей сушки.
По химическому составу лаковой основы электроизоляционные лаки можно разделить на три основные группы маслосодержащие лаки (масляно-канифольные, битумно-масляные, мас-ляно-алкидные, масляно-фенольные), лаки на основе модифицированных (поливинилацетатные, полиэфирноэпоксидные, полиуретановые, полиэфиримидные, полиэфирциануратные, кремнийорганические) и немодифицированных (глифталевые, феноло- н крезолоформальдегид-
146
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
ные, полиэфирные, дифенилоксидные, кремний-органические, полиимидные, полистнрольные) синтетических полимеров, лаки на основе природных смол и эфиров целлюлозы.
6.3.	ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЛАКОВ, ЭМАЛЕЙ И КОМПАУНДОВ
Данные о полимерных основах для лаков, эмалей и компаундов представлены в разд. 5.
Битумы и асфальты применяются в качестве составных частей битумных и битумно-мас-ляных лаков, а также для изготовления пропиточных и заливочных компаундов. Битумы представляют собой в основном сложные смеси углеводородов и продуктов их окисления и полимеризации. Различают искусственные (нефтяные) битумы, получаемые окислением или в качестве остатка после перегонки и крекинга нефти и нефтепродуктов, и природные (ископаемые) битумы, называемые также асфальтами. Разновидностью асфальтов являются асфальтиты. Технически важным свойством битумов и асфальтов является нх способность совмещаться с растительными маслами.
Нефтяные битумы применяются для изготовления пропиточных лаков, когда требуется получить эластичную, не слишком твердую пленку, а также для производства компаундов. Из нефтяных битумов для целей электроизоляции применяется в основном ухтинский битум — битум нефтяной специальный (ГОСТ 21822-76). Для изготовления лаков, к которым предъявляется требование медленной сушки и длительного сохранения эластичности, применяется битум по ГОСТ 6617-76, получаемый из парафинистых нефтей.
Природные битумы в электротехнической промышленности применяются в основном для изготовления электроизоляционных покрывных лаков воздушной сушки.
Для целей электроизоляции из природных битумов наибольшее применение имеют печерский и садкинский асфальтит.
Согласно ГОСТ и ТУ из числа физико-химических показателей наибольшее различие имеется в температуре размягчения и связанной с ней пенетрации. Температура размягчения по кольцу и шару по ГОСТ 21822-76 должна быть не менее 110—135 °C (для разных марок), у печерского асфальтита 120—161 °C у садкинского асфальта не выше 220 °C.
Растительные масла принадлежат к основным составным частям таких лаков, как мас-ляио-битумиые, масляно-глифталевые, масляноканифольные и др. По химическому составу эти масла представляют собой эфиры жирных кислот и глицерина. Характер жирных кислот, входящих в состав масел, обусловливает разнообразие их свойств.
Основной характеристикой растительных масел, применяемых в производстве лаков, является их способность к высыханию. По способности к высыханию различают три группы масел: высыхающие (тунговое, льняное и др.), полувысыхающие (подсолнечное и др.) и невысыхающие (касторовое и др.). Наибольшей способностью к высыханию обладает тунговое
(древесное) масло. Пленка тунговово масла обладает наиболее высокой влагостойкостью.
По плотности растительные масла мало отличаются друг от друга: она находится в пределах 916--968 кг/м8. Определяющим является различие в иодном числе, от значения которого зависит способность к высыханию. У тунгового масла, отличающегося наибольшей скоростью высыхания, иодное число лежит в пределах 150—176; у льняного — не ниже 170, у полувысыхающих подсолнечного и хлопкового соответственно 119—144 и 101—116, а у невысыхающего касторового — 82—88.
Вместо тунгового масла можно применять ойтиснковое. Разные масла отличаются друг от друга по составу. Например, элеостеариновая кислота есть только в тунговом масле, рицинолевая— только в касторовом.
В маслах содержится около 0,5 % слизистых и белковых веществ, вредно влияющих на качество лаков, особенно на электрические свойства лаковых пленок. Масло, освобожденное от слизистых и белковых веществ, называется лаковым или изоляционным маслом.
Для изготовления битумно-масляных и масляно-канифольных лаков применяются полимеризованные (уплотненные) растительные масла. Полимеризованные масла высыхают медленнее сырых масел, но качество пленки улучшается в отношении твердости, эластичности, водостойкости и стойкости к воздействиям окружающей атмосферы.
Наряду с полимеризованными маслами в производстве электроизоляционных лаков применяют и оксидированные (окисленные) масла. Оксидация масел ведется при температуре около 150 °C. Пленки оксидированных масел имеют хороший блеск, повышенные твердость и адгезию.
В производстве масляно-глифталевых лаков наряду с растительными маслами применяются жирные кислоты этих масел, получаемые при расщеплении масла на глицерин и жирные кислоты. Расщепление производят омылением масла щелочью с последующим разложением получаемого мыла кислотой или омылением масла в кислой среде посредством контакта Петрова и другими методами.
Сиккативы — ускорители высыхания растительных масел и лаков. В качестве сиккативов применяются продукты взаимодействия солей или оксидов металлов, например Со, Мп, РЬ, и кислот: льномасляных (линолеаты), канифольных (резинаты) и нафтеновых (нафтенаты). В процессе высыхания масел нет значительной разницы между действием резинатов, нафтенатов и линолеатов. Резинатиые сиккативы сообщают пленке больший блеск, чем линолеатные, но эластичность пленки при этом снижается. По степени активности влияния на скорость высыхания лака металлы располагаются в следующем порядке:
Co>Mn>Pb>Ni >Cu>Fe> Cd>
>Cr>Zn>Sn>Ba>Ca>Mg. .
Металлы действуют различно не только на скорость высыхания, но и на качество пленки. Так, соединения Со вызывают интенсивное высыхание с поверхности пленки внутрь; при введении свинцовых и марганцевых сиккативов высыхание пленки происходит изнутри к по-
§ 6.3
Исходные материалы для лаков, эмалей и компаундов
147
Таблица 6.1. Сиккативы, применяемые в электроизоляционных лаках
Марка	Состав	Код ОКП	ГОСТ, ТУ
Сиккативы нафтенатные жидкие			
НП-1	Свинцово-марганцевый нафтенат	23 1151 0300	
НФ-2	Нафтенат свинца	23 1153 0100	
НФ-3	Нафтенат марганца	23 1153 0200	
НФ-4	Нафтенат кобальта	23 1153 0300	
НФ-5	Нафтенат кобальта	23 1153 0400	ГОСТ 1003-73
НФ-6	Нафтенат кальция	23 1153 0500	
НФ-7	Нафтенат цинка	23 1153 0600	
НФ-8	Нафтенат железа	23 1153 0700	
НФ-9	Нафтенат никеля Сиккативы плавленые	23 1153 0800	
646	Раствор в уайт-спирите марганцевой и свинцовой солей жирных кислот льняного масла	23 1151 0100	
64п	Раствор в уайт-спирите марганцевой и свинцовой солей жирных кислот подсолнечного мас-	23 1151 0200	ТУ 6-10-1351-78
7640 i	Раствор сплава резината кобальта с льняным маслом и свинцово-маргаицевого линолеата в уайт-спирите ’ Сиккативы жирнокислотт	23 1152 0100 ie	
ЖК-1	Раствор в уайт-спирите марганцевой и свинцовой солей различных жирных кислот и их смеси с нафтеновыми кислотами	23 1159 0201	
ЖК-2	Раствор в уайт-спирите свинцовой соли жирных кислот и их смеси с нафтеновыми кислотами	23 1159 0202	ТУ 6-10-1641-77
жк-з	Раствор в уайт-спирнте марганцевой соли жирных кислот и их смеси с нафтеновыми кислотами	23 1159 0203	
	Резинат свинцово-марганцево-кальциевый (соли свинца, марганца, кальция кислот канифоли и льняного масла)	23 1159 0300	ТУ 16-504.003-76
Таблица 6.2. Основные отвердители и ускорители электроизоляционных лаков
Марка	Состав	Назначение	ГОСТ, ТУ	КОД ОКП
К-421-02	Me л аминофо льм альдегидная смола	Для биту мно-масляных, м ас л яно-алкидных н по-лиэфи рноэпокси диых лаков	ТУ 6-10-1022-78	22 2323 0400
РБ	Бутоксикрезолофор-мальдегидная смола	Для фенолоалкидных, полиэфирных и поли-эфирноэпоксидных лаков	ТУ 6-14-592-76	22 2124 0500
—	Тетраэтоксисилан	Для полиэфирных лаков	ТУ 6-02-708-76	22 3574 0200
—	Тетрабутоксититан	Для полиэфирных и полиэфир ноэпоксидных лаков	ТУ 6-09-2738-75	26 3474 1400
AM-14	Продукт конденсации анилина со смесью альдегидов	Для эпоксидных лаков и смол	ТУ 16-504.040-80	23 3291 1400
СГ-2	Продукт конденсации себациновой кислоты с этиленгликолем	Для эпоксидных смол	ТУ 16-504.015-76	
УП-606	Комплексное соединение трехфтористого бо-	То же	—	
	ра с моноэтиламином			
148
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Продолжение табл. 6.2
Марка	Состав	Назначение	ГОСТ. ТУ	Код ОКП
УП-605	Комплексное соедине-	Для эпоксидных смол	ТУ 6-09-15-287-77	26 3849 0351
и-МТГФА АМ-2	ние трехфтористого бора с бензиламином Изометилтетрагидро-фталевый ангидрид Феииламинометилме-тилдиэтоксисилан Полиэтиленполиамин	То же Отверждение кремиий-органических	лаков, модифицированных эпоксидной смолой То же	ТУ 38-103149-79 ТУ 6-02-594-75	24 1345 0130
НК-1	Нафтенат кобальта	Ускоритель для поли-	ТУ 6-05-1075-76	24 9451 0100
УП 0628 УП 606/2	3, 3, 5, 5-тетракис (ди-метнламииометил) ди-фенилопропан 2,4, 6-трис (диметилами-	эфирных лаков Ускоритель для эпоксидных смол То же	ТУ 6-09-221-76 ТУ 6-09-4136-75	26 3849 0611
УП 606/3	нометил) фенол N, N-диметилбензнламин	»	5>	ТУ 6-09-2974-78	26 3616 0151
Таблица 6.3. Основные пигменты для электроизоляционных эмалей			
Наименование	Определение (ГОСТ 19487-74)	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
Пигментная дву-	Синтетический белый неорганический пиг-	ГОСТ 9808-75	23 2112 0203
окись титана	мент, изготавливаемый в виде двух кристаллических форм: анатазной и рутильной		23 2112 0500
Литопон	Синтетический белый неорганический пигмент, представляющий собой совместно осажденные и прокаленные сульфид цинка и сульфат бария	ГОСТ 907-72	23 2191 0200
Цинковые белила	Синтетический белый неорганический пигмент, представляющий собой окись цинка Природный красно-коричневый пигмент, представляющий собой окись железа с примесью глинистых минералов и кварца	ГОСТ 202-76	23 2121 0200, 23 2121 0500
Железный сурик		ГОСТ 8135-74	23 2253 0200, 23 2253 0400
Красный железоокисный пиг- мент	Синтетический пигмент, представляющий собой окись железа в форме гематита	ТУ 6-10.602-77	23 2241 0203
Охра	Природный желтый пигмент, представляющий собой глинистые минералы, окрашенные гидратированными окисламн железа	ОСТ 6-10-430-80	23 2252 0100
Ультрамарин	Синтетический синий неорганический пигмент, представляющий собой алюмосиликат натрия	ОСТ 6-10.404-77	23 2262 0203
Пигментная окись хрома	Пигмент оливково-зеленого цвета	ГОСТ 2912-79	—
Таблица 6.4. Свойства важнейших растворителей
Растворитель	Плотность при 20 °C, кг/м8	Температура кипения при 0,1 МПа, °C (пределы перегонки)	Время испарения (для этилового эфира принято за 1)	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
Алифат Бензин-растворитель для резиновой промышленности Бензин-растворитель для лакокрасочной промышленности (уайт-спирит)	меские, цш 700—730 780—790	<.лоалифатичес 80—120 156—200	кие и ароматичес 3,5	кие углееодород1 ГОСТ 443-76 ГОСТ 3134-78	>1
§ 6.3
Исходные материалы для лаков, эмалей и компаундов
144
Продолжение табл. 6.4
Растворитель	Плотность	Температура кипения при .	Время испарения		
	при 20 °C, кг/м8	0,1 МПа, °C (пределы пе-	эфира принято за 1)	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
		регонки)			
Керосин осветитель-	840	180—315	—	ГОСТ 4753-68	
ный					
Толуол	863—867	109,5—110,6	6,1—нефтяной	ГОСТ 14710-78	24 1421 ОНО, 24 1421 0130, 24 1421 0140
			6,1—камеино-	ГОСТ 9880-76	24 1422 0131,
			угольный и		24 1422 0132,
			сланцевый		24 1422 0141, 24 1422 0142
Ксилол	860—870	136—143	13,5—нефтяной	ГОСТ 9410-78	24 1451 ОНО, 24 1451 0130, 24 1451 0140
			13,5—каменно-	ГОСТ 9949-76	24 1452 0120,
			угольный		24 1452 0130, 24 1452 0140
Сольвент	860—880	120—170	Не более 2—	ГОСТ 10214-78	24 1572 0100
			нефтяной (по ксилолу)—	ГОСТ 1928-79	24 1571 0130,
			камеиио-		24 1571 0140,
			угольный		24 1571 0150
	Хлорированные углеводороды				
Дихлорэтан	1250—1257	80—86		ГОСТ 1942-74	24 1222 0120, 24 1222 0130, 24 1222 0140
Хлорбензол	1107—1114	130—132	12,5	ГОСТ 646-73	24 7111 0120, 24 71110130, 24 71110140
	Одноатомные и многоатомные спирты.				
Этиловый	807	78	8,3	ГОСТ 17299-78	91 8213 1191
Изопропиловый	816—822	81,5—83	21,0	ГОСТ 9805-76	242141 0122, 242141 0123
Изобутиловый	801—«03	105—110	24,0	ГОСТ 9536-79	24 2151 0230, 24 2151 0240
Этиленгликоль	1113—1114	193—220		ГОСТ 19710-83	24 2212 0120, 24 2212 0130, 24 22120140
	Простые и сложные эфиры, кетоны				
Этилцеллозольв	928—933	130—137	43,0	ГОСТ 8313-76	24 3422 0200, 24 3422 0300, 24 3422 0400
Этилацетат	897—900	70—80	2,9	ГОСТ 8981-78	—
Бутилацетат	870—880	116—135	11,8	ГОСТ 8981-78	—
Ацетон	790—791	55,5—56,5	2,1	ГОСТ 2603-79	—-
Метилэтилкетон	803—807	76—80	6,3	ТУ 38.10243-80	24 1831 0100
Циклогексанон	948	150—156		ГОСТ 24615-81	
7У-метил-2-пирроли-	1030—1034	197—202	—	ТУ 6-02.1043-76	24 18240120,
дон					24 1824 0130
		Различные			
Скипидар живичный	855—863	153—180	—	ГОСТ 1571-82	—
N, А/-диметилформа-	946—950	152—154	—	ТУ 6-09-3720-79	24 3321 0100
МИД /V, Ждиметилацета-	943	162	—	ТУ 6-09.537-80	24 3621 0511
МИД					
Трикрезол каменно-	1030—1050	190—210	•—	ГОСТ 2264-75	24 24250130,
угольный					24 2425 0140
Дикрезол каменно-	1030—1040	199—205		ГОСТ 11313-75	24 2424 0130,
угольный					24 2424 0140
150
Лаки, эмали, кемпаунбы, клеи
Рави. 6
Таблица 6.5. Предельно допустимые концентрации паров для рабочей зоны производственных помещений, температуры вспышки и воспламенения и пределы взрываемости смесей, паров органических растворителей с воздухом
Растворитель	Предельно допустимая концентрация паров, мг/м8	Температура, °C		Предел взрываемости, % (об.)	
		ВСПЫШКИ	самовоспламенения	иижиий	верхний
Ацетон	200	—18	547	2,91	__
Метилэтилкетон	200	—6	514	1,9	10,0
Циклогексанон	10	40	495	1,3	9,0
7У-метил-2-пнрролидон	100	94	255	—	—
Этилацетат	200	3	400	2,3	16,8
Бутилацетат	200	29	450	1,4	14,3
Этилцеллозольв	200	40—46	235	1,8	15,7
Этиловый спирт	1000	13	404	3,6	19,0 .
Изопропиловый спирт	10	12	455	2,0	12,0
Изобутиловый спирт	10	28	390	1,84	7,3
Этиленгликоль	—	120	380	3,8	6,4
Толуол	50	4	536	1,3	6,7
Ксилол	50	24	494	1,0	6,0
Бензин-растворитель для резиновой промышленности	300	—17	270	1,1	5,4
Бензин-растворитель для лакокрасочной промышленности (уайт-спирит)	300	33	270	1,4	6,0
Сольвент нефтяной	100	20—25	553	1,3	8,0
Сольвент каменно-угольный	50	8—25	464—535	1,02	—
Скипидар	300	34	300	0,8	,	—
Трикрезол	5	75	595	—	
Дикрезол	5	75	595	—	—
N, TV-диметилформамид	10	59	420	4,9	13,6
верхности. Комбинированные сиккативы из оксидов двух или трех металлов (Со и Мп; РЬ и Мп; РЬ, Мп и Са) действуют активнее, чем сиккативы из оксидов каждого металла в отдельности. Большинство применяемых сиккативов содержит несколько металлов. Действие сиккативов ие пропорционально их содержанию в масле; оно усиливается до определенного предела, после чего начинает уменьшаться. Для обычно применяемых при изготовлении сиккатива металлов установлены следующие оптимальные концентрации: 0,13 % для Со, 0,12 % для Мп, 0,19 % для Zn, 0,45% для РЬ и 0,1 % для Са. Избыток сиккатива ускоряет термическое старение лаковой пленки.
По технологии изготовления сиккативы разделяются иа осажденные н плавленые.
В производстве электроизоляционных лаков применяют плавленые сиккативы, получаемые сплавлением канифоли, реже льняного масла, с окислами марганца, свинца или других металлов. Сплавление производят при 220—270 °C в зависимости от применяемого металла. Так, для марганцевых сиккативов рекомендуется 270—280 °C, для свинцовых — 220—230 °C.
При изготовлении сиккативов с применением нескольких металлов (обычно применяют для этой цели Мп, РЬ, Са) вначале сплавление производится с оксидами марганца, затем добавляются оксиды свинца и кальция.
Из осажденных сиккативов применяются нафтенатные сиккативы в виде растворов в органическом растворителе солей тяжелых' металлов и дистиллированных нафтеновых кислот.
Сиккативы вводятся в лаковую основу в твердом состоянии или добавляются в жидком виде к лаку, для чего плавленые линолеаты или резинаты растворяют в соответствующем растворителе.
Марки наиболее употребляемых сиккативов приведены в табл. 6.1.
Кроме сиккативов, для ускорения высыхания и отверждения электроизоляционных лаков используют различные ускорители высыхания и отвердители (табл. 6.2).
Пигменты. При выборе пигментов для электроизоляционных эмалей необходимо учитывать влияние пигментов на термоэластичность эмалей, способность пигментов образовывать в лаках высокодйсперсные суспензии без расслаивания и образования плотных осадков, наличие в пигментах примесей водорастворимых солей и электролитов, которые могли бы отрицательно влиять на электрические параметры эмалей, особенно при воздействии влажной среды.
Пигменты, применяемые в электроизоляционных эмалях, приведены в табл. 6.3.
Растворители и разбавители, применяемые для растворения лаковой основы и доведения ее до рабочей концентрации, имеют большое значение в производстве электроизоляционных лаков и эмалей, оказывают существенное влияние на качество лаковой пленки.
Для растворителей лаков и эмалей наибольшее значение имеют следующие свойства:
1.	Хорошая растворяющая способность по отношению к той лаковой основе, для которой он применяется, отсутствие коагуляции лака
§ 6.4
П роизводстве электроизоляционных лаков
161
при длительном хранении и Применении. Как правило, для растворения лаков применяются смеси растворителей.
2.	Скорость испарения. Слишком малая скорость испарения удлиняет процесс сушки лака. Недопустимо наличие в растворителе нелетучего остатка, могущего ухудшить качество лаковой пленки. Очень летучие растворители (ацетон, бензол) вызывают побеление или потускнение лаковой пленки за счет конденсации влаги на ее поверхности в результате охлаждения вследствие быстрого испарения растворителя.
3.	Минимальная токсичность. Все органические растворители в большей или меньшей степени токсичны: наиболее токсичны ароматические углеводороды (в особенности бензол) н хлорированные углеводороды, наименее токсичны— скипидар, бензин, этилцеллозольв.
При выборе растворителя надо учитывать его стоимость.
Растворители лаков, применяемых для пропитки обмоток машин и аппаратов из проводов с эмалевой или эмалево-волокнистой изоляцией, не должен оказывать вредного воздействия на эмалевую изоляцию проводов.
Из органических растворителей для электроизоляционных лаков наиболее широко применяются углеводороды: алифатические (бензин, уайт-спнрит, реже керосин) и ароматические (толуол, ксилол, сольвент). Из спиртов применяются главным образом этиловый, бутиловый, изопропиловый. Сложные эфиры нашли применение при изготовлении эфироцеллю-лозных лаков (обычно в смеси со спиртами и ароматическими углеводородами). Хлорированные углеводороды применяются для некоторых специальных лаков, например перхлорвиниловых.
В табл. 6.4 и 6.5 приведены некоторые параметры важнейших растворителей.
6.4.	ПРОИЗВОДСТВО
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЛАКОВ
Масляно-канифольные лаки получают путем сплавления растительных масел, обычно полимеризованных (главным образом льняного и тунгового), и препаратов канифоли или искусственных копалов с последующим растворением продукта в смеси органических растворителей. Резинаты или другие препараты канифоли вводят в процессе полимеризации масла или в готовое, предварительно уплотненное масло, сплавляя их до получения однородного сплава. Готовую лаковую основу перекачивают в смеситель или охлаждают в реакционном аппарате до 180—200 СС перед растворением в керосине, до 160—170 °C — в уайт-спирите и до 100 СС— в бензине. Лак фильтруют или центрифугируют, после чего отстаивают. Особо важно отстаивание маслосодержащих лаков, применяемых для эмалирования проводов. Для этих лаков должны применяться рафинированные масла.
Битумно-масляные лаки получают путем сплавления битума и асфальтита с маслом и сиккативом при 270—280 °C.
В реакционный аппарат загружают вначале битум, а если применяется смесь битума и
асфальтита, то загружают часть битума, асфальтит, затем остаток битума и масло.
В зависимости от рецептуры лака льняное масло применяют неуваренное, очищенное от белковых веществ, слабо полимеризованное с плотностью примерно 950 или уплотненное с плотностью 960—970 кг/м3, оксидированное. Асфальтиты соединяются лучше со слабо уваренными маслами. Тунговое н ойтисиковое масла вводят слабо полимеризованными, отдельно уваренными с сиккативом или без него либо иеуваренными.
Готовность основы битумно-масляиых лаков определяют по температуре размягчения по кольцу и шару. Готовую лаковую основу перекачивают в смеситель и охлаждают в реакционном аппарате до 160—180 °C, после «его добавляют растворитель.
Масляно-алкидные лаки получают путем реакции переэтерификации масла спиртами и последующей поликонденсацией продукта переэтерификации с дикарбоновыми кислотами или их ангидридами (например, фталевым). Затем продукт поликонденсации растворяют в органических растворителях. Если в качестве масла используют касторовое, то процесс переэтерификации и поликонденсации осуществляют одновременно. Переэтерификация масел спиртами протекает при температурах 200— 240 °C в присутствии катализаторов: окиси свинца, гидрата окиси натрия, бикарбоната натрия и т. д. Для производства электроизоляционных лаков применять в качестве катализаторов щелочи не рекомендуется. Контроль процесса переэтерификации масел спиртами осуществляется по растворимости пробы в этиловом спирте. Контроль процесса поликонденсации по кислотному числу или по вязкости основы лака 50 %-ной концентрации, а также по продолжительности желатинизации на полиме-ризационной плитке.
Для получения светлых лаков рекомендуется процесс переэтерификации и поликонденсации проводить в токе инертного газа (азот, углекислый газ).
Масляно-фенольные лаки получают сплавлением феноло- или крезолоформальдегидных смол с маслами (смесью тунгового и льняного). Основу лака растворяют в ксилоле или сольвенте.
Бакелитовые лаки получают растворением в спирте продуктов поликонденсации фенолов, крезолов, аминофенолов и т. д. с формальдегидом. В качестве растворителя используется также реакционная вода.
Полиэфирные лаки получают растворением полиэфиров, полученных путем поликонденсации соответствующих мономеров, в смеси органических растворителей.
Алкидно-фенольные лаки получают совмещением растворов алкидных и фенольных смол.
Полиэфирноэпоксидные лаки получают путем реакции соконденсации полиэфирных и эпоксидных смол с последующим растворением полученных продуктов в смеси органических растворителей, а также совмещения растворов этих смол.
Водно-эмульсионные лаки готовят из лаковой основы и воды с добавкой поверхностно-активиых веществ, улучшающих смачивающую способность. Изготовление эмульсии производится в эмульгаторах на месте потребления.
152
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 8
.. . Полиэфиризоциануратные лаки получают путем совмещения растворов полиэфиров и изоциануратов. В некоторых случаях совмещение растворов осуществляется при нагревании их до 70—75 °C.
Кремнийорганические лаки получают растворением в органическом растворителе крем-нийорганических смол.
6.5.	ПРОПИТОЧНЫЕ ЛАКИ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Пропиточные лаки применяются для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов, в производстве лакотканей (разд. 11), гибких трубок (разд. 12) и слоистых пластиков (разд. 13). Пропитка обмоток осуществляется с целью их цементации, повышения влагостойкости и нагревостойкости изоляции, улучшения ее теплопроводности, увеличения механической и электрической прочности. Пропитка лаками повышает нагревостойкость изоляции и замедляет процесс окисления ее кислородом воздуха.
От пропиточного лака, применяемого для пропитки обмоток, требуются:
хорошая пропитывающая способность при максимальном содержании лаковой основы;
отсутствие вредного влияния на изоляцию обмоточных проводов и другие электроизоляционные материалы;
хорошая цементирующая способность, обеспечивающая отсутствие смещения витков, в особенности для роторных обмоток быстроходных машин;
приемлемая для технологии серийного производства скорость сушки;
высокие электрические характеристики при нормальной и рабочей температурах машин и аппаратов, а также длительность сохранения этих характеристик в процессе эксплуатации;
термореактивность, исключающая разбрызгивание лака под действием центробежных усилий;
хорошая влагостойкость.
Лаковая пленка должна быть достаточно эластичной, чтобы допускать расширение и сжатие обмоток при колебаниях температуры и слабую вибрацию проводников при пуске и остановке электродвигателя.
Кроме этих общих требований, к отдельным пропиточным лакам могут предъявляться дополнительные требования, учитывающие особенности условий эксплуатации; повышенная влагостойкость, повышенная нагревостойкость, маслостойкость, химостойкость, хладоиостой-кость и т. д.
В последние годы проявляется общая тенденция к использованию лаков без растворителей или с реактивными растворителями, а также водоразбавляемых лаков. Она объясняется не только причинами экологического порядка ввиду меньшей токсичности этих растворителей по сравнению с традиционными органическими растворителями, используемыми в электроизоляционных лаках, но и причинами экономического порядка в сочетании с качеством и скоростью обработки составами, не содержащими удаляемого растворителя.
МАРКИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Марки пропиточных лаков с указанием областей их применения приведены в табл. 6.6.
СВОЙСТВА МАСЛОСОДЕРЖАЩИХ ПРОПИТОЧНЫХ ЛАКОВ
Бцтумно-масляные пропиточные лаки (БТ-980, БТ-987 и БТ-988) в зависимости от типа электроизоляционных материалов и обмоточных проводов, в комбинации с которыми они используются, могут применяться для пропитки электрических машин и аппаратов классов А, Е и В.
Общим недостатком'битумио-масляных лаков является их термопластичность: лаки не просыхают в толстых слоях, что приводит к плохой цементации обмоток. Добавка мелами-ноформальдегидной смолы К-421-02 несколько улучшает просыхание битумио-масляных лаков в толстых слоях.
С применением в производстве электрических машин и аппаратов термореактивных лаков и составов без растворителей битумно-мас-ляные лаки утратили свое значение н применяются в основном для ремонтных работ.
Масляно-алкидные лаки (ГФ-95 и др.), применяемые как пропиточные, имеют существенный недостаток — они не просыхают в толстом слое и имеют низкие цементирующую способность и водостойкость. Для устранения этого недостатка в лак добавляют меламииофор-мальдегидную смолу К-421-02.
Лак 321-Т представляет собой водную эмульсию лаковой основы масляно-смоляного типа (иа тунговом масле). Негорюч, взрыво- и пожаробезопасен, нетоксичен, поэтому может применяться на конвейерных линиях в общем производственном потоке. Во избежание расслаивания водио-эмульсиониые лаки не должны подвергаться замораживанию, а также нагреванию выше 50 °C. Недостатком лака 321-Т является малая стабильность эмульсии и низкая цементирующая способность.
Лак ФЛ-9100 — раствор сплава фенол-алкидной смолы с тунговым маслом. Пленка лака обладает хорошими электроизоляционными свойствами, эластичностью, масло- и бензино-стойкостью.
СВОЙСТВА ПРОПИТОЧНЫХ ЛАКОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ
Феноло-алкидные лаки ФА-97 и ФЛ-98 сочетают ряд ценных свойств: высокую цементирующую способность при рабочих температурах (рис. 6.1), высокие электрические показатели, маслостойкость. Уровень электрических показателей этих лаков выше, чем у лака МЛ-92 (рис. 6.2, 6.3), а потери массы ниже (рис. 6.4). Лаки особенно пригодны для изоляции обмоток, претерпевающих значительные центробежные и электродинамические усилия. Недостатком лаков ФЛ-98 и ФА-97 является длительное (до 16 ч) время сушки в обмотках электрических машин.
Алкидно-меламиновые лаки (типа МЛ-92)— термореактивиы, влагостойки (рис. 6.5), маслостойки, но цементирующая способность нх
<§ 6.5
Пропиточные лаки
153
Таблица 6.6. Электроизоляционные пропиточные лаки
Марка новая | старая		Химическая природа	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
БТ-980 БТ-980 БТ-988 ГФ-95 ГФ-9140 321-Т ФЛ-947 ФА-97 ФЛ-98 МЛ-92 ПЭ-933 ПЭ-993 ПЭ-9132 УР-9144 ИД-9152 КО-991-1 КО-991-3 КО-964 КО-964Н КО-916К Дф-971 МА-595А МА-585Б	460 447 458 1154 321Т 9-627 АФ-17 АРБ-1 МГМ-16, МГМ-8 ЭТР-5 ЭФ-1Т ЭФ-ЗБСУ К-47К ДЭП	Битумно-масля-ный Масляно-алкид- ! ный Алкидный повышенной жирности Лаковая основа м асляио- ал ки д-ная МА-0121 Масляно-феноль-ный Феноло-алкид-ный Фетоло-алкид-ный Алкид но-меламиновые Полиэфирноэпо-КСИДНЫЙ Полиэфирно-изоциануратный Полиэфирио-изоциаиуратный Полиуретановый Полиэфиримид-но-изоциаиурат-иый Кремнийоргани-ческий То же » » » » Кремни Йорга ни-ческий, модифицированный полиэфиром Дифенилоксид-иый Масляный »	Пропитка обмоток электрических машин, выполненных проводами с волокнистой и эмалево-стекловолокнистой изоляцией. Классы иагрево-стойкости А, Е, В Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов, где требуется стойкость к кислотам, а также маслонаполненных трансформаторов Применяется в виде водных эмульсий для пропитки анодов, используемых в производстве хлора н других веществ Пропитка обмоток статоров и роторов асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт, напряжением до 600 В Пропитка обмоток электрических машин с винифлексо-вой,	стекловолокнистой, хлопчатобумажной и шелковой изоляцией Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов классов Е и В. Подклейка, пропитка и лакировка обмоток проводов со стекловолокнистой изоляцией Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов классов Е и В Пропитка обмоток электрических машин, аппаратов и трансформаторов. Покрытие электроизоляционных деталей Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов класса F, в том числе работающих в условиях тропического климата. Пропитка стеклолент для стекловолокнистого бандажа тяговых и других электродвигателей (марка Л) Пропитка обмоток электрических машин классов В и F Пропитка обмоток электрических машии и аппаратов классов В и F Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов серий 4А, MTF, крановых, тяговых, и других двигателей классов В и F Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов классов В, F и Н Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов То же Пропитка обмоток электрических машии и аппаратов класса Н повыше иной надежности, в том числе морского исполнения. Допускает кратковременную работу прн температуре до 250 °C Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов классов F и Н Пропитка обмоток электрических машии и аппаратов классов F и Н нормального, морского и тропического исполнения Пропитка обмоток электрических машин и аппаратов класса Н, подвергающихся воздействию	агрессивных сред, растворителей, масел Изготовление лакотканей и трубок ТЛВ Изготовление маслостойких трубок	ГОСТ 6244-70 ГОСТ 8018-70 ТУ 6-10-1726-79 ' Лаковая основа — ТУ 6-10-1314-77 Лак ТИ—ОАБ.906.013 ТУ 6-10-1397-78 ТУ 6-10-1388-74 ГОСТ 12294-66 ГОСТ 15865-70 ТУ 6-10-714-75 ТУ 16-504,018-77 ТУ 16-504.037-77 ТУ 16-504.047-82 ТУ 6-02.756-76 То же ТУ 6-02.846-74 То же ТУ 6-02.690-76 ТУ 6-02-1041-79 ТУ 16-503.062-75 То же	23 1133 0900 23 1133 1100 23 1133 1200 23 1121 1500 23 1121 3300 23 1135 0400 23 1135 0500 23 1131 1100 23 1137 0101, марка Л; 23 1137 0102, марка П 23 1137 1000 23 1134 1400 23 1133 4800 23 1133 4900 23 1133 4400 23 1133-4500 23 1133 2400 23 1114 0200
154
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Продолжение табл. 6.6
Марка		Химическая природа	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
новая	старая				
МА-972	—	Масляный	Изготовление лакированных хлопчатобумажных трубок	ТУ 6-10.860-75	23 1114 0500
Б Т-963	вэи.ю	Битумно-масля-ный	Изготовление стеклолако-ткаией	ТУ 16-504.019-77	23 1113 0800-
ПЭ-951	—	Полиэфирный, модифицирован* ный маслом	Изготовление лакированных трубок ТЛВ и ТЛМ	ТУ 16-504.024-74	23 1137 1300
ПЭ-966	ЭПС-1	Полиэфирно-эпохсидный	Изготовление лакированных стеклянных трубок	ТУ 16-504.013-76	23 1137 0700
ПЭ-942	ЭПТ-1	То же	Изготовление стеклолако-тканей	ТУ 16-504.030-74	23 1137 1600
КО-991-5	ЭФ-5Т	Кремнийоргани* ческий	Изготовление липкой стекло-лакоткани ЛСК«Л и полу-проводящей стеклолакотка-ни ЛСК-5	ТУ 6-02.753-73	23 1133 4100
КО-915	К-44	То же, модифицированный полиэфиром Кремиийоргани-ческий	Изготовление стеклолакотка-ией и стеклолакотрубок	ТУ 6-02-709-72	23 1133 2200
КО-921	К-55		Пропитка стеклянной оплетки проводов и кабелей	ГОСТ 16508-70	23 1133 2700
ФЛ-9100	ФЛ-590	Феиолоалкидиый	Изготовление электроизоляционных лакобумаг	ТУ 6-10-1228-77	23 1135 1100
ФЛ-9107	—	Фенольный	Пропитка бумаги и тканей при изготовлении слоистых пластиков	ТУ 16-504.029-74	
ФЛ-9107П	—		То же	То же	—.
ФЛ-9107Л		»	Изготовление бумажио-баке-литовых намотанных изделий	» »	—
Ф 21-5111	ИФ-П	»	Пропитка стеклянных -тканей и бумаг	ТУ 16-503.035-75	—•
ЭП-5122	ИФ/ЭД-6-кг	Фенолоэпоксид-ный	Пропитка стеклянных тканей, изготовление стеклотекстолитов	ТУ 16-504.010-76	
КО-926	К-41	Кремнийоргани-ческий	Изготовление стеклотекстолита	ГОСТ 16508-70	23 1133 3000
Рис. 6.2. Зависимости £пр пленок пропиточных лаков от температуры:
7 —МЛ-92; .2 —ФА-97: 3 — ФЛ-98; 4—ПЭ-993; 5 — ПЭ-933
Рис. 6.3. Зависимости р пленок пропиточных лаков от температуры:
1~ МЛ-92; 2 —ФА-97; 3—ФЛ-98; 4 — ПЭ-993; 5 —
ПЭ-933
Рис. 6.1. Зависимость цементирующей способности пропиточных лаков от времени старения при температуре 170 °C:
1 _ фЛ-98; 2 —МЛ-92;	3 —ВТ-987; 4—ФА-97; 5 —
199 (Isola-Werke, Швейцария);---------измерение
при 20 °C;--------измерение при 100 °C
Рис. 6.4. Потери массы пленок пропиточных лаков в процессе теплового старения при 180 °C:
1 — МЛ-92; 2—ФА-97; 3—ФЛ-98
Рис. 6.2
Сутки
Рис. 6.4
Рис. 6.3
§ 6.5
Пропиточные лаки
155
при рабочей температуре ниже, чем алкидно-фенольных лаков, хотя и значительно выше, чем масляно-битумных (см. рис. 6.1).
П олиэфирноэпоксидный лак ПЭ-933 имеет высокую цементирующую способность (рис. 6.6), высокие электрические характеристики и влагостойкость (рис. 6.7). Для ускорения высыхания и просыхания в толстом слое в лак добавляют бутоксикрезолформальдегидиую смолу РБ. Растворитель и разбавитель лака — смесь толуола и этилцеллозольва.
Полиэфирноизоциану ратные лаки ПЭ-993 и ПЭ-9132 — лаки с ускоренным временем и пониженными температурами сушки и просыхания в толстом слое. Эти лаки просыхают в толстом слое быстрее, чем пропиточные лаки класса В, и при более низкой температуре (130°C), чем лак ПЭ-933 класса F. Лаками ПЭ-993 и ПЭ-9132 можно пропитывать обмотки на ваку-
Рис. 6.5. Зависимость электрической прочности пленок пропиточных лаков от времени увлажнения (<р=95±2%; Z=40±2°C):
Г —МЛ-92; 2 —ФЛ-98
Рис. 6.6. Зависимость цементирующей способности лаков от времени старения при 180 °C:
1 — ПЭ-933; 2 — ПЭ-993;---- — измерение при
20 °C; ------измерение при 155 °C
Сутки.
Рис. 6.7. Зависимость р пленок лака ПЭ-933
от времени увлажнения (<р=95±2 %, t— =40±2°С)
ум-пропиточиой установке AVB и методом погружения.	. ...
Эти лаки имеют высокую цементирующую способность (см. рнс. 6.6) и хорошие электрические показатели (см. рис. 6.2 и 6.3). Растворитель лаков — смесь ксилола и циклогексанона, разбавители — ксилол, циклогексанон, бутилацетат.
Полиуретановый лак УР-9144 отличается ускоренным временем просыхания в обмотках электрических машин н пониженной температурой сушки (10—12 ч при 130 СС); имеет высокую цементирующую способность и хорошую совместимость с эмалированными проводами ПЭТВ и ПЭТ-155.
Пропитка может производиться окунанием или иа вакуумно-пропиточной установке AVB-1. Допускается однократная пропитка.
Полиэфиримидизоциануратный лак ИД-9152 отличается сокращенным временем просыхания в обмотках электрических машин и поиижеииой температурой сушки (10—12 ч при 130—150°C); обладает высокими цементирующей способностью, твердостью при рабочих температурах, стойкостью к влаге, маслам, топливам, хладону, другим агрессивным средам и таким факторам, как плесневые грибы, радиация, циклический перепад температур —60-е ->180сС, токовые перегрузки. Лак пригоден для пропитки различных электрических машин и аппаратов, в том числе крупных двигателей постоянного тока серии П2.
Пропитка лаком может производиться окунанием или иа вакуумно-пропиточных установках типа AVB и др. Допускается однократная пропитка.
Полиэфирноэпоксидный лак ПЭ-942 имеет высокую термоэластичиость в сочетании с высокими электрическими характеристиками. Ускоритель высыхания лака — меламинофор-мальдегидная смола К-421-02. Растворитель и разбавитель — смесь этилцеллозольва и толуола.
Лак КО-91БК — раствор в ксилоле модифицированной полиэфиром кремнийоргаиической смолы, обладает высокой пропиточной способностью, влагостойкостью н хорошей цементирующей способностью, но уступает по нагре-востойкости немодифицированным лакам (КО-964 и др.).
Лак КО-915 — раствор в толуоле модифицированной полиэфиром кремнийоргаиической смолы, обладает хорошей влагостойкостью, но механическая прочность лаковой пленки на стеклянной ткани недостаточна.
СВОЙСТВА ПРОПИТОЧНЫХ ЛАКОВ НА ОСНОВЕ НЕМОДИФИЦИРОВАННЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ
Кремнийорганические лаки в зависимости от исходных мономеров, которые были использованы для синтеза кремиийорганических полимеров, имеют различные характеристики по термоэластичиости, продолжительности высыхания, твердости. Эти лаки отличаются высокой нагревостойкостью и высокими электрическими характеристиками, особенно при рабочих температурах.
Для достижения оптимальных свойств кремнийорганические лаки подвергают длительной термической обработке при высоких температурах (180—200°C). Такая обработка способ-
156
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. .6
Таблица 6.7. Показатели пропиточных маслосодержащих лаков (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	БТ-980	БТ-987	БТ-988	БТ-963	ГФ-95
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4	30—60	30—60	30—60	17—40	30—50
при 20 ±0,5 °C, с Массовая доля нелетучих веществ, %	42—47	42—47	42—47	42±2	46—52
Кислотное число, мг КОН на 1 г, не более	—	.—.		— м	12
Время высыхания до степени 3 при 105— ПО °C, ч, не более Термоэластичность пленки при 150 °C, ч,	10	6	3	60»	2
	12	8	5	48	48
не менее					
Твердость пленки по прибору М-3 при 20 ±	—	—	—	—	0,42
± 1 °C, условные единицы, не меиее Маслостойкость пленки, Н, не менее	—	—	—	—	59
Епр пленки, МВ/м, не меиее:					
при 20 ±2 °C	60	60	60	50	70
при 90±2°С	35	30	30	35**'	
после выдержки в воде 24 ч при 20±	25	25	24	зо****	25
±2 °C					
р пленки, Ом-м, ме менее:					
при 20 ±2 °C	1012	1012	1012	—	1012
при 90 ±2 °C	5-10е	10»	10е	—	—
после выдержки 24 ч в воде при 20 ±	Ю10	1010	Ю10	—	1010
±2 °C					
* При 1SO±2 °C.
** При 130±2 °C.
*** При 120±2 °C.
**** После выдержки 24 ч в камере с <р=95±2 % при 20±2 °C.
Таблица 6.8. Показатели пропиточного водно-эмульсионного лака 321-Т (по ТУ)
Показатель
Внешний вид
Стабильность лака (отсутствие выделения водного или смоляного слоя), массовая доля нелетучих веществ 30—60 % при 18—25°C, мес, не меиее
Время высыхания при 120—125 °C, ч, не более:
на бумаге
на меди
Термоэластичность пленки на медной подложке при 150 °C, ч, ие менее
Цементирующая способность на пучках провода ПЭТВ при 20 °C, Н, ие менее
ЕПр пленки на подложке из телефонной бумаги, МВ/м, не меиее: при 20 °C при 100 °C
после выдержки 24 ч в воде при 20 ±2 °C
Значения
Жидкость белого или светло-желтого цвета, ие содержащая видимых маслянистых капель 1
3
2
20
250
30
20
8
Таблица 6.9. Показатели пропиточных термореактивных лаков на основе модифицированных синтетических полимеров (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	ФЛ-98	ФА-97	МЛ-92	ПЭ-933 П и Л	ПЭ-942	ПЭ-951 А н Б	ПЭ-965
Условная вязкость • по вискозиметру ВЗ-4 при 20 ±0,5 °C, с	35—60	50—100	25—50	30—60	50—100	25—35	18—27
§ 6.5
Пропит очные лаки
157
Продолжение табл. 6.9
Показатель	ФЛ-98	ФА-97	МЛ-92	ПЭ-933 П и Л	ПЭ-942	ПЭ-951 А и Б	ПЭ-966
Массовая доля нелетучих веществ, %, ие более	50	48—57	50—55	50—55	48—52	50±2	54±2
Кислотное число, мг КОН на 1 г, не более Время высыхания до степени 3 ч, не более:			10				—
при 120+2 °C	2	2	1*	—-	—	—	——
при 130+2 °C	-—	—	,—,	—	-—-	0,5	—
прн 155 ±2 °C Время просыхания лака в толстом слое, ч, не более:				2	1		1
при 115—120 °C	—	—	16	—	—	—.	—
при 155±2 °C Термоэластичиость пленки, ч, не менее:		_			16	—	—	——
при 150 °C	30	15	48	.—.	—	—.	—
при 180 °C	—	—	—-	24	—	—	- 
Твердость пленки по прибору М-3 при 20+ + 1 °C, условные единицы, не менее			0,40				
Маслостойкость пленки, Н, не менее ЕПр пленки, МВ/м, не менее:			78				
при 20 ±2 °C	70	70	65	80	у Q##	60	7**
при 130 ±2 °C	40	—	40	—	—	40***	2##
при 155+2 °C	.—	—	—	40	3,5**	—. -	,—,
после выдержки 24 ч в камере с <р=95+2 % при 20 ±2 °C р пленки, Ом-м, не менее:	40	40		40		30	2,5**
при 20 ±2 °C	10“	—	10“	10“	—	10“	10“
при 130 ±2 °C	108	—	10е	—-	—	IQS#**	10“
при 155+2 °C	—.	—	—.	108	—	—	——
после 24 ч выдержки в камере с <р= =95+2 % при 20+2 °C *	При 105—110 °C. *	* Пленки, нанесенной и< *	** При 105+2 °C. *	*** После выдержки 24 ч	1011 стеклянну] в воде.	о ткань, кБ	5« iqio****	10“		10“	
Таблица 6.10. Показатели пропиточных термореактивных лаков на основе модифицированных синтетических полимеров (по ТУ)
Показатель	ПЭ-993	ПЭ-9132	УР-9144	ИД-9152	ДФ-971
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при 20 ±0,5 °C, с Массовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания до степени 3, мин, не более: при 130±2 °C при 200+3 °C Время просыхания лака в толстом слое при 130+2 °C, ч, не более Время просыхания лака в закрытом объеме при 155±2°С, ч, не более	40—110 50±2 30 5	40—110 49±2 30 5	30—90 50±2 30 5 8	40—60 45±2 30 5 8	16—35 45±4 30
158
Лаки, вмали, компаунды, клеи
Разд 6
Продолжение табл. 6.10
Показатель	ПЭ-993	ПЭ-9132	УР-9144	ИД-9152	ДФ-971
Термоэластичность пленки при 180 ±2 °C, ч,	50	50	100	50	—.
не менее					0,8
Твердость пленки по прибору М-3 при 20+		—	—	—-	
± 1 °C, условные единицы, не менее Маслостойкость пленки, Н, не менее	.—	—	—-	100	98
Беизииостойкость пленки, ч, не менее	—	—	*—	—	24
Цементирующая способность на пучках про-					
водов, Н, не менее:					
при 20+5 °C	330	294	330	250—300	—
прн 180+2 °C	—	—~	—	50	
ЕПр пленки, МВ/м, не менее:					
прн 15—35 °C	80	80	80	80	•• 
при 155+2 °C	40-	40	40	—-	
при 180+2 °C	—	—	——	60	60
после 24 ч выдержки в камере с <р= =95+2%' при20±5°С	35	35	50	60	—
р пленки, Ом-м, не менее:					
при 15—35 °C	5-10“	2-104	5-10“	10“	10“
при 155+2 °C	5-Ю8	108	5-Ю8	 	—
при 180 ±2 °C	— .	—-	—	5-Ю8	10“
после 24 ч выдержки в камере с <р=95±	10“	104	5-10“	10“	10“
+2% при 20+5° С					
ствует повышению механических свойств лаковых пленок, маслостойкости, улучшению цементирующей способности.
Кремнийорганический лак КО-964Н высыхает при пониженной температуре (150°C). Он сочетает пониженную температуру сушки с вы-
. Таблица 6.11. Показатели пропиточных кремнийорганических лаков (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	КО-991-1, КО-991-3	КО-991-5	КО-915	КО-916К	КО-921	КО-964, КО-964Н
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4 прн 201:5 °C, с	15—70 не менее	65—90	30—70	45—65	17—27	18—30
Массовая доля нелетучих веществ, %	40	60—66	65±2	66±2	50± 1	50±2
Время высыхания до степени 3 при 200+3 °C, мин, не более	120/60*	120	35—75 45—75**	15	15	60/40***
Термоэластичность пленки при 200+3 °C, ч, ие менее	40*	50	150 200**	50	75	200*** 300
Цементирующая способность на	—	—	—	300	.—	250***
пучках проводов, Н, ие менее Епр пленки, МВ/м, не менее:						
при. 15—35 °C	65	70	70/80**	70	70	75
при 180±2°С	——	25	.—	.—	35	40
при 200+3 °C	25	—	28/35**	45	—	—
после 24 ч выдержки в камере с <р=»95+2 % при 20+	25	30	50/60**	40	35	50/40***
+2 °C р пленки, Ом-м, не менее: при 15—35 °C						
	101?	—	10“/10“**	10“	10“	1013/1012***
при 180+2 °C	—	—	—	—	10“	—
при 200+3 °C	—	—	101»/10“**	10“	—	Ю“/108***
после 24 ч выдержки в каме-	10“	—	Ю“/10“**	10“	10“	10“
ре с <р=95+2 % при 20 + +2 °C						
* Показатели лака КО-991-3.
** Показатели лака КО-915 с государственным Знаком качества.
*** Показатели лака КО-964Н.
Покрывные эмали
159
Рис. 6.8. Зависимость цементирующей способности пропиточных кремнийоргаиических лаков от времени старения при температуре 220 °C: 1 — КО-964Н; 2 — DC-997 (фирма «Dow-Corning», США); 3 —MS-994 (фирма «Midland Silicones», Великобритания); 4 — КО 916К;------измерение при
20 “С;------измерение при 180 “С
Рис. 6.9. Потеря массы пленок пропиточных кремнийоргаиических лаков в процессе старения при 250чзС:
1 — КО-964; 2 — КО-946; 3 — MS-994 (фирма Midland Silicones); 4 — DC-997 (фирма Dow-Corning); 5 — КО-916К
Рис. 6.10. Зависимость р пленок пропиточных кремиийорганических лаков от продолжительности увлажнения (<р=95±2 %, £=20±2оС):
1— КО-916К; 2 —MS-994; 3 — КО-964
сокими электрическими показателями и с повышенной (по сравнению с другими кремнийор-ганическими лаками) цементирующей способностью (рис. 6.8).
Пропиточные кремнийорганические лаки отличаются небольшими потерями массы при повышенных температурах (рис. 6.9), малой зависимостью электрических характеристик от температуры старения и продолжительности увлажнения (рис. 6.10).
Дифенилоксидный лак ДФ-971 представляет собой раствор в ксилоле полифеноксифени-ленметиленов. Обладает высокими цементирующей способностью и твердостью при рабочих температурах, стойкостью к маслам, топливам, другим агрессивным средам и таким факторам, как плесневые грибы, солнечная радиация, а также к циклическим термоударам (—60—150 °C).
Свойства пропиточных лаков приведены в табл. 6.7—6.11.
i 6.6. ПОКРЫВНЫЕ ЛАКИ
••
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
' Покрывные лаки предназначены преимущественно для создания защитного электроизоляционного покрытия на пропитанных обмотках, а также для покрытия металлов, различных электроизоляционных деталей из гетииакса, текстолита и других материалов. Сюда ие входят лаки, применяемые в производстве обмоточных проводов.
Основные требования, предъявляемые к покрывным лакам:
быстрое высыхание;
хорошая адгезия к покрываемой поверхности;
способность образовывать твердую и механически прочную пленку;
хорошие электрические характеристики;
хорошие влагостойкость и нагревостойкость
Кроме того, к покрывным лакам может предъявляться ряд дополнительных требований, если электрическая машина или аппарат работают в условиях повышенной влажности, высоких температур, при воздействии нефтяных масел и химически активных сред?-
МАРКИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Марки покрывных лаков и основные области применения приведены в табл. 6.12.
Лаки ХС-9105 и БТ-99 — холодной сушки, остальные — горячей.
Лаки ХС-9105, УР-976, УР-9130, ЭП-730 и КО-990 изготовляют смешением компонентов непосредственно перед употреблением.
Лаки наносят иа покрываемые поверхности пневматическим распылением, окунанием, наливом или кистью. Лаки КФ-965, ПЭ-9131 и КО-916 наносятся также и на лакировальных машинах.
Лак КО-990 наносят по адгезионному подслою из сополимера БМК-
СВОЙСТВА ПОКРЫВНЫХ ЛАКОВ
Свойства покрывных лаков даны в табл.
6.13—6.15
6.7. ПОКРЫВНЫЕ ЭМАЛИ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Покрывные эмали представляют собой суспензии неорганических пигментов и наполнителей в растворах смол.
Пигменты улучшают нагревостойкость и теплопроводность лаковой пленки, повышают ее твердость и атмосферостойкость. Эмали в основном предназначены для защиты поверхностей различных деталей электрических машин и аппаратов.
Требования, предъявляемые к эмалям, аналогичны требованиям к покрывным лакам; кроме того, дополнительно предъявляются требования к суспензии: пигмент должен быть равномерно распределен, эмаль должна быть однородной, без комков и пленок.
Специфические требования предъявляются к полупроводящим эмалям, которые предназначаются для противокорониой защиты высоковольтной изоляции. При этом особые требования предъявляются к полупроводящим эмалям, предназначенным для противокорониой защиты термореактивной изоляции электрических машии напряжением свыше 6 кВ. Полупроводящее покрытие, предназначенное для пазовых частей катушек, должно иметь сопротивление 103—104 Ом При испытании эмали сопротивление определяется при толщине по-
160
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Таблица 6.12. Электроизоляционные покрывные лаки
Марки		Химическая природа	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
новая	старая				
НЦ-995	4Б	Нитроцеллюлозный пластифицированный	Лакировка оплеток низковольтных проводов	ТУ 6-10-1700-78	23 1411 2800
НЦ-995А	4БА	То же с антисептиком	То же	То же	23 1411 2900
НЦ-995Б	5Б	Нитроцеллюлозный пластифицированный	Лакировка оплеток высоковольтных проводов	» »	24 1411 3000
ЭЦ-959	ДЭП-2	Этилцеллюлозный пластифицированный	Лакировка оплеток низковольтных проводов	ТУ 6-10.691-79	23 1441 0300
ЭЦ-9101	ЭКЛ-1	Го же	Лакировка оплеток монтажных проводов	ТУ 6-10.1428-79	23 1441 0400
ХС-9105		Сополимеро-ви-нилхлоридный	Защита маркировочных обозначений, нанесенных краской МА-514 на различные поверхности радиодеталей, при эксплуатации их при температуре от —60 до +85 °C в среде с повышенной <р (до 97 %)	ТУ 6-10-1745-80	23 1321 1000
БТ-99	462П	Битумно-масля-ный	Покрытие пропитанных обмоток электрических машин и аппаратов, а также других изделий, работающих внутри ло>~ мещений	ГОСТ 8017-74	23 1113 0200
КФ-965	302	Масляно-канифольный	Лакировка электротехнической стали	ГОСТ 15030-78	23 1111 0401
УР-976	—	Полиуретановый	Нанесение влагостойких электроизоляционных покрытий	ТУ 6-10-1404-78	—•
УР-9130	УР-930	Полиуретановый, модифицированный фенолофор-мальдегидной смолой и ацетобутиратом целлюлозы	Маслостойкое электроизоляционное покрытие по металлу, керамике, гетииаксу и текстолиту	ТУ 6-10.577-75	23 1134 090(
ПЭ-9131	—	Полиэфирный	Лакировка электротехнической стали	ГУ 6-10.1860-82	23 1136 260
ЭП-96		Эпоксидный, модифицированный адипиновой кислотой с добавкой смол РБ и К-421-02	Электроизоляционные влагозащитные покрытия	ТУ 6-10.763-75	23 1132 050
ЭП-730	Э-4100	Эпоксидный	Электроизоляционные влагозащитные покрытия	преимущественно холодной сушки для печатного монтажа и электронной аппаратуры. Покрытия стойки к растворам щелочей и спиртобензиновой смеси	ГОСТ 20824-81	23 1132 ПС
ЭП-9114	—	Эпоксидный	Защита печатных узлов, эксплуатируемых прн температурах от —60 дэ +125 °C	ОСТ 6-10.429-79	23 1132 27»
§ 6.7
Покрывные эмали
161
Продолжение табл. 6.12
Марки		Химическая природа	Основная область применения	ГОСТ; ТУ	Код ОКП
новая	старая				
КО-916	К-47	Кремннйорганн-ческий, модифицированный полиэфиром Кремнийорганический, модифицированный поливу тилметакрила -том БМК-5	Лакировка электротехнической стали	ГОСТ 16508-70	23 1133 2300
КО-940	—		Защита	токонесущей поверхности труб	ТУ 6-10.71Э-79	23 1133 3300
КО-990		То же	Защита печатных плат, изготовленных на высокочастотных диэлектриках, работающих в интервале температур от —60 до +150сС на частотах 106—1010 Гц. Наносится по адгезионному подслою из сополимера БМК	ТУ 6-10.1874-82	23 1133 6300
Таблица 6.13. Показатели покрывных нитролаков, эфирцеллюлозных и сополимеро-винилхлоридных лаков (по ТУ).
Показатель	НЦ-995	НЦ-995А	НЦ-995Б	ЭЦ-959	ЭЦ-9101	ХС-9105
Условная вязкость при 20 ± ±0,5 °C, с, по шариковому вискозиметру	120—140	120—140	120—280	120—250	35—120	15-35
Массовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания до степени 3, не более:	32—36	35—37	36—40	28—34	26-30	15±1
при 20 ±2 °C, ч	—	—	—	—	—	24
при 80±2°С, мин Теплостойкость пленки, ч, не менее:					5	
при 75 ±3 °C	24	24	—	24*	—	—
при 130±5°С	—	—	10	—	—	—
Стойкость к действию смеси бензин—масло при 20±2°С, ч, не менее	6	6	6	—-	—	—
Стойкость пленки к действию масла при 90±3°С, ч, не менее	—	—	40	-—	-—	—
Стойкость нлеики к действию воды при 20±2°С, ч, не менее Стойкость пленки к действию температуры:		24	24			
—10 °C, ч, не менее —60-s- +85 °C, циклы, не менее	—.	—	15	—	-—	—
	—	—	—.	—	——	5
Горючесть пленки, мм, не более	.—	90	50	—	—	—
Адгезия пленки, баллы, не менее	—	—	—	—	—	1
6—232
 162
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
				Продолжение табл. 6.13		
Показатель	НЦ-995	НЦ-995А	НЦ-995Б	ЭЦ-959	ЭЦ-9101	ХС-9105
Стойкость пленки к действию поверхностного	разряда, кВ, не менее: непосредственно после высыхания после дополнительной выдержки 24 ч в камере с Ф=95±2°С при 20±5°С £Пр пленки при 20 ±5 °C, кВ/м, не менее р пленки, Ом • м, не менее: при 20 ±2 °C после выдержки 96 ч в камере с, ф=95±2 % при 40±2°С * При 75-80 °C.	II III	II 1 II	18 10	' Г- 1	1 • II	40 10»	101® 10U
Таблица 6.14. Показатели покрывных масляно-битумных, масляно-каиифольных, полиуретановых, полиэфирных и эпоксидных лаков (по ГОСТ, ОСТ и ТУ)
Показатель	БТ-99	КФ-965	УР-976	УР-9130	ПЭ-9131	ЭП-730	ЭП-96	ЭП-9114
Условная вязкость по вискози-	30—60	>90	15—25	30—70	90—200	11—14	35—65	75—95
метру ВЗ-4 при 20+0,5 °C, с Массовая доля нелетучих ве-	42—47	>65	—.	48—52	65±2 	30—35	33—37	83—87
ществ, %				(полу-фабрн-				
				каты)				
Время высыхания до степени	3	—	——	——	-—	—.	——	—
2 при 20 ±2 °C, не более Время высыхания до степени 3,								
ч, не более:								
при 20 ±2 °C	24	.—	—	—	—-	—	—	—
при 60 ±2 °C при 70—80 °C:	—	—.	—	—.	—	—,	—	8
первого слоя	—	—	—	4	—	—	—	—,
второго слоя	"—	—	—	8	—	—	—	——
при 90 °C	—	—	5	——	——	——		——
при 107±2°С	0,5	—	—	—	.—	—	—	—
при 150±2°С	•—	—	—	—	—	1	——	-—
при 190±3°С	——	—		——	—	.—	1,5	—
при 205±5°С	—	12*	—	—	15	—	—	——
Твердость пленки по прибору М-3 прн 20 ±2 °C, условные	0,15	0,4	—*>	—	0,5	0,9	0,75	—
единицы, не менее Стойкость пленки к действию масла, Н, не менее	—	60	—	>24 ч	66	Маслостойка	—	—
Стойкость покрытия к изгибу, мм, не более Адгезия, баллы, не более	—	—	1**/3*‘*	—	—		1	—
			о					
Теплостойкость пленки, ч, не			4				I	1
менее			—	50	—	—	—	При 120± ±2 °C
								500
Стойкость пленки к смене тем-	—	—	—	—	.——	 ——	—	5
ператур	—60 -f- +125 °C, циклы, не менее Холодостойкость пленки, ч, не						6			- --			
менее								
•* При 200—210 °C.
** После сушки 30—40 мин при 90 °C.
*♦ То же после дополнительной, выдержки 100 ч при 80 °C.
§ 6.7
Покрывные эмали
163
Продолжение табл. 6.14
Показатель 	БТ-99	КФ-965	УР-976	УР-9130	ПЭ-9131	ЭП-730	ЭП-96	ЭП-9114
ВПр пленки, МВ/м, не менее:								
. при 20±2°С	55	70	70	75	72	-—	—	50
. после выдержки 24 ч в воде при 20 ±2 °C р пленки, Ом-м, не менее: при 20 ±2 °C	20	30	35 в течение 48 ч	25	40			
	—	——	10“	—-	—	—	—	10“
после выдержки в камере с ф=95±2 % при 40±2сС:	—	. —	109	—	—	—	—	—
в течение 24 ч	—	—	—	—	—	—	-—	ЮК»
в течение 96 ч	—	—	—	—	—	—	-—.	Юк»
в течение 720 ч •' после выдержки 500 ч при 120+2 °C	—	—	—	—	—	—	—~	10“
tg6 пленки (10е Гц при 20 ± ±2 °C)	—	—.	—-	—	—	—.	—	0,02
пленки (10е Гц при 20 ± ±2 °C)	“—	—~	—	—►	—	—	—	4,0
Таблица 6.15. Показатели покрывных кремиийорганических лаков (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	КО-916	КО-940	КО-990
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при 20±0,5°С, с	45—65	15—20	11—13
Массовая доля нелетучих веществ, %	67±1	24—26	30±2
Время высыхания пленки до степени 3, ч, не более:			
при 20 ±2 °C	 —	—	6
при 80 ±2 °C	—	1	——
при 200 ±3 °C	1	—	—
Твердость пленки пр прибору М-3, условные единицы, не ме-			
нее:			
при 20 ±2 °C	0,6	—«	0,45
при 180±5°С	0,2	—	—
Адгезия пленки, баллы, не более	—	1	2
Стойкость покрытия к изгибу, мм, не более	—	3	3
Термоэластичность пленки при 200 ±3 °C, ч, не менее	50	—-	—
£пр пленки, МВ/м, не менее:			
при 20±2°С	70	—	. 50
при 180±2°С	35	—	. —
после выдержки 24 ч в камере с <р=95±2 % при 20 ±2 °C	40		 —
р пленки, Ом-м, не менее:			
при 20 ±2 °C	10“	—	10“
при 180 ±2 °C	10“	—	—
после выдержки 96 ч в камере с <₽=95±2 % при 40±	10U *	—,	10“
±2 °C			
ps пленки, Ом, не менее:			
при 20 ±2 °C	—	—	10“
после выдержки 96 ч в камере с относительной влажностью 95 ±2 % при 40 ±2 °C	—	—.	10“
tg6 пленки (10® Гц) ие более:			
при 20±2°С	—	0,008	0,0005
после 96 ч выдержки в камере с <р=95±2 % при 40±.2°С	—	0,01	0,008
е, пленки (10® Гц) не более:			
при 20±2°С	—	——	3,6
после 96 ч выдержки в камере с ф=95±2 .% при 40±2°С	—	—	3,8
24 ч при 20x2 °C.
164
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Таблица 6.16. Электроизоляционные покрывные эмали
Марка		Химическая при- • рода связующего	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
новая	старая				
ХЕ-785 красно-коричнев а я	ХСЭ-26	Перхлорвиннло-вая	Покрытие пропитанных обмоток электрических машин, подвергающихся * воздействию кислотных и щелочных реагентов’	ГОСТ 7313-75	23 1312 2958
ХС-928 черная с серым оттенком		Сополимеро-вн-нилхлоридная	Окраска металлических и неметаллических поверхностей с целью создания токопроводящего слоя	ТУ 6-10.1180-76	23 1322 1702
ХС-973 серая		Сополимеро-ви-нилхлоридная	Создание	электрического контакта, с одновременной защитой от коррозии металлических- соединений нз магниевых, алюминиевых, титановых сплавов, сталей, луженой латуни, в которых хотя бы одна деталь изготовлена из магниевых сплавов. Токопроводящая	ТУ 6-10.1785-80	23 1322 4103
НЦ-929 от розового до светло-коричневого	1201	Н итрогл ифта левая пластифицированная	Покрытие неподвижных обмоток электрических машин и аппаратов. Отделка различных электроизоляционных деталей	ТУ 6-10.1331-82	23 1422 0800
АС-95 голубая, серая ГФ-92ХС:		Бу тил мета кри-латная	Покрытие керамических конденсаторов с целью электрической изоляции проводящей поверхности и защиты ее от действия влаги и механических	повреждений.	ТУ 6-10.1226-77	
серая,	СВД	Масляно-алкид-	Покрытие неподвижных об-	ГОСТ 9151-75	23 1212 0103
красная	квд	на я	моток электрических машин н аппаратов. Отделка различных электроизоляционных деталей		23 1212 0106
ГФ-92ГС серая	спд	То же	Покрытие неподвижных и вращающихся обмоток электрических машин и аппаратов для получения твердого, механически прочного покрытия, стойкого к действию нефтяных масел	ГОСТ 9151-75	23 1212 0159
ГФ-913 красная	тк-з	» »	Покрытие	не проволочных резисторов типа МЛТ и других радиодеталей	ТУ 6-10.850-76	23 1212 0906
ГФ-916	девяти цветов	ЭКР	» »	Покрытие керамических конденсаторов для защиты от загрязнения и воздействия влаги, а также для маркировки	ГУ 6-10.1305-77	23 1212 1000
ГФ-927 серая	1495	» »	Антикоррозионные и электроизоляционные покрытия	Ту 6-10.662-75	23 1212 1103
ГФ-952 зеленая		» »	Покрытие углеродистых постоянных резисторов и терморезисторов для электрической изоляции проводящей поверхности н защиты ее от действия влаги н механических повреждений	ТУ 6-10.1303-77	23 1212.1208
ПФ-910 темно-серая		Пентафта лева я	Окраска подлежащих электросварке металлических поверхностей для защиты их от коррозии	ТУ 6-10.1233-77	23 1222 2000
ПФ-934 черная		Пентафталевая с добавлением графита и других наполнителей	Противокоронная защита пазовых частей обмоток высоковольтных электрических машин	ТУ ОЯШ-504.022-7	
ПФ-939 черно-серая	—	Пентафталевая с добавлением карбида кремния	Противокоронная защита лобовых частей обмоток высоковольтных электрических машин	—	—
ПФ-954		Пентафталевая	Защитно-декоративное покрытие резисторов и конденсаторов	ТУ 6-10.925-76	23 1222 2103
ПФ-964 бежевая	-—1	То же	Защитно-декоративное покрытие конденсаторов и других радиодеталей	ТУ 6-10.702-79	23 1222 2217.,
ПЭ 922 зеленая		Полиэфирная	Покрытие непроволочных резисторов и керамических конденсаторов с рабочей температурой до 200 6С	ТУ 6-10.1649-77	23 1232 0360
§ 6.7
Покрывные эмали
165
	Продолжение табл. 6.16					
Марка новая	j	старая	Химическая природа связующего	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	Код ОКП	
ЭП-91 зеленая	ОЭП-Ю7-1	Эпоксидная	Влагозащитное покрытие радиодеталей, узлов и обмоток электрических машин с рабочей температурой до 180 °C	ГОСТ 15943-80	23	1252 0308
ЭП-919 салатная		»	Окраска изделий для электрической изоляции и защиты от коррозии в тропическом климате	ТУ 6-10.1680-78		
ЭП-921 красно-коричневая	19-6-66	»	Покрытие иепроволочных резисторов н других радио-деталей	ТУ 6-10.1018-76	23	1252 1953
ЭП-925 кремовая, салатная		»	Покрытие непроволочных резисторов. Покрытие устойчиво к спиртобензнновой смеси и ультразвуку	ТУ 6-10.1413-78		
ЭП-933,	ЭП-933А серые	—.	»	Окраска корпусов полупроводниковых приборов для защиты от внешних воздействий	ТУ 6-10.1774-80		—
ЭП-968 красно-коричневая			Окраска конденсаторов в металлических корпусах для защиты от внешних воздействий. Покрытие стойко к спнртобензиновой смеси н ультразвуку	ТУ 6-10.1714-79	23	1252 6158
ЭП-979 зеленая и цвета морской волны			Защитная маска для печатных плат при их механизированной пайке. Влагозащи-та элементов электронной аппаратуры	ТУ 16-504.042-80	23 23	1252 6708 1252 6227
КО-959 коричневая	КО-96	Кремнийоргани-ческая	Покрытие проводов и кабелей, работающих при температуре от —60-- +250 °C	ГОСТ 22564-77	23	1272 2409
КО-97 белая		Кремнийоргани-ческая, модифицированная БМК-5	Защитное покрытие р-п. переходов и кристаллов полупроводниковых кремниевых приборов	ТУ 6-10.542-75	23	1272 0701
КО-911 розовая.	ПВЭ-6,	Кремнийоргани-	Устранение дефектов покры-	ТУ 16-504.021-77	23	1272 1919
красно-коричневая	ПВЭ-7	ческая, модифицированная эпоксидной смолой	тий кремнийорганическимн эмалями. Эмали холодной сушки 15—35 °C		23	1272 1958
КО-935 розовая,	ПКЭ-19,	Кремнийоргани-	Покрытие лобовых частей.	ТУ 16-504.021-77	23	1272 2019
красно-коричневая	ПКЭ-22	ческая, модифицированная полиэфиром	секций, катушек и других деталей электрических машин и аппаратов. Температура сушки 200 °C. Допускается температура сушки 130 °C		23	1272 2058
КО-936 розовая	ПКЭ-14	То же	Покрытие лобовых частей, секций, катушек и различных деталей электрических машин и аппаратов. Температура сушки 200 °C	ТУ 16-504.021-77	23	1272 2119
КО-976 красно-коричневая		» »	Покрытие обмоток электрических машин с длительной рабочей температурой до 180 ®С, имеющих повышенные ресурсы и надежность	ТУ 16-504.048-82		
Таблица 6.17. Показатели покрывных и нитроцеллюлозных, бутилметакрилатных, масляно-алкидных и полиэфирных эмалей (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	НЦ-929	АС-95	ГФ-92ХС	ГФ-92ГС	ГФ-927	ПФ-964	ПЭ-922
Цвет и внешний вид дленкн	От розо-	Голубая	Серая и	Серая,	Серая,	Беж, по-	Зеленая.
Условная вязкость эмали	вого до светло-коричне- вого, глянцевая	и серая	красная глянцевая	глянцевая	глянцевая	луглян-цевая	Возможно наличие выступающих частиц наполнителя
прн 20±0,5 СС, с;							
по вискозиметру ВЗ-4	70-150	70—150	•	——	80—120	80—120	65-85
по вискозиметру ВЗ-1	—	г 	30	30			—
(сопло 5,4 мм), не менее							
Массовая доля нелетучих веществ, %	50±3	33—37	53—59 49—54*	55—60	52—58	62—70	49±2
166
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Продолжение табл. 6.17
Показатель	НЦ-929	АС-95	ГФ-92ХС	ГФ-92ГС	ГФ-927	ПФ-964	ПЭ-922
Время высыхания, ч, не бо-							
лее:							
до степени 3:			24				
при 20±2 °C	16			-—	—•	'—	1
при 60±2 °C	•—-		—		*—•	4	—
при 135—140 °C	•—	5		—	—	—	
при 150—155 °C до степени 4:		2,5	120				
при 20±2 °C		—*-		•—	—		
при 105-110 °C	*—•	•—-	—	3	3		~-
Степень перетнра, мкм, не	*—•	25	20/25*	20	25	25	8.°.'
более Укрывистость, г/м2, не более	—	30	125/80»	140	60	70 0.35	0,6
Твердость по прибору М-3,			0,45	0,55	0,5		
условные единицы, не менее			1,5*	10			
Термоэластнчность прл 160±	—				6		
±2СС. ч, не менее						1 ’	
Стойкость покрытия к наги-	3	3	•—	——	1		—
бу, мм, ие более		2				о	
Адгезия пленки, баллы, не	—•			—	—		
более Стойкость пленки к действию масла, Н, не менее	24	—	98	98	—  	20»*	
пленки, МВ/м, ие менее: при 20±2 °C после выдержки 24 ч в	30 10	—	30 10/7»	30 10	15 8		—
воде при 20±2 °C							
р пленки, Ом-м. не менее:							10"
при 20±2 °C	.—.		10»/Юе *	10“		108	
после выдержки 24 ч в			10»	10”		*—•	—
воде при 20±2 °C после выдержки 96 ч в камере с <р==95±2 %							10“
прн 20 ±2 °C	—	—	—	—		—	
tg6 пленки, не более:							0,03 .
прн 20±2 °C	—.	0,025	г—.	—		—-	
после выдержки 96 ч в камере с <р=95±2% при 40±2 °C							0,035"
Дугостойкость, с	—	—	4/3»	4		—-	—
» Показатели эмали ГФ-92ХС красной.
** Стойкость к этиленгликолю и трансформаторному маслу, мин.
Таблица 6.18. Показатели полупроводящих и токопроводящих эмалей (по ТУ)
Параметры	ПФ-934	ПФ-939	ХС-928	ХС-973
Цвет и внешний вид пленки	Черная, матовая	Черно-серая, матовая	Черная с серым оттенком, матовая	Серая, матовая
Условная вязкость эмали по вискозиметру ВЗ-4 при 20±0,5 °C, с	100±10	70±110»	35»»	20—35**
Массовая доля нелетучих веществ. % Время высыхания до степени 3, ч, не более:	57±3	80±2	70—76»* 1	50+3**
при 20±2 °C	2	2		
при 85±2°С Твердость пленки по приберу М-3, условные единицы, не менее;	~~	—		4'
при 20±2 °C	—-	0,5	0,4	—
при 130±2 °C	—-	0.3	—	
Адгезия пленки, баллы, не более	—-	—	1	1
Р£ пленки, Ом	5-10»—10*	—	—	•»
р пленки, Ом-м, не более	—	— 	0,002	0,01
* По вискозиметру ВЗ-1, сопло диаметром 5,4 мм.
** Полуфабрикаты эмали.
§6.7
Покрывные эмали
167
Таблица 6.19. Показатели покрывных эпоксидных эмалей (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	ЭП-91	ЭП-919	ЭП-921	ЭП-933	ЭП-933А	ЭП-968	ЭП-979
Цвет и внешний вид пленки	Зеленая,	Салатная,	Красно -	Серая,	Серая,	Красно-	Зеленая и
	полу -	полу-	коричне-	глянце-	полумато-	коричне-	цвета мор-
	глянцевая	глянцевая	вая, полу-глянде-вая	вая. Допускается небольшая шагрень	вая. Допускается небольшая шагрень	вая однород-ная	ской волны, полу-глянцевая
Условная вязкость эмали по вискозиметру Б 3-4 при 20± ±2 еС, с	45—75	20—45	50—80	15-20*	30—40*	25—40	—•
Массовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания, ч, не более:	86—40	52±>	42—49	54±2	65±2	63±3	Не меиее 60
при 70±2 °C	—	г I	-—	—	V > 	4	—..
при Ю0±2 °C	•—	—-	-—•	2,5	2,5	——	0,5
при 150+2 °C	•—	1	—	—-	V—-	—	-—.
при 190±2°С	-—•	—	1,5	-—	—.	—.	—-
до степени 7 при 190+ ±2 °C	1,5	—		—	—	—	—.
Степень перетира, мкм, не более	20	30	—	40	40	30	—
Твердость пленки по прибору М-3, условные единицы, не менее	0.8	0,6	0,75	•—	—	0,65	—
Адгезия пленки, баллы, не более	1**	2	—	—			—
Стойкость покрытия к изгибу, мм,-не более Стойкость покрытия к смене температур, циклы, не менее:	1	3	1	3	3		
от —60 до +125 °C	—	.		5	10	10	——	.—
от —60 до +200 °C р пленки, Ом-м, не менее:		—	—	—	—	3	—
при 20 ±2 °C	10"	tfp/io8 **	101а	10*0		10’°	—
после выдержки 96 ч в камере с ф=95+2 % при 40±2 =С tg б пленки (10е Гц), не бо- лее:	JQ1C ***		10”	10»	10»	10»	 109 (выдержка в воде 24 ч при 20± ±2 °C)
при 20+2 °C	0,045	—.			—	—	—.	—
после выдержки 48 ч в камере <р==95+2 % при 20+2 °C	0,55						
*	Полуфабрикат эмали.
*	* При 180+2 °C.
*	** После выдержки 48 ч в камере.
*»*». После выдержки 24 ч в камере нри 20±2 °C.
Таблица 6,20. Показатели покрывных кремнийорганических эмалей (по ТУ)
Показатель	КО-859	КО-97	КО-911	КО-935	КО-936	КО-976
Цвет и внешний вид пленки	Коричне-	Белая,	Розовая н красно-		Розовая,	Красно-
	вая, глянцевая	глянцевая	коричневая, глянцевая		глянцевая	коричневая, глянцевая
Условная вязкость эмали по вискозиметру Б3-4 прн 20+2 °C, с	14—25	30-60	—	—	—	60-150
А1ассовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания до степени 3, ч, не более:	30—34	51—56	70±3	70 ±3	70±3	70±3
при 20±2 °C	2	-	24			__	г , -
при 130±2 °C	- --			2	—_.	_—
прн 200±3 °C	—	——	—-		2	0,5
Тершоэластичность пленки при 200+ ±3 °C, ч, не меиее		—	48	80	120	 48
Стойкость пленки к действию масла цри 20±2 СС, Н, не менее	—	—	30	50	30	80
Стойкость пленки к действию воды при 20+2 °C, ч, не мене^	24	—	—	—-	—	—
Стойкость пленки к действию бензина при 20+2 °C, ч, не менее	2	—	—	—	—	—
Влагонабухаиие за 24 ч, %, не более	—•	1	—-		—	—-
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Продолжение табл. 6.20
Показатель	КО-859	КО-97	КО-911	КО-935	КО-936	•КО-976
Твердость пленки по прибору М-3, ус-	0,5	—	—		—	0,65
ловные единицы, ие менее Адгезия пленки, баллы, не более	—	2	, —	—	—	—
Стойкость покрытия к изгибу, мм, не	1	•	—.		—	—
более Стойкость пленки к действию температуры: 300 °C, ч, ие менее	5					
от —65 до +150 °C, циклы, не менее		10	—.	—	—	—
^пр пленки, МВ/м, не менее: при 15—35 °C	.—. -	20	50	40	40	50
при 180+2 °C	Г 	—	—	20	20	25
после выдержки 24 ч в камере с	•—	——		20	20	25
ф=95±2 % при 20±2 °C р пленки, Ом м, ие менее: при 15—35 'С		10“	3-1010	3-1011	10»	10'»
при 180±2°С	—	10е*	—	10е	Б-10е	10е
после выдержки 24 ч в камере ч>=		10е *♦	3-10»	10е	5 10»	106
=95±2 % при 20±2 °C						
• При 170±2 °C.
*• 48 ч при 50±2 °C.
•** После выдержки 48 ч в соленой воде при 15—25 °C.
крытия 0,5—0,7 мм, нанесенного на полиэтилентерефталатную пленку. Покрытие для лобовых частей катушек должно иметь нелинейную зависимость сопротивления от напряжения.
СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМАЛЕЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Электроизоляционные эмали выпускаются горячей и холодной сушки. Холодная сушка эмалей (масляно-глифталевых, масляно-пента-фталевых, кремнийорганнческих) достигается введением в них сиккативов нли отвердителей аминного типа ( в случае эпоксидных н модифицированных эпоксидными соединениями крем-нийорганических эмалей).
Сиккативы и отвердители, как правило, вводятся в эмали перед употреблением, так как срок хранения эмалей с сиккативами или отвердителями ограничен.
Готовят эмали на краскотерках или в шаровых мельницах, перетирая лак с пигментом. После этого полученную пасту смешивают с оставшимся количеством лака и разбавляют до нормы растворителем.
Перед нанесением эмали поверхность тщательно очищают от пыли н грязи. Нанесение электроизоляционных эмалей производится методами пневматического распыления, окунания, наливом или кистью. Нанесение эмалей следует производить тонкими слоями с подсушкой каждого слоя. Обычно производят двукратное покрытие.
Режимы сушки эмалевого слоя зависят от типа полимера, входящего в лаковую основу, и от требований, предъявляемых к эмалевому покрытию.
МАРКИ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И СВОЙСТВА ЭМАЛЕЙ
6.8. КЛЕЯЩИЕ ЛАКИ
НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Клеящие лаки применяются в производстве слюдяных материалов (разд, 19), фольгированных материалов (разд. 14), пленочных и других композиционных материалов (разд. 20), а также для склеивания листов расслоенных м агнитопроводов.
Общими требованиями, предъявляемыми к клеящим лакам, являются: высокая клеящая способность, хорошие электрические и механические показатели и технологичность. Последнее означает стабильность пределов вязкости и содержания нелетучих веществ, температурных режимов и интервалов переработки лака.
В зависимости от области применения к клеящему лаку предъявляются разные специфические требования, которые вытекают из общих требований к данным материалам и конструкциям.
МАРКИ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И СВОЙСТВА КЛЕЯЩИХ ЛАКОВ
Марки, области применения клеящих лаков приведены в табл. 6.21, а свойства — в табл.
Рис. 6.11. Зависимость £ПР пленок полпэфир-ноэпоксидных клеящих лаков от температуры:
1 — ПЭ-970; 2 — ПЭ-048
Марки эмалей и основные области применения приведены в табл, 6.16, а свойства — в табл. 6.17—6.20.
,§. 6.8
Клеящие лаки
lf9
Таблица 6.21. Электроизоляционные клеящие лаки
Марка		Химическая природа лака	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	КОД ОКП
новая	старая				
БТ-95	441	Битумно-масляный	Изготовление микален-ты	ТУ 16-504.035-76	23 1113 0100
ГФ-937	—-	Масляно-ал-кидный	Изготовление микален-ты и стекломикаленты	ТУ 6-10.858-75	23 11212000
ГФ-956	1159	То же	Изготовление гибкого миканита, микаленты и стекломикаленты	ТУ 16-504.028-79	23 1121 3500
ГФ-957	1155	Алкидный на смоле ГФ-1350	Изготовление формовочного миканита и микафолия	ТУ 16-504.027-74	23 1121 3900
ГФ-962	88	Алкидно-фе-нольный	Клейка и цементация полюсных катушек с электрической изоляцией из j асбестовой бумаги	ТУ 16-504.025-74	23 11214000
ГФ-984	1159-80	Масляно-ал-кидный	Изготовление гибкого миканита	ТУ 16-504.004-71	—.
ГФ-996	7-627	Алкидный	Клейка пакетов малогабаритных статоров и якорей машин и аппаратов и пакетов трансформаторов Изготовление	гибких стеклослюдинитовых материалов класса В	ТУ 6-10.1370-78	23 1121 2100
ПЭ-935	—	Полиэфирно-эпоксидный с тетраэтоксисиланом		ГУ 6-10.809-76	23 1137 0200
ПЭ-936	—	Алкидный	с тетраэтоксисиланом	То же	ТУ 6-10.809-76	2311370300
ПЭ-969	ТГФ-8	Масляно-ал-кидный	Изготовление гибких миканитов, слюдинитов и слюдопластов	ТУ 16-504.001-75	23 1137 0800
ПЭ-970	612	Полиэфирно-эпоксидный	Изготовление	слюдо- пластовой ленты для электрической	изоля- ции машин- напряжением до 6,6 кВ, мощностью выше 100 кВт	ТУ 16-504.005-76	23 1137 0900
ЭП-934	ЭПК-1	То же	Изготовление пропитанных стеклослюдн-иитовых лент	ТУ 16-504.046-81	23 1132 3200
ЭП-9150	—	Эпоксидный	То же	ТУ 16-504.054-84	—
КО-991-4	ЭФ-5Т	Кремнийорга-нический	Изготовление	гибких слюдяных и слюдинитовых материалов	ТУ 6-02.753-78	23 1133 4000
КО-991-6	ЭФ-5Б	То же	То же	ТУ 6-02. 753-78	23 1133 4100
КО-916	К-47	Кремнийорга-ническнй, модифицированный полиэфи-	Изготовление	слюдо- пластов	ГОСТ 16508-70	23 1133 2300
КО-919	К-58	Кремнийорга-нический, модифицированный эпоксидной смолой	Цементация полюсных катушек машин	ГОСТ 16508-70	23 1133 2600
КО-919Т	—	То же	Промазочный и клеящий состав при изготовлении тяговых двигателей	ТУ 6 02.1180-82	23 1133 6400
КО-922	К-56	Кремнийорга-нический	Изготовление	гибких стеклослюдинитозых материалов	ГОСТ 16508-70	23 1133 2800
КО-946	—-	То же	Изготовление	гибких слюдинитовых материалов	ГОСТ 16508-70	231133 3500
КО-978	—’	» »	Изготовление гибких стеклослюдинитовых материалов	ТУ 6-02.648-76	23 1133 3900
170
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 5
Таблица 6.22. Показатели клеящих масляио-битумных и масляно-алкидных лаков (по ТУ)
Показатель	Б Т-95	ГФ-937	ГФ-956	ГФ-957	ГФ-962	ГФ-996	ПЭ-969
Условная вязкость лака по вискозиметру ВЗ-4 при 20+0,5 °C, с	15—35	25—30	>11	>10 >11 >20	30—60	120—200	—*
Массовая доля нелетучих веществ,.%	>38	45—50	34+2	25+3 33±3 50+3	45±2	49—55	55±3
Время желатинизации при 150+2 °C, мин Время высыхания дэ степени 3, ч, не более:				/	50±15		
при 15—35 °C	—	—	—	3	5	—	—
при 80+2 °C	—	—	2*	—	—	9	—,
при 130+2°С Время сохранения клейкости пленки:	—		—	—	—		24
при 18—22 °C, сут	—	5—8	—	——	—	—	—
при 105—НО °C, ч	>16	1,1—2,5	,—.	—	—	—	—
Термоэластичность пленки при 150+2 °C, ч, не менее £Пр пленки, МВ/м, не ме- нее:	15	48	20		20**		48
при 15—35 °C	70	70	50	30	60	60	45
при 90+2 °C	—	—	—	—	—-	30	—
после.выдержки 24 ч в  воде при 20+2 °C	22	20	15	—	-—	—	25
tg6 пленки при 100+2 °C не более	0,1	—	—-	—	—	—	
* При 90+2 °C.
** Прн 105 ±2 °C.
Таблица 6.23. Показатели клеящих полиэфирных и эпоксидных лаков
Показатель	ПЭ-935	ПЭ-936	ПЭ-970	ЭП-934	ЭП-9150
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4	35—60	100—120	35—55	27—50	18
при 20+0,5 °C, с					
Массовая доля нелетучих веществ, %	50±2	50±2	60±2	50+2	70+3
Время высыхания до степени 3, ч, не более:					
при 150+2 °C	2	.—-	1	2	15*
при 160+2 °C	—	3	—	—	—.
Время просыхания лака в толстом слое	.—	—	10		—
при 150+2°, ч, не более					
Термоэластичиость пленки, ч, не менее: при 150+2 °C			48					/
при 180+2 °C	10	—	—	48	—
£Пр пленки, МВ/м, не менее:					
при 20+2 °C	70	70	70	70	—
при 155+2 °C	40	40	45**	25	—
после выдержки 24 ч в камере с <р=	40	40	40	40	—
=95+2 %! при 20+2 °C р пленки, Ом-м, не менее:					
при 20+2 °C	1018	юн	5- Юн	5-1013	—
при 155+2 °C	Ю8	108	IQS**	10’	—
после выдержки 24 ч в камере с <р=	1011	101°	10U	101°	—
=95+2 % при 20+2 °C					
* Время отверждения прн 150^:2 вС в слое толщиной 0,8—1 мм, мин.
** Прн 130±2 °C.
§-6.9
Лаки для обмоточных проводов
171
Рис. 6.12. Зависимость р и tg5 пленок поли-эфирноэпоксидных клеящих - лаков от температуры:
/ —р, ПЭ-970; 2 —р, ПЭ-948; 3 — tg С, ПЭ-970
6.9. ЛАКИ ДЛЯ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ
Рис. 6.13. Зависимость р пленок клеящих кремиййорганических лаков от продолжительности увлажнения (<р=95±2 %, <=20±2°С):
1 — КО-922; 2 — КО-978
Рис. 6.14. Зависимость р пленок клеящих крем-нийоргаиических лаков от температуры:
1 — КО-922; 2— КО-978
6.22—6.24 и на рис. 6.11—6.14. Свойства лака КО-916 приведены в табл. 6.15.
ЛАКИ ДЛЯ ЭМАЛИРОВАНИЯ ПРОВОДОВ
В производстве проводов с эмалевой изоляцией наибольшее значение имеют синтетические лаки, на основе которых выпускается более 90 % всех эмалированных проводов; для остальных применяют масляные лаки.
Основные требования, предъявляемые к лакам:
полнота растворения пленкообразующей основы. Лаки не должны содержать иераство-рившнхся сгустков, которые приводят к получению эмалированных проводов с наплывами и с шероховатой поверхностью:
отсутствие механических загрязнений размером более 2—3 мкм, так как при эмалирова-
Таблица 6.24. Показатели клеящих кремнийорганических лаков (по ГОСТ и ТУ)
Показатель	КО-991 -4/КО-991 -6	КО-919/КО-919Т	КО-922	КО-978
Условная вязкость лака по вискозимет-  ру ВЗ-4 прн 20+0,5 °C, с	15-40/15—70*	70—170	 17—27	16—25
Массовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания до степени 3,- мии, ие более:	42—48	70±1/70±2**	50+1	50±1
при 150+2 °C	—	60	—	—
при .200 ±3 °C	120	—	60	30 -
Время желатинизации при 150+2 °C, с Термоэластичность пленки, ч, ие меиее:	—.	—	—	50—80
при 200+3 °C	30	—	—	—
при 250 +3 °C Цементирующая способность на пучках проводов, Н, не менее:	—	—	200	——
20 ±2 °C	—	200/245*	—	200
при 180+2 °C	—	200/98**	.—-	—
Массовая доля алюминия,		. —	-—	0,7—0,8
Потеря массы за 3 ч при 250 °C, не более £Пр пленки, МВ/м, не менее: при 15—35 °C	—	—	—	±5
	70	70	70	60
при 180+2 °C	25	35	35	35
после выдержки 24 ч в камере с ф=95+2 % при 20+2 °C р пленки, Ом-м, не менее: при 20+2 °C	30	- - 40/15**	35	35 -
	101г	1012	1012 -	—
при 180+2 °C	1Q10	10»	101°	—- 
после выдержки 24 ч в камере с Ф=95+2 .% при 20+2 °C	ЮН	юн	 ЮН .	
* Показатель лака КО-991-6.
** Показатель лака КО-919Т.
172
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6.
Таблица 6.25. Марки и области применения лаков для обмоточных проводов
Марка		Химическая природа	Основная область применения	ГОСТ, ТУ	Код ОКП
новая	старая				
ФЛ-9136, ФЛ-9137, ФЛ-9138	МЛ-1, МЛ-2, МЛ-1	Фенольный	Изготовление медных эмалированных проводов ПЭЛ класса А (105)	ТУ 16-504.034-76	
ВЛ-931		Поливинилфор-мальэтилалевый	Изготовление медиых эмалированных медных ПЭВ-1, ПЭВ-2 и алюминиевых ПЭВА круглых проводов, медных прямоугольных проводов ПЭВП и проводов ПЭВД и ПЭВДП с дополнительным термопластичным скоем класса А (105)	ГОСТ 10402-75	23 1361 1200
ВА-558	—	Поливинил ацетатный	Нанесение верхнего термопластичного слоя при изготовлении проводов ПЭВД	ТУ 6-10.1081-76	23 1391 0300
ВЛ-941		Поливинилфор-малевый	Изготовление медиых эмалированных проводов круглого сечения ПЭМ-1, ПЭМ-2, ПЭМФ, медных прямоугольных проводов ПЭМП (для транспонированных проводов) и алюминиевых проводов ПЭВА класса А (105)	ГОСТ 10760-76	23 1361 1400
УР-973	УЛ-1	Полиурета новый	Изготовление медных эмалированных лудящихся проводов круглого сечеиия ПЭВД, ПЭВТЛ-1, ПЭВТЛ-2, ВЭВТЛД, ПЭВГЛК класса Е (120)	ТУ 6-10.1342-78	23 1134 0700
УР-9119	—	Полиуретановый	Изготовление медных круглых эмалированных лудящихся проводов ПЭВЛ,	ПЭВТЛ-1,	ПЭВТЛ-2, ПЭВТЛД, ПЭВТЛК класса Е (120)	ТУ 16-504.032-75	23 1134 1200
ВЛ-278		Поливинилбути-р а левый	Нанесение верхнего термопластичного слоя при изготовлении проводов ПЭВДБ и ПЭВТЛД	ТУ 6-10.1500-75	
КЛ-1		Полиамидный	Нанесение верхнего термопластичного слоя при изготовлении проводов ПЭВТЛК	ТУ 16-504.020-72	—
ПЭ-939		Полиэфирный	Изготовление медных ПЭТВ-2, ПЭТВМ (для механизированной намотки) и алюминиевых ПЭТВА круглых проводов, медных прямоугольных проводов ПЭТВП класса В (130)	ТУ 16-504.026-74	23 1137 1100
ПЭ-943		Полиэфирный	Изготовление медных ПЭТВ-2 и алюминиевых ПЭТВА круглых проводов, медных прямоугольных проводов ПЭТВП класса В (130)	ГОСТ 11240-83	23 1137 0500
ПЭ-955		Полиэфиримидный	Изготовление медных круглых ПЭТ-155, ПЭТМ (для механизированной намотки), прямоугольных эмалированных проводов ПЭТП-155 класса F (155) и круглых проводов ПЭТД-180 (с двухслойной изоляцией, для нижнего слоя) класса Н (180)	ТУ 6-10.1044-78	23 1137 0600
ПЭ-999		Полиэфиризоциану ратнмнд-ный	Изготовление эмалированных медных круглых проводов ПЭТМ (для механизированной намотки) и ПЭФ-155 (хладоностойкие) класса F (155)	ТУ 16-504.031-74	
ИД-9142		То же	Изготовление медных эмалированных круглых проводов ПЭТМ-155 класса F (155) и ПЭТД-180 (с двухслойной изоляцией, для нижнего слоя) класса Н (180)	ТУ 16-504.043-80	
АД-9113		Полна миднмид-ный	Изготовление медных эмалированных круглых проводов ПЭТД-180 (с двухслойной изоляцией для верхнего слоя) класса Н (180). ПЭТ-200 и прямоугольных ПЭТП-200 (200)	ТУ 6-15.1153-79	
АД-9103	ПАК-1	Полиимидный	Изготовление эмалированных медных проводов и медных никелированных круглых ПЭТ-имид, ПНЭТ-ймид и медных никелированных прямоугольных проводов ПНЭТП (220) Изготовление медных и медных никелированных эмалированных круглых проводов ПЭТ-имид н ПНЭТ-нмид (220)	ТУ 6-05.1608-80	23 1132 00001
АД-9103ПС	ПАК-1/20	Полинмидный		ТУ 6-19.051-264-80	23 1132 5100!
ФА-97	АФ-17	Фенолоалкидный	Изготовление медных и алюминиевых проводов со стекловолокнистой и эмалевостекловолокнистой изоляцией круглого и прямоугольного сечеиия класса F (155)	ТУ 6-10.1388-74	23 1135 0400!
ГФ-985	6К	Масляно-алкидный	То же	ТУ 16-504.012-70	23 1121 4100
3 '6.9
Лаки для обмоточных проводов
173
Продолжение табл. 6.25
Марка		Химическая природа	Основная область применения	ГОСТ. ТУ	Код ОКП
. новая	| старая				
ГФ-996	7-627	Масляно-алкидный	Изготовление медиых прямоугольных проводов с дельта-асбестовой изоляцией класса F (155)	ТУ 6-10.1370-70	23 1121 2100
КО-916	К-47	Кремннйоргани-ческий, модифицированный полиэфиром	Изготовление медных проводов со стеклрволокнистой и эмалево-стекловолокнистой изоляцией круглого и прямоугольного сечения класса Н (180)	ГОСТ 16508-70	23 1133 2300
КО-916А		То же	То же	ТУ 6-02.837-76	23 1133 5200
нии проводов, особенно тонких сечений, загрязнения могут оказаться соизмеримыми с толщиной изоляционного покрытия, что приводит к нарушению целостности покрытия;
. хорошая растекаемость по проволоке, которая характеризуется краевым углом смачивания. Краевой угол смачивания большинства лаков находится в пределах 12—20°;
небольшие пределы колебания по содержанию нелетучих веществ и вязкости. Чем меньше эти пределы, тем стабильнее технологические свойства лаков;
стабильность свойств при хранении в течение не менее 6 мес;
способность паров летучей части к каталитическому сжиганию.
К изоляции проводов предъявляется комплекс требований. Изоляция должна обладать: достаточной эластичностью, адгезией и механической прочностью, обеспечивающими возможность намотки изделий без повреждения эмали;
стойкостью к продавливанию. Недостаточ-.ная твердость изоляции приводит к витковым замыканиям (особенно при повышенных температурах) и к выходу из строя электрических машин;
стойкостью к термоудару (находясь в напряженном состоянии, изоляция не должна подвергаться растрескиванию при кратковременном воздействии высоких температур);
стойкостью к действию растворителей, особенно прн повышенных температурах пропитки;
достаточно высокими электрическими показателями, которые должны сохраняться на требуемом уровне в процессе длительной эксплуатации.
К изоляции проводов, работающей в условиях действия химически активных сред, предъявляются дополнительные требования: хладо-ностойкость, маслостойкость, кислотостойкость и т. д.
Марки лаков, применяемых как для эмалированных проводов, так и для проводов с эмаль-стекловолокнистой и стекловолокнистой изоляцией, приведены в табл. 6.25.
В ГОСТ и ТУ на лакн для эмалирования проводов обычно регламентируются содержание сухого остатка и вязкость. Основные свойства изоляции эмалированных проводов определяются типом пленкообразующих основ, в ’частности полимеров, описанных в разд. 5. Параметры изоляции эмалированных проводов регламентированы в ГОСТ, ТУ ва эти изделия.
Свойства лаков, применяемых для изготовления эмалированных проводов, приведены в табл. 6.26. .
Свойства лаков, применяемых для изготовления проводов со стекловолокнистой изоляцией, даны в табл. 6.27 (лаки ГФ-985, ГФ-986 и КО-916А), в табл. 6.9 (лак ФА-97), в табл. 6.15 (лак КО-916) и в табл. 6.22 (лак ГФ-996).
Таблица 6.26. Показатели лаков для эмалирования проводов
Марка	Массовая доля нелетучих веществ, %	Условная вязкость при 20±0,5 °C, с	
		по вискозиметру ВЗ-4	по вискозиметру ВЗ-1  (сопло 5,4 мм)
ФЛ-9136	50+10	30—150		
ФЛ-9137	70+10	240—650	—
	50+10	35—80	—
ФЛ-9138	50±10	45—180	—-
ВЛ-931	20—25	—	300—600
ВЛ-941	>16	—	500-700
УР-973 УР-9119:	45—55	—	50—100
тнп А	25+5*	23+5	—-
	30+3**	33+6	—
тип Б ПЭ-939:	36+3***	—	55+20
тнп А	25+2	.—	20—40
тип AM	25+2	—	20—40
тип Б	33+1	—	40—100
тип БМ	33+1	—	40—100
тип В ПЭ-943:	46+2	—	200—420
марка А	32—36	90—130	—
марка Б	43—46	—	420—840
ПЭ-955	32+2	90—180	—.
ПЭ-999	31±2	90—200	—
ИД-9142	29+2	60—150	—
АД-9113	24+2	—	250—500
АД-9103	12—14	—	1000—2500
АД-9103ПС	19—21	—	300—800
* Для эмалирования с фетровыми обжимами проводов диаметром .0,015—0,025 мм.
** То же диаметром 0,025—0,25 мм.
*** Для эмалирования с помощью калибров проводов диаметром свыше 0,10 мм.
174
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Раздлб’
Таблица 6.27. Показатели лаков для изготовления проводов со стекловолокнистой изоляцией (по ТУ)
Показатель	ГФ-985	КО-916А
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4 прн 20 °C, с	30—50	30—60
Массовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания до степени 3, мин, не более: при 200 °C	>60	60 ±2
	-		15
при 210 °C	20		-
при 280 °C Термоэластичность пленки, ч, ие менее:	8	—
прн 105 °C	20	—
при 200 °C Твердость пленки по прибору М-3, условные единицы, ие менее:		50
при 20 °C	—	0,6
при 180 °C £Пр пленки, МВ/м, не менее:	—	0,2
при 20 °C	40	70
при 200 °C	—	35
после выдержки 24 ч в камере с <р=95±2 % при 20 ±2 °C р пленки, Ом-м, не менее:		40
прн 20 °C	-—	10™
при 200 °C	—	10™
после выдержки 24 ч в камере с <р=95±2 % при 20 ±2 °C		10»
По сравнению с лаками ГФ-985 , и ГФ-986 лак ФА-97 технологичнее; у него несколько выше нагревостойкость. Лак ФА-97 требует меньшей температуры запечки, провода с его применением имеют лучший внешний вид.
ЛАКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ с
ЭМАЛЬ-СТЕКЛОВОЛОКНИСТОИ ИЗОЛЯЦИЕЙ
При изготовлении проводов с эмаль-стек-ловолокнистой изоляцией применяются лаки ПЭ-943, ПЭ-939, ПЭ-955, АД-9103 (для нанесения эмалевой пленки) и лаки ФА-97, ГФ-985, ГФ-986, КО-916 и КО-916А (для подклейки, пропитки и лакировки стекловолокна). Марки лаков приведены в табл. 6.25, свойства — в табл. 6.26, 6.27, 6.9, 6.15.
Достоинствами проводов с эмаль-стекло-волокнистой изоляцией по сравнению с проводами со стекловолокнистой изоляцией являются меиыпая толщина изоляции и большая ее электрическая прочность.
6.10. КОМПАУНДЫ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В зависимости от назначения электроизоляционные компаунды разделяются на пропиточные и заливочные. Особую группу составля
ют порошкообразные кОмпаунды, применяемые для напыленной изоляции. В большинстве случаев заливочные, а также обволакивающие компаунды готовятся на основе известных пропиточных компаундов путем введения в них различных наполнителей и загустителей.
В настоящее время широко применяются компаунды на основе синтетических полимеров: полиэфириостирольные, полиэфиракрилатные, метакриловые, полиуретановые, эпоксидные, кремнийорганические. Наибольшее распространение получили компаунды на основе эпоксидных смол и их модификаций.
Благодаря широкому комплексу свойств компаунды находят самое разнообразное применение в различных областях техники. Сочетание пропиточных и заливочных компаундов позволило совершить переход от крупногабаритных высоковольтных конструкций к более компактным открытым конструкциям с литой изоляцией.
Область применения компаундов в электротехнике н электронике велика: пропитка обмоток электрических машин, трансформаторов и дросселей, изготовление стеклопластиков и слюдосодержащих материалов, заливка радиосхем, приборов и герметизация различных узлов, изготовление литой изоляции и литых изделий.
По типу связующего компаунды можно разделить на следующие основные группы:
компаунды на основе эпоксидных (немоди-фнпированных и модифицированных) смол;
компаунды на основе полиэфирных (немо-дифицированных и модифицированных) смол;
полиуретановые компаунды;
битумные и другие компаунды.
В зависимости от состава компаунды могут быть холодного и горячего отверждения.
Для обозначения компаундов не существует единой системы. Компаунды с индексом Д изготовляются на основе диановых эпоксидных смол; компаунды ЭЗК — эпоксидные заливочные, ЭПК — эпоксидные пропиточные, ПЭ — полиэфирные, КП — пропиточные компаунды; КГМС — гликольмалеинатностирольные компаунды и т. д.
Пропиточные лаки без растворителя, например Б-ИД-9127, также отнесены нами к компаундам.'
ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПАУНДОВ
Для получения эпоксидных компаундов применяются преимущественно диановые смолы, часто модифицированные и пластифицированные полиэфирами, касторовым маслом, жидким тиоколом и др.; отвердители используются как ангидридного типа, так и аминные. Используются также ускорители отверждения и активные разбавители. Об этих материалах — см. разд. 5, где даны общие сведения о полиэфирах, модифицирующих материалах, инициаторах и ускорителях отверждения, а также о полиуретанах и кремиийорганических смолах.
Введение в компаунды наполнителей может значительно изменять их физико-механические и электрические свойства. По влиянию на механические свойства компаундов йаполни-тели подразделяются на усиливающие (арми-
§"6.10
Компаунды
175
Таблица. 6.28. Наполнители и эффект их применения
Наполнители	Увеличение										Уменьшение						
	коэффициента тепло- 1	| ПрОБОДНОСТИ	1		итимкиити к. термо-УДару	ударной вязкости	прочности при сжатии	дугостойкости	! < 1 К 1		удельной электрической проводимости	стоимости	растрескивания	экзотермического эффекта		s о к о §	оседаемости	усадки.
Неволокнистые наполнители
Песок формовочный	X			X				X		X	X			X
Тальк						X		X		X				X
Глина		X		X		X		X	X	X	X		X	X
Карбонат кальция						X		X		X				X
Сульфат кальция (без-	X			X	X			X		X	X			X
водный)														
		Армирующие наполнители												
Слюда		X	X					X	X				X	
Асбест		X	X											
Во'лластонит	X	X	X					X	X					
Дробленое стекло		X	X											
Древесная мука		X	X					X					X	
Опилки		X	X					X					X	
		Специальные			наполнители									
Кварц	X		X	X					X		X			X
Оксид алюминия	X	х-		X						X	X			X
Гидрат окиси алюминия													X	
Окнсь бериллия	X			X	X	X'			X	X	X			X
Кремнезем (аэрогель)														X
Графит						X	X							
Порошки металлов	X	X	X	X		X	X	X	X	X	X			X
х — применяется; X — широко применяется.
рующие) и неусиливающие, иначе говоря, на волокнистые и неволокннстые (табл. 6.28). Наполнители обычно повышают предел прочности компаунда при сжатии, но снижают предел прочности при растяжении. Ударная вязкость и прочность при растяжении, как правило, с армирующими наполнителями повышаются,, а с неволокнистыми снижаются. Введение наполнителей ведет к снижению ТК I и потерь мас: сы при тепловом старении, повышению теплопроводности. Введение в компаунд таких наполнителей, как окись сурьмы и некоторые фосфаты, ведет к повышению огнестойкости и снижению горючести компаундов.
Введение в компаунд графита, сажи . или металлических порошков .может сделать компаунды электропроводящими. Такие компаунды применяются для снятия электростатических зарядов, возникающих при трении поверхностей, движении жидкостей, газов и сыпучих материалов по трубам, перемещении автомобилей, самолетов и т.. п.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПАУНДОВ
Как правило, компаунды готовят на месте потребления по технологической инструкции (регламенту) разработчика.
В последние годы наметилась тенденция
изготовления одно- или двухкомпонентных компаундов, когда основные процессы (приготовление и сушка сырья, проверка его качества, дозировка компонентов, их перемешивание и вакуумирование проводятся на заводе-поставщике). На заводе-потребителе однокомпонентные компаунды используются по мере надобности, а двухкомпонентные перед употреблением готовятся в количествах, которые сразу будут использованы. Для изготовления компаундов в опытном и мелкосерийном производстве используют вакуумный смеситель периодического действия с якорными или лопастными мешалками. Для массового выпуска компаунда наиболее эффективны смесительные установки непрерывного действия.
Приготовленные компаунды используются для пропитки, заливки и герметизации. При пропитке жидкий компаунд проникает в промежутки (поры). Пропитка выполняется наиболее часто путем погружения узла в низковязкий компаунд с попеременным воздействием вакуума и давления в пропиточных обогреваемых баках. Пропитка может быть осуществлена подачей компаунда в форму под давлением, центробежным литьем или подачей компаунда -каплями (струей)' на пропитываемое изделие при его нагреве и вращении.
При термообработке обмоток,.пропитанных
176
Лаки, амилы.,- компаунды, клеи
- Разд. 6
компаундами, в первый период возможно вытекание компаунда вследствие снижения вязкости за счет повышения температуры в отличие от лаков, у которых вязкость сразу нарастает за счет испарения растворителей. Для наибольшего заполнения обмоток компаундом при термообработке приходится прибегать к ряду приемов.
Методом заливки выполняется сплошная упаковка отдельной детали, или его части, или всего изделия в компаунд. Заливка производится одним из следующих методов:
свободным литьев в вакууме или при атмосферном давлении;
литьем под давлением в невакуумируемую или вакуумируемую форму;
центробежным литьем.
Герметизация обеспечивает защиту изделий от атмосферного воздействия путем покрытия детали, части или всего изделия слоем компаунда без применения формы или кожуха. Герметизация выполняется литьем, окунанием, лакировкой, обмазыванием и другими видами обволакивания поверхности.
Для высоковольтных изделий все операции следует проводить в вакуумно-заливочных установках.
В последние 20 лет за рубежом нашел широкое распространение метод заливки АГД (автоматическое гелеобразование под давлением). Для этого метода необходим быстроотвержда-юшийся (5—10 мин при 150—160 °C) компаунд. Компаунд заливается в смыкающуюся форму под давлением 0,15—0,2 МПа. Форма разогрета на 50—60 °C выше температуры заливаемого компаунда. Во время желирования от горячих стеиок формы в центр заливки проводится подпитка заливки компаундом под давлением 0,15—0,2 МПа. Это снижает внутреннее напряжение отливки и снимает остаточные явления от усадки. Отливки, полученные таким способом, не имеют пузырей к раковин, очень точны по размерам. Метод рекомендуется для отливки проходных и опорных изоляторов из полимерных материалов для заводов с большим годовым объемом выпуска изделий.
Заливку деталей заливочными компаундами производят обычно в формы из металла или фторопласта. Металлические формы должны быть смазаны 3—7 %-ным раствором кремний-органического каучука СКТ в толуоле и термообработаны при 200 °C в течение 2 ч. В последнее время появилась сухая смазка «фто-ролон»; смазанные ею формы можно использовать 2—3 раза, не повторяя смазку. Изделия, подлежащие заливке (например, обмотки), фиксируются в форме и нагреваются вместе с ней до температуры, превышающей на 10— 15 °C температуру заливочного компаунда, после чего производится вакуумирование и отверждение по режиму. Открытые формы на время отверждения рекомендуется закрывать, чтобы предупредить улетучивание отвердителя.
Конкретные значения параметров технологических режимов применения разных компаундов зависят как от их состава, так и от условий применения, например от конфигурации и размеров заливаемых деталей, а также от требований, предъявляемых к изоляции.
В некоторых случаях приходится прибегать к довольно сложным, ступенчатым' режи
мам отверждения во избежание образования трещин.
Порошкообразные компаунды наносятся вибровихревым методом, а также вибровихре-вым в комбинации с электростатическим. Иногда применяется и струйный метод, основанный на использовании пистолета-распылителя или системы сопл, распыляющих порошок.
При вибровихревом методе порошок полимерного материала переводится в псевдоожиженное состояние, характеризуемое турбулентным движением взвешенных в газе частиц.
При погружении в псевдоожиженный слой изделий, нагретых до температуры выше точки плавления напыляемого материала, частицы последнего прилипают к их поверхности и затем сплавляются, образуя монолитный слой покрытия. Выдержка изделий в аппарате производится в течение нескольких секунд, после чего следует оплавление и полимеризация покрытий.
Толщина покрытий колеблется в. пределах 0,2—2 мм (обычно с допуском ±0,05 мм).
При комбинации вибровихревого метода с электростатическим псевдоожиженному слою порошка сообщается потенциал от источника постоянного тока высокого напряжения, а деталь заземляется. Основным преимуществом этого метода является возможность осуществлять напыление на холодные изделия, которые подвергаются лишь последующему нагреванию с целью оплавления и полимеризации покрытия.
Применение напыленных покрытий для изоляции различных шпилек, тяг, шин и других деталей электрической аппаратуры более эффективно по сравнению с покрытием, полученным намоткой. Для этих целей применяются эпоксидные покрытия с повышенной эластичностью, допускающие некоторое изгибание.
Напыление на поверхность обмоток электрических машин и аппаратов применяется с целью надежного скрепления витков и влаго-защиты. В этих случаях используют порошки с пониженной температурой напыления и полимеризации.
Зависимость £пр напыленных покрытий от толщины имеет характерный вид (рис. 6.15), связанных с механизмом их образования. Покрытия на острых углах, как правило, получаются примерно в 2 раза тоньше, чем на плоскости.
Марки и основные назначения компаундов приведены в табл. 6.29.
СВОЙСТВА КОМПАУНДОВ
Эпоксидные компаунды. В литературе приведены рецептуры, данные о физико-химических, электрических и технологических свойст-
Рис. 6.15. Зависимость £пр от толщины напыленного покрытия порошком ЭП-49А
§ 6.10
Компаунды
177
Таблица 6.29. Марки компаундов, режим отверждения, основное назначение
-V? .. • Марка	Химическая природа	ТУ	темпера- в туча, °C 2.3 		Й S 2 о время	§ н	Основное назначение
Компаунды горячего отверждения
УП-5-059	Эпоксидный	ТУ 6-05-241-146-77	80	2 ч	Пропитка трансформаторов те-
УП-5-109		ТУ 6-05-241-15-72	120	4 ч	левизионных приемников, работающих в интервале температур от —60 До +120 °C. Компаунд сам ©затухающий
					Пропитка иамоточиых изделий
.УП-5-111-1	»	ТУ 6-05-241-265-80	100	10,6 ч	Пропитка и заливка высоковольтных трансформаторов
УП-5-П1-6	Эпоксидный модифицированный	ТУ 6-05-241-52-73	100	3 ч	Пропитка катушек возбуждения электрических машин
УП-5-.162-1, УП-5-162-2	Эпоксидные модифицированные	ТУ 6-05-241-55-75	80	4 ч	Герметизация аппаратуры, работающей в условиях резких колебаний температур, тропической влажности, ударных и вибрационных нагрузок
УП-5-168С	Эпоксидный наполненный	ТУ 6-241-112-75	25	4 ч	Герметизация конструкций из стеклопластиков и металлов, работающих в условиях повышенных давлений
У П-5-183, УП-5-183-1	Эпоксидные модифицированные	ТУ 6-05-241-66-74	70	4—5 ч	Герметизация высоковольтных трансформатором, работающих в интервале температур от —60 до +120 °C при <р до 98 % и температуре окружающей среды +40 °C
УП-5-184, УП-5-184-1	То же	ТУ 6-05-241-67-75	60	2 ч	Пропитка многослойных обмоток высоковольтных трансформаторов, работающих в условиях циклических перепадов температур от —60 до +120 °C
УП-5-190	Эпоксидный модифицированный	ТУ 6-05-241-95-75	120	120 с	Балансировка якорей электродвигателей
УП-5-191	Эпоксидный	ТУ 6-05-241-91-79	140	5 мии	Струйная пропитка обмоток электродвиг ателей
УП-5-191-2	»	ТУ 6-05-241-128-76	120	3 мин	Струйная пропитка обмоток электродвигателей, работающих в интервале температур от —50 до +180 °C
УП-5-205, УП-5-256	Эпоксидные мо-дифицнроваи-	Т2 6-05-241-155-77	60	30 мин	Герметизация магнитных головок
УП-5-208	Эпоксидный модифицированный	ТУ 6-05-241-175-78	80—100		Покрытие печатного и навесного монтажа изделий радиоэлектронной аппаратуры, а также пропитка электротехнических изделий, работающих в интервале температур от —60 до + 100 °C
УП-5-218	Эпоксидный модифицированный	ТУ 6-05-241-251-80	80—100		Пропитка обмоток с диаметром провода более 0,08 мм, работающих в интервале температур от —60 до +150 °C
УП-5-21Й	То же	ТУ 6-05-241-250-80	60	1 Ч	Герметизация и обволакивание моточных изделий, работающих в интервале температур от —60 до +120 °C
УП-6-101	» >	ТУ 6-05-241-180-78	60	6 ч	Изоляция крупногабаритных изделий, работающих в условиях вибрации
У П-6-103-1, УП-6-103-2, УП-6-103-3. УП-6-103-4	Эпоксидные модифицированные	ТУ 6-05-241-230-80			Герметизация аппаратуры шахтной автоматики, в том числе крупногабаритных изделий, работающих в условиях повышенной влажности, под воздействием вибрационных нагрузок
УП-503А, УП-503Б	Эпоксидные одио-ком поиеитиые	ТУ 6-05-241-178-78	200	1.5 ч	Пропитка и заливка изделий радио- и электротехнической аппаратуры. Стойки в агрессивных средах в отвержденном состоянии, могут работать длительно при повышенных температурах
УП-504	То же	ТУ 6-05-241-244-80	80	3 ч	Пропитка и. .заливка изделий
УП-504Н			80	4 ч	аппаратуры, Длительно работающей при повышенных температурах в условиях тропической влажности и агрессивных средах
178
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд, б
Продолжение табл. 6.29
Марка	Химическая природа	ТУ	Режим отверждения		Основное назначение
			1 | темпера- । гура, СС t	время	
УП-592 УП-592-1 УП-592-3 УП-592-10 УП-592-10/1 УП-592-10/2 УП-592-10/3 УП-592-П Д-1. Д-112, ЭЗК-4, ЭПК-5, ЭЗК-9 Д-З. ЭПК-4, ЭПК-6 Д-61, ЭПК-1, ЭЗК-1 Д-36. Д-38, Д-38а. ЭЗК-5, ЭЗК-8, Д-90, Д-104. Д-127, Д-129, Д-130, Д-134, Д-135. Д-136, Д-137, Д-138 ЭКА ЭКС ЭКАМ-60 ЭД-16, ЭД-20 ЭКД-14 ПО ЭПСК ПК-11 Д-140	Эпоксидные модифицированные То же Эпоксидный Эпоксидные немо-дифицированные Эпоксидные » Эпоксидные модифицированные Эпоксидный, модифицированный олигоэфиром АГ-2 Эпоксидный, модифицированный олигоэфиром СГ-2 Эпоксидный, модифицированный олигоэфиром АГ-2 Эпоксидный, отверждаемый амином AM-14 Эпоксидный, модифицированный, отверждаемый амином AM-14 Эпоксидный модифицированный рлигоэфнр акрилатом Эпоксидный, модифицированный стиролом Эпоксидные не-моднфицирован-иые Эпоксидный, модифицированный полиамидом и ка рбоксил атным • каучуком	ТУ 6-05-241-101-75, ТУ 6-05-241-44-80 ТУ 6-05-241-106-75 ТУ 6-05-241-99-75 ТУ 6-05-241-59-73 РТМ «Эпоксидные компаунды повышенной эластичности» ТУ ОИК.504.050-76 ТУ ОИК.504.015-76 ТУ ОАБ.599.051 ТУ 16-504.040-80 ТУ 16-504.041-80 ТУ 6-05-1882-80 ТУ ОЯШ.504.033-78 ТУ ОЯШ.504.026-77 РТМ «Эпоксидные компаунды повышенной эластичности»	85 85 85 65 65 75 70 65 80 120 80 120 120 60 130 или 150 130 150 170 150 120 80 60 120 150 1-80 150 180 20 60 100	3 ч 4 ч 6,5 ч 3,5 ч 6.5 ч 4 ч 4 ч 4,5 ч 10 ч 10 ч 10 ч 10 ч 10— 15 ч 24 ч 50— 60 ч 24— 30 ч 50— 60 ч 24— 30 ч 15 ч 24 ч 6 ч 6 ч 15 ч 4 ч 24 ч 6 ч 24 ч 6 ч 6 ч 2 ч 10 ч	Изоляция деталей, не допуска-' ющих сильного сжатия при отверждении компаундов. Обладают холодостойкостью, механической прочностью, тропикостой-костью. Интервал рабочих температур от —60 до 4-140 °C Изоляция н герметизация крупногабаритных изделий из легких сплавов, дросселей н других изделий, ие допускающих сильного сжатия прн отверждении.' Обладают улучшенной холодостойкостью. эластичностью. Интервал рабочих температур от —70 до +140 °C (УП-592-10/3— от —40 до + 140 °C) Герметизация аппаратуры, длительно. работающей в морской воде. Интервал рабочих температур от —60 до +140 °C. Может быть использован в качестве клея, а также в качестве электроизоляционного покрытия Пропитка обмоток трансформаторов, дросселей, электрических машин То же Пропитка многослойных аппаратных катушек Изолирование и герметизация радиотехнической н электронной аппаратуры, ие допускающей нагрева выше 70—80 °C или сильного сжатия при отверждении Пропитка и заливка крупногабаритной радиотехнической н электронной аппаратуры То же Литая изоляция с повышенной стойкостью к растрескиванию, работающая при температуре до +130 °C Литая изоляция, стойкая к действию кипящей воды Пропитка	преимущественно струйным методом обмоток влагостойкого и тропического исполнений с рабочей температурой от —60 до +155 °C Производство стеклослюдинитовых лент, применяемых при изоляции турбо- и гидрогенераторов (изоляция ВЭС-2) Пропитка и промазка стекломи-каленты и стеклослюдинитовых леит, применяемых при изоляции турбо- н гидрогенераторов (изоляция ВЭС-1) Пропитка стержней высоковольтных электрических машин и других электротехнических изделий класса  иагревостойко-сти F Обволакивающий влагозащитный материал для изолирования трансформаторов,	дросселей, функциональных блоков и дру-гих деталей, работающих в диапазоне температур от —60 до + ЮОСС
§ 6.10
Компаунды
179
Продолжение табл. 6.29
Марка	Химическая природа	ТУ	Режим отверждения		Основное назначение
			1 температура. °C	время	
Д-57 Д-132 Д-117а Д-144 ЭЗК-7 ЭЗК-10 ЭЗК-11 ЭЗК-13, ЭЗК-14, ЭЗК-15, 33 К-18, 33K-1S, 33 К-20, ЭЗК-21, ЭЗК-22. ЭЗК-23 КЭ-2 КЭ-3, КЭ-Зч КЭП-1 КФ-1 КФ-4 ЭПК-101 К-115. К-168, K-2OI эпк-т эпк-с, эпк-ст ЭКБ	Эпоксидный, МО' инфицированный полиэфиром Эпоксидный Эпоксидный, модифицированный олеиновой кислотой и касторовым маслом Эпоксидный с аддуктом тунгового масла и малеинового ангидрида Эпоксидный, модифицированный бутил метакрилатом и касторовым маслом Эпоксидный Эпоксидный, модифицированный бутил метакрилатом и касторовым маслом Эпоксидные, модифицированные полиэфиром Эпоксидный Эпоксидные Эпоксидный, модифицированный полиэфиром Эпоксидный Эпоксидный, модифицированный полиэфиром Эпоксидные, модифицированные полиэфиром Эпоксидный модифицированный теплопроводный Эпоксидные само-затухающие Эпоксидный быст-роотверж дающийся	РТМ ОАА.686.042-70 ОСТ 11028.006-74 РТМ ОАА.686.042-70 ОСТ 11028.006-74 РТМ «Эпоксидные компаунды для изолирования электроэлементов» РТМ ОАА.686.038-70 РТМ ОАА.686.038-70 РТМ ОАА.686.038-70 ТУ ОЯШ.504.034-78 ТУ ОЯШ.504.053-80 ТУ ОИК.504.056-82 па полиэфир 22 ТУ ОЯШ.504.015-76 ТУ ОЯШ.504.044-78 ТУ ОЯШ.504.064-81	120 120 140 100 120 70-80 120 140 80 100 140 120 120 120— 130 120 120 120 150 100 120 150 100 150 150	15 ч 10 ч 5 ч 5 ч 5 ч 3—6 ч 10 ч 10 ч 1 ч 2 ч 3 ч 20 ч 14— 20 ч 24 ч 20 ч 20 ч 15 ч 16 ч 8 ч 15 ч 16 ч 10 ч 6 ч 3— 5 мин	Изолирование обмоток высоковольтных трансформаторов и дросселей больших габаритов, конструкций, насыщенных металлом, деталей с малым TKZ Литая изоляция с повышенной ударной вязкостью Заливка конструкций, насыщенных металлом и предназначенных для работы прн низких температурах Изолирование катушек импульсных трансформаторов, обволакивание тороидальных трансформаторов, блоков резисторов, заделка зазоров между обмоткой и магнитопроводом Изолирование обмоток крупногабаритных	высоковольтных трансформаторов, работающих в диапазоне температур от —60 до +120 °C при <р=95±3 % й температуре +40 °C Заделка зазоров между обмотками трансформаторов и магии-топроводами Изолирование радиотехнической и радиоэлектронной аппаратуры Заливка трансформаторов тока напряжением до 30 кВ небольших и средних габаритов (масса компаунда до 7 кг) Заливка трансформаторов тока напряжением до 110 кВ всех габаритов Заливка трансформаторов тока напряжением до 10 кВ небольших габаритов (масса компаунда до 3 кг) Заливка изоляторов для высоковольтных аппаратов, заполненных элегааом. Легко обрабатывается на станке Заливка высоковольтных изоляторов для выключателей и других изоляционных деталей, применяемых в электротехнических аппаратах, заполненных элегазом Пропитка и заливка деталей, микросхем, кремниевых полупроводниковых приборов, работающих длительно при температуре от —60 до +130 °C Заливка и прочитка статорных обмоток погружных двигателей, а также заливка блоков дросселей и резисторов То же » X» » » Заливка изоляторов и других электроизоляционных изделий, к которым предъявляется требование самозатухания Заливка опорных и проходных изоляторов методом желирова-кня под давлением (метод АГД)
180
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Продолжение табл. 6.29
Марка	Химическая природа	ТУ	Режим отверждения		Основное назначение
			1 температура» °C	время	
ЭЗК-8/4	Эпоксидный	ТУ ОЯШ.504.038-78	60 100 150 180	8 ч 12 ч 6 ч 4 ч	Заливка статорных обмоток погружных электродвигателей и других электротехнических изделий класса нагревостойкости F
ЭПМ-63	»	ТУ ОЯШ-504.040-78	150	15 ч	Пропитка стеклослюдниитовых лент
ЭТП, ЭТЗ	Эпоксидно-крем-иийоргаиические	ТУ ОЯШ.504.002-75	100 120 140	2 ч 6 ч 16 ч	Пропитка и заливка различных электро- н радиотехнических изделий классов I7 и Н
ЗК-ЭТ	Эпоксидио- кр ем -йцйорга нический с каучуком ПДИ-ЗАК	ОСТ 4ГО.054.213 ОСТ 4Г0.029.206	100	18— 20 ч	Герметизация высоковольтных блоков питания, катушек трансформаторов и др.
Б-ИД-9127	Полиэфиримидный	ТУ 16-504.038-77	130	1 ч	Пропитка струйным методом обмоток машин и аппаратов классов В и F. Применяется также в качестве связующего при изготовлении стеклопластиков
Б-ПЭ-9128	Полиэфирный	ТУ 16-504.038-77	140 150	1 ч 2 ч	Пропитка струйным методом обмоток машин и аппаратов классов В и F ча автоматизированных пропнточно-сушиль-ных установках, рассчитанных на применение одиокомпонент-ных лаков без растворителей
Б-ИД-9127Э Б-ИД-9147	Полиэфиримид-иый Ненасыщенный олигоэфиримид-изоциануратиый	ТУ 16-504.038-77 ТУ 16-504.038-77	130 180	1 ч 2— 2.2 ч	Пропитка струйным методом обмоток машин и аппаратов классов В и F с высотой оси вращения до 350 мм, а также обмоток машин и аппаратов общего, тропикостойкого и взрывозащищенного нсполиеинй Пропитка струйным методом обмоток машин и аппаратов класса Н с высотой оси вращения до 250 мм, а также обмоток машин общего, тропикостойкого и взры-возащищеиного исполнений
КТМС-2	Полиэфирный со стиролом	ТУ ояш.504.032-78	120	12 ч	Пропитка катушек трансформаторов и изготовление цементирующих масс для заделки торцов катушек трансформаторов и других обмоток, работающих в интервале температур от —60 до + 120 °C
КП-18	Полиэфирный	ев ’			Пропитка обмоток машин общего назначения, трансформаторов, дросселей н узлов аппаратуры, длительно работающих в интервале температур от —60 до + 130 °C н кратковременно при 150 °C
КП-34. КП-50. КП-101. КП-103	Полиэфирные (КП-34 модифицирован полнор-ганосилоксаиом)	ТУ 16.564.014-77, ТУ 6-05-1914-81, ТУ 6-09-15-4134-75, ТУ 16.504.011-76,			Пропитка обмоток машин, аппаратов, трансформаторов, в том числе влагостойкого и тропического исполнений, класса F
ЭПМ-2	Полиэфирный	ТУ 6-09-15-822-72	—	'—	Компаундирование в процессе намотки аппаратных катушек влагостойкого и тропического исполнений с рабочей температурой до 150 °C
МБК-1. МБК-2, МБК-3	Метакриловые	ТУ 6-16-1602-71, ТУ 6-16-2004-75			Пропитка н заливка виброуда-ростойких двигателей, а также аппаратуры, работающей в условиях высокой влажности. Рабочие температуры: класс А — без наполнителя, класс F — с наполнителем
КМ-9	Метакриловый	ТУ 6-09 1668-72			Герметизация миниатюрных трансформаторов с ферритовыми или пермаллоевыми сердечниками, элементов вычислительных устройств, микромодульиой техники и других деталей, к которым предъявляются требования стабильности электромагнитных параметров при —60—+80 °C и высокой влажности. Заливка тонкостенных стеклянных деталей приборов
§ 6.10
Компаунды
181
Продолжение табл. 6.29
Марка	Химическая природа	ТУ	Режим отверждения		Основное назначение
			температура, °C	время	
АС-5	Акрилатный ста-билизирова нный	ТУ ОЯШ.534.008-75	85	48 ч	Пропитка и заливка обмоток с изоляцией классов Вир
К-30	Полиуретановый со стиролом	—	80 120	2—5 ч 16— 24 ч	Пропитка и заливка различных деталей, работающих в интервале температур от —80 до +60'°C
К-31	То же		60 70—80	2—7 ч .24 ч	Заливка катушек трансформаторов и других деталей, работающих в интервале температур от —80 до +120 °C
К-ЗОК if.	Полиуретановый со стиролом наполненный		80 120	2—5 ч 16— 24 ч	Заливка различных деталей аппаратуры, работающей в интервале температур от —80 до +150 «С
КГ-102	Полиуретановый	ТУ ОЯШ.504.028-77	40-60	5—7 ч	Электроизоляционный демпфирующий материал для заливки различных деталей, работающих в интервале температур от —60 до +60 °C
Вклад 13-1	»	ТУ 6-05-221-607-84	40—60 80— 120	5—7 ч 16— 17 ч	Залнвка трансформаторов = н других изделий
Вклад 14	>	ТУ 6-05-221-765-84	40—60 80— 120	5—7 ч 16-17 ч	То же
10-50 10-60 10-70 МФВГ-1. МФВГ-3	Полиуретановые Кремннйоргаин-ческие	ТУ 38-40324-70 ТУ 6-02-965-81	20 50 80	3 сут 16 ч 10 ч	Герметизация различных деталей: трансформаторов, катушек индуктивности, микромодулей Пропитка и промазка обмоток машин, изготовление слоистых материалов с длительной рабочей температурой 180 °C, а также залнвка узлов и деталей электротехнического и электронного оборудования
К-67, К-67Ф	То же	ТУ 6-02-844-78			Пропитка обмоток оборудования с длительной рабочей температурой 180 °C. Допускают кратковременную температуру до 250	К-67 — пропитка обмоток электрооборудования с повышенными требованиями к цементации, К-67Ф — к термоэластичности
К-43		ТУ 6-02-682-76	220	24 ч	Пропитка обмоток машин с рабочей температурой до 180 РС
	Компаунды для напыленной изоляции			
ЭП-49А/1	Эпоксидный	ТУ 6-05-1420-75		
ЭП-49А/2, ЭП-49Д/1. ЭВП-10, ЭП-49Д/2	»-	ТУ ОАЮ503.0Ю, ТУ 6-05.1420-75		
ЭВН-в	Эпоксидный	ТУ ОАЮ504.018	 —	—
УП 2155 ПЭП-219		ТУ 6-05-1420-75 ТУ 6-10-1597-77	—	—
Компаунды холодного отверждения
УП-5-105-2	Эпоксидный	ТУ 6-05-241-111-75	25	2 ч
УП-5-168С	Эпоксидный наполненный	ТУ 6 05-241-112-75	25	4 ч
Напыление- пазовой изоляции с рабочейтемпературой от —60 до +130 °C, кратковременно (до 500 ч) 180 °C
Напыление по металлу и обмоткам с рабочей температурой от —60 до +130 °C (ЭВП-10 до 140 °C или в течение 1000 ч до 180 °C)
Изолирование шин и аналогичных им деталей с рабочей температурой от —60 до +130 °C Нанесение антикоррозионных, декоративных и электроизоляционных покрытий
Герметизация и склейка электро- и радиотехнических изделий, шпатлевка неплотностей различной аппаратуры, длительно работающей в интервале температур от —60 до +75 °C Герметизация конструкций из стеклопластиков и металлов, работающих в условиях повышенных давлений
182
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Продолжение табл. 6.29
Марка	Химическая природа	ТУ	Режим отверждения		Основное назначение
			I темпера* 1 тура, еС	,	1 ! время	| 1	
УП-5-199 УП-5-199-1 УП-5-220 УП-5-221 УП-5-122 АТ, УП-5-122АТ-1 УП-6-102 УП-6-104 Д-6, Д-8, ЭЗК-6, Д-9, Д-9а 10-10 10-20 ПЭК-18 ПЭК-19, ПЭК-20, ПЭКЛ-19, ПЭКЛ-20 ЭЗК-12 Герметик- ЭГ ЭЗК-17 10-90 10-145	Эпоксидные Эпоксикремний-органический Эпоксидный > > » Эпоксидные, пластифицированные полиэфиром или днбутилфталатом Эпокситяоколо-вый Эпоксидный, модифицированный полиэфиром и тиоколом Эпоксидные, модифицированные карбоксилатными каучуками или полиэфирами Эпоксидный со стиролом Эпоксидный Эпоксидный, модифицированный тиоколом Полиуретановый »	ТУ 6-05-241-171-80 ТУ 6-05-241-262-80 ТУ 6-05-241-263-80 ТУ 6-05-1816-77 ТУ 6-05-241-181-78 ТУ 6-05-241-216-79 ОСТ 11028.006-74 ОСТ 11028.006-74 ТУ 38-5-814-68 ТУ ОЯШ.504.050-79 ТУ 38-40325-70 ТУ 38-40326-70	20 20 20 20 25 25 25 25 20 20 80 80 20 50.-60 20 60-80 20—25	2,5 ч 2,5 ч 3 ч 3,5 ч 4 ч 5 ч 6—8 ч 2—3 ч 24 ч 16— 20 ч 8 ч 8— 16 ч 24 ч 48 ч 24 ч 8 ч 4—5 ч	Изоляция мест соединения или разделки кабелей, а также для заводского изготовления кабельной арматуры с последующей заливкой компаундом и а месте монтажа в полевых условиях при -40-85+35 °C Герметизация аппаратуры, работающей в интервале температур от —60 до 4-120 °C, в условиях повышенной влажности, под действием вибрационных и механических нагрузок Заливка изделий радиоэлектронной промышленности, работающих в условиях повышенной влажности (<р . до 98 %) под действием вибрационных и механических нагрузок Применяется при монтаже огней углубленного типа и кабе-. лей к ннм в аэродромных покрытиях. Обеспечивает надежное крепление огней и герметизацию кабелей в условиях воздействия силовых, вибрационных и температурных нагрузок, нефтяных масел и авиационного топлива. Интервал рабочих температур от —40 до 4-60 °C Изоляция крупногабаритных йз- делий, работающих в  интервале температур от —60 до 4-120 °C Изоляция высоковольтных изделий с большой плотностью монтажа, содержащего чувствительные к механическим и тер-» мическнм воздействиям элементы, работающие в интервале температур от —60 до +100 °C Изоляция тороидальных трансформаторов, блоков резисторов и других деталей, работающих в интервале температур от —60 до +80 °C. Используются в качестве клеев холодного отверждения Герметизация элементов аппаратуры, работающей в интервале температур от —60 до +80 °C и кратковременно (до 1000 ч) при 100 °C Герметизация элементов радиотехнической н радиоэлектронной аппаратуры Герметизация малогабаритных деталей радиоэлектронной аппаратуры, работающей в среде воздуха в интервале температур от —60 до +120 °C, допускающих работу в условиях тропической влажности Изоляция бумажных и металлобумажных конденсаторов н других деталей Герметизация трубчатых электронагревательных элементов автоматических стиральных машин Изоляция радиотехнической и электронной аппаратуры Герметизация изделий, содержащих элементы, чувствительные к механическим нагрузкам Изоляция аысэковольтных выводов электронно-лучевых приборов
§ 6.10 ;
Компаунды
183
Продолжение табл. 6.29
Марка	Химическая природа	ТУ	Режим отверждения		Основное назначение
			температура, °C	время	
Виксинт- К-18	Крем Нийоргани-ческий	—			Герметизация приборов, работающих в интервале температур от —60 до 4-250 °C (200 ч) в условиях повышенной влажности. Не рекомендуется для применения в изделиях из незащищенной меди и ее сплавов
Виксннт У-1-18	То же	ТУ 38-103420-78		—	Герметизация устройств, работающих в различных климати-
Герметика КЛ	» >				ческих условиях. Допускает использование в диапазоне температур от —60 до +300 °C (вик-сиит) и от —60 до +250 °C (КЛ) кратковременно
МБ-50	Битумная мастика	ТУ 16-503.073-76	—		Залнвка конденсаторных высоковольтных вводов
225Д	Битумный	ТУ 6-10-1056-75			Пропитка под давлением катушек и обмоток высоковольтных машин н машин влагостойкого исполнения
225Р	Битумный разбавитель	ТУ 6-10-1058-75	—	—	Компаунд служит для разбавления компаунда 225Д
вах большого количества эпоксидных компаундов. Зачастую компаунды имеют лишь разные обозначения, а по составу и свойствам подобны (например, компаунды Д-1 и ЭПК-5, ЭПК-1 н Д-61 и др.).
Пропиточные компаунды горячего отверждения. Большинство компаундов представляют композиции, состоящие из смолы ЭД-16 (компаунды Д-1, Д-З, Д-36, Д-Н2, ЭПК-5, ЭПК-4, ЭПК-6, ЭКА, ПО, ЭПСК, УП-5-105, УП-592, УП-592/1) с различного типа отвердителями и пластифицирующими добавками. Компаунды Д-61, ЭПК-1, ЭКД, ЭМТ-1 — композиции на основе смолы ЭД-20, ЭКБ — на основе смолы ЭД-22. Они имеют меньшую вязкость и по сравнению с компаундами на основе смолы ЭД-16 аналогичного состава имеют лучшую пропиточную способность.
Ниже приводятся свойства компаунда иа основе смол ЭД-16, ЭД-20 с отвердителем АМ-14.
р, Ом-м:
при 20еС >	а	.	*	.	»	S
при 130 °C	.	.	.	>	а
при 150 °C	.	.	.	-.	.	.
после выдержки	45	сут	в
кипящей воде..........
после выдержки 30 сут с ср=95+98 % при 40°C .
tg6 (1000 Гц):
при 20°С ...... .
при 130 °C.............
при 150 °C............
после выдержки 45 сут в кипящей воде...........
после выдержки 45 сут с <р=95-+98 % при 40 °C .
е, (1000 Гц):
при 20 °C..............
при 130 °C.............
при 150 "С ............
IO»
10й— ю1?
10»
104
104
0,004—0,006 0,005—0,009 0,025—0,040
0,008—0,02
0,006
3,7—4,0
4,3—4,7
4.9—5,1
после выдержки 45 сут в кипящей воде............
после выдержки 30 сут с Ф=95+98 % при 40 °C . Предел прочности при растяжении, МПа..................
Ударная вязкость, кДж/м2 . Теплостойкость по Вика, °C .
Продолжение
3,8—4,2
3,7—4,3
60—90
11—20
135
Компаунд ЭКД-14, применяемый преимущественно для струйной пропитки, поставляется комплектно с отвердителем и ускорителем н имеет следующие свойства:
Время полимеризации при
160 °C, мин .......	30
р, Ом-м: при 20 °C.................... 1018—101*
при 155°С................ 108—1010
- после выдежки 30 сут с
Ф=95-4-98 % при 40 °C . . .	104
после термического старения при 190 °C в течение 70 сут и выдержки в воде в течение 24 ч . ............... 104
£Пр, МВ/м, при 50 Гц и h—
= 1,0+1,2 мм: при 20 °C................. 20—34
при 155 °C.................. 18
после выдержки 30 сут с
$=95+98% при	20 °C . .	22—25
Предел прочности прн растяжении, МПа.............  .	50—77
Относительное удлинение при разрыве, %................ 6—Ю
Ударная вязкость, кДж/м2 .	12—15
Потеря массы после 70 сут термического старевия при 190 «С, %,.............  .	12
Рис. 6.16. Зависимость вязкости эпоксидного компаунда ЭМТ-1 от продолжительности выдержки при 60'С. Измерение при 60 °C:
1 — ежедневное обновление на 50 %; 2 — то же на 25%
Рис. 6.17. Зависимость tg6 компаундов при 130 °C от продолжительности старения при 180 °C:
1 — компаунд 110; 2 — компаунд ЭПСК
Рис. 6.18. Зависимость р компаундов от продолжительности старения при 180 °C:
/ — компаунд ПО; 2 —компаунд ЭПСК;----------
измерение при 20 °C;------измерение при 20 °C
после 48 ч увлажнения (<₽=95+98 %, <=20 °C)
Продолжение
Цементирующая способность на пучках проводов ПЭТ-155 при 155 °C, Н . . . . . ' .	150
То же после 70 сут термического старения при 190 °C .	120
Пропиточные компаунды должны обладать низкой вязкостью и большой жизнеспособво-стью, особенно при температуре пропитки. Многие эпоксидные компаунды обладают ограниченной жизнеспособностью вследствие возрастания вязкости с течением времени, особенно при повышенной температуре. Поэтому в котел для пропитки к старому компаунду необходимо добавлять свежеприготовленный. На рис. 6.16 приведены для примера графики возрастания вязкости компаунда ЭМТ-1 (смола ЭД-16, отвердитель МТГФА) при 60 °C и разных степенях обновления.
Свойства некоторых марок компаундов приведены в табл. 6.30—6.33 и показаны на рис. 6.17—6.20.
Заливочные компаунды горячего отверждения представляют собой композиции в основном на основе смолы ЭД-16, отвердителя — малеинового ангидрида, наполнителя — пылевидного кварцевого песка, фтористого кальция (КФ-1). Отдельные представители этой группы готовятся на основе смол ЭД-20 (ЭЗК-7,
Таблица
6.30. Показатели компаундов горячего отверждении (Д и ЭПК)
Показатель' 	Д-1	Д-З	ЭПК-4	Д-36	Д-61	Д-П2
Плотность; кг/м3	1230— 1250	1230— 1250	1230— 1250		1230— 1250	—
Предел прочности при статическом изгибе, МПа	ПО-143	100- 140	НО	105	98—110	131
Предел прочности при сжатии, МПа	105— 130	100— 130	—	130	100— 120	136
Ударная вязкость, кДж/м2	10—28	9—21	16	10* 33**	8—19	18—22
Теплостойкость по Мартенсу, °C	105— НО	—	—	70— 80	103	82
ТК1, ММ’С-».	60	65	65	— 	60	—•
Коэффициент теплопроводности,	0,16	0,17	0,17	—	0,16	—
Вт/(м-°С)					101»	1012
р при 25±10° С, Ом-м, не менее	№	101»	1012	1012		
ег (Ю« Гц) при 25±10°С	4,0	4,0—4,1	4,2	4,0*	3,9	3,5***
tg6 (10е Гц) при 20±Ю°С Вар, МВ/м, при'50 Гц в однородном	0,02	0,019— 0,02	0,025****	0,025*	0,019— 0,023	0,01***
поле (толщина-1,0 мм): 				22		
при 20 °C	ЧП	— I 	  Ч		52	53
при-120-°C		—	—	•—	27	
1/пр, кВ, при 50 Гц между залитыми игольчатыми электродами радиусом 3 мм:						
при 20 °C	31	30	—	  ч	31	31
при 120 °C . * При 20 °C.	. - ** При 120 °C. При 10’ Гц. ••*• При 50 Гц.	29	17	—	—	31	
						
§ 6.10
Компаунды
185
Таблица 6.31. Показатели пропиточных компаундов горячего отверждения, применяемых для термореактивной изоляции типов ВЭС и «монолит»
г -	Показатель	ЭМТ-1 (смола ЭД-16, отвердитель МТГФА)	ПК-11 (смола ЭД-22, отверди-, гель и-МТГФА)	110
Продолжительность отверждения при 150 °C, ч	2,5—3	2—4	—
Ударная вязкость, кДж/м2	10—17	12—20	,	—
Предел прочности при растяжении, МПа:			
при 20 °C	45—50	50—70	40—45
при 130 °C	3,9—4,5	6,5—9,0	3,3-^4,4
Относительное удлинение при разрыве, %:			
при 20 °C	5,5—10	6—10	4,5—5,0
при 130 °C	20—26	25—30	7,0—11,3
Теплостойкость по Мартенсу, °C р, Ом-м, не менее: при 20 °C	110—115	114—118		
	2- Ю1*	1013	Ю13
при 130 °C	2- 104	1011 .	10»
tg6 (50 Гц), не более:		0,002	
при 20 °C	0,003		0,01
при 130 °C	0,06	0,05	0,15
Вт (50 Гц), не более:			
прн 20 °C	3,9	3,8	—
при 130 °C	4,6	4,8	—
ЕПр при 20 °C, МВ/м, не менее	26—28	25—30	25
компаунды с полиглицндиловыми эфирами н др.), ЭД-8 (Д-97, ЭЗК-Ю, ЭЗК-20, ЭЗК-23, КЭ-3 и др.), смеси смол ЭД-20 и ЭД-8 (ЭПК-101, ЭПК-Т и др.). В качестве отвердителей также используются метилтетрагидрофталевый ангидрид (ЭЗК-9, ЭПК-101 и др.), смесь малеинового и фталевого ангидридов (Д-97, ЭЗК-Ю, ЭЗК-13 и др.), фталевый ангидрид (КЭ-2, КЭ-3, КЭП-1, ЭЗК-20), изометилтетра-гидрофталевый ангидрид (СКФ-4, ЭЗК-8/4, ЭПК-Т).
Компаунды, модифицированные жидкими тиоколами (компаунды Д-38, Д-38а и др.), отличаются повышенной механической прочностью и малой влагопроницаемостью. Эти компаунды могут работать в тропических условиях. Компаунды, модифицированные жидкими тиоколами (Д-127, Д-1-29, Д-130, Д-134, Д-90, Д-104 и др.) и карбоксилатным каучуком (Д-140), не содержащие наполнителя, имеют повышенную эластичность и холодостойкость. Компаунды, содержащие в качестве наполнителя пылевидный кварцевый песок (Д-135, Д-136, Д-137, Д-138 и др.), отличаются повышенной теплопроводностью.
При наполнении компаунда смесью кварцевого песка с нитридом бора коэффициент теплопроводности возрастает до 1—1,2 Вт/ /(м-°С).
Отдельные компаунды содержат различного типа полиэфиры и другие пластифицирующие добавки. Такого типа компаунды, как ЭКА и ЭКС, модифицированные олигоэфирами АГ-2 н СГ-2, отличаются повышенной эластичностью; компаунд ЭПК-101, модифицированный полиэфиром, обладает повышенными эластичностью и ударной вязкостью. Компаунды на основе эпоксифенолофталеиновой смолы, эпоксииоволачной и модифицированных поли-оргаиосилоксанами эпоксидных смол имеют повышенную нагревостойкость.
Свойства некоторых типов заливочных компаундов приведены в табл. 634—6.37.
Порошкообразные компаунды для напыленной изоляции. Компаунды-порошки ЭП-49А, ЭП-49Д, ЭВН-10, ЭВН-6 состоят из высокомолекулярных эпоксидных смол, наполнителей — пылевидного кварцевого песка и различных отвердителей.
Рис. 6.19. Зависимость предела прочности при растяжении компаунда ЭПСК от продолжительности термического старения. Испытание при 20 °C:	...
1 — при 160°C; 2 —при 180°C; 3—при 200°C
Рис. 6.20. Зависимость ударной вязкости компаунда 110 от продолжительности термического старения:
1 — при 160 °C; 2 — при 160 °C; 8 — прн 200 °C
186
Лаки, змали, компаунды, клеи
Разд. £
Таблица 6.32. Показатели пропиточных и
Показатель	УП-5-109	УП-5-ПМ	УП-5-П1-6	УП-5-162	УП-5-184	
Условная вязкость по вискозы-	250	20	30*	20	140	
метру ВЗ-4, с	(25 °C)	(100 °C)	(100 °C)	(50 °C)	(20 °C)	
Время желатинизации, мин	240	630	180	7	120	
Предел прочности, МПа:	(120 °C)	(100 °C)	(100 °C)	(80 °C)	(60 °C)	
при растяжении	50	40	35—40	—-	40	
при сжатии	—-	50 .	60	—-	—	
при изгибе	—	60	70	125	——	
Ударная вязкость, кДж/м2	10	17	—	—	10	
р при 20 °C, Ом-м	5-10“	10“	1013	5-10“	Юга	
tg6 (106 Гц) при 20 °C	0,01	0,03	0,03	0,014	0,03	
ег (106 Гц) при 20 °C	4,0	4,0	—•	—	—	
£пр, МВ/м, при 20 °C	25	25	20	—	20	
Примечание. Время самозатухания компаунда УП-5-059 по методу «Огневая труба» не более 5 с.
* По вискозиметру ВЗ-1.
Для порошкообразных эпоксидных компаундов электроизоляционного назначения типично значительное содержание минерального наполнителя (обычно не менее 150 % к связующему). Это способствует достижению важнейших свойств напыленной изоляции: повышенной теплопроводности и стойкости к термоударам. Порошки образуют покрытия, стойкие к термоударам в интервале температур —60 <-+150 °C, пригодные для изделий тропического исполнения с иагревостойкостью класса В.
Растекаемость расплава порошков ЭП-49А/2 и ЭП-49Д/1 выше, чем у порошков ЭП-49А/1 и ЭП-49Д/2 соответственно. Компаунд ЭВН-6 образует покрытия с более высокой термоударостойкостыо и эластичностью, чем компаунды остальных марок, допуская после напыления некоторое изгибание шин, но ши-
ны должны быть заранее отформованы. Наиболее' высокой адгезией обладают покрытия типа ЭД-49Д, но они заметно уступают по диэлектрическим характеристикам другим напыленным покрытиям электроизоляционного назначения. Полимеризация покрытий ЭП-49А и ЭВН-6 осуществляется в течение 5 ч при 170—200 °C, покрытий ЭП-49Д — 6 ч при 150 °C. Наименьшую длительность термообработки имеют покрытия ЭВН-10, УП-2155 и ПЭП-219 (0,5—1 ч при 160—180 °C).
Свойства покрытий из порошкообразных компаундов приведены в табл. 6.38 и показаны на рис. 6.21 и 6.22.
Компаунды холодного отверждения. Компаунды Д-6, Д-8, Д-9, Д-9а, ЭЗК-6 представляют собой композиции, состоящие из смолы ЭД-16 или ЭД-20, пластификаторов и дибутилфталата или полиэфира МГФ-9, наполните-
Таблица 6.33. Показатели эластичных пропиточных компаундов горячего отверждения
Показатель	ЭКА	ЭКС	экд
Предел прочности при растяжении, МПа	20—25	3—8	8—12
Относительное удлинение при разрыве, %	120—160	150—190	50—60
р, Ом-м: при 20 °C	101»	1013	10“
при 100 °C	10’—108	10е	—
после выдержки в воде: 24 ч	10“	10“	
30 сут	10»	10»	Ю1»
Впр при 50 Гц и 20 °C, МВ/м	20	25 -	40
ег (Ю3 Гц): при 20 °C	4—5	7—7,5	3,9; 6,3**
после 30 сут выдержки в воде при 20 °C tg6 (103 Гц): при 20 °C	7,1—7,3	7,5—7,9	5,5*
	0,006—0,020	0,005—0,010	0,033
при 100 °C	0,06—0,10	0,05—0,09	0,044**
после 30 сут выдержки в воде при 20 °C	0,07—0,08	0,04—0,07	0,06*
* Выдержка в атмосфере с <р=98±2 % при 40 ’С. « Прн 80 °C.
§ 6.10
Компаунды
187
пропиточно-заливочных эпоксидных компаундов
	УП-5-182-1	УП-5-191	УП-5-191-2	УП-504	УП-504Н	УП-503А	УП-503Б	УП-5-059	УП-5-208	УП-5-218
	130			250	,—		12	25	150	250	120
	(20 °C)		(25 °C)			(100 °C)	(100 °C)	(40 °C)	(25° С)	
	120	5	3	180	240	18	15	120	-—.	—
	(60 °C)	(140 %;)	(120 °C)	(80° С)	(80 °C)	(200 °C)	(200 °C)	(80 °C)		
	30	30	45	—	—	—	—	—.	30	—
		60	60	130	180	—-	—	—	— I 	—
		50	65	80	—	—	—	—	—•	—
	10	 1 1	1	——	—	и -	,—-	——	—			
	1О12	1012	1012	10й	10“	101s	101s	10“	10“	101°
	6; 03	0,02	—	0,25	0,035	0,02	0,02	0,015	0,03	0,03
		—  '	-—	-—	—.	3,7	3,7	3,7	4,0	4,0
	20	20	20	28	20	20	20	20	15	20
Таблица 6.34. Показатели заливочных эпоксидных компаундов (ЭЗК)
Показатель	ЭЗК-1	ЭЗК-4	ЭЗК-5	ЭЗК-6	ЭЗК-7	ЭЗК-8	ЭЗК-9	01-Ж6	ЭЗК-11	ЭЗК-12
Плотность, кг/м®	1850	1810	1520	1220	1600	1450	1600—1800	1670	1120*	1500
Предел	прочности	140	ио	70	90	78	65	70—120	135	—	85
при статическом изгибе, МПа										
Ударная	вязкость, кДж/м2 ТК 1. 10 ~® °C-1	9,0	6,6	4,0	5,5	5.9	14,2	5,5—Ю	14	•	6
	30—34	34	30	30	34	90	38-40	40	35	35
Коэффициент теплопроводности, Вт/(ы-°С)	0,75	0,75	0,52	0,35	0,46	0,29	0,98	0,69	0.23	—
.Линейная усадка, %	0,5—1.2	0,5—1,2	1,0—1,2	1.0—1,5	0.53	1,0—1,45	0,7—1.0	1,67	5,5	0,5
р, Ом-м: при 20 °C при 100 °C	1012	1013	Ю12	101’	1018	1012	1018	10‘в	10“	1012
	10й	1012	10»	10“	107	10®	101*	101и	—	10’
. прн 150 °C £,.(10° Гц):	10®	10а	’—	—•	10*	•—	10»	10*		—,
прн 20 °C	3,9	4,7	5,5	4,6	4.0	6,4	4,3	5,0	4,1	9
при 100 °C	4,5	4,9	—	4,8**	5,4	8,0	4.7	5,0	—	12,3
при 1S0°C tg6 (10е Гц): при 20 °C	5,2	5,2	—	—	6,2		5,0	6,0	—	—
	0,013	0,011	0,014	0,014	0.02	0,017	0,009	0,013	0,01	0.019
прн 100 °C	0,014	0,018	-—	0,014*»	0.04	0.09	0,017	0,04	—	0,05
при 150 °C	0,034	0,034	—	—•	0,08	•—•	0,31	0,11	—	—
* Для компаунда без наполнителя.
»» При 80 °C.
Рис. 6.21. Зависимость р покрытий от температуры:
1 — ЭП-49А; 2 — ЭП-49Д; 3 — ЭВН-10; 4 — ЭВН-6
Сутки.
Рис. 6.22. Зависимость р покрытий от продолжительности увлажнения (<р=95-ь98 %, /= = +40 °C):
1 — ЭП-49А; 2 — ЭП-49Д; 3-ЭВН-10; 4 —ЭВН-6
188
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Таблица 6.35. Свойства эпоксидных электроизоляционных заливочных компаундов (УП)
Показатель	УП-592	УП-592-1	УП-592-3	УП-6-101	УП-6-103-1	УП-6- ЮЗ-2	1 1 УП-6-103-3 1		УП-6-103-4
Условная вязкость по вискозиметру	—				60**	30	30	30	30	60
ВЗ-4 при 25 °C, с Время желатинизации, ч			6,5**	6*	—	—	_		—
Предел прочности при растяжении	40	30	20	2	147	245	147	343
при 20 °C, МПа Относительное удлинение прн разры-	10	30	20	120	10	10	10	15
ве, % р, Ом-м, при 20 °C	5- Ю12	5- Ю12	5- Ю12	1-10»	1-10»	1-Ю8	1-Ю8	1 • 10®
tg 6 (10е Гц) при 20 °C	0,025	0,025	0,02	0,07	0,065	0,034	0,061	0,056
ег (Ю6 Гц) при 20 °C	4,5	4,0 •	—	—	6,5	5,5	6,0	5,0
£пр, МВ/м	20	20	20	20	—	—	—	18
* Прн 60 °с.
** Прн 65 °C.
При 85 °C.
ля—пылевидного кварцевого песка (или без наполнителя). Отвердитель — гексаметилендиамин или полиэтиленполиамины.
Компаунды в отвержденном состоянии механически прочны, обладают хорошими масло-, влаго- и водостойкостью и удовлетворительными электрическими свойствами. Свойства различных. компаундов имеют между собой очень близкие значения.
Компаунды 10-10, 10:20 состоят из эпоксидной смолы ЭД-20 и жидких тиоколов МБ-2. Отвердитель — полиэтиленполиамины. Компаунд. 10—20 содержит и полиэфир МГФ-9.
Компаунды-герметики ПЭК-18, ПЭК-19, ПЭК-20, ПЭКЛ-19, ПЭКЛ-20 — составы на основе эпоксидных смол, модифицированных карбоксилатными каучуками, полиэфирными смолами.
В качестве отвердителей могут быть применены низкомолекулярные полиамидные смолы Л-18, Л-19, Л-20 нли С-18, С-19, С-20.
Компаунды-герметики не вызывают коррозии посеребренных поверхностей и цветных металлов при непосредственном контакте с ними, имеют хорошую адгезию (при отрыве) к стали, но низкую к цветным металлам. Компаунды
Таблица 6.36. Показатели эпоксидных заливочных компаундов, используемых для заливки изоляторов и трансформаторов
Показатель	КЭ-2	КЭ-3	ЭКБ	КФ-1	КФ-4
Плотность, кг/м3				1920	1770	1720	2100
Предел прочности, МПа:					
при статическом изгибе	126	138	100	59	118
при сжатии	183	175	240	130	232
при растяжении	69	83	70	45	85
Ударная вязкость, кДж/м2	8,6	11,9	10	9,5	22
Теплостойкость по Мартенсу, °C	109	ПО	130	123	ПО
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С)	0,66	—	1,0	0,9	0,9
ТК /, Ю-е °C-1	32	40	35	32	45
р, Ом-м:					
при 20 °C	4-Ю18	3,5-Ю13	З-Ю13	5-Ю12	1-Ю12
при 100 °C	7-Ю12	7-1012	1-Ю1?	4-Ю12	З-Ю12
после выдержки 48 ч в камере с <р=95±	2,5-1011	2-Ю11	—	4-Ю1?	1-Ю12
±2 % при 20 ±2 °C					
после выдержки 48 ч в воде при 20 ±	Ю12	9-Ю1?	2-Ю12	1-Ю1?	—-
±2 °C					
ps, Ом, при 20 °C	З-Ю16	З-Ю16	—-	2-Ю16	3-Ю1^
tgfi (50 Гц):					
при 20 °C	0,0195	0,008	0,005	0,005	0,015
при 100 °C	0,0555	0,018	0,037	0,07	0,04
Вт (50 Гц):					
при 20 °C	4,5	4,4	4,3	4,4	5,5
при 100 °C	—	5,3	4,6	4,8	.6,5
ЕПр при 20 °C, МВ/м	33	37	38	25	34
§ 6.10
Компаунды
1*39
'Таблица 6.37. Показатели заливочных эластичных эпоксиднополиэфириых компаундов
Показатель	КЭП-1	ЭПК-101 (60Н)	эпк-т	эпк-с	эпк-ст
Предел прочности, МПа: при растяжении	57	20	33,7	44	42
при изгибе	128	 -	56,4	85	56
при сжатии	. 142 .	—	42,2	121	115
Относительное удлинение при разрыве, % Ударная вязкость, кДж/м2	—	15	—	—	2,5
	11,5	20	9,3	9,7	7,5
Теплостойкость по Мартенсу, °C	61	—	53	63	54
Коэффициент теплопроводности,	—	0,5	1,2—2	0,5	1,0
Вт/(м-°С) ТК7 в интервале температур 30—70 °C,	88	85	83		—		
io-6 °C-1 р, Ом-м: при 20 °C	9,3.10“	10“	3,9-10“	2,5-10“	3,0-1012
при 70 °C	2,8-10“	10“	2,4-10“	l,3-10io	8,7-10“
tg6 при 50 Гц и 20 °C	0,017	0,031	0,02	0,018	0,014
е, при 50 Гц и 20 °C	4,4	4,2	4,1	5,5	5,2
Епр, МВ/м Кислородный индекс, %	34	20	35	35	33
	—	—	—	39,8	36,5
Таблица 6.38. Показатели напыленных эпоксидных покрытий
Показатель	ЭП-49А/1. ЭП-49А/2	ЭП-49Д/1. ЭП-49Д/2	ЭВН-10	ЭВН-6
Предел прочности при растяжении, МПа	40—50	50—55	55—60	48—52
Прочность на удар, МПа	2,5—4,2	3,0—3,5	3,6-т-4,0	«—.
Адгезия к стали (испытание методом отрыва), МПа	8—10	25—30	15—20	9—13
Стойкость к термоударам, количество циклов —50 -г--[-150 °C (на макетах)	3—4	3—4	4—6	8—12
TKZIO-6, °C-1	35—40	35—40	38—40	36—41
Коэффициент	теплопроводности, Вт/(м-°С) р, Ом-м, не менее:	0,8	0,8	0,7	0,8
при 20 °C	10“	1012-_ 1013	10“—10“	10“
при 130 °C	108—10®	102—108	10®—10“	108—10®
при 150 °C	Ю8	 -	—	10®
после пребывания 48 ч в среде с <р=93±5 % при 40°C Еир при частоте 50 Гц и h=0,3 -s- 0,4 мм, МВ/м:	10“	1011—10“	10“—10“	101?
при 20 °C	70—80	55—70	40—60	50—55
при 150 °C	40—44	25—35	22—23	20—25
после пребывания 56 сут в среде с <р=93±5 % при 40 °C tg б (103 Гц):	31—43	19—22	21—22	.—
при 20 °C	0,05	0,006	0,01	0,005
при 130 °C	0,20—0,25	0,08—0,1	0,05	0,08—0,10
при 150 °C	0,20—0,25	1	0,20—0,25	0,20—0,24
после пребывания 48 ч в среде с <р=93±5 % при 40 °C ег (103 Гц):	0,01—0,02	0,08	0,02	0,05—0,02
при 20 °C	3,5—4,5	4,0—5,0	3,0—4,0	4,9—5,0
при 130 °C	4,5—5,0	5,5—6,0	5,0—6,0	4,9—5,3
при. 150 °C	5,0—5,5	7,0—8,0	—	5,0—5,5
Срок . хранения компаундов в порошкообразном состоянии, мес, не менее	6	6	6	6
Таблица 6.39. Показатели эпоксидных компаундов холодного отверждения
Показатель	СЧ Ю о ю К	1 £	< сч сч to S	УП-5-168С	о сэ ю £	о ю в >»	УП-6-102	УП-6-104	УП-5-186	со to Ё >>	УП-5-219	УП-5-220	УП-5-221
Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при 20 °C, мин	6—7				200—300					4,7			-		
Время желатинизации при 25 °C, ч Разрушающее напряжение, МПа:	2,0	4.0	5,0	4.0	3—4	2,5	6,8	2—3	2—4	2—3,5	6.0	3,0	3,5
при растяжении	6,0	48,0	35,0	9,0	6.0	40	50	1.0	30	30	50	0.8	20
при сжатии		30	45		—.—	100	—	——	120	130	—		70
при изгибе		40	51							-					80	80	__		
Относительное удлинение при разрыве гри 20 °C, %	50	2	0,5	20	40		5	60'	70	70	5	55	—
Водопоглощаемость, %		5	1	1.5	1,5		и		0,03	0,1		.—.	—
£пр, МВ/м	—	•—	—•	—	—		20	18	25	25	20	-—	—
р. Ом-м	к.			~			10й	10й			5. Ю18	10“	Ю10		5-10“
tg 0 (10! Гц) при 20 °C		№	—м	— -			0,05	0,06			0,05	..	0,06
с,. ПО6 Гц) при 20 °C	•—•					—	5,0	4.0		—•	4,5	—‘	4,1
Таблица 6.40. Рецептура обволакивающих тиксотропных компаундов
Марка	Смола и отвердитель		Пластификатор		Наполнитель		Разбавитель		Изделие, подлежащее герметизации
	Наименование	%	Наименование	%	Наименование	о/ 70	Наименование	%	
ЭК-242	Сплав ЭД-16МТГФА	49,6	Бутиловый эфир метакриловой кислоты	10,5	Смесь наполнителей	37,3	Диэтнленгли-коль	2,6	Керамические конденсаторы
ЭК-91	ЭД-20 Пол иэтнленполп амии	48 4,8	Трнкрезилфосфат	10,6	То же	36,6	—		Сегнетскерамическис конденсаторы
ЭК-42	Сплав: ЭД-20; МТГФА; бакелитовая смола	55,2	Бутиловый эфир метакриловой кислоты	3	2>	2>	41,8	—		Керамические конденсаторы
К-152	СКТН-1 ЭД-16	61,4 3	—	5,2	» »	29,2			Сегнстокерамичсскне конденсаторы
	МА марки Ч	1,2							
ЦЭТО-41	ЭД-16 СТГФА	31.2 20,4		—	Слюна Тальк Азросил	25 15,6 1,6	ДЭГ-1	6.2	Трансформаторы и дроссели
 190	Лаки, вмали, компаунды, клеи	Pass, б
> § 6.10
Компаунды
191
Та блица 6.41. Показатели тиксотропных компаундов
Показатель	КЭТО-41	ЭК-42	ЭК-91	ЭК-242	К-152
р, Ом-м:					
при 20 °C	1012	Ю13	5-1012	5-1012	1012
при 155 °C	—	5-Ю8	108*	10’	5-Ю8**
после 96 ч выдержки с <р=95-^98 % и 40 °C	—	Ю18	101?	5-Юч	5-10U
er (108 Гц) tg б:	5,2	—		—	—
при 103 Гц	0,015	—				—	—
нри 106 Гц	—	0,025	0,0025	—	0,020
после 96 ч выдержки с <р=95-г98 % и 40 °C	—	0,05	0,05	0,05	0,05
Ударная вязкость, кДж/м2 Предел прочности, МПа:	5—7	0,05	0,5	0,05	0,05
при статическом изгибе	70—80	—	—	•—	—
при сжатии	140	—	—	—-	-—
при растяжении	75—85	-—	—	—	—
Влагопоглощаемость за 96 ч, %	—-	0,8	0,5	1,4	1>о
Плотность, кг/м3	1600—1700	—	—	—	 -
Линейная усадка, %	1,0—1,5	—	—	—	—-
* При юо °C.
** При 200 °с.
ПЭКЛ имеют удовлетворительную адгезию к поливинилхлориду и кабельным резинам.
Свойства компаундов приведены в табл. 6.39.
В отдельную группу выделены тиксотропные компаунды (табл. 6.40 и 6.41). Наполнители с большой удельной поверхностью, такие как аэросил (ГОСТ 14922-77), придают компаунду тиксотропные свойства. Такие компаунды обладают текучестью только при приложении механической нагрузки. Они удобны для нанесения на вертикальные поверхности. Когда обрабатываемая деталь погружается в коМпа -унд, он распределяется по поверхности, а после удаления детали из компаунда с детали не стекает.
Полиэфирные компаунды. Компаунды КП-18, КП-34, КП-50, КП-101, КП-103 и ЭМП-2 представляют собой композиции из олигоэфиракрилатов и полиэфирных (КП-18, КП-50), кремнийорганических (КП-34) нли модифицированных эпоксидных (КП-101, КП-103, ЭПМ-2) смол с' различными добавками; не содержат легколетучих компонентов. Они применяются с инициаторами полимеризации — перекисями бензоила или днкумила. Преимуществом перекиси дикумила является повышенная жизнеспособность компаундов.
Почти все упомянутые компаунды образуют твердые продукты полимеризации, в связи с чем они не рекомендуются для пропитки обмоток из эмалированных проводов с диаметром менее 0,1 мм. Исключение представляют компаунды КП-18 и КП-50, применение которых возможно для проводов более тонких сечений, но в отличие от КП-50 компаунд КП-18 мейее влаго- и нагревостоек. Технологическими. преимуществами компаундов КП-34 и КП-50 являются пониженная вязкость и повышенный срок хранения с введенным инициатором. Это важно при пропитке обмоток методом погружения. Компаунды КП-101 и КП-103 предназначены в основном для пропитки струй
ным методом, при котором желательна повышенная вязкость, а пониженный срок хранения (с инициатором — перекисью бензоила) допустим из-за малых рабочих объемов компаунда. В случае использования компаундов КП-101 и КП-103 для пропитки сложных обмоток погружением следует применять вакуумный или тренировочный режимы (в качестве инициатора желательна перекись дикумила).
Метакриловые компаунды МБК и КМ-9. Общими характерными свойствами компаундов являются влаго- и водостойкость, отсутствие склонности к растрескиванию, хорошая адгезия, инертность по отношению к меди, серебру и другим металлам, прозрачность и бецветность (без наполнителя), под воздействием короны или электрической дуги проводящих мостиков не образуют. При нагревании они несколько размягчаются, но не плавятся и при 220 °C не теряют формоустойчивости.
Полимеры МБК хорошо выдерживают воздействие кипящей воды в течение нескольких сот часов. В органических растворителях они не растворяются,, но набухают.
В сочетании с описываемыми компаундами нельзя применять резины, содержащие серу или ее соединения, а также недостаточно полимеризованные клей типа БФ или бакелитовый лак и другие материалы, содержащие фенолы (происходит ингибирование полимеризации). Лакоткани и эмали проводов марки ПЭЛ в жидких компаундах набухают. Заливаемые детали, окрашенные иетермореактивными эмалями, должны подвергаться защите покрытием, например, лаком ХСЛ (ГОСТ 7313-75).
Полимеризация метакриловых компаундов может осуществляться как при иагреванни, так и без него.
Свойства полимеров показаны на рис. 6.23 и 6.24 и в табл. 6.42.
Компаунд КМ-9 после полимеризации представляет собой прозрачное высокоэластичное липкое вещество, допускающее контроль зали-
ID to
Таблица 6.42. Показатели полиэфирных компаундов
Показатель	КП-18	КП-34	КП-50	КП-101	КП-103	MEK-1	MEK-2 	МБК-3	KM-9	AC-9115
Предел прочности МПа:										
при статическом изгибе	—	•—•	•—•	43—73	60—100	10—16	—•	—	—	
при растяжении	6—12	13-15	9	44—58	37—50	7—8	0,4—0,7	0,9—1,1	0,25—0,3	•—-
при сжатии	33—62	98—127	»—.	118-167	102—128	.—-	-—•	-—•	—•	1—-
Относительное удлинение при разрыве, %	12,5	—	9	—		150—200	360—420	450—600	1000	60
Ударная вязкость, кДж/м2	9—16,3	2,1—3,5	—	9,5—13,9	5,3—6,4	14—20	Эластичные материалы			
р, Ом-м, не менее;										
при 20 °C	1012	10”	10'2—101а	1Q13	10'2	10"—1012	1010—10“	1010—1011	10lz	IO12
при 100 °C	108	10й	1010	Ю₽—1010	10»	10l°	10е	108—109	10u	•—
при 130 °C	10’	109—1010	10s—10»	107—108	10s—109	—	—	—	—	 —
при 155 °C	—	10»—10»	103—108	10’	107—10»	IO9*	—	IQS*	—	103
после выдержки в воде при 20 °C:										
24 ч	10>°	10'2—1018	10"	10,s	10’8	10*°—10»	10»—10»	1010	1012	—
3 сут	10»	1011	1()«-10“	1012	10‘«—1O1S	10»—Ю1"	105—Ю6**	1Q1O**	1012**	—.
30 сут	10»	——	109	10»—10‘2	10"2		-—•	—	—•	——
6 сут	-—.	—	—	10"—1012	IO12	——	—		—	—
Едр , МВ/м, не менее:										
при 20 “С	28—33	35-40	25-35	31—35	32—37	20—25	17—20	16-18	20—30	20—30
после выдержки в воде										
при 20 °C в течение:										
24 ч		—	20—30	—	•—-	20—23	15—20	13—15	—	—
4 сут	25—27	27—31		29—34	30—35	—-	•—'	—	-—•	
1g 6 (10s Гц):										
при 20 °C	0,02—0,03	0,005—0,007	0,06***	0,005—0,008	0,005-0,006	0,05—0,07***	0,03—0,05***	0,04—0,06***	0.08	—
при 100 °C	0,6	0,02—0,04	—.	0,03—0,04	0,03—0,04	0,01***	0,2—0,3***	0,008—0,01***	—	—
при 130 СС	0,12—0,17	0,03—0,05		0,09—0,12	0,06—0,08	—	-—•	—	•—	•—
при 155 °C	—	0,05—0,06	—	0,13—0,15	0,08—0,11	—-	—	—-	—	—
после выдержки в воде при 20 °C										
в течение: 24 ч		—	0,93***	»—.	.—.	0,6—0,08***	0,04—0,05***	0,05—0,06***	—•	—
56 сут		—	.—.	0,015—0,02	0,012—0,014	—.	•—	•—'	•—-	—
ег (10э Гц) не более:										
при 20 °C	4,4—5,0	3,5-4,1	4,5***	3,9—4,2	4,2—4,3	3,1—3,5***	4,0—5,6***	4,5—5,2***	4,0	—
При 100 °C									4,3—4,5***	4,6—5,4***	4,3—5,0***	-—-	—
после выдержки в воде 24 ч прн 20 "С		—	5,6	—	—	3,2—3,8***	5,0—5,6***	4,6—5,3***	—	—
Цементирующая способность на пучках										
из провода ПЭТВ, Н:										
при 20 °C	240—280	330—350	250	400	400	—	-—•	—•	-—•	200—-250
при 155 СС		250	150	400	400	•—-	•—•	-—•	-—	—
после старения при 180 °C	• 260****	250****	120****	260—340	190—260	—	—	—	—	220—270
в течение 10 циклов по 14 сут										
*	При 150 “С.
*	* В течение 10 сут.
*	** При 50 Гц.
*	*** После 15 циклов.
Лаки, эмали, компаунды, клеи	Разд.
§ 6.10
Компаунды
193
тых деталей электронных схем с помощью прокалывающих щупов; после удаления щупа место прокола «самозалечивается».
Свойства этого компаунда приведены в табл. 6.42.
Полиэфирные модифицированные пропиточные составы без растворителя представляют собой композиции из олигоэфиризоциануратов (Б-ПЭ-9128), олигоэфиримидов (Б-ИД-9127 и Б-ИД-9127Э) и олигоэфиримидизоциануратов (Б-ИД-9147), активного разбавителя—-стирола и перекисных инициаторов отверждения.
Б-ПЭ-9128 предназначен для струйной пропитки обмоток электрических машин и аппаратов классов нагревостойкости В и F. Он отличается повышенной эластичностью и хорошей совместимостью с эмалированными проводами, имеет низкую вязкость и хорошую пропиточную способность; особенно рекомендуется для пропитки обмоток, выполненных из тонких проводов.
Б-ИД-9127 — состав жесткого типа; предназначен для струйной пропитки и пропитки погружением обмоток двигателей (асинхронных двигателей единых серий, взрывозащнщенных двигателей серин В, крановых серий MTF и МТН, двигателей для ручного инструмента й бытовых механизмов и др.), трансформаторов, дросселей и т. д. классов В, F и Н, а также в качестве связующего в производстве профильных стеклопластиков марки СПП-БИД класса Н.
Состав обладает высокими электрическими свойствами влаго-, масло-, химо- и тропикостой-костью, имеет низкую усадку при отверждении, стоек к термоударам, не растрескивается в процессе длительного термического старения при температурах до 250 °C, быстро отверждается при температурах 120—140 °C в относительно толстых слоях без пузырей, раковин, трещин и других дефектов. Состав обладает
Рис. 6.23. Зависимость tgS при 20 °C от частоты:
1 — компаунд МБК-1; 2 — МБК-3
Рис. 6.24. Зависимость tg 6 компаундов при частоте 1000 Гц от температуры;
1 — МБК-1; 2 —МБК-3
—232
хорошей совместимостью с эмалированными проводами, имеет высокие технологические свойства, низкую вязкость и высокую пропиточную способность, хорошо удерживается в обмотках до отверждения, в отвержденном состоянии лаковая пленка обладает высокой поверхностной твердостью. Отверждение лака не ингибируется кислородом воздуха даже в очень тонких слоях (0,05—0,1 мм).
Б-ИД-9127Э предназначен для струйной пропитки обмоток двигателей (асинхронных двигателей единых серий, взрывозащищенных двигателей серий В, ВР, крановых двигателей серии MTF, двигателей для ручного инструмента и бытовых электроприборов и др.), трансформаторов, дросселей и т. п. классов нагревостойкости В и F. Он может использоваться для пропитки обмоток двигателей с высотами осей вращения до 335 мм включительно. Состав полужесткого типа, обладает высокими фнзико-механическими и электрическими свойствами, тропико-, химо- и радиационно-стоек; стоек к термоударам, не растрескивается в процессе изотермического старения при температурах до 250 °C, имеет высокую скорость отверждения, а также хорошие технологические свойства, обладает малой вязкостью и высокой пропиточной способностью, хорошо удерживается в обмотках до отверждения.
Б-ИД-9147 предназначен для струйной пропитки машин и аппаратов класса Н (взрывозащищенных двигателей серии ВВР). Кратковременно может использоваться при температурах до 220—250 °C. Состав жесткого типа обладает высокой (для полиэфирных материалов) нагревостойкостью, повышенными физикомеханическими и электрическими свойствами, высокой скоростью отверждения; влаго-, масло, радиационно-, химо- и грибостоек, технологичен: имеет малую вязкость и обладает высокой пропиточной способностью.
Свойства составов приведены в табл. 6.43.
Кремнийорганические компаунды. Эти ком-. паунды обладают рядом преимуществ: высокая нагревостойкость, высокие электроизоляционные свойства, сохраняющиеся до 250—260 °C, низкая влагопоглощаемость, технологичность, малая токсичность. Кремнийорганические каучуковые композиции сохраняют эластичность и электрические свойства прн температурах до —60 °C.
Компаунды МФВГ-1 и МФВГ-3 горячего отверждения состоят из низковязких олиговн-нилсилоксанов, отверждаемых в присутствии катализатора — платинохлористоводородной кислоты; МФВГ-3 имеет меньшую вязкость. Отвержденные компаунды механически прочны, имеют хорошую бензо-, масло- и водостойкость.
Компаунды К-67 и К-67Ф горячего отверждения состоят из олиговинилсилоксанов, отверждаемых в присутствии перекиси дикумила. В исходном состоянии они имеют большую вязкость, которая резко снижается при нагревании. При 60—90 °C вязкость незначительно увеличивается в течение длительного времени. При температуре выше 90 °C вязкость быстро нарастает и при 120 °C компаунд переходит в гелеобразное состояние.
Свойства компаундов показаны на рис. 6.25 и 6.26.
Компаунды-герметики КТЗ-1 (горячего от-
194
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд.. 6
Таблица 6.43. Показатели полиэфиризоциаитуратных, полиэфиримидных и полиэфиримидизоциануратных пропиточных составов без растворителей
Показатель	Б-ПЭ-9128		Б-ИД-9127		Б-ИД-9127Э	Б-ИД-9147
	первая категория	высшая категория	первая категория	высшая категория	высшая категория	высшая категория
Внешний вид Цвет	Од От желтого до		нородиая прозрачная жидкость От желто-оранжевого до			От желто-
Условная вязкость по вискози-	красио-к( вого 30—120	эричне- 30—120	красног 30—120*	О 30—100*	30—90	красного до красно -коричневого 30—90
метру ВЗ-4 при 20 ± 0,5 °C, с Время желатинизации, с: при 120±2°С			240**	240**	. 60—180	60—210
при 130±2°С	180*’	150**	—	—	—	—
Потери .массы за 3 ч прн 200±	 	—	3	3	—	2
±3°С, % не более Цементирующая способность на пучках проводов, Н, не менее: при 15—30 °C	250	250	250	294	294	250
при 155±2°С	 	—-	-—	— .	100	—»
при 180±2°С	—	—	.—	—	—	100
р, Ом-м, не менее: при 15—35 °C	104	5-10“	10“	10“	10“	10“
при 155 ±2 °C	10'	10'	10'	I08	. 10s .	—
при 180±2°С	——	—	—	—	—	108
после выдержки 48 ч в ка-	10“	10'1	10“	10“	10“	11“
мере с о>=95±2 % при 23 ±2 °C £Цр, МВ/м, не менее: при 15—35 °C	25	25	25	25	25	зо
после выдержки 48 ч в ка-	—	—	——	—	20	25
мере с q>=95±2 % при 23± ±2 °C Жизнеспособность с введенным	14	21	10	10	14	14
отвердителем, сут, не менее Эластичность, мм, не менее		—	—	—	20	—
* Допускается увеличение вязкости до 180 с в течение гарантийного срока хранения.
** Не более.
верждения), виксинты (К-18, У-1-18) и КЛ (холодного отверждения) — нагревостойкие эластичные в отвержденном состоянии материалы на основе низкомолекулярных кремиийор-
Рис. 6.25. Зависимость цементирующей способности компаундов от продолжительности термического старения при 250 °C. Температура испытания 20 °C:
1 — К-67Ф; 2 —К-67; 3 — R7501 (фирма Dow-Corning)
ганических каучуков типов СКТН и СКТНФ, отверждаемых в присутствии оловоорганических катализаторов. •
Герметики типа КЛ-пластообразные композиции на основе полимера СКТН-1 (СКТНФ
Рис. 6.26. Зависимость потерь массы компаундов от продолжительности старения при 250 °C: 1 — К-67; 2 — R7501; 3 — К-67Ф
§ 6.10
Компаунды
195
Таблица 6.44. Показатели кремнийоргаиических компаундов
Показатель	К-67	К-67Ф	Виксинт К-18 (А и Б)	Виксинт У-1-18	КЛТ-30	КЛСЁ-305	1 1 “КЛФ-20
Вязкость по вискозиметру ВЗ-1 (сопло диаметром 5,4 мм), мин, не более: при 20 °C	1. 1,5	0,5—	А—10—	8—16*	15	15-	30
при 60 °C	1,5	1,0 1,0	25, Б— 25—45					
Плотность, кг/ма	•—	—	ИЗО— 	2250±	—	—	—
Предел прочности при растяже-	—	—	1200 1,7	±650 2,0	0,8	1,5	—.
нии, МПа, не. менее Относительное удлинение при	.—	—	80	160	.120	140	—
разрыве, %, не менее Цементирующая способность	120	60	—	—	—	. —	—
на пучках проводов ПСД, Н, не менее р, Ом-м, не менее: при 20 °C	10“	Ю18	1012	1012			
при 100 °C	.—		—	1Q11**	. —	—	—
при 180 °C	101»	ю1»	—	—	—	—	—
после выдержки в атосфе-	10й	10“		—	[011****	10U****	1011****
ре с <р=95±2 % при 20± ±2 °C при 50 Гц и 20 °C, МВ/м,	14,5	30	15	10			—		
не менее tg6 (106 Гц) при.20°C, не бо-	0,015	0,01	0,02	—	0 01*****	0 01*****	0,005***”
лее ёг (10е Гц) при 20 °C	—	—	3,0	—	—		—
* Секунды (66 %-иый раствор в бензине).
** После прогрева 2 ч при 100 °C.
**• В течение 30 сут температура 40 °C, ф=98 %.
или СКТНВФ — для герметика КЛФ-20); в зависимости от состава выпускаются трех марок: КЛТ-30, КЛСЕ-305, КЛФ-20, применяются с катализаторами: К-Юс — для тонких слоев, К-1 или К-18 — для отверждения в толстых слоях; поставляются в плотно закрытой таре. Срок хранения 6 мес при температуре не выше 30 вС.
Герметики, поставляемые в тубах, не требуют дополнительного введения катализатора. Герметики с катализатором К-Юс не требуют подслоя. Для герметиков с другими катализаторами в качестве подслоя может быть использован катализатор К-Юс.
Свойства полнорганосилоксановых компаундов приведены в табл. 6.44.
Полиуретановые компаунды представляют собой композиции из полифункциональных изо-циантов и веществ, содержащих'два или более активных водородных атома. Из изоцианатов наибольшее распространение получили гекса-металеидиизоциаиат Ю2Г и толуилендиизоци-анат Ю2Т. Из других компонентов используются касторовое масло, олигомеры ГЩИ — низкомолекулярные углеводородные каучуки с концевыми изоцианатными группами, стирол и др.
Полиуретановые компаунды различаются по эластичности, способности отверждаться при 20—120 °C, обладают высокой ударной вязкостью и высокими электроизоляционными, свойствами.
7*
*•** Выдержка в воде.
***** При 50 Гц.
При работе с полиуретановыми компаундами необходимо следить, чтобы диизоцианаты, касторовое масло, уретановые смолы не.со-прикасались с водой или ее .парами. Просушенное касторовое масло хранят в плотно закрытой таре. Детали, предназначенные, для заливки полиуретановыми компаундами, нельзя промывать спиртом или другими реагентами, содержащими активный водород. Лучше такие детали просушить в термостате и провакууми-ровать в теплом состоянии при остаточном давлении 500—1000. Па для .удаления, влаги. Для получения отливок без пузырей необходимо тщательно соблюдать технологию заливки изделий, а также строго придерживаться режимов Отверждения и термообработки полиуретановых компаундов.
Св’ойства полиуретановых компаундов приведены в табл. 6,45.
БИТУМНЫЕ И ДРУГИЕ КОМПАУНДЫ
Битумные компаунды — наиболее старый класс пропиточных и заливочных компаундов. Они представляют собой нефтяные битумы или сплавы из нефтяных битумов и растительных масел и канифоли, размягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении, обладают высокой влагостойкостью и хорошими электрическими свойствами, вследствие чего применяются в качестве пропиточных-составов.для-получения монолитной изоляции и заполнения неплотностей в неподвижных. обмотках высо-
196
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Таблица 6.45. Показатели полиуретановых компаундов
Показатель	к-зо	К-31	к-зок	К Г-102	Вклад 13-1	ВиЛад-14	10-70 		10-90	10-145
Плотность, кг/м3 Предел прочности, МПа, не менее:	—	—		—	—	—	950	950	1080
при растяжении		—	—	98	26	38	—	—	1250
при сжатии			—.	—	37	C1	150	. 120	2100
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	—	—	—	85,6	10	8	200	200	70
Температура стеклования, °C, не выше р, Ом-м, ие менее:	—	—	—	—		—-	От —75 до —70	От —75 до —70	—66
при 20 °C	109	Ю13	ю9	Ю9	1013		1011	1012	юн
. после 48 ч выдержки в среде с <р=95±3 % при 20 °C Епр, МВ/м, не менее:	108*	I09*		108	—’				
при 20 °C	27	27	21	17	35	35	14	14	  *
после 48 ч выдержки в среде с <р=95±3 % при 20 °C tgfi при 50 Гц не более:	27*	27*		10					
прн 20 °C	0,03	0,075	0,05	0,03	0,01	0,02	0,02**	0,03**	0,01**
после выдержки 48 ч в среде с <р=95 % при 20 °C	0,07	0,08	0,08	0,06	—	—-	—~	—~	—
ег при 50 Гц и 20 °C	6	5	—	.	3,6	2,2	4,5**	4,5**	3,5**
Холодостойкость (отсутствие трещин после 2 ч выдержки в камере холода), °C, не выше	—80	—80	—80	—60	—60	—60	—60		
*** В течение 24 ч.
**»*» При 103 Гц.
ковольтных электрических машин и в электрических машинах влагостойкого исполнения.
Пропиточные битумные компаунды, изготовленные с введением растительного масла, обладают меныпей текучестью при высокой температуре и применяются для пропитки катушек тягового электрооборудования. В каче
стве битумов для этих составов применяются нефтяные битумы.
В качестве разбавителя компаунДа 225Д применяется компаунд 225Р, обладающий пониженной температурой размягчения.
Свойства битумных компаундов приведены в табл. 6.46.
Таблица 6.46. Показатели битумных пропиточных компаундов
Показатель	225Д	225Р
Внешний вид:		
в твердом состоянии	Черная масса	в изломе с зер-
	калькой поверхностью	
в жидком состоянии	Полужидкая однородная чер-	
	ная масса без	сгустков и за-
	грязнений	
Плотность, кг/м3	980—1050	980—1030
Температура размягчения (по ГОСТ 11506-73), °C	97—102	45—55
Пропиточная способность при 150 °C на перкале, число слоев	18	40
Температура вспышки в открытом тигле, °C, не ниже	230	220
Кислотное число, мг КОН на 1 г, не более	10	20
Зольность, %, не более	0,8	1,0
Епр при 20 °C, МВ/м, не менее	21,8	15,0
Объемная усадка при охлаждении от 150 до 20 °C, %, не более	8,5	—
§ 6.11
Клеи
197
В результате расширения применения термореактивной изоляции на основе эпоксидных смол и их модификаций битумные компаунды утрачивают свое значение.
Заливочные компаунды готовят на основе битумно-масляных, масляно-глифталевых лаков с добавками глицериновых эфиров канифоли и различных минеральных наполнителей.
Применяют эти компаунды для обмазки лобовых частей электрических машин, заполнения пространства между петушками коллекторов, заполнения углубления в асбестоцементных плитах, заливки мест соединений выводных концов обмоток электродвигателей с целью получения влагонепроницаемого электроизоляционного покрытия.
Сплав битума и трансформаторного масла используется как морозостойкая мастика марки МБ-50 для заливки конденсаторных высоковольтных вводов.
Показатели холодостойкой
МБ-50
Внешний вид . . .
Наличие минеральных кислот и щелочей . . Температура каплепаде-ния по Уббелоде, °C
Объемная усадка при охлаждении, % - - . .
Холодостойкость, °C . Влагопроницаемость . .
Содержание нерастворимых в бензоле веществ, %.....................
1+р при /1=2,5 мм, кВ .
битумной мастики
Однородная без сгустков и комков масса, имеющая в застывшем виде гладкую, блестящую поверхность без пузырей и трещин
Отсутствие
48—52
2
—45
Полная непроницаемость
2
35
Для заливки муфт силовых кабелей применяются неотверждающиеся заливочные компаунды МБ-70, МБ-90, МК-45.
Для заливки катушек резисторов находит применение церезиновый компаунд КЭЦ — сплав церезина, эфира гарпиуса и этилцелло-зольва. Этот компаунд может работать в интервале температур от —60 до +110 °C.
6.11.	КЛЕИ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Клеи представляют собой вещества или смеси веществ органической, элементоорганической или неорганической природы, которые обладают хорошей адгезией, когезионной прочностью, достаточной эластичностью, минимальной усадкой и способны отверждаться с образованием прочных клеевых соединений.
Применение клеев упрощает технологический процесс изготовления детален, создает сплошность соединений и в ряде случаев является единственным способом крепления. Клеевые соединения лучше выдерживают усталостные нагрузки, обладают малой массой и высокой прочностью. К недостаткам клеевых со
единений следует отвести их невысокую прочность при неравномерном отрыве и необходимость в ряде случаев применять нагревание при склеивании.
По типу применяемых полимеров клеи можно классифицировать на термореактивные и термопластичные.
Клеи на основе термореактивных полимеров отверждаются в результате реакции поликонденсации или полимеризации. К ним относятся эпоксидные, фенолоформальдегидные, ре-зорциноформальдегидные, полиэфирные клеи на основе полиуретанов, изоцианатов, элементоорганических соединений, неорганических соединений. Клеевые соединения на их основе нагревостойки и обладают высокой прочностью.
Клеи на основе термопластичных полимеров имеют сравнительно невысокие прочностные характеристики и применяются в нссиловых конструкциях. К ним относятся клеи на основе полимеров и сополимеров винилхлорида поливинилового спирта, поливинилацеталей и поли-винилацетата акриловой и метакриловой кислот и др. Особую группу составляют клеи на основе эластомеров — резиновые клен. Они обладают высокой эластичностью и специфичной областью применения — приклеивание резины к металлу и другим материалам.
Методы изготовления клеев на основе различных синтетических соединений весьма разнообразны, так как клеями могут быть как мономерные, так и олигомерные соединения, а также полимеры в виде растворов в органических растворителях или в мономерах, полимеры, не содержащие растворителей, в виде паст, эмульсий и т. д. Клеи могут быть одно- и многокомпонентными. В первом случае они производятся на химических предприятиях и на завод-потребитель поступают в готовом виде. Многокомпонентные клеи изготавливают на месте потребления из составных частей в клеемешалках, в аппаратах и пропиточных машинах (пленочные клеи).
В настоящее время проводятся поиски по разработке оптимальной классификации клеев. Так, в [6.14] приведена классификация клеевых материалов, которая учитывает природу основного компонента, товарный вид, условия отверждения, жизнеспособность, компонентность, деформативность и условия эксплуатации клеевого соединения. Такая классификация облегчает выбор адгезивов конкретного назначения и устраняет дублирование при разработке новых композиций.
При выборе клея для конкретного изделия необходимо учитывать комплекс его физикомеханических и технологических свойств, а также результаты обязательных испытаний опытных клеевых конструкций или их имитаторов в условиях, максимально приближающихся к эксплуатационным.
Эффективность применения клеев определяется также методами подготовки поверхности склеиваемых материалов, возможностью механизации нанесения клеев, созданием ускоренных методов отверждения и контроля качества соединений.
Технологический процесс склеивания производится в следующей последовательности: 1) подготовка поверхности деталей, подлежащих склеиванию, 2) приготовление клея (для
Таблица 6.47. Марки клеев и рекомендации по их применению
Мариа «лея t	Химическая природа	гост, ост, ТУ, инструкции	Подготовительные операции	Режим отверждения		Рабочая температура. СС	• Основное назначение	Примечание
				температура, °C	время, ч			
*			Клеи на основе термореактивных полимеров					
ВК-Э2-2	Фенол сферы альдегидный, модифицированный резиновыми смесями		Наносится в один слой;	поверхности совмещаются после 10—15 мин выдерживания на воздухе	20	10-24	—604-4200	Склеивание металлов друг с другом и с неметаллическими материалами	Механическая обработка "допускается через 72 ч с момента совмещения склеиваемых поверхностей. Может быть применен как в жидком виде, так и в виде пле-
ВК-82-200 БФ-2, БФ-4, БФР-2. БФР-4 ЕС-ЮТ	То же Феиолоформальдегндные, модифицированные поливинилацеталями Фенолоформ альдегидные, модифицированные поливинилацеталем и алкоксисила-иом .	ГОСТ 12172-74	Наносится двумя тонкими слоями Наносятся в 1—3 слоя с выдержкой каждого слоя б течение 1 ч Наносятся в 1—2 слоя с выдержкой каждого слоя в течение 1 ч	175 140—175 150—170 180	1 1 2 2	—604-4-200 60 150—170 до 300	То же Склеивание металлов, пластмасс, керамики и других материалов Склеивание металлов и нагревостойких неметаллических материалов	нов Отверждение под давлением 0,6—2,0 МПа; давление снимается после медленного охлаждения до 40 °C Отверждение под давлением 0,5—2,0 МПа; в клеи введены антикоррозионные добавки	... Отверждение под давлением 0,08—0,5 МПа, давление снимается после охлаждения до 30 °C
ЕС-350	Фенолоформ альдегидный, модифицированные поливинилацеталями	ТУ 05-1216-74		180	2	. -004-4 350	Склеивание различных неметаллических материалов н металлов (стали,, алюминиевых сплавов), а также приклеивание. к этим металлам нагревостойких стеклотекстолитов, пенопластов, ке-	То же. Длительность работы при 350 °C не более 5 ч
вк-з ВК-13	Феиолоформальдегидндой То же	МРТУ 6-17-289-68 ВИАМ 764-71	Обезжиривание и выдержка на воздухе 30 мин Обезжиривание н выдержка при 20 °C 20 мни	140 65 200	5 90 мии 2		рамйки Склеивание масляных каналов, литых колец трансформаторов, крепление магнитов с валом в роторах, керамических вставок в дугогасительных камерах контакте-	Склеивание под давлением 0,5—1,5 МПа Отверждение под давлением 0.5—1.0 МПа
ФК-1	» »	—	Обезжиривание и выдержка при 18—20 °C 20 мии	180-400	2-4	—	ров Склеивание резины между собой и с металлами. Применяется в оплетках прово-	Отверждение под давленйерд 0,2—0,4 МПа
Анатерм-102	Полиэфиракрилатный	ТУ 6-01-2-383-74	Обезжиривание и иа-несеиие из пульверн-	60 18—20	180 мин 6—8	—	цов Анаэробный клей. Склеивает стали и сплавы алюминия	Заполняет зазоры шириной 0,3 мм
Б-1	Изоцианатный	ТУ 6-10-1293-72	Обезжиривание и нанесение кистью и пи пульверизатором. Выдержка на воздухе 60 мии	18—25	6	~~~	Склеивание резины между собой и с металлами	Отверждение под давлением 0;02—0,3 МПа. Клей не содержит растворителя :
Лаки, эмали, компаунды, клеи	Разд.'6
УК-Б-2		—	Обезжиривание и выдержка при 18—20 °C 10—15 мин	40—110
ВК-15	Кремнийорганичесиий	ТУ 6-05-1456-71	Обезжиривание и выдержка при 18—20 °C 60 мин	150
КМЦ	Производное целлюлозы	ОСТ 6-05-386-80	мк	
Клен-нем-	Эпоксидные	немодифици-	—		20
nay иды	ровапные, холодного отвер-			
Д-6.Д-8, Д-9,Д-9а	ждения			
Л-4	Эпоксидный	модифициро-		—	20
	ванный			
К-139	Эпоксидный, модифицированный полиэфиром дгГФ-9,	—	—	20
	холодного отверждения		После нанесения клея	20
			слой выдерживается	70
Д-168	Эпоксидный, колодного от-		при комнатной тем-	
	верждения		пературе до отлипа	
Д-2	Эпоксидный, горячего отверждения			
Д-16	То же	—	—	120
				140
				160
Д-23		—	—	180—200
Д-54,				190±10
Д-54а				130—170
Д-86	» »				120
				140
				160
Д-93	» »	—	—	120
Д-95	» »	—	—	100
Д-96,				.			120
Д-96а				190±10
Клей-ком*	> »	ТУ 6-05-1534-7'2			25
паунд				65
К-153				100
0.5—0,8	—	Склеивание резины, пленочных и тканевых .материалов	Отверждение код давлением 0,2—0,4 МПа
2	—	Склеивание металлических материалов, стекл сто отолитов, стекломиканитов В ярмовой и уравнительной изоляции для склеивания бумаги, картона и электроизоляционного картона	Отверждение под давлением 0,5—1 МПа
			Растворитель — вода
30	-604-4-70	Склеивание черных и цвет-	Являются наилучшими кле-
5—7		ных металлов, ферритов, керамики, материалов на основе синтетических смол и Др.	ями для склеивания пенопластов Друг с другом и с металлами. Не рекомендуется применять для органического стекла
24	—60-Н-60	Склеивание металлов и неметаллических материалов в несиловых конструкциях	Стоек к действию слабых кислот и щелочей
24	—604-4-70	Склеивание металлов, керамики, стеклотекстолита, резки и других материалов	Эластичен, вибростоек
24 5—7	—504-4-70	Склеивание металлов и неметаллических материалов	—
10	-604-4-100	Склеивание черных, цветных металлов, других материалов	Время жизни 2—3 сут при 25 СС
10	—604-4-Ю0	То же	,		
7 5	-604-4-130, кратковременно до 200 °C		Обладает высокими адгезионными и электрическими
2—1		Склеивание стали и других металлов	свойствами
3—5	—604-4-130,	Применяется в тех случаях.	Время жизни клея 6 мес (в
10—15	кратковременно до 200 °C	когда требуется большая жизненность клея и малое газоотделение в условиях повышенной температуры и пониженного давления	стеклянной таре)
10 7	—604-4-ЮО	Склеивание стекла, керамики, металлов с шероховато-	Время жизни клея 1 мес
5		стью	1,25-5-0,63 и менее	
10	—604-4-100	Может быть использован для герметичного заполнения сквозных полостей	Отличается меньшей токсичностью и высокой тиксотроп-н остью
10	—704-4-100	Склеивание в тех случаях, когда конструкция не нагревается выше 70—100 °C	Может быть отвержден прн 70 °C
10 3-4	До 200	Склеивание разрезных ленточных сердечников, приклеивание кремнийорганиче-ской резины СКТ-3-12 к металлу	
24	-604-4-100	Склеивание стеклотекстоли-	Отверждение под давлением
5		та с металлом, алюминие-	/0,15—0,2 МПа. Время жизни
3—4		вых, магниевых сплавов, сталей и латуни	- клея с отвердителем 60 мин
§611	Клеи
Л1арка-клея •	Химическая природа	ГОСТ. ОСТ, ТУ, инструкции	Подготовь тельные операции	Режим отверждения	
				температура, °C	время, ч
Д-ю. Д-1Са, д-10б Д-149 П и Пр Фл-4с УП-5-106-2 УП-5-131, УП-5-131-1, УП-5-131-2 УП-5-140-1 УП-5-140-2 УП-5-162-1, УП-5-162-2 УП-5-171. УП-5-172 УП-5-177, УП-5-177-1	Эпоксидный, горячего отверждения То же Эпоксидный с дициандиамидом Эпоксидный » Эпоксидные Эпоксидные холодного отверждения Эпоксидные наполненные Эпоксидные модифицированные То же	ТУ 6-05-И10-74 ТУ 6-05-241-! 14-75 ТУ 6-05-241-92-75 ТУ 6-05-1797-76 ТУ 6-05-241-84-74 ТУ 6-05-241-55-75 ТУ 6-05-241-8-76 ТУ 6-05-241-31-74	—	20 75 100 100 155 185 200 80 140 25 25 85 20 или 20 4-80 80 20—25 20—25 15—20 15—20	24 7 3 3—4 6—10 3'—ь 1 1 3 2 5—6 4—5 3 сут 12 4 4  6-7 2—3 4—5
Продолжение табл. 6.47
кэ
Рабочая температура. сс	Основное назн'&чевие'	Примечание
—604-4-100	Склеивание черных и цветных металлов, пенопластов. Приклеивание магнитодиэлектрических пластин типов ХВ-10,6, ХВ-3,2	Клеевой слой отличается повышенной эластичностью
	Приклеивание армированной стеклоткани к металлу	Клей отличается малой начальной вязкостью, хорошими технологическими и адгезионными свойствами
—Ъ0-£—)-130	Склеивание металлов между собой и с неметаллическими материалами — керамикой, фарфором, стеклом	Марки П — «порошок» и Пр — «пруток». Наносится на нагретую до 120±Ю°С поверхность. Склеивание под давлением 0,05—0,3 МПа
—-60—j—60 -69-5-4-75	Склеивание металлов и сплавов, в основном дюралюминия Герметизация, склеивание электротехнических изделий, шпатлевка неплотностей	Компоненты клея смешиваются за 30 мин до применения
—GO-F-рбЗ	Герметизация электро- и радиоаппаратуры, чувствительной к механическим воздействиям	Обладают высокими теплопроводностью, эластичностью, стабильностью физико-механических и диэлектрических показателей
—-Ь04—р60	Склеивание больших металлических и пластмассовых плоскостей и материалов с различным ТК/. Склеивание керамических пакетов дугогасительных камер	Композиция тиксотропная, не стекает с вертикальной поверхности при толщине слоя 3—4 мм. Обладает повышенной маслостойкостью
—60-5—Ь140	Герметизация и склеивание различных материалов н аппаратуры, работающей в условиях резких колебаний температур,	тропической влажности, ударных и вибрационных нагрузок Склеивание металлических и неметаллических конструкций, эксплуатируемых на воздухе в в воде Склеивание на воздухе, в воде металлических и стеклопластиковых поверхностей, а также для устранения дефектов при ремонте металлических и стеклопластиковых конструкций при 0— 30 °C- Наклейка стеклянной	Обладают повышенной водостойкостью. Потеря прочности клеевых соединений в морской воде за 6 мес не превышает 15—20 % Отверждаются на воздухе, в пресной и морской воде. Может перерабатываться при 0—35* °C
Лаки, эмали, компаунды, клеи	Разд. 6
УП-5--186, УП -5-187	Эпоксидные верждеиия	холодного от-	Т 6 05-241-87-74
УП-5-181, УП-5-181*1. УП-5-181-Я	Эпоксидные		ТУ 6-05-241-149-78
УП-5--201-1, УП-5-201-2	Эпоксидные	токопроводящие	ТУ 6-05-241-149-78
УП-5-207 УП-5-207-1	Эпоксидные ные	однокомпоиент-	ГУ 6-05-241-221-79 ТУ 6-05-241-199-78
УП-5- 209	Эпоксидный ванный	модифициро-	ТУ 6-05-241-209-79
УП-5-213	Эпоксидный	ТУ 6-05-241-200-78
ЭПО	Эпоксидный модифицированный	ТУ 38-00972-82
ЭПЦ	То же	—
ВК -32-ЭМ	Эпоксидный	—
Т-И1	Эпоксидный модифицированный	—
д-10	Эпоксйдно- полиамидный	—•
ВК-9	То же	—
К-400	» »	
25 25 20—25	2—4 2—3,5 10—14		ткани иа металлические и стеклопластиковые конструкции во влажной среде Склеивание деталей и различных материалов, -заливка изделий в целях электрической изоляции, влагозащиты Клей горячего отверждения	Отличаются	повышенной стойкостью к воздействию высоких* температур, многократному термоциклирова-иию. высокой адгезией к ста-
25 20	10—12 8—10	—60-J-+200	с высокой адгезией к стали, алюминию, пермалою, латуни, различный пластмассам Крепление с обеспечением	ли, алюминию, пермаллою, латуни Отличаются	сохранением
20 120—150	16—18 30—40	—60-4-4-150	заземления диодных полупроводниковых больших интегральных микросхем Крепление и герметизация	прочности и свойств в интервале рабочих температур Превосходят по технологиче-
20	МИИ 20	-404-4-120	изделий из стали, алюминия, меди, феррита. Клеи стойки в условиях многократного термоциклирования, влаги, вибрации, термоокислитель-ного старения Приклеивание постоянных	ским и прочностным показателям	однокомпонентный клей марки ЕС-2214 фирмы «ЗМК°» (США), используемый ранее при изготовлении статоров МЭ272 для автомобилей ВАЗ Клей не содержит раствори-
70	0,3	—6(4-4-40	магнитов к стальным стаканам	высок ом оментных электродвигателей. Крепление алюминис-зых охлаждающих оболочек станины и пластмассовых обойм щеткодержателей электродвигателей Склеивание древопластико-	теля, обладает повышенной прочностью и теплостойкостью клеевого шва. Сохраняет высокие адгезионные свойства в интервале рабочих температур
20 20 150	0,6 24 3	60—85	вых материалов. Высокая адгезия к алюминию позволяет изготавливать металлопластиковые изделия. Используется в условиях повышенной влажности, многократного термоциклироваиия. при воздействии ударных и вибрационных нагрузок Склеивание металлов, стекла. керамики, древесины, термореактивных пластмасс, заделки пор, трещин Склеивание асбестцемента и металлов Склеивание цветных метал-	Отверждение под давлением 0,01—0,5 МПа
—	—	—604-+300	лов, керамики, стекла Склеивание стали, титана.	Стоек к действию растворителей, влаги и термоударов
25—30	48	—	керамики, стеклотекстолита Склеивание черных и цвет-	Отверждение под давлением
70—80 20	6 18—24	—бО-т-4-125!	пых металлов, ферритов, керамики. стёкла, пластмасс Склеивание металлов, стек-	0,01—0,3 МЛа Отверждение под давлением
' 20 ' '	48		лолластиков, керамики Склеивание металлов и не-	П 01—0.1 МПа Отверждение нод давлением
navy	1Г9 §
Марка клея	Химическая природа	ГОСТ. ОСТ ТУ, инструкции	По дготовител ьные операции
СКДА	Эпокснкремиийоргаиичсский	—	—
ПУ-2	Полиуретановый	—	Наносится -1 слой. .
ВК-5	»	—	—
301	»	—	
Л'ёйкоиат	Избци знатный	ТУ Q-14-95-75	Наносится 2 слоя: 1-й сушится 40 МИН при 20 °C и 30 мин при 140 СС. 2-й — 35 мин при 20 °C
ВК-20	: Полиуретанкарборановый	—	—
К-300-61	Эпоксикрем н ийорга нический	—	—
КТ-<5	Кремнийорганический	—	' Наносится двукратно. Сушка 1-го слоя 1— 2 ч при 20 °C. 2-го —• 15—20 мин
Паста
КПТ-8
Герметик 11-91
(«Эластр-сил»)
То же
ГОСТ 19783-74	—
ТУ 6-02-257-74	Да вление	0,1 —0,2 МПа
Продолжение табл. 6.47
Режим отверждения .		Рабочая температура. °C	* Основное назначение	Примечание
температура, °C	время, ч			
80 S0 100 20 105	4 10 4 24—72 3—4	-604-4-80
-		
		W,
20	70	80—100
20	40	—504-|~100
150	3	—
20 80	30 4	Кратковременно до 300
200	1	-/104-4-250
—	—	—604-4-180
20 (во влажной среде)	24	—"504—}"200
металлических материалов Склеивание стали, титана, меди, латуни, др.
Склеивание металлов, керамики, пенопластов
Склеивание металлов, стеклотекстолитов, пенопластов Склеивание дюралюминия, стали, меди, латуни, пластмасс
Склеивание резин с металлом методом горячей вулканизации. Применяется также в качестве вулканизующего агента в резиновых клеях холодного отверждения
Склеивание стали, титановых сплавов, латуни, стеклопластиков
Склеивание металлов и нагревостойких неметаллических материалов, стеклопластиков
Склеивание стеклом ик а нит а и стеклотекстолитов, стой- • ких до 250 °C и обладающих высокими электрическими свойствами. Склеивание вулканизованных кремний-органических резин с металлами и между собой
Обеспечивает эффективный тепловой контакт между двумя соприкасающимися поверхностями
Марка А — склеивание и герметизация деталей стали, алюминия, меди. Марка Б — склеивание вулканизованных резин, изготовленных иа основе различных типов каучуков, друг с другом и для приклеивания нх К металлам
0,08—0.1 МПа
Отверждение под давлением 0.1—0.3 МПа
Отверждение под давлением 0,2—0,3 МПа. Отличается эластичностью, масло-, гри-бо- .и аибростойкостью
Отверждение под давлением 0,4—0,5 МПа 
Отверждение под давлением 2,4 МПа
Отверждение под давлением 0,03—0,15 МПа
Отверждение под давлением 0,05—0,1 МПа
Отверждение под давлением 0,2—0,3 МПа. Давление снимается через 24 ч после тер-мообарботки. Время жизни клея 6 мес
Тепл опровод ная
Лаки, эмали; компаунды, клеи	Разд. 6
ВКТ-2	Кремнийоргаиический модифицированный	ТУ 6-10-826-75
ВК-8	То же	—
20	72	400
1-й слой—1ч, 20 °C. 2-й слой —1ч, 50-60 °C
200	3
Приклеивание стекловолокнистых теплоизоляционных материалов к нержавеющей стали и титановым сплавам. Склеивание стеклотекстолитов» графита и теплозащит^ пых материалов
Отверждение под давлением 0,3—0,8 МПа
Клеи на основе термопластичных материалов
Карбиноль-	В инилкарбинольный	Инструкции	—-	20	24	—вЧ-4-60	Склеивание металлов и не-	Применяется как с наполни-
ный		№ 809-61 ..		50±10	3		металлических материалов, стоек к действию микроорганизмов и нефтяных масел	телем (марка 1), так и без него (ма'рка 2), Наполнители — портландцемент, окись цинка, асбест, типе, порошки металлов
МФ-1	Полиамидный \	МРТУ М-800-61	Сушка слоев: 20 °C — 30 мин, 50 — 60 °C — 1'5 мин	155±5	1	-604-4-60	Склеивание металлов. Стоек к действию трансформаторного масла	Применяется как в жидком виде, так н в виде пленки. Отверждение под давлением 0,1—0,5 МПа
БМК-5	Полиакрилатиый	ТУ 36-978-77	Обезжиривание, нанесение кистью. Выдержка иа воздухе 15 мин	18—20	1—4		Склеивание полистирола с полиметилметакрилатом и поролоном, полиэтилена с фенопластами. Применяется в аккумуляторных батареях	Отверждение под давлением 0.05—0.1 МПа
КС-609	» »		Обезжиривание	18-20	5—7	—	Склеивание полистирола, полиметилметакрилата	Отверждение под давлением 0,05-0,1 МПа
ТМ-60	Полиэфирный	—	Обезжиривание н выдержка слоя прн 18— 20 °C 20—40 мин	150-170	1—2	—	Склеивание стали и алюминиевых сплавов	Отверждение под давлением 0,2—0,6 МПа
ХВК-2А	Хлорсодержащий	МРТУ 6-10-463-66	Обезжиривание и выдержка слоя при 18— 20 °C 10—15 мин Резиновы	18—20 е клеи	8		Крепление к панелим стали, алюминиевых сплавов и к полиметилметакрилату и поливинилхлориду	Отверждение под давлением 0,05—0,1 МПа
88Н	Резиновый	ТУ 38-1051061-82	Наносится в два слоя с промежуточной сушкой Efa воздухе	20 20 60-80	24 6 4	-40-7-4-60	Склеивание холодным способом резин с другими материалами. Стоек к морской воде и тропической влажности Склеивание бессернистых резни с металлами, пластмассами, ферритов между собой и с металлами. Клей и мастика эластичны, вибро-, во-до-, масло- и бекзиностойки	Отверждение под давлением 0,01—0,1 МПа. Разбавляется смесью этил ацетата и бензина (1:1)
ЛН		—	Наносится тремя слоями с промежуточной сушкой после 1-го слоя 4—8 ч, после последующих 25—30 мин	1-й с 20 120 окоича 70	лей: 24 2 тельно: 7	-604-4-120		Отверждение под давлением 0,02—0,5 МПа .
Мастика ЛН	 * S	ТУ 6-09-2166-71	Наносится в один СЛОЙ	20 40—70	48 7-15	—604-4-120	Предназначается для закрепления монтажных проводов. жгутов и отдельных деталей к шасси из алюминиевых и магниевых сплавов и к платам приборов. Эластична, внброударопрочна. допускает- легкий демонтаж без разрушения	
§6,11	 Клеи
Примечание. Клеи на основе модифицированных фенолоформальдегидных смол являются однокомпонентными жидкостями от малой до большой вязкости (сиропообразной) с длительной жизнеспособностью з закрытой упаковке. Эпоксидные клеи холодного отверждения приготовляются непосредственно перед иримененнем. Эпоксидные к леи-компаунды плесенестойки, так Же как и клеевые соединения из эпоксидных клеев горячего отверждения.
204
Лаки, эмали, компаунды, клеи
Разд. 6
Рис. 6.27. Зависимость предела прочности при равномерном отрыве соединений стали на клее
ВС-350 от температуры
Рис. 6.28. Зависимость предела прочности при сдвиге соединений стали на клее ВС-350 от температуры испытания:
/ — 20 °C; 2 — 200 °C; 3 — 350 °C
Рис. 6.29. Зависимость предела прочности при сдвиге соединений дюралюминия на клее БФ-2 от температуры испытания (после трех циклов нагревания до 200 °C и охлаждения до —70 °C) многокомпонентных клеев), 3) нанесение клея, 4) совмещение и фиксация склеивающих деталей, 5) отверждение клеевого шва, 6) контроль качества склеивания.
Для- получения высоких показателей прочности склеивания необходимо обрабатывать поверхность, подлежащую склеиванию. Наличие на поверхности следов масла или жиров даже от прикосновения рук могут привести к получению некачественного клеевого соединения, Обезжиривание производят тампоном из ткани, смоченной ацетоном, трихлорэтиленом, бензином или другими растворителями. Для склеивания металлов рекомендуют различные методы обработки — химические и механические. Алюминий и его сплавы обрабатывают шкуркой или опескоструивают и производят травление в хромовой смеси, сталь травят в концентрированной соляной кислоте. Для меди и медных сплавов рекомендуют обработку пескоструйным аппаратом, обезжиривание и кислотные ванны.
Для защиты подготовленной к склеиванию поверхности металла рекомендуются адгезионные грунты. В их состав входят компоненты, обеспечивающие отверждение системы, ингибирующие коррозионные процессы, повышающие адгезионные характеристики клеев. Жидкий клей чаше всего наносится иа поверхность кистью или пульверизатором. Для нанесения клея можно использовать клеевые вальцы или окунать деталь в жидкий клей. Пастообразные клеи наносят шпателем, роликом.
Для удаления из клеевого слоя растворителя применяют открытую выдержку клея. Она может проводиться как при комнатной температуре, так и при повышенной. Условия отверждения склеенных поверхностей имеют большое значение и устанавливаются для каждого клея. Применяют нагрев склеиваемых поверхностей в сушильных камерах обдувкой теплым воздухом, инфракрасными лампами, применяют индукционный метод нагрева и др. Для создания давлении при склеивании используют автоклавы, специальные прессы, реже струбцины, пружинные зажимы и болты.
МАРКИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Марки клев и рекомендации по их применению приведены в табл. 6.47.
СВОЙСТВА КЛЕЕВ
Некоторые свойства клеевых соединений на клеях ВС-ЮТ, ВС-350, БФ-2 и ВС-32-200 показаны на рис. 6.27—6.29, электрические свойства клеев приведены в табл. 6.48 (ВС-ЮТ) и 6.49 (ВК-9 и К-153).
Механические свойства клеевых соединений на клее ПУ-2 показаны на рис. 6.30.
Таблица 6.48. Электрические показатели клея ВС-ЮТ
Показатель	В.исходном состоянии	После теплового старения	
		200 ч при 200 °C	5 ч при 300 °C
ЕпР, МВ/м: при 20 °C	106,6	26,4	23,3
при 200 °C		21,6	
при 300 °C	56,7		10,8
р. Ом-м: при 20 °C	1,4- 10м	2,3-Ю11	6,1-Ю8
после 48 ч выдержки в атмосфере с <р= =95*2%: при 20 °C	3,8- Ю11	2,0-Ю11	8,8-Ю6
при 200 °C	—	1,5- Ю8	—
Наиболее распространены клеи на основе эпоксидных смол как горячего, так и холод-
Рис. 6.30. Зависимость предела прочности при равномерном отрыве и сдвиге соединений иа клее ПУ-2 от температуры испытания:
1 — предел прочности при сдвиге; 2 — предел прочности при равномерном отрыве
§ 6.11
Клеи
205
Таблица 6.49. Электрические показатели эпоксидных клеев
Показатель	ВК-9	К-153
fgS при 50 Гц и	0,05	0,03
2'0 °C		
Вг при 50 Гц и	4,3—7,1	4,0
20 °C		
р, Ом-м:		
при 20 °C	5,6- Ю11	3,6-1011
при 60 °C	—	2,6-1011
при 150 °C	—	3,8-106
ps, Ом:		
при 20 °C	5,1-1013	3-1014
при 60 °C	—	3,9-1012
при 100 °C	—.	3-109
при 150 °C	——	3- 10’
£Пр, МВ/м:		
при 20 °C	22	24,9
при 60 °C	—	17,6
при 100 °C	—	13,6
при 150 °C	—	1,49
Рис. 6.31. Зависимость электрических показателей клея Л-4 от температуры:
1 — tg 6; 2 — ег; 3 — р
Рис. 6.32. Зависимость электрических показателей клеев П и Пр от температуры:
1 — tg б; 2 — Ег ; 3 — р
адгезионными свойствами, масло-, бензино- и атмосферостойкостью, хорошими электрическими свойствами.
Таблица 6.50. Механические показатели некоторых клеевых соединений, МПа
Марка	Вид испытания	В исходном состоянии		После выдержки 30 сут при Ф=95+-98% и 40 °C	После выдержки S0 сут	
		при 20 °C	при 85 °C		при 4-100 °C	при —40 °C
Д-6, Д-8, Д-9, Д-4	На отрыв	14,7—45	1,5—8,0	8,4—19	20—40	14,5—23
	На сдвиг	6,0—27	1,5—7.0	6,5—14	12,5—25	8,6—16
Д-2, Д-16, Д-54, Д-86, Д-93, Д-95,	На отрыв	28—120	9—71	9—48	44—86	22—68
Д-96, Д-10	На сдвиг	22—46	5—24	7—24	10—40	12—39
Таблица 6.51. Показатели клеевых соединений (сталь 3/сталь 3) эпоксидных клеев
Желирование	Предел прочности клеевого соединения, МПа
Клей, марка	Температура. °C	Время. м	при отрыве, температура, °C			при сдвиге, температура. °C		
			—60	+20	+60	—60	+20	+200
УП-5-131	85	4—5	__	6,5				.	_	.	
УП-5-131-1	25	5—6	—	1,5—2,0	——	—	-—				
У П-5-140-1	20	6—7	—	18 29*	—	—	15 11*	—
УП-5-140-2	20—22	72	44	32	18	—	10	—-
УП-5-171	20	6—7	—	45 28*	—	—	24 22*	—
УП-5-172	20	2—3	-—	50	—	•—-	25	
УП-5-177	15—20	2—3	—	—	—	—	20	—
УП-5-181	25	10—14	—	70	—	—	18 6—8*	—
УП-5-201-1	20	8—10	—	—	.—_	18	16	80
УП-5-201-2	20	16—18	—	_—.	—	80	65	—
УП-5-207	120	0,16	—	—	—	32—35****	30	6 27—28** 20—9 | ***
УП-5-209	20	20	—	50	—.	—	18	—,
* Д16/Д16.
*8 При 100 °C.
*** При 120 °C.
**** После 10 термоциклов от —60 до +180 °C.
206
Воскообразные диэлектрики
Разд.' 7
Клеевые соединения на основе клеев холодного 'отверждения имеют сравнительно невысокую прочность. Отверждение их при нагревании повышает прочность клеевого соединения в 3—4 раза.
Некоторые свойства эпоксидных клеевых соединений приведены в табл. 6.50, 6.51 и показаны на рис. 6.31, 6.32.
Список литературы
6.1.	Рейбман А. И. Защитные лакокрасочные по крытия. Л.: Химия, 1982. 320 с.
6.2.	Лифшиц М. Л,, Пшиялконский Б. И. Лакокрасочные материалы. М.: Химия, 1982. 359 с.
6.3.	Астахин В. В., Трезвов В. В., Суханова И. В. Электроизоляционные лаки. М.: Химия, 1981. 216 с.	.	..
6.4.	Черняк К. И. Эпоксидные компаунды н нх применение. Л.Судостроение, 1970. 559 с.
6.5.	Черияк К. И. Неметаллические материалы в судовой электро-'и радиотехнической аппаратуре. Л.: Судостроение, 1970. 560 с.
6.6.	Применение эпоксидных компаундов в электротехнических изделиях. Обзор научно-исследова
тельских работ и производственного опыта. Таллий, 1969. 107 с.
6.7.	Харпер Ч. Заливка электронного оборудования синтетическими смолами, пер. с англ. М.: Энергия, 1964. 406 с.
6.8.	Переработка и применение эпоксидных компаундов в электротехнике. Сб. научно-технических сталей, НИИТЭЗ им. М. И. Калинин а /Под ред. О. Э. Сорка. Таллии, 1975. 149 с.
6.9.	Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике/Б. М. Тареев, Л. В. Яманова, В. А. Волков, Н. Н. “Ивлиев. М.: Энергия, 1974. 304 с,
6.10.	Сборник технических условий на клеящие материалы./Сост. М. И. Смирнова; Под ред. Д. А. Кардашова. Л.: Химия, 1975. 464 с.
6.И.	Клеи и герметики/Под ред. Д. А. Кардашова. М., Химия, 1978. 197 с.
6.12.	Кардашов Д. А. Конструкционные клен. М.: Химия, 1980. 285 с.
6.13.	Клеи и технология склеивания. Ч. 1. Вопросы адгезии и новые синтетические клеи. Материалы научно-технического совещания/Под ред. Д. А. Кардашова. М., 1954. 284 с.
6.14.	Притыкин Л. М., Драновский М. Г., Парк-шеян X. Р. Клеи н их применение в электротехнике. М.: Энергоатомнздат, 1983. 136 с.
 6.15. Варденбург А. К., Пвлипосян П. М- Электрическая ..напыленная изоляция. М,: Эиергоатомиз-дат, 1984. 136 с.
РАЗДЕЛ 7 ВОСКООБРАЗНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ Р. С. Холодовская, В. П. Вайсфельд
7.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Воски в .отличие от смол и битумов в большинстве случаев имеют отчетливо выраженное кристаллическое строение и обнаруживают при нагревании ' более резкий переход из твердого состояния в жидкое.
Воскообразные вещества применяются в электрической изоляции в качестве пропиточных и заливочных составов. Общим недостатком их является значительная усадка при застывании. Вследствие большой усадки .воскообразных диэлектриков при пропитке ими волокнистых материалов значительная часть объема пропитываемого изделия оказывается заполненной воздухом, что приводит к снижению пробивного напряжения и напряжения ионизации пропитанных ..изделий. Поэтому воскообразные диэлектрики в производстве конденсаторов в настоящее время применяются только при изготовлении- конденсаторов на постоянное напряжение до 1000 В и переменное до. 300 В. Основное'преимущество твердых пропиточных масс на основе воскообразных диэлектриков — упрощение конструкции конденсатора или других изделий, если они не должны работать в условиях высокой влажности и не требуют герметизации.
Воскообразные диэлектрики (парафин, церезин) находят применение в качестве пропиточных составов в конденсаторном и в кабельном производстве.
По степени полярности следует различать:
1.	Неполярные воскообразные диэлектрики — Парафин, церезин, синтетический церезин, которые представляют собой смеси твердых предельных углеводородов и отличаются низ
кой диэлектрической проницаемостью и высоким удельным объемным электрическим сопротивлением.
2,	Слабополярные воскообразные диэлектрики — полиэтиленовый и полиизобутиленовый воски, полярность которых вызвана наличием в их составе канифоли.
3.	Полярные, воскообразные диэлектрики — олевакс — синтетический продукт с повышенными 8г и tg 6 и пониженным р.
Из третьего издания справояника исключены воски: пчелиный, карнаубский и монтан-воск, поскольку они в электротехнике у нас не применяются. Карнаубский воск и монтан-воск находят применение за рубежом.
7.2.	ПОЛИЭТИЛЕНОВЫЙ
И ПОЛИИЗОБУТИЛЕНОВЫЙ ВОСКИ
Код ОКП на восковую продукцию 02 5540.
В настоящее время в электротехнической промышленности в составах, предназначенных для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей, применяются в основном синтетические воски: полиэтиленовый низкого давления высокой плотности и полиизобутиленовый.
Полиэтиленовый воск — серовато-белое вещество имеет следующие параметры:
Температура каплепадения,	°C	.	ПО—120
Вязкость, м2/с.......0,01—1,5
Зольность, %, не более	....	0,04
р, Ом-м, не менее........ Ю14
Полиэтиленовый воск применяется в составах марок МП-3 и МП-5 (ОСТ 16-0.686:052-
' § 7.3
Парафин ‘
507
73) в сочетании с кабельным маслом марки КМ.-25 и сосновой канифолью для пропитки изоляции силовых кабелей переменного напряжения до 35 кВ и постоянного 75 кВ для трасс с ограниченной разностью уровней.
Полиизобутиленовый воск, изготавливаемый по техническим условиям ТУ 6-05-1820-77, представляет собой серовато-белое вещество высокой очистки н имеет следующие параметры:
Вязкость при 140 °C, м2/с . , Температура каплепадения, °C Содержание воды, %, не более р, Ом-м, не менее.............
0,01—0,015 110—120
0,04 10м
Парафины имеют следующие физико-химические и электрические параметры, общие для различных марок:
Плотность, кг/м3 ....	850—900
TKZ, °C-1........... 0,0011—0,0035
р, Ом-м ........	10м—10м
р„ Ом .	. . .......... Ю1®—10м'
...................... 2,1—2,2 tgS................... (3—7)-IO-4
Электрическая прочность при
20 °C, МВ/м ......	20—30
Зависимости tg 6 и ег от температуры парафина даны на рис. 7.2 и 7.3.
Полиизобутиленовый воск применяется в пропиточном составе МП-4 (ОСТ 16-0.686.052-73) в сочетании с кабельным маслом и канифолью. Этот состав предназначен для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей переменного напряжения до 35 кВ и постоянного 75 кВ для вертикальных н крутонаклонных трасс.
7.3. ПАРАФИН
Рис. 7.1. Зависимость кислотности воскообразных диэлектриков от времени выдержки при температуре:
1 — парафин при .160 °C; 2 — церезин при 170 ”С
Парафин (код ОКП 02 5510) представляет собой смесь предельных твердых углеводородов ряда CnHSn+2- Это бесцветный, без запаха, с ярко выраженной в изломе кристаллической структурой, слегка жирный на ощупь материал. Парафин растворяется в бензоле, нефтииых маслах, бензине, сероуглероде, серном эфире, а при нагревании — в растительных маслах; не растворяется- в спирте и воде. Гигроскопичность парафина ничтожно мала.
Парафин получается из дистиллятов парафиновых и высокопарафиновых нефтей. Тяжелые дистилляты, содержащие парафин, подвергают очистке от воды, смол и грязи. Парафин из них выкристаллизовывают при охлаждении и очищают от ненасыщенных соединений обработкой серной кислотой; для устранения желтоватого цвета производят дополнительную очистку адсорбентом (глиной).
Выпускается несколько сортов парафина, ^различающихся по температуре плавления. Чем выше температура плавления парафина, тем более ценным он считается.
Для электротехнических целей применяют высокоочищенный парафин с температурой плавления 50—58 °C. На воздухе при температуре выше 130 °C парафин легко окисляется, при этом резко снижается его р и повышается кислотность, как показано на рис. 7.1. Парафин имеет большую усадку при затвердевании (11—15 %). К недостаткам парафина следует отнести также сравнительно низкую температуру плавления и значительную хрупкость; хрупкость парафина возрастает с течением времени за счет перекристаллизации (образования более крупных кристаллов).
Нефтяные технические парафины (ГОСТ 23683-79) в зависимости от показателей качества и области применения выпускают следующих марок: высокоочищенные — Вь В2, В3, В4, В5; очищенные — Т н С; неочищенные — Нс и Нв.
Технические требования к парафинам, вы-сокоочишенным и неочищенному марки Нв,  приведены в табл. 7.1.
Рис. 7.2. Зависимость tg 6 воскообразных диэлектриков от температуры при частоте переменного тока 1000 Гц:
1 — парафин; 2 — церезин
Рис. 7.3. Зависимость е; воскообразных диэлектриков от температуры при частоте 1000 Гц: / — парафин-. 2 —церезин: S — синтетический 'цере-вин; 4 олеовакс твердый; 5 — олеовакс -пластичный
208
Воскообразные диэлектрики
Разд. 7
Таблица 7.1. Показатели нефтяных парафинов
Показатель	В,		в»	В,	в.	нв
Температура плавления, °C Массовая доля масла, %, не более Глубина проникания иглы при 25 °C и нагрузке 0,98 Н, мм, не более Содержание воды, %, не более Содержание водорастворимых кислот и щелочей Массовая доля механических примесей, %, не более		50—52 7 0,8 1,8	52—54 0,45 1,6	54—56 0,45 Г, 4 Отсут Отсут	56—58 0,45 1,3 ствие Отсутстви ствие	58—62 0,5 1,2	57 2,3 0,2 0,01
Парафин применяют для пропитки конденсаторов типа телефонных, у которых длительно допустимая рабочая температура не превышает 45 °C. В кабельном производстве парафин применяют в смеси с церезином для пропитки хлопчатобумажной оплетки проводов и кабельной пряжи, а также кабельной бумаги для пре-дохранеия их от гниения. Один из таких составов на нефтяной основе изготавливается по ОСТ 381.55-74.
Состав нефтяной основы, %:
Церезин нефтяной неочищенный и церезин синтетический по ГОСТ
7658-74 в любом соотношении	5,5—7,0
Битум нефтяной марки БН60/90 по ГОСТ 22245-76 ................... 47—56
Парафин по ГОСТ 23683-79 . .	32—40
Петролатум по ОСТ 38.011.17-76 5,5—7,0
Состав имеет следующие основные физико-химические показатели:
Температура каплепадения, °C, не менее................. 60
Глубина проникания иглы при
25°C и нагрузке 0,98 Н, мм 2,5—4,5
Содержание механических при-
месей, %, не более ...	2
Содержание воды..............Отсутствие.
Содержание водорастворимых
кислот и щелочей .... Отсутствие
Содержание нафтената меди, %............................ 5-10
Примечание. В пропиточном составе для проводов и кабелей, поставляемых в страны с тропическим климатом, содержание нафтената меди должно быть не меиее 10 %.
7.4. ЦЕРЕЗИН
Церезин (код ОКП 02 5520) представляет собой смесь твердых алифатических углеводородов с эмпирической формулой от СзэНзо до С53Н108. Церезин получают кислотно-контактной очисткой нефтяного неочищенного церезина, парафинистой пробки, которая является осадком парафинистой нефти на стенках буровых скважин, на дне резервуаров. В парафинистой пробке церезин смешан с парафином и маслом.
Церезин как диэлектрик имеет значительно более ценные свойства, чем парафин. Молекулы церезина имеют сильно разветвленную
цепь углеродных атомов в отличие от линейных или слабо разветвленных молекул парафина. Благодаря своей мелкокристаллической структуре церезин образует с маслом стойкие однородные смеси, в то время как парафин, имея крупнокристаллическую структуру, не дает с маслом стойких однородных смесей.
Характерной особенностью церезина является также его способность образовывать тонкую пленку, обладающую эластичностью н не растрескивающуюся.
Церезин дает меньшую усадку прн застывании, чем парафин. К преимуществам церезина относятся и более высокая температура плавления и большая стойкость против окисления (см. рис. 7.1). Пленка церезина мало проницаема для жидкостей и газов и мало гигроскопична.
В соответствии с ГОСТ 2488-79 церезин выпускают четырех марок, различающихся по температуре каплепадения.
Основные физико-химические и электрические показатели церезина приведены в табл. 7.2.
Зольность церезина марки 80, предназначенного для электронной промышленности, должна быть не более 0,01 %.
Зависимости tg 6 и 6, церезина от температуры приведены на рис. 7.2 и 7.3.
Церезин применяют в кабельном производстве в качестве мягчителя в резиновых смесях, а также для производства электроизоляционных восковых композиций. Церезин придает резине более высокую светостойкость.
В соответствии с ГОСТ 3677-76 выпускается церезиновая композиция, представляющая собой сплав церезина марки 65 (ГОСТ 2488-79) и парафина марки Т (ГОСТ 23683-79). Композиция имеет следующие физико-химические показатели:
Температура каплепадения, °C Глубина проникания иглы при 25 °C и нагрузке 0,98 Н, мм, не более................
Содержание механических примесей, %, не более . . . Содержание воды.............
Содержание водорастворимых кислот и щелочей ....
56
2,5
0,05 Отсутствие
Отсутствие
В электротехнической промышленности применяют также синтетический высокоплавкий церезин-—воскообразный диэлектрик светло-желтого цвета, кристаллической структуры,
§ 7.5
Вазелин
209
Таблица 7.2. Показатели церезина
Показатель	Марка			
	65	70	75	80
Температура каплепадения, °C	65—70	70—75	75—80	80—85
Глубина проникания иглы, мм, не более	3,0	2,5	1.8	1,6
Массовая доля механических примесей, %, не	0,02	0,02	0,02	0,02
более				
Содержание воды		Отсутствует		
Зольность, %, не более	0,02	0,02	0,02	0,02
Кислотное число, мг КОН на 1 г церезина,	0,1	0,1	0,1	0,1
не более				
Содержание водорастворимых кислот и щело-		Отсутствует		
чей				
р при 100°C, Ом-м, не менее	—-	—-		10»
tg 6 при 100 °C и частоте 1000 Гц, не более	'—-	—	—	0,003
Таблица 7.3. Показатели синтетического церезина
Показатель	Марка	
	Конденсаторный	100
Температура каплепадения, °C, не ниже	100	100
Глубина проникания иглы при 25 °C и нагрузке 0,98 Н, мм, не более	1,0	1,0
Содержание механических примесей, % не более	Отсутст-	0,08
	вие	
Содержание воды	Отсутствие	
Зольность, %, не более	0,02	0,02
Кислотное число, мг КОН на 1 г церезина, не более	0,05	0,08
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствие	
Стабильность против окисления: кислотное число после нагревания церези-	0,1	—
на в течение 100 ч при 120 °C, мг КОН на 1 г церезина, не более р при 100°C, Ом-м, не менее	Ю1?	—
Продолжение
представляющий собой смесь твердых углеводородов метанового ряда, преимущественно нормального строения.
В соответствии с ГОСТ 7658-74 синтетический церезин выпускается двух марок: конденсаторный и марки 100.
Основные физико-химические и электрические показатели синтетического высокоплавкого церезина приведены в табл. 7.3.
7.5. ВАЗЕЛИН
Вазелин (код ОКП 02 5531) —высоковязкая однородная масса, получаемая из нефти, представляет собой смесь жидких и твердых углеводородов.
Вазелин применяют для пропитки и заливки конденсаторов. Основные физико-химические н электрические показатели конденсаторного вазелина приведены в ГОСТ 5774-76.
Вязкость прн 60 °C: кинематическая, м2/с, не менее ........................
условная, градусы, не менее .....................
Температура каплепадения, °C, не ниже ......
28-10—6
3,95
50
Кислотное число, мг КОН на
1 г вазелина, не более . .	0,05
Зольность, %, не более . . .	0,004
Содержание водорастворимых
кислот и щелочей, механичес-
ких примесей и воды . . . Отсутствие р при 100 °C, Ом-м, не менее 1	Ю10
Электрическая прочность при
50 Гц и 20 °C, МВ/м, не менее ....................  .	20
tg6 при 1000 Гц не более:
при 20 °C................... 0,0002
при 100 °C................ 0,002
В полупроводниковой промышленности при производстве приборов применяется кремний-оргаиический вазелин марки КВ-3/10Э, представляющий собой высоковязкую пасту, получаемую путем загущения днметилсилоксановой жидкости аэросилом. Длительно допустимая рабочая температура кремнийорганического вазелина от —60 до +200 °C.
Основные физико-химические и электрические показатели кремнийорганического вазелина приведены в ГОСТ 15975-70.
210
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
Механические примеси .... Отсутствие
Пенетрация в условных единицах: до перемешивания не	менее	215
после перемешивания . . . 230—300 Коллоидная стабильность	после
выдержки при 200 °C в течение 24 ч, %, не более............. 8
pH водного раствора.........6,0—7,0
Электрическая прочность при
50 Гц, МВ/м, не менее:
при 20 °C ....... .	15
при 150 °C............... Ю
после выдержки 24 ч при 20 °C и относительной влажности 95—98 %................ Ю
р, Ом-м, не менее:
при 20 °C ........	Юи
при 150 °C................. 1010
после выдержки в 24 ч при 20 °C и относительной влажности 95—98 %	.....	Ю10
tg б при 1 МГц не более: при 20'С................... 0,005
при 150 °C............... 0,007
после выдержки в 24 ч при 20 °C и относительной влажности 95—98 °/о ....	0,007
Вг при 1 МГц не более: при 20 °C .......	.	2,8
при 150 °C............... 2,8
после выдержки в 24 ч при 20 °C и относительной влажности 95—98 °/о . . . ,	2,8
Рнс. 7.4 Зависимость tg 6 олеовакса от температуры при разных частотах
7.6. ОЛЕОВАКС
Олеовакс — воскообразный диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью. Олеовакс представляет собой продукт гидрогенизации касторового масла. Олеовакс нерастворим в обычных органических растворителях, он лишь слабо совмещается с парафином, лучше с церезином, озокеритом, многими натуральными и синтетическими смолами.
Зависимость ег и tg б олеовакса от температуры показана на рис. 7.3 и 7.4. Благодаря высокой в. олеовакса замена им парафина, применявшегося для пропитки конденсаторов, может дать большое увеличение емкости. Однако при этом конденсаторы имеют резкую зависимость емкости от температуры н частоты.
РАЗДЕЛ 8
ДРЕВЕСИНА, БУМАГА, КАРТОН, ФИБРА
Т. Б. Жиляев, Д. С. Варшавский, Л. С. Линова, Е. А. Чайкина
8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Стенки сосудов и клеток древесины построены из мельчайших волоконцев — фибрилл. Основным веществом, образующим фибриллы, является а-целлюлоза — природное высокопо-лимерное вещество, относящееся к группе углеводородов и имеющее состав, характеризуемый формулой: (CeHio05)n, где п выше 1000. Молекула целлюлозы имеет вид цепочки, составленной из ряда глюкозных колец:
СН2ОН
н он
-V—°х Н
-—С
/он н\ с—о-с „„	с—о- -
Н	с—с
II.	1
и он	снйон.
иди
Связь остатков молекул глюкозы осуществляется посредством первичных валентностей кислорода. Это обстоятельство чрезвычайно существенно, так как первичные валентности создают очень прочные связи, чем объясняется инертный и стабильный характер целлюлозы и ее высокое сопротивление химическим воздействиям.
В каждом глюкозном кольце содержится по три  полярные гидроксильные -группы —ОН—, по своей природе обладающие реакционной способностью, которая • обеспечивает
S 8.1
Общие сведения о природных материалах
211
ряд химико-физических явлений, проявляющихся в производстве и эксплуатации бумаг и картонов. При воздействии переменного электрического поля группы ОН вызывают релаксационные диэлектрнческне потери. Кроме того, они способны притягивать к себе молекулы воды из окружающего воздуха, что обусловливает гидрофильность и гигроскопичность целлюлозы, усугубляемую ее волокнистым строением.
Скопления макромолекул целлюлозы образуют мицеллы, в которых зазоры между молекулами составляют около 1 нм, из мицелл образуются элементарные волокна — фибриллы, в которых зазоры между мицеллами составляют около 10 нм. Так как размер молекулы воды очень мал, примерно 0,25 нм, то они могут проникать глубоко внутрь структуры целлюлозы, попадая в зазоры между макромолекулами и закрепляясь на последних за счет притяжения гидроксильными группами. Этим объясняется то, что гигроскопичность древесины н всех целлюлозных материалов нельзя полностью устранить пропиткой. Все пропиточные массы, состоящие из молекул относительно большого размера — не менее нескольких нанометров, заполняют лишь относительно грубые поры волокнистого материала и не могут проникать в межмолекулярные зазоры, куда проникает вода.
Кроме высокомолекулярной а-целлюлозы, в состав растительных, в том числе и древесных, волокон входит известное количество гемицеллюлозы (главнейшие ее разновидности — пентазаны и маннаны), по составу близкой к а-целлюлозе, но со степенью полимеризации п, меньшей 100.
Содержание гемицеллюлоз в древесине хвойных пород составляет 18—20 %, а в древесине лиственных пород — от 30—40 %. Кроме гемицеллюлоз и а-целлюлозы в древесине содержится до 25—30 % лигнина — органического вещества, уже не относящегося к углеводам, а характеризующегося наличием фенольных групп. Наличие лигнина повышает механическую прочность древесины, но придает древесному волокну хрупкость и снижает его химическую стойкость против окисления. Поэтому дешевые сорта неэлектротехнических бумаг, например газетной, изготовляемые из древесной массы с повышенным содержанием лигнина, с течением времени желтеют и теряют механическую прочность даже при комнатной температуре. Кроме того, в древесине всегда содержится известное количество органических продуктов жизнедеятельности деревьев (например, смолистые вещества), а также минеральные соли, определяющие зольность древесины.
Прн изготовлении электроизоляционных сортов бумаги и картона древесина должна подвергаться специальной химической обработке — варке в соответствующих растворах, основная цель которых сводится к уменьшению содержания лигиина, удалению смол и т. п. В этих процессах лигнин и другие инкрустирующие вещества переходят в раствор и удаляются вместе с ним, а целлюлозные волокна после промывки выделяются в чистом виде.
Этого можно достигнуть варкой щепы как в кислых, так и в щелочных растворах, но для электроизоляционных материалов лучше при
менять щелочную варку, в результате которой получается продукт с большей стойкостью к тепловому старению.
В настоящее время применяют сульфатный способ варки, при котором в щелочной раствор входят едкий натр и сульфат натрия Na2S. Сваренную массу промывают горячей водой, очищают от сучков, непроварившихся щепочек и минеральных примесей, а затем на специальной папочной машине превращают в папку — листовой материал, удобный для перевозки на бумажные и картонные фабрики.
Такой продукт носит название сульфатной небеленой целлюлозы; его выпускают по ГОСТ 12765-83, ГОСТ 12454-78, ГОСТ 5186-82 и другой нормативно-технической документации и используют в качестве исходного сырья для изготовления современных волокнистых электроизоляционных материалов.
Этн виды целлюлозы отличаются степенью делигнификации (характеризующей содержание лигннна), массовой долей, золы, сорностью, удельной электрической проводимостью водной вытяжки, химическим составом.
Целлюлоза по ГОСТ 5186-82 имеет значительно меньшее количество золы, число соринок на 1 м2, меньшую проводимость водной вытяжки по сравнению с целлюлозой по ГОСТ 12454-78 и ГОСТ 12765-83, поэтому ее применяют для изготовления бумаг с высокими электрическими показателями (КВМ, КВМС, КВМСУ, ТВ и ТВУ).
Целлюлозу по ГОСТ 12765-83 изготавливают из древесины хвойных пород, она имеет более длинные волокна (от 1 до 4 мм) по сравнению с целлюлозой лиственной древесины, что обеспечивает высокие механические свойства материала.
Кроме того, хвойная целлюлоза содержит значительно меньшее количество гемицеллюлозы (5—6 %), что обеспечивает образование водородных мостиков, связывающих волокна между собой.
При содержании гемицеллюлозы свыше Ю % (у целлюлозы лиственных пород содержание гемицеллюлозы до 20 %) механическая прочность снижается.
Целлюлоза по ГОСТ 12765-83 применяется для получения высокопрочного трансформаторного картона.
Целлюлоза кислой варки называется сульфитной. Сульфитный способ производства заключается в варке древесной щепы в кислом растворе бисульфита кальция [Ca(HSO3)2] при повышенной температуре.
Обычная отечественная сульфатная целлюлоза, используемая для электроизоляционных материалов, имеет следующий состав: а-целлюлоза 84—88 %, гемицеллюлоза 9— 11 %, лигнин 3—4 %, смолы и другие растворимые вещества менее 0,5 %, неорганические вещества (зола) менее 0,5 % (мае.).
Для получения электроизоляционных бумаг повышенного качества применяют целлюлозу, в которой содержание а-целлюлозы достигает 94—95 % за счет соответствующего снижения содержания гемицеллюлозы.
Для изготовления бумаги и картона волокнистый полуфабрикат — древесная целлюлоза подвергается сложной механической разработке в водной среде — размолу, в результате чего получается бумажная масса илн пульпа —
212
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
водно-волокнистая суспензия требуемого качества.
Размолотая бумажная масса с концентрацией волокна 0,1—0,3 % при отливе тонких бумаг— 5—15 мкм (для более толстых бумаг концентрация выше) поступает на сетку бумагоделательной машины, которая, кроме продольного движения, испытывает поперечные колебания для более равномерного распределения волокон на сетке. Обезвоживание массы достигается сначала простым стеканием воды через сетку, а далее с помощью отсоса на вакуумных ящиках, расположенных под сеткой; сходящая с сетки бумага имеет влажность 90 % (мае.). Дальнейшее обезвоживание до 7.0—75 % происходит на прессовой части машины, где бумага движущаяся на поддерживающем ее сукне, проходит между обжимающими валами, затем поступает в сушильную часть машины, проходит по поверхности нагреваемых до 45—95 °C цилиндров, после чего влажность ее становится менее 10 %.
Тонкую конденсаторную бумагу изготовляют на односеточных машинах; при изготовлении более толстых бумаг применяют также многосеточные машины (до четырех сеток), на которых идет одновременный отлив нескольких элементарных слоев, сходящихся на прессовой части в один. Этим способом можно получить более равномерное распределение массы по площади листа и повысить качество бумаг, особенно больших толщив.
Бумага, выходящая из сушильной части машины, имеет относительно невысокую плотность — 900 кг/м3, для увеличения плотности ее пропускают через глезер — систему валов, расположенных один под другим, давление между которыми постепенно увеличивается; часть валов может иметь повышенную температуру. После прохождения через них бумага приобретает ровную поверхность и плотность ее можно увеличить до 1100—1200 кг/м3. Если требуется придать бумаге лоск и уплотнение, это достигается обработкой на каландрах с высоким давлением между валами.
Для наматывания готовой бумаги в рулон за глезером установлен накат. Рулон с наката достигает массы до 3—3,5 т.
Картоны изготовляют на специальных кар-тоноделательных машинах, в которых элементарный слой, снимаемый с сеточной части машины с помощью сукна, наслаивается на форматный вал. При достижении необходимой толщины сырой лист автоматически срезают ножом, выдвигающимся из тела форматного вала, и передают для проведения дальнейших операций: отжима на прессе, сушки в туннельной сушилке, обрезки кромок и каландрированию.
Таким способом получают листы толщиной 1—6 мм и плотностью до 1100 кг/м3. Размеры листа зависят от диаметра и ширины форматного вала бумагоделательной машины.
Для получения картонов более высокой плотности (до 1300 кг/м3) используют технологию горячего прессования, отличие которой от предыдущей заключается в том, что сырой лист, снимаемый с форматного вала, подвергается прессованию и окончательной сушке под давлением в прессе.
Способность целлюлозных волокон образовывать прочный бумажный лист связана с
наличием гидроксильных групп, которые образуют водородные связи между сближающимися молекулами:
Макромолекул а
н н н
-"ТиГ н,
^Макромолекула
Наличие этих связей обеспечивает прочное сцепление целлюлозных волокон в бумажном листе без применения каких-либо клеящих веществ, хотя в бумажном производстве широко используются проклейки. Материалы, изготовленные из древесной целлюлозы, обладают хорошими механическими свойствами и вполне удовлетворительными электрическими, позволяющими использовать их в высушенном и пропитанном виде при весьма высоких напряжениях. О некоторых особенностях поведения материалов в электрическом поле — см. разд. 2. Для использования при высоких частотах целлюлозные материалы непригодны ввиду упомянутой выше полярности целлюлозы, вызывающей повышенные диэлектрические потери. Даже в области звуковых частот (1—10 кГц) бумажная изоляция требует принятия специальных мер для отвода выделяющегося в ней тепла.
Некоторое снижение потерь при 50 Гц в области температур 20—80 °C дает применение облагороженной целлюлозы с повышенным содержанием а-целлюлозы, потери при низких температурах в области релаксационного максимума при этом несколько возрастают (рис. 8.1).
Для снижения потерь при повышенных температурах необходимо удаление из целлюлозы катионов (прежде всего Na+) и анионов (прежде всего С1_), для чего в производстве целлюлозы и бумаги необходимо использовать деионизированную воду. Химическая чистота сырья, без различных посторонних примесей, является необходимым условием для получения высококачественных электроизоляционных бумаг.
Рис. 8.1. Зависимость tg6 конденсаторной бумаги от температуры при 50 Гц:
1 — бумага из обычной целлюлозы (88 % а-целлюлозы); 2 —-бумага из облагороженной целлюлозы (94 % а-целлюлозы)
§ 8.1
Общие сведения о природных материалах
213
Нагревостойкость обйчных целлюлозных материалов невелика, и в пропитанном состоянии они относятся к классу А (105°C). Применение при -изготовлении бумаги некоторых видов модифицированной целлюлозы или модификация целлюлозы в самой бумаге в некоторой мере повышают нагревостойкость.
Рис. 8.2. Зависимость степени полимеризации от времени и температуры старения кабельной бумаги марки КМТУ-080 в трансформаторном масле:
Г —при 180 °C; 2 —при 160 °C; 3 — при 140 °C; 4 — при 120 °C
Рис. 8.3. Изменение степени полимеризации бумаги марки ТВУ-080 в процессе старения в масле с различным содержанием кислорода: 1 — в герметичной емкости без предварительного вакуумирования. содержание кислорода до 3 % (об.); 2 — в герметичной емкости с азотной подушкой и предварительным вакуумированием, содержание кислорода до 0,3 % (об.)
Рис. 8.4. График зависимости срока службы бумаги марки КМТУ-080 от температуры
При нагревании целлюлозы в ней происходят процессы термоокислительной деструкции, приводящие к ее разрушению. Можно различить следующие виды этих процессов:
а)	чисто термическая деструкция (пиролиз), которая происходит при полном отсутствии кислорода и влаги и характеризуется разрывом молекулярных цепей, снижением степени полимеризации;
б)	гидролиз, характеризующийся разрывом кислородных мостиков и присоединением гидроксилов в местах разрывов; наблюдается при нагревании целлюлозных материалов в присутствии влаги, особенно при наличии в материале следов минеральных кислот, при этом также снижается степень полимеризации;
в)	окисление, происходящее в основном При нагревании целлюлозы с доступом воздуха; при этом в первой стадии старения при 60—70 °C окисляются гироксильные группы, но без разрыва цепей молекул. При более высоких температурах происходит более глубокое окисление, приводящее к деструкции молекул.
Практически при нагревании целлюлозных материалов проявляются одновременно все вышеперечисленные процессы, поэтому приходится говорить о сложном процессе термоокислительной деструкции. При тепловом старении целлюлозных материалов наибольшему изменению подвержены их механические показатели: прочность при перегибах, продавливании, раздирании, усилие надрыва.
Одним из основных показателей, характеризующих деструкцию целлюлозы при тепловом старении, является степень полимеризации (СП), определяемая по вязкости раствора целлюлозы в кадмийэтилендиаминовом комплексе (кадоксене) (рис. 8.2). Снижение степени полимеризации до 25 % исходного значения (1800— 2000) вызывают опасные изменения свойств целлюлозной изоляции.
На тепловое старение целлюлозных материалов влияют количество содержащейся в них влаги, кислород воздуха, напряженность электрического поля; на изоляцию, работающую в среде трансформаторного масла, оказывают воздействие также продукты его окисления.
Влияние влаги на старение целлюлозы подчиняется следующему закону: при содержании воды в интервале 0,3—7 % скорость разложения целлюлозной изоляции пропорциональна количеству содержащейся в ней воды. При более сильном конечном разрушении (СП 400) влияние влаги становится более заметным.
На рис. 8.3 приведено влияние растворенного в масле кислорода на старение бумаги при 140 °C. Снижение его содержания с 3 до 0,3 % уменьшает скорость старения в 3 раза.
При тепловом старении целлюлозных материалов их электрические показатели изменяются незначительно; изменению подвержены в основном механические показатели: разрушающие напряжение при растяжении, продавливании, раздирании. По мере старения волокна целлюлозы теряют свою эластичность, материал становится хрупким и электрическая прочность его снижается в результате образования трещин и нарушения целостности при механических воздействиях, которым подвергается изоляция в эксплуатации.
Зависимость срока службы целлюлозной изоляции от температуры (при неизменности
214
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
остальных воздействующих факторов) выражается следующим соотношением:
lgL = А + ВТ,
где L — срок службы; Т — термодинамическая температура; А, В — эмпирические коэффициенты. '
Срок службы целлюлозной изоляции в изделии зависит от тех воздействий, которым она подвергается в процессе эксплуатации, и для конкретных изделий определяется путем проведения ресурсных испытаний на образцах или моделях. На рис. 8.4 приведена зависимость срока службы от температуры изоляции обмоточного провода нз бумаги КМТУ-080 (нагревостойкой, см. с. 231) в трансформаторном масле в негерметичиых сосудах.
Перед старением образцы провода были высушены и пропитаны сухим маслом по технологии обработки активных частей трансформаторов IV и V габаритов. Срок службы определяется по приведенной выше формуле с эмпирическими коэффициентами. Работа была проведена в соответствии с ГОСТ 10518-72, в период его действия.
В качестве критерия конечной точки взята степень полимеризации, равная 25 % исходного значения.
Гидроксильные группы целлюлозы играют отрицательную роль в процессе ее термоокислительной деструкции, так как они участвуют в образовании воды и способствуют развитию процесса гидролиза, поэтому замена гидроксильных групп какими-либо иными радикалами (этерификация) может обеспечить повышение нагревостойкости материалов.
Следует отметить, что при уменьшении содержания гидроксилов в целлюлозе соответственно уменьшается ее способность образовывать водородные связи, обеспечивающие механическую прочность целлюлозных материалов. Поэтому получение особо тонких материалов, например конденсаторной бумаги, даже из частично этерифицированной целлюлозы практически оказывается невозможным, и приходится использовать данный метод повышения нагревостойкости (иа 20—30 °C) только для относительно толстых бумаг (типа кабельной и трансформаторной).
Сокращение числа гидроксильных групп не только увеличивает нагревостойкость целлюлозных материалов, но снижает их гигроскопичность, что повышает возможность использования подобных материалов для целей электрической изоляции.
Повышение нагревостойкости целлюлозных материалов может быть достигнуто также путем введения добавок — ингибиторов, задерживающих процесс термоокислительной деструкции. В США разработана бумага такого типа под названием иисульдур, в которую вводится смесь дицианамида, меламина и полиакриламида. Нагревостойкость этой бумаги по сравнению с обычной повышена на 25—30 °C. Аналогичная бумага разработана и в СССР.
Применение специальных технологических процессов с целью получения целлюлозных материалов с улучшенными свойствами обычно вызывает их удорожание, поэтому их используют в тех случаях когда обычные материалы не могут быть применены.
Бумагам из синтетических волокон посвящен § 8.6.
8.2.	ДРЕВЕСИНА
КАК ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
Анизотропность древесины обусловливает зависимость ее свойств от направления распила и расположения волокон. Электрическая прочность древесины вдоль волокон в 3—4 раза ниже, чем поперек, а объемное сопротивление может отличаться в 10 раз.
Свойства древесины зависят от породы дерева, его возраста, места произрастания и других факторов.
Плотность древесины большинства пород после Сушки колеблется в пределах 400—800 кг/м3, причем обычно более мягкие хвойные породы имеют плотность ближе к нижнему пределу и более низкие механические параметры, чем более твердые лиственные породы, плотность которых приближается к верхнему пределу. В связи с этим непосредственно для целей электротехники в качестве конструкцион-но-изолиционного материала применяется древесина лиственных пород; древесина хвойных пород перерабатывается на целлюлозу. Механические показатели непропнтанной древесины приведены в табл. 8.1, электрические—в табл. 8.2.
В свежесрубленном состоянии содержание влаги в древесине различных пород может колебаться в пределах от 35 до 65 %. При сушке до воздушно-сухого состояния происходит значительная ее усадка: по длине волокна до 0,5 % в радиальном направлении до 5 % ив тангенциальном — до 10 %. Сушка деталей, изготовленных из воздушно-сухой древесины, которой они подвергаются для улучшения электрических показателей, вызывает дополнительную усадку, а увлажнение высушенных дета-, лей — увеличение их размеров.
В непропитанном состоянии древесина обладает очень низкими и нестабильными электроизоляционными параметрами, пропитка улучшает ее электрические, а иногда и механические свойства, снижает гигроскопичность, способствует стабилизации размеров, поэтому-в качестве электроизоляционного материала древесина применяется только в пропитанном виде. Электрические параметры пропитанной древесины зависят от пропитывающего вещест-
Таблица 8.1. Механические показатели древесины
Порода древесины	Плотность, кг/м3	Разрушающее напряжение, МПа		
		при сжатии вдоль волокон	при статическом изгибе перпендикулярно волокнам	при растяжении вдоль -ВОЛОКОН
Береза	640	44,7	99,7		
Bvk	640	46,1	93,8	129,1 -
Дуб	720	52,0	93,5	128,8
Сосна	540	46,6	87,-7	—
§8.3
Конденсаторная бумага
215
Таблица 8.2. Электрические показатели древесины
Порода древесины и режим подготовки	Электрическая прочность перпендикулярно слоям, МВ/м	Пробивное напряжение параллельно слоям Z—58 мм, кВ	tg б	ег	р перпендикулярно слоям, Ом*м	Р„. Ом
Бук, высушенный при 105 °C в течение 30 ч	—	40	0,024	3,8	0,35-10й	1,5-104
Бук, высушенный и пропитанный транформаторным маслом под вакуумом по режиму сушки трансформаторов ПО кВ	4,2	46	0,0146	3,8	0,64-1012	0,86-104®
Береза (высушенная в течение 30 ч при 105 °C)	—,	—	0,0132	3,2	0,77-10й	3,0-1013
Береза, высушенная и пропитанная трансформаторным маслом под вакуумом по режиму сушки ^.трансформаторов 110 кВ	4,5	56		3,81	0,36-104	2,2-1013
ва (парафин, олифа, нефтяное масло, синтетические смолы) и способа пропитки.
Пропитка деталей из древесины может производиться под давлением после сушки под вакуумом, а также путем проварки под вакуумом или при атмосферном давлении. Количество пропитывающего вещества, поглощаемого древесиной при пропитке, составляет от 40 до 60 % (мае.). 'Максимальное поглощение масла достигается при охлаждении древесины в самом масле.
Пропитка не устраняет полностью гигроскопичности древесины, поэтому детали, пропитанные олифой или синтетическими смолами (лаками), работающие на воздухе, дополнительно покрывают изоляционным лаком или олифой с последующей запечкой при повышенной температуре.
По нагревостойкости пропитанную древесину относят к классу А.
Ряд недостатков древесины: гигроскопичность, нестандартность свойств, низкая нагревостойкость значительно ограничивают ее применение в качестве электроизоляционного материала.
Наибольшее применение в электротехнике находят бук, береза, граб, которые используют в трансформаторах с жидкостным заполнением для изготовления деталей крепления отводов, опорных элементов обмоток и др.; в электрических машинах — для пазовых клиньев; хвойные породы применяют для изготовления опор и траверс линий передачи электроэнергии и линий связи. Древесина используется также для изготовления древеснослоистых пластиков электротехнического назначения (см. § 13.2).
8.3.	КОНДЕНСАТОРНАЯ БУМАГА
Наиболее тонкий и высококачественный вид электроизоляционных бумаг — конденсаторную бумагу применяют для изготовления диэлектрика конденсаторов, в котором она подвергается воздействию наиболее высоких напряженностей поля по сравнению с использованием бумаги в других электроизоляционных конструкциях.
Происходящая замена чисто бумажного диэлектрика в конденсаторах бумажно-пленоч
ным потребовала улучшения электроизоляционных свойств конденсаторной бумаги: снижения ее потерь и содержания слабых мест, повышения электрической прочности и однородности.
Разработаны малопотерьные малоплотные бумаги, у которых снижение диэлектрических потерь сопровождается снижением электрической прочности, а также высокоплотные бумаги, у которых повышение электрической прочности сопровождается повышением диэлектрических потерь.
Конденсаторную бумагу изготавливают из сульфатной древесной целлюлозы. Во многих странах проводится работа по улучшению свойств электроизоляционной конденсаторной целлюлозы как полимера.
В СССР разработан простой способ получения борированной нагревостойкой мало-потерьной целлюлозы, который состоит в пропитке обычной электроизоляционной целлюлозы расплавом тетраборной кислоты и мочевины с последующей термофиксацией. В этом случае образуется эфир целлюлозы и тетраборной кислоты. При этом достигается значительное снижение tg б при ограниченном уменьшении ег. Трехмерная сшивка структуры целлюлозы обеспечивает снижение как релаксационных потерь, так и потерь проводимости до уровня, наблюдаемого у некоторых видов синтетических пленок. Борированная целлюлоза обеспечивает конденсаторной бумаге принципиально новое свойство — резко сниженную зависимость tg б от плотности бумаги, что позволяет отказаться от снижения плотности для снижения потерь и, наоборот, широко использовать повышение плотности для увеличения электрической прочности, ие опасаясь роста tg6.
Новая технология, реализованная в промышленных масштабах в СССР (бумага марок МКОН, АНКОН и АНКОН В) и по советской лицензии за рубежом (бумага НЕОТЕР финской фирмы «Тервакоски»), открывает новые широкие перспективы для применения конденсаторной бумаги. Конденсатоо-ную бумагу выпускают следующих марок: по ГОСТ ”1908-82: КОН —обычная; СКОН —специальная улучшенного качества; МКОН — с малыми диэлектрическими потерями и ЭМКОН—с высокой электрической прочностью
215
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
к малыми потерями, а также по ТУ 81-04-591-80: АНКОН — адсорбентная, с малыми потерями и повышенной электрической прочностью.
Установлены также следующие типы конденсаторной бумаги: Н — низкой влажности; В — с увеличенной электрической прочностью; О — односторонней гладкости.
В зависимости от плотности установлены следующие марки бумаги: 08; 1; 2 и 3 плотностью 0,8; 1,0; 1,2 и 1,3 г/см3 соответственно.
Конденсаторную бумагу КОН и ОКОН изготавливают из целлюлозы марок Э-1 и Э-2 по ГОСТ 5186-82, а МКОН и АНКОН —из специальной, в том числе борированной, электроизоляционной целлюлозы с малыми диэлектрическими потерями.
Адсорбентные бумаги содержат специальные активные адсорбенты для снижения потерь в пропитанном состоянии. Зольность их по этой причине повышена. В частности, при изготовлении бумаги АНКОН в качестве адсорбента в нее вводится гамма-окнсь алюминия.
Бумага всех видов и типов выпускается в бобинах или рулонах диаметром от 180 до 220 мм (на экспорт—от 160 до 260 мм), шириной от 12 до 490 мм согласно рекомендуемому ряду: 12, 13, 14, 18, 20, 23, 24, 25, 30, 32, 33, 37, 38, 40, 42, 45, 50. 55, 60, 65, 67, 75, 80, 95, 97, 100, 120, 125, 140, 160, 200, 210, 220, 240, 245, 250, 253, 280, 320, 350, 480, 490 с предельными отклонениями по ширине бобин н рулонов, мм, не более: ±0,3 — для ширины до 100 мм; ±0,5—100—300 мм, ±1,0—более 300 мм.
Бумага не должна иметь механических повреждений, складок, морщин, отверстий, видимых невооруженным глазом лепестков, пятен, включений инородных тел. Допускаются механические повреждения для первых 5 м ленты в бобине или рулоне. Торцы бобин и рулонов должны быть ровно обрезаны, без вмятин или других механических повреждений. Не допускаются выступы бумаги на торце, превышающие предельные отклонения по ширине бобин и рулонов, посторонние загрязнения и обрывы бумаги между слоями. Допускаются складки и подмотки бумаги для 20 м ленты, прилегающей к кольцу.
Лента должна сматываться с бобины и рулона без обрывов. Допустимое число склеек на каждые 1000 м бумаги не должно быть более:
Толщина бумаги, мкм
4
5—6
7 и более
5—8 (КОН-2 со Знаком качества)
То же
Допустимое число склеек
15
10
5
5 для ширины до 100 мм
3 для ширины 100 мм и более
Ширина склеенной части не должна превышать 15 мм, концы бумажной ленты должны быть аккуратно склеены и не должны выступать за склейку бумаги более чем иа 5 мм. Проникновение клея в смежные слои бумаги ве допускается. Состав клея устанавливают по соглашению с потребителем бумаги.
Таблица 8.3. Номинальные толщины конденсаторной бумаги, мкм
Бумага	Марка бумаги			
	08	|	1		2	3
КОН			10—30	4—30	—
кон н	—	10—30	5—30	—
скон, скон н	—	10—30	4—22	5—22
скон в, скон нв	—	10—15	8—15	8—15
скон о, скон ов	—	—	—	5—22
скон ов, скон онв	—	—	—	8—15
мкон, мкон н	10—20	8—30	6—30	6—15
мкон в, мкон онв	10—15	10—15	8—15	8—15
эмкон, эмкон н	10—20	10—30	6—30	8—12
эмкон в, эмкон нв	10—15	10—15	8—15	—
АНКОН, АНКОН В	10—15	10—15	—	-—
Толщины выпускаемой бумаги приведены в табл. 8.3, некоторые показатели качества — в табл. 8.4—8.9.
Измерение толщины конденсаторной бумаги производят по ГОСТ 13199-67 иа образце из десяти слоев бумаги толщиной 15 мкм и менее и из пяти слоев бумаги толщиной более 15 мкм.
Пробивное напряжение бумаги определяют по ГОСТ 16745-78, количество токопроводящих включений — по ГОСТ 16747-80, а tg6 —по ГОСТ 16746-83.
Конденсаторные секции для испытания конденсаторной бумаги изготавливают с фольговыми обкладками нз фольги по ГОСТ 618-73 площадью ие более 30 дмг с толщиной диэлектрика между обкладками 30—60 мкм, коэффициентом запрессовки 0,9, подвергают термовакуумной обработке при 120±10°C и остаточном давлении не более 27 Па в течение не менее 100 ч, в том числе не менее 50 ч при остаточном давлении ие более 2,7 Па, а затем их пропитывают пропиточной массой с tg6 не более 0,05 % при 90 °C по ГОСТ 6581-75.
Коэффициент гладкости К определяют как среднее арифметическое результатов трех измерений на профилографе — профилометре модели 201 при скорости перемещения щупа с радиусом закругления более 2 мкм не более 1 мм/мин вдоль ленты бумаги длиной не менее 5 мм по формуле
К = Да/а,	(8.1)
где Да — максимальное расстояние между впадиной и выступом на профилограмме, мкм; а — средняя толщина бумаги, мкм.
Количество слабых мест в бумаге определяют как среднее арифметическое из пятп измерений, пропуская со скоростью не более, 5 м/мин ленту бумаги длиной 5 м, шириной ие менее 20 мм между электродами нз нержа
§ 8.3
Конденсаторная бумага
217
веющей стали по ГОСТ 5949-75 (ширина верхнего плоского электрода 20±0,2 мм; диаметр нижнего цилиндрического электрода 30± 1 мм; усилие прижима электродов к бумаге не менее 0,1 Н), к которым подведено испытательное напряжение, равное 0,55 требуемого наименьшего пробивного напряжения испытуемой бумаги по ГОСТ 1908-82.
Механическая прочность конденсаторной бумаги характеризуется ее разрывной длиной, которая в машинном направлении должна быть не менее 8000 м для всех видов, марок и толщин, кроме КОН марки 2, СКОН марок 2 и 3 толщиной до 7 мкм и КОН-2 толщиной 8 мм со Знаком качества, для которых это требование увеличено до 8500 м. Содержание золы бумаги ие должно превышать 1,5—3 % (мае.) для АНКОН, 0,38 для КОН марки 1 и 0,33 для КОН марки 2 и 0,3 для всех остальных. Значение pH водной вытяжки должно лежать в пределах 6,2—8,0 для бумаги КОН, 6,5—7,5 для СКОН, 6,3—7,3 для МКОН и 5,5—7,0 для АНКОН.
Удельная проводимость водной вытяжки при модуле 1 :50 должна быть для разных марок и толщин не более 2,8—3,3 мСм/м для КОН; 2,81 для СКОН; 2,3 для МКОН; 1,7 для АНКОН, При модуле 1 : 20 — 5,2—6,6 для КОН, 4,6 для МКОН.
Влажность бумаг должна быть не более: 9—10 % Для КОН и 6 % для типа Н; 10 % — для СКОН и 6 % для типа Н; 8 %—для МКОН и АНКОН и 6 % для типа Н.
В малопотерьных бумагах МКОН и АНКОН содержание натрия не должно превышать 0,008 и 0,007 % (мае.) соответственно.
В бумаге ЭМКОН содержание бора не должно превышать 0,12 % (мае.).
В нашей промышленности применяются не только отечественные, но и импортные конденсаторные бумаги. В связи с этим ниже и в табл. 8.10 приведены данные о некоторых зарубежных бумагах.
Финская фирма «Тервакоски» (Terzakos-ki) выпускает ряд видов конденсаторной бумаги: ТЕРКОН (TERKON) — нз высококачественной конденсаторной целлюлозы, обладающей хорошей электричеслой прочностью н удовлетворительными диэлектрическими потерями при температуре до 85 °C, ТЕРЛО (TERLO) — из высококачественной конденсаторной целлюлозы на деионизированной воде с нормальным содержанием а-целлюлозы, обладающей низким содержанием свободных ионов, что позволяет иметь низкие диэлектрические потери при температуре до 120 °C. Равномерная и однородная структура бумаги ТЕРЛО снижает рассеяние по электрической прочности и отход конденсаторов по электрической прочности. ТЕРАЛ (TERAL) изготовляют на деионизированной воде из облагороженной целлюлозы с высоким содержанием а-целлюлозы, что позволяет снизить диэлектрические потери и повысить термическую стойкость по сравнению с бумагой ТЕРЛО. Бумага ТЕРЛО с адсорбентом именуется ТЕРО КС D (TEROKS D), а бумага ТЕРАЛ с адсорбентом — ТЕРОКС С (TEROKS S). Бумаги ТЕРЛО (ТЕРОКС D) и ТЕРАЛ (ТЕРОКС С) имеют модификации ХВ — с повышенной электрической прочностью. ТЕРСТАР (TERSTAR) изготовляют из спе
циальной облагороженной целлюлозы на деионизированной воде с существенно пониженным содержанием свободных иоиов; она имеет равномерную структуру, пониженное содержание проводящих включений и других слабых мест, низкие диэлектрические потери, электрическую прочность выше, чем у сорта ХВ. Бумага вида НЕОТЕР (NEOTER) изготавливается по советской лицензии из борированной целлюлозы и охватывает весь обычный спектв показателей конденсаторной бумаги, но имеет примерно в 2 раза меньшие диэлектрические потери, их малую зависимость от плотности, что позволяет использовать на переменном токе даже 3-й сорт.
Французская фирма «Боллоре» (Bollore) выпускает ряд марок конденсаторной бумаги: ВОЛЬТЕК (VOLTEK) соответствует отечественной КОН и финской ТЕРКОН; ВОЛЬТАМ (VOLTAM) и ИЗОЛЯМ (ISOLAM) — финской ТЕРЛО; ДЕЛЬТА М (DELTA М)— финской ТЕРАЛ; ИЗОВОЛЬТ — (ISOVOLT) специальная конденсаторная бумага с низкими диэлектрическими потерями, высокой однородностью и равномерностью свойств, пониженным рассеянием электрической прочности. ИЗОЛЯМ и ИЗОВОЛЬТ выпускают с введением адсорбентов (АЛЮМИНЕ) (ALUMINE) и с повышенной электрической прочностью — ХС (HS).
Бумаги КОН, ТЕРКОН, ВОЛЬТЕК используются в конденсаторах постоянного тока для защиты от помех, пусковых конденсаторах для электрических двигателей; СКОН. ТЕРЛО X, ВОЛЬТАМ ХС — в металлизированных конденсаторах; МКОН, ТЕРЛО, ВОЛЬТАМ — в рабочих конденсаторах для электрических двигателей, кондиционеров, люминесцентного освещения. АНКОН, ТЕРЛО. ТЕРОКС D, ДЕЛЬТА М, ИЗОВОЛЬТ, ИЗОЛЯМ АЛЮМИНЕ — в конденсаторах для продольной и поперечной компенсации; АНКОН, ИЗОВОЛЬТ, ИЗОЛЯМ АЛЮМИНЕ, ТЕРАЛ, ТЕРОКС С — в электротермических конденсаторах, для продольной и поперечной компенсации; ТЕРСТАР — в двухслойных фольговых конденсаторах переменного тока большой мощности; КОН, СКОН, МКОН, АНКОН, ТЕРЛО В и ХВ — в импульсных конденсаторах.
На постоянном и импульсном напряжениях обычно применяют бумагу повышенной плотности, на переменном высоком напряжении при использовании фольговых обкладок — обычную бумагу пониженной (08) плотности и борированную нормальной плотности, при переменном низком напряжении — нормальную бумагу и повышенной плотности. В случае борированной бумаги имеется возможность еще более повысить плотность и соответственно электрическую прочность бумаги.
Конденсаторная бумага обычно используется в несколько слоев с применением различных пропиточных масс: иеполяриых и полярных, жидких, полужидких и твердых.
Применение бумаги в несколько слоев обеспечивает надежное перекрытие сквозных отверстий и проводящих включений.
Выбор вида и типоиомииала бумаги производят из технико-экономических соображений с учетом рабочего напряжения и мощности конденсатора, режима его работы, условий
218		Древесина, бумага, картон, фибра					Разд. 8					§ 8.3			Конденсаторная бумага											219			
					Таблица			8.4.	Показатели бумаги			КОН по ГОСТ 1908-82																	
Показатель			Марка 1										Марка 2																
Толщина, мкм			10	11	12	13	14		15	22	30		4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	18	20	22	80
Допуски на толщину, мкм			±0,7	±0,7	±1,0				±1,0	±1,5	±2,0		±0,5						±0,6	±0,7		±0,8			±1,0		±1,5		±2.0
Плотность, кг/м!			970—1030										1150—1240		1170—1250						1180-	-1260				1190-	—1260		1120—1300
Среднее пробивное напряжение слоя. В, не меиее		одного	360	380	400	420	430		450	530	620		240	270	280	320	350	360	380	410	440	450	460	470	480	510	540	580	690
Количество токопроводящих 1 м2, не более	включений на		120	100	80	70		60	50	10	5		1800	1000	800	500	350	280	200	‘“I	120	100	80	70	70	60	50	20	10
					Коды ОКП: для КОН-1 толщиной 10—13 мкм для КОН-2 толщиной 4— 6 мкм для КОН-2 толщиной 7— 8 мкм							54 3323 2332 - 54 3321 1331 - 54 3322 3331 -			- 54 3323 2335: -54 3321 1333; - 54 3322 3322.														
Таблица 8.5. Показатели бумаги
Показатель	Марка 1								
Толщина, мкм	10	11	12	13	14	15	22	30	
Допуски иа толщину, мкм	±0.7		±1,0				±1.5	±2,0	
Плотность, кг/м8	950—1050								
Среднее пробивное напряжение одного слоя. В, ие менее	380	400	420	430	440	460	510	620	
То же для типа В	420	440	480	490	500	530	—	—	
Количество токопроводящих включений к а I м* не более	60	50	30	20	18	15	5	3	
Количество слабых мест иа площади 0,1 м2 не более (для типа О)	Не нормируется								
Коэффициент гладкости (для типа О)	Не нормируется								
СКОН по ГОСТ 1908-82
Марка 2															Марка 3				
4	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	20	22	8	9	10	11	12
±0,5				±0,6		±0,7		±0,8			±1,0		±1.5		±0,5		±0,6		±0.7
1150—1240		1170—1250		1180—1260							1190—1260				1260—1340				
270	300	330	360	380	400	430	460	470	480	490	500	510	560	590	370	390	410	440	480
—	—	—	400	420	440	470	510	520	530	540	—	—	—	—	410	430	450	470	530
 1000	300	250	180	130	100	80	60	50	40	30	10	750	400	300	200	160	120	100	80
Не нормируется															15	15	12	12	10
Не нормируется															0,5-0,7				
Коды ОКП: для бумаги СКОН-1 толщиной 10—13 мкм для бумаги СКОН-2 толщиной 4— 6 мкм для бумаги СКОН-2 толщиной 7— 8 мкм
54 3323 3232 — 54 3323 3235;
54 3321 2331 —54 3321 2333;-
54.3322 4331—54 3322 4332.
Таблица 8.6. Показатели бумаги
Показатель	Марка 0,8						
Толщина, мкм	10	И	12	13	14	15	
Допуски на толщину, мкм	±1.0						
Плотность, кг/м8	750—850						
Среднее пробивное напряжение одного слоя. В, не менее	320	350	390	400	410	420	
То же для типа В	350	380	430	440	450	460	
Количество токопроводящих включений на 1 м2 не более	40	30	20	15	12	10	
МКОН по ГОСТ 1908-82
Марка 1
18	20	8	9	10	11	12	13	14	15	17	18	20	30
±1.5		±0,6	±0,7			±1.0				±1.5			±2,0
		950-1030											
450	470	340	360	380	400	420	430	440	460	470	490	510	620
—	—	—	—	420	440	480	490	500	530	—	—	—	—
8	4	.100	80	। 60	। 50	30	। 20	18	15	1 15	10	6	3
220	Древесина, бумага, картон, фибра	Разд 8	§ 8 3	Конденсаторная бумага	221 Продолжение табл. 8.6																											
Показатель	Марка 2								Марка 3																		
Толщина, мкм	6	7	8	9	10	11	12		13	14	15	16	17	18	20	22	30	6	/	8	9	10	И	12	13	14	15
Допуски на толщину, мкм	±0,5			±0,6		±0,7			±0,8			±1.0			±1,5		±2,0	±0,5				±0,6		±0,7	±0.8		
Плотность, кг/м3	1150—1240	1170—1250			1180—1260				1190—1260								1230—1300	1,26—1,34									
Среднее пробивное напряжение одного слоя, В, не менее	300	330	360	380	400	430	460		470	480	490	500	510	520	560	590	680	310	340	380	400	420	450	490	500	510	520
То же для типа В	—	—	400	420	460	490	530		540	550	560	—	—	—	—	—	—	—	—	420	460	480	510	560	570	580	590
Количество токопроводящих включений на 1 м2 не более	300	250 Коды	170 ОКП: длу ДЛ5 для	130	| 100 j 80 бумаги MKOH-I толщиной бумаги МКОН-2 толщиной бумаги МКОН-3 толщиной			60 8 мкм —8 мкм 6—8 мкм		50 54 33 54 31 54 33	40 24 13к 24 23 24 333	30 И; 31 — 5 I —54	26 4 3324 3324	2333; 3333.	22	20	10	5	400	300	200	160	120	100	80	70	60	50
ЭМКОН по ГОСТ 1908-82
Таблица 8.7. Показатели бумаги
Показатель	Марка 08									Марка 1										
Толщина, мкм Допуски на толщину, мкм То же для типа В Плотность, кг/м3 Среднее пробивное напряженнее одного слоя, В, не менее То же для типа В Количество токопроводящих включений на I м2 ие более То же для типа В	10 ±1 ±0.6 400 450 40 20	11 ±1 ±0,7 440 490 30 16	12 ±1 ±0,7 Для 460 520 20 8	13 ±1 ±1 всех толп 520 590 15 10	14 ±1 ±1 щн 750—8 540 630 12 9	15 ±1 ±1 50 570 670 10 8	।	1 a tt- 1 от 1 о „ ;от Си сл	от -j- 4- j	о	Д to i он 1 о . ; с СИ сл		10 ±0,7 ±0,6 450 550 60 30	И ±0,7 ±0,7 490 590 50 25	12 ±0.7 540 650 30 18	12.5 ±1 Д/ 560 550 25 18	13 ±1 ±1 я всех то 590 670 20 16	14 ±1 ±1 ищин 950- 630 750 18 15	15 ±1 ±1 -1050 680 730 15 14	17 ±1.5 850 15	18 ±1.5 900 10	20 ±1,5 ±1.5 1000 6	30 ±2 1500 3
Продолжение табл. 8.7
Показатель	Марка 2												Марка 3		
Толщина, мкм	6	7	8	9	10	11	12 _ Допуски на толщину, включая тип В,	±0,5	±0,5	±0,5	±0,6	±0.6	±0,7	±0,7 мкм Плотность, кг/м3	1150—1240	1170—1250	1170—	1170—	1180—	1180—	1180 1250	1250	1260	1260	1260 Среднее пробивное	напряжение одного	310	340	440	450	500	550	600 слоя, В, не меиее То же для типа В	—	—	450	520	600	660	720 Количество токопроводящих	включений	300	250	170	130	100	80	60 на I м2, не более То же для типа В	—	—	170	130	50	40	30							13 ±0,8 1180—1260 650 780 50 25	14 ±0,8 1180—Г260 700 840 40 20	15	18	20	30 ±0,8	±1	±1,5	±2 1190—1260 1190— Г260 1190—1260 Г230—1300 750	1000	1100	1500 900	—	-	— 30	20	12	5 18	—	—	—			8	9	10 ±0,5 j ±0,5 1	±0,6	| Для всех толщин 126 460	530	560 200	160	120		11	12 ±0.6 1 ±0.7 )—1340 580	660 100	80
Таблица 8.8. Значения tg 6 бумаг	по ГОСТ 1908-82														
Условия определения	кон		скон				МКОН				эмкон			
	Марка													
	1	2	1	2	3 .		08	1	2	3	08	|	1	2 /	3
Типа Н в сухом виде не более: при 100 °C при 120 °C То же для типа В: при 120 °C бумаги, пропитанной трнхлор-дифенилом, при 15 МВ/м, в металлических электродах в конденсаторных секциях	0,0025	0.0032	0,0020	0,002-1	0.0032		0,0016 0,0012 0,0040 0,0028	0,0020 0,0016 0,0045 0,0033	0,0028 0,002'2 0,0050 0,0038	0,0032 0,0026 0,0055 0,0042	0,0012 0,0035 0,0023	0,0015 0,004 0,0027	0,0021 0.0045 0,0032	0,0026 0,0035
222
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд, 8
Таблица 8.9. Показатели бумаги АНКОН по ТУ 81-04-591-80
Показатель	Марка 08			Марка 1		
Толщина, мкм	10	12	15	10	12	15
Допуски на толщину, мкм Плотность, кг/м8	±0,6	±0,7 750—850	±0,8	±0,6	±0,7 350—1050	±0,9
Пробивное напряжение одного слоя, В, не менее	400	480	600	500	600	720
То же для типа В Количество токопроводящих вклю-	420	500	620	—	—	—•
чений на 1 м2 не более	10	6	6	15	17	7
То же для типа В tg б не более: при 90 °C в сухом виде при 120 °C бумаги, пропитанной трихлордифенилом: в секциях в электродах	20	8 0,009 0,0020 0,0025	6	30	17 0,0013 0,0024 0,0030	7
эксплуатации, вида пропитывающего вещества, вида обкладок (фольговых, одно- или двусторонне металлизированных) и т. д.
При этом возникает потребность оценивать заранее е,, tg б и электрическую прочность конденсаторной изоляции с учетом плотности бумаги, содержания зазоров между слоями, параметров пропитывающего вещества. Для этого обычно пользуются приближенными формулами, полученными на основе последовательных (многослойный диэлектрик на
основе тонких кондесаторных бумаг), схем замещения.
Наиболее часто используют удобные и простые приближенные формулы на основе последовательной схемы замещения, лучше других соответствующей современным представлениям о структуре конденсаторной бумаги.
При этом относительный объем пор в конденсаторной бумаге и зазоров между ее слоями х и относительный объем клетчатки (целлюлозы) 1—х равны:
Таблица 8.10. Требования к показателям качества зарубежных конденсаторных бумаг
							Г-
	О		га X	СО			
Показатель	и	и	и	S		hQ	hQ
			X	сч	сч	о	
	О	о	О		ч	m	
	W	съ	С.	о	о	О	о
				S	S	§	
Толщина, мкм	10—12	10—16	11—14	14—19	12—15	12—15	10—13
Предельные отклонения	±0,5 мкм	±0,5 мкм	±0,5 мкм	±5 %	±5 %	±5 %	±5 %
ТОЛЩИНЫ							
Плотность, кг/м8	750—850	950—	950—	730—820	950—	1050—	1120—
Количество токопрово-		1050	1050		1040	1140	1220
	2—8	4—15	8—13	1—5	1—5	2—10	3—15
дящих включений на 1 м2 не более							
Удельная проводимость	10—4	10—4	10—4	2-10“4	2-10-4	3-104	3-10—4
водной вытяжки, См/м, ие более							
							
pH водной вытяжки	6,0—6,8	6,0—6,8	6,0—6,8	6,0—7,5	6,0—7,5	6,0—7,5	6,0—7,5
Содержание золы, %	1,2—1,8	1,2—1,8	1,2—1,8	0,2	0,2	0,25	0,25
(мае.)							
Влажность, % tg6 сухой бумаги не бо-	6,6—7,4	6,6—7,4	6,6—6,4	4—8	4—8	4—8	4—8
лее:							
при 90 °C	0,0009	0,0012	0,012	0,001	0,0012	0,00135	0,0015
при 120 °C - 1	0,0012	0,0015	0,0015	0,00125	0,0015	0,0017	0,0020
Примечание. Нпжний предел количества токопроводящих включений — для максимальной юлщины. верхний предел — для минимальной.
§ 8.3.
Конденсаторная бумага
223
Ку	Ку
х=1-—и1-С= —, (8.2) Тв	Тк
где у и ук — плотности сухой непропитаниой бумаги и клетчатки соответственно. Поскольку стандартное определение плотности производят для стандартной влажности бумаги w, %, для ее исключения значение у необходимо умножить на (100—w)lw.
Коэффициент запрессовки
/С=А_==—,	(8.3)
йф nda -J- dn
где dv и d,,. — номинальная (расчетная) и фактическая толщина диэлектрика между об кладками; d„ — толщина одного листа конденсаторной бумаги; п — число листов между обкладками; dn — суммарная толщина зазоров между листами бумаги.
Относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла потерь е, и tg 6 слоистой системы из конденсаторной бумаги, пропитанной жидкостью с диэлектрической проницаемостью е,п и тангенсом угла потерь tg бп:
где е,к«6,6— относительная диэлектрическая проницаемость клетчатки.
При пропитке твердыми массами, характеризующимися большой объемной усадкой прн застывании или полимеризации, ег соответственно снижается. Однако массы с большой усадкой в настоящее время вышли из употребления.
С помощью приведенных формул удобно анализировать влияние у, е,п и К на е, и tg Ь конденсаторного диэлектрика
Из (8.4) видно, что с ростом проницаемость е, повышается но при 8rn<eZK, чем выше у и К, тем выше ег, а при 8гп>е,к наоборот.
Из (8.6) видно, что tg б увеличивается с ростом tg бк, tg бп и 8, п; при этом в области tg'6K~tg6n изменение у мало влияет на tg б, при tg6K>tg6n со снижением у tg6 снижается, а при tg6K<tg6n, наоборот, повышается.
Формула (8.3) предложена С. К. Медведевым, а формулы (8.2), (8.4) и (8.5) — Д. С. Варшавским. Известны формулы для оценки 8л и tg б, полученные на основе последовательной схемы замещения И. Ф. Пересе-ленцевым и И. И. Назаровым, которые легко приводятся к виду (8.4) и (8.5), а также на основе интегральной последовательной схемы замещения С. К. Медведевым, которые в ряде случаев более точны, но менее удобны для быстрой оценки.
Бумага не является высокочастотным диэлектриком. На переменном токе она используется до частот 10 кГц. В конденсаторах она может подвергаться воздействию высших гармоник с небольшой амплитудой. Во всех этих случаях заметное возрастание потерь вызвано ростом реактивной мощности и потерями в металлических частях конденсаторов, a tg бк принимают неизменным.
Электрическая прочность бумажного конденсаторного диэлектрика зависит от многих факторов: электрической прочности исходной целлюлозы, параметров конденсаторной бумаги (толщины, плотности), однородности и равномерности структуры и толщины конденсаторной бумаги, содержания проводящих включений и других слабых мест в бумаге, числа ее слоев, размеров зазоров между слоями, площади и вида обкладок, вида и уровня напряжения и многих других факторов.
Оценку влияния некоторых параметров (rf.-i, у> 8>п) на электрическую прочность конденсаторной бумаги производят с помощью следующей формулы, полученной на основе последовательной схемы замещения В. Т. Ренне:
Г ^пр.п Г. . eruY |	_
Спр = -— ----- 1 Ч-------------~Г~ • (8-Ь)
dji L erIt (ук т) J
где 17»р,п —• переменное пробивное напряжение вещества, заполняющего поры; d„ — толщина листа конденсаторной бумаги.
При определении 17пр,п непропитаниой бумаги по (8.6) в качестве Епр.к по предложению В. Т. Ренне принимают минимальное пробивное напряжение воздуха в нормальных условиях в равномерном поле равным 250 В.
Экспериментально установлено. что t7Up.n=250 В воздуха в порах конденсаторной изоляции наблюдается только при толщине пор выше 100 мкм, а при меньших толщинах резко возрастает, например, достигая 700, 780, 1000 В при толщинах 6; 5 и 2 мкм соответственно.
Аналогичная картина наблюдается для пор, заполненных пропитывающими жидкостями. В данном случае для электрической прочности £Пр,п тонких зазоров или пор справедливо следующее выражение.
£npin = £o(rf/do)-".	(8 7)
где d — толщина зазора; п—0,274-0,4; Ео и d0 — постоянные, зависящие от вида вещества, заполняющего поры. Принимая d0=2,5 мм, П. Н. Бондаренко, С. Н. Комков и Е. А. Сам» сонов экспериментально получили: для конденсаторного масла Ео=23,6 МВ/м; п—0,27; для бензилнеокапрата Ео=21 МВ/м, п=0,328; для фенилксилилэтана Е<;—23,3 МВ/м, п— =0,333.
При увеличении приложенного к конденсаторной бумаге напряжения сначала возникают частичные разряды, а при дальнейшем подъеме напряжения происходит пробой, возникновение которого согласно С. К. Медведеву определяется соблюдением следующего условия:
Епр = ЕПр,п (da + dj > £пр.кd, (8.8) \ егк /
224
Древесина, бумага, картон фибра
Разд. 8
где Unr, — пробивное напряжение бумаги; Ь’пр.к и Епр.и — электрическая прочность клетчатки и вещества, заполняющего поры; dn я dK; в™ и егк — толщины и относительные диэлектрические проницаемости вещества в порах и клетчатки.
С учетом соблюдения этого условия по С. К. ЛАедведеву электрическая прочность конденсаторной бумаги равна;
Епр=-----------. (8.9)
£пр,к + 7-пр, и ~ ~	]
Значение Епр к зависит от состава исходной целлюлозы. Конденсаторная бумага изготавливается из сульфатной целлюлозы, состоящей из собственно клетчатки (в отечественной целлюлозе 80—85 %), гемицеллюлоз (10 15 %), а также других примесей. По данным Л. М. Вайсмана при увеличении содержания а-целлюлозы на 9 % пробивное напряжение образцов неразмолотон сульфатной целлюлозы плотностью 900 кг/м3 возрастает на 18 %.
Одновременно на порядок возрастает р и почти вдвое снижается tg б.
Можно ожидать существенного повышения электрической прочности — основной лимитирующей характеристики конденсаторной бумаги в настоящее время за счет уменьшения содержания примесей, различного рода слабых мест, снижающих электрическую прочность реальной конденсаторной бумаги.
8.4.	КАБЕЛЬНЫЕ
И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ БУМАГИ
Кабельные бумаги. В кабельной технике применяется несколько видов бумаги; для изоляции силовых кабелей и арматуры для них, для изоляции телефонных кабелей и для экранирования изоляции силовых высоковольтных кабелей.
Кабельные бумаги для изоляции силовых кабелей на напряжение до 35 кВ включительно и обмоточных проводов для трансформаторов до 150 кВ изготавливают по ГОСТ
23136-83 следующих марок: К-080, К-120, К-170 — обычная (однослойная), КМ-120, К-140, КМ.-170 — многослойная, КМП-120 — многослойная упрочненная (более прочная по разрушающему усилию в машинном направлении).
Кабельные бумаги для изоляции кабелей на напряжение от ПО до 500 кВ изготавливаются по ГОСТ 645-79 следующих марок: КВМ-080, КВМ-120, КВМ-170 — многослойная, КВМС-080, КВМС-120, КВМС-170 — многослойная стабилизированная, КВМСУ-080, КВМСУ-120 — многослойная стабилизированная уплотненная.
Номенклатура и некоторые свойства бумаг по ГОСТ 23436-83 даны в табл. 8.11, по ГОСТ 645-79 — в табл. 8 12.
Механические испытания кабельных бумаг проводятся по ГОСТ 13525.1—79, разрушающее усилие указывается для полоски бумаги шириной 15 мм.
Воздухопроницаемость определяется по ГОСТ 13525.14-77.
Данные табл. 8.11 и 8.12 показывают, что многослойные бумаги обладают повышенными механическими параметрами, а уплотненные бумаги.— пониженной воздухопроницаемостью.
Уплотненные бумаги отличаются также повышенной плотностью:
Марка бумаги	Плотность, кг/м2
К-080, К-170	780+50
КМ-120, КМ-140 и КМ-170	780+50
КМП-120	780+50
КВМСУ-080, КВМСУ-120	1100+50
КВМ-080, КВМ-170	770+50
КВМС-080, КВМС-170	720+40
Для кабельных бумаг по ГОСТ 645-79, предназначенных для изоляции кабелей напряжением от 110 до 500 кВ, нормируются тангенс угла диэлектрических потерь, допустимое содержание натрия, бумаги имеют низкую зольность.
При изготовлении бумаг КВМС и КВМСУ вводится стабилизатор, содержащий ионы Mg++, который .стабилизирует tgfi пропитгн-
Таблица 8.11. Номенклатура, толщина, механические показатели и воздухопроницаемость кабельной бумаги по ГОСТ 23436—83
Марка и код ОКП	Толщина, мкм	Разрушающее усилие при растяжении, Н, ие менее		Удлинение. %, не менее		Воздухопроницаемость, мл/мин
		машинное направление	поперечное направление	машинное направление	поперечное направление	
К-080, 54 3311 1211	80+5	83	39	2,2	6,6	40
К-120, 54 3311 2211	120+5	128	59	2,2	6,6	40
К-170, 54 3311 3211	170+10	172	83	2,2	6,6	40
КМП-120	120+7	152	64	2,8	7,0	40
КМ-120, 54 3312 1211	120+7	142	64	3,2	9,0	40
КМ-170, 54 3311 2211	170+10	186	93	3,2	9,0	40
КМ-140	140+7	157	74	2,8	9,0	40
§ 8.4
Кабельные и трансформаторные бумаги
225
Таблица 8.12. Номенклатура, толщина, механические показатели и воздухопроницаемость бумаги по ГОСТ 645-79
Марка и код ОКП	Толщина, мкм	Разрывное усилие, Н		Удлинение, %		Воздухопроницаемость, мл/мин
		машинное направление	поперечное направление	машинное направление	поперечное направление	
КВМ-080	80+5	74,0	35,0	2 2	8,6	25
КВМ-120	120+7	142,0	64,0	3,2	10,6	25
КВМ-170	170+10	186,0	. 83,0	3,2	10,4	25
КВМС-080, 54 3313 5211	80+5	69,0	32,0	2,6	8,0	30
КВМС-120, 54 3313 5212	120±7	108,0	49,0	2,6	8,6	30
КВМС-170, 54 3313 5213	170+10	147,0	69,0	2,6	8,6	35
КВМСУ-080, 54 3317 1215	80+5	98,0	49,0	2,2	8,6	8
КВМСУ-120, 54 3317 1216	120+7	137,0	69,0	2,2	8,6	8
ной маслом бумаги в процессе эксплуатации.
Значения перечисленных показателей приведены в табл. 8.13.
Кабельная полупроводящая бумага предназначена для экранирования изоляции силовых кабелей и арматуры для них. В кабельной технике применяется несколько марок полупроводящей бумаги по ГОСТ 10751-80.
Таблица 8.13. Физико-химические показатели и норма tg б
Марка	Содержание золы, % (мае.)	Содержание Na, % (мае.)	tg 6 (сухая бумага при 100 °C)
К-080, К-170	1,0			—
КМ-120, КМ-140, КМ-170	0,6	—	—
КМП-120	0,8	——	—
КВМ-080, КВМ-170	0,28	0,0034	0,0022
КВМС-080, КВМС-120	0,30	0,0024	0,0019
КВМСУ-080, КВМСУ-120	0,30	0,0024	0,0026
Бумага марок КПУ-080, КПУ-120— кабельная полупроводящая уплотненная одноцветная с включением в композицию технического углерода, применяется для кабелей напряжением 6 кВ и выше. Бумага марок КПДУ-080, КПДУ-120 — кабельная полупроводящая уплотненная двухцветная с включением в композицию одного слоя технического углерода применяется для кабелей напряжением 110 кВ’ и выше.
Толщина и механические показатели бумаги приведены в табл. 8.14.
Для бумаги марки КПУ нормируется удельное электрическое сопротивление в пределах 105—9-10е Ом-м, а для бумаги КПДУ— сопротивление в пределах 5- Ю4—10е Ом. Оно определяется с помощью специального электродного устройства при прохождении тока через объем и по поверхности образца.
Бумагу изготавливают из хвойной сульфатной небеленой целлюлозы, плотность ее не менее 850 кг/м3, зольность не более 1 %.
Из полупроводящей бумаги сажа не должна вымываться нефтяным маслом.
Телефонная бумага по ГОСТ 3553-73 (код 54 33310211) применяется для изоляции жил телефонного кабеля и используется в непро-питанном состоянии, так как воздействие высоких напряжений в этом случае отсутствует, а емкость между жилами должна быть минимальной. Поэтому для этой бумаги ограничи-
Таблица 8.14. Толщина и механические показатели кабельной полупроводящей бумаги
Марка и код ОКП	Толщина, мкм	Разрушающее усилие при растяжении, Н		Удлинение, %		Воздухопроницаемость, мл/мин
		машинное направление	поперечное направление	машинное направление	поперечное направление	
КПУ-080, 54 3314 1011	80+5	78	34	2,0	6,0	25
КПУ-120, 54 3514 2011	. 120+7	118	54	2,0	6,0	25
КПДУ-080, 54 3314 ЗОН	80±5	88	44	2,0	6,0	20
КПДУ-120, 54 3314 4011	120+7	128	64	У,0	5,0	20
8—232
226
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
вается плотность не более 820 кг/м3. Показа-
тели бумаги марки КТ-50 приводятся ниже:		
	Высшей категории	Первой категории
Толщина, мкм .... Разрушающее усилие	50±з	50±з
при растяжении, Н, не		
менее:		
в машинном направлении 		61	61
в поперечном направлении ....	21	20
Удлинение, %, не менее:		
в машинном направлении 		2,0	2,0
в поперечном направлении ....	4,0	4,0
Сопротивление двойно-		
му перегибу в машин-		
ном направлении, число двойных перегибов	1100	1000
Содержание золы, %		
(мае.), не более . . . Влажность, % . , .	0,7	1,0
	5,0—8,0	4,0—8,0
Телефонная бумага выпускается натурального цвета сульфатной целлюлозы, а также красная, синяя и зеленая.
Электротехническая бумага общего назначения марки ЭТОН-50 предназначена для межслоевой изоляции катушек трансформаторов, пускорегулирующей и контролирующей
аппаратуры, изготовления жгутов для заполнения межфазовых пустот в силовых кабелях с бумажной пропитанной изоляцией и других аналогичных целей; выпускается по ТУ 81-04-213-73 (код 54 3333 0211). Толщина и плотность бумаги марки ЭТОН-50 такие же, как у телефонной бумаги марки КТ-50. Механические' параметры на 8—10 % ниже, чем'у бумаги марки КТ-50.
Трансформаторная бумага. В трансформа-торостроенни применяется несколько видов электроизоляционных бумаг, изготовляемых по ГОСТ 24874-81: Т-080, Т-120 — обычная; ТМ-120 — многослойная, ТМП-120 •— многослойная упрочненная, ТВ-120—высоковольтная, ТВУ-080— высоковольтная уплотненная.
Бумаги марок Т-080, Т-120,	ТМ-120,
ТМП-120 применяются для изоляции обмоточных проводов трансформаторов классов напряжений до 150 кВ, изоляции отводов, емкостных колец и других деталей трансформаторов всех класов напряжений.
Бумага марки ТВУ-080 применяется для изоляции обмоточных проводов трансформаторов классов напряжений 220 кВ и выше; марки ТВ-120 — для изоляции измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также для высоковольтных вводов.
Бумага марки ТВУ-080 имеет повышенную электрическую прочность по сравнению с дру-гими марками.
Показатели трансформаторных бумаг по ГОСТ 24874-81 (табл. 8.15) находятся на уров-
Таблица 8.15. Номенклатура и показатели качества трансформаторных бумаг по ГОСТ 24874-81 и бумаг зарубежных фирм
Показатель	Норма для бумаг марок						Япония, фирма «Томо.тава нэпе р» ТУ (1979 г.)	Финляндия, фирма «Тервакоскня (1980 г.)	США, ASTM D1305-73 IV <1 (1979 г.)
	т-озо	Т-120	ТМ-120	ТМП-120	ТВ-120	ТВУ-080			
Толщина, мкм Плотность, кг/мз	80 -5 780±60	120—10 780±50	120±10 7ё0±50
Разрушающее усилие при растяжении, Н, не менее в направлении: машинном	183	127	142
поперечном	39	-59	64
Удлинение, %, не менее в направлении: машинном	2,2	2,2	2,8
поперечном	6,6	6,6	8,6
Содержание золы.	1,00	1,00	0,80
%• (мае.), не бо- - лее Содержание же-		,—.	0,0050
леза, % (мае.), ие более Электрическая	7,0	6,7	7 2
прочность, МВ/м, сухой бумаги не менее Удельная элект-	63	63	50
рическая проводимость ВОДНОЙ вытяжки, мкСм/см, не более при модуле 1 : 50 Код ОКП	54 3381 1211	54 3381 1212	54 3332 1211
12С±10 780±50	120±10 800±50	80±5 1100±50	130±10 650—800	78—83 1040— 1060	76^10 Не более 950
152	137	118	ПО	120	91
64	64	52	35	53-	
2,6	2,2	2,2	2,0	2,2	.	
6,6	7,6	7,2	4,0	7,2	—
0,80	0,30	0,40	0,50	0,38	0,50
0,0050	0,0040	0,0040	—	0.0038	—
7,5	7,2	9,0	6,5	8,5	—
50	20	20	—	23	
54 8882 2211	54 3383 1211	54 3383 2311			
§ 8.5
Разные бумаги из природных волокон
227
не технических требований к трансформаторным бумагам зарубежных фирм: японской «Томоегава пэпер» (Tomoegawa paper), финской «Тервакоски» (Tervakoski). По некоторым параметрам: разрушающему усилию при растяжении и удлинению, зольности — отечественные трансформаторные бумаги превосходят аналогичную бумагу иностранных фирм.
Применение для изоляции обмоточных проводов уплотненной бумаги позволяет повысить электрическую прочность их изоляции. На рис. 8.5 приведена зависимость электрической прочности от толщины изоляции проводов, выполненной бумагой ТВУ и ТМ, высушенной до влагосодержания 0,3 % и пропитанной трансформаторным маслом. Изоляция провода ПБУ (выполненная из бумаги ТВУ) имеет более высокую электрическую прочность в среднем на 29 % при воздействии грозовых и коммутационных импульсов и на 50 % при воздействии одноминутного напряжения 50 Гц.
Рис. 8.5. Зависимость электрической прочности обмоточных проводов ОТ ТОЛЩИНЫ ВИТКОВОЙ изоляции при воздействии импульса 1/10 мкс и одноминутного напряжения 50 Гц:
1, 2—провод ПБУ, изоляция — бумага марки ТВУ; 3, 4 — провод ПБ, изоляция — бумага ТМ
Рис. 8.6. Зависимость деформации бумаги различной плотности и с различным влагосодер-жанием от напряжения сжатия:
1 — бумага марки ТВУ-080, влагосодержание 18 %,
плотность 1100 кг/м3; 2— бумага марки ТВУ-080, влагосодержание 1 %, плотность 1100 Кг/М3; 3 — бумага Т-120, влагосодержание 8 %, плотность 780 кг/м3; if —бумага Т-120, влагосодержание 1 %, плотность 780 кг/м3
8*
В процессе изготовления и эксплуатации бумажная изоляция проводов подвергается действию сжимающих нагрузок, которые приводят к ее деформации.
Учитывая значительную суммарную толщину изоляции проводов, деформационные характеристики необходимо учитывать при проектировании трансформаторов.
На рис. 8.6 приведена зависимость деформации бумаги различной плотности и с различным влагосодержанием от напряжения сжатия. Деформация бумажной изоляции увеличивается с ростом влагосодержания и имеет более высокие значения для бумаг меньшей плотности.
Для бумаг марок ТВ и ТВУ нормированы более низкие значения массовой доли железа, зольности, удельной электрической проводимости водной вытяжки.
Трансформаторная бумага вырабатывается из 100 %-ной сульфатной целлюлозы, причем для бумаг марок ТВ и ТВУ используется целлюлоза более высокого качества Э-2 по ГОСТ 5186-82.
Поставка бумаг производится рулонами шириной 500, 650, 700, 750 и 1000 мм.
8.5.	РАЗНЫЕ БУМАГИ ИЗ ПРИРОДНЫХ ВОЛОКОН
Электроизоляционная пропиточная бумага применяется в основном для;обыкновенного и фольгированного гетинакса.
Электроизоляционная пропиточная бумага изготавливается по ГОСТ 3441-81 из сульфатной полубеленой целлюлозы по нормативнотехнической документации.
Пропиточная бумага должна хорошо впитывать синтетические смолы, применяющиеся в производстве гетинакса. Поэтому для нее оговаривается повышенная впитываемость по ГОСТ 12602-67.
Бумага выпускается нескольких марок-ЭИП 50 —масса 1 м1 2 50 г, ЭИП-66А — масса 1 м2 66 г (пониженной впитываемости), ЭИП-66Г — масса 1 м2 66 г (повышеной впитываемости), ЭИП-120 —масса 1 м2 120 г.
Бумага марки ЭИП-50 выпускается в рулонах шириной 500 и 1000 мм, бумага марок ЭИП-66А — ЭИП-66Б и ЭИП-120 — в рулонах шириной 1000, 1500 и 2500 мм. 
Показатели бумаг приведены в табл. 8.16.
Для производства фольгированного гетинакса повышенной влагостойкости применяют бумагу с применением хлопкового волокна марок ЭИПХ-120 по ТУ 13-04-629-82. Основные показатели бумаги ЭИПХ-120: состав по волокну— целлюлозы хлопковой 80 %, сульфатной 20 %; масса 1 м2 120±5 г; разрушающее усилие в машинном направлении не менее 34,3 Н; электрическая прочность не -менее 4,5 МБ/м, содержание золы не более 0,5 % (мае.).
Бумага электроизоляционная намоточная применяется для производства электроизоляционных бумажно-смоляных изделий (цилиндров, трубок), используемых в трансформаторах и электрических аппаратах всех классов напряжения.
Бумага выпускается по ГОСТ 1931-80 следующих марок: ЭН-50 — толщиной 50 мкм с допуском ±3 мкм; ЭН-70 — толщиной 70 мкм
228
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
Таблица 8.16. Показатели пропиточной бумаги по ГОСТ 3441-81
Показатель	ЭИП-50	ЭИП-66А	ЭИП-66В	ЭИП-78	ЭИП-120
Код ОКП Разрушающее усилие при растяжении, Н, не менее:	54 3351 2211	54 3352 1211, 54 3352 1212	54 3352 2211, .54 3352 2212	54 3351 1211, 54 3351 1212	54 3353 2211
в машинном направлении	49,0	59,0	59,0	69,0	74,0
в поперечном направлении	24,0	34,0	29,0	39,0	—-
Капиллярная	впитывае- мость воды за 5 мин в среднем по двум направлениям, мм	35±5	31 ±4	40±4	34±6	>27
Электрическая прочность, МВ/м, не менее	5,0	5,0	5,0	5,0	4,0
Содержание золы, % (мае.)	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
pH водной вытяжки	6,5—8,5	6,5—8,5	6,5—8,5	6,5—8,5	6,5—8,5
Примечание. Для бумаги ЭИП-50 один код для рулонов шириной 500 и 1000 мм; для бумаги ЭИП-66А, код 54 3352 1211 для рулонов 500 и 1000 мм, 54 3352 1212 — шириной 2500 мм, аналогично с бумагами ЭИП-66Б и ЭИП-78; для бумаги ЭИП-120 один код для ширины 2500 мм.
с допуском ±3 мкм, ЭН-100 — толщиной 100 мкм с допуском ±6 мкм.
В последние годы для изготовления цилиндров и трубок применяется намоточная бумага марки ЭН-85 с допуском ±5 мкм по ТУ 81-12-22-79. Применение такой бумаги позволяет увеличить производительность лакировальных машин и намоточных станков при обеспечении необходимых качественных показателей бум ажно-смоляных изделий.
. Электроизоляционную намоточную бумагу изготавливают из небеленой сульфатной целлюлозы по ГОСТ 7500-75; выпускают в рулонах шириной 1700, 2000, 2200 и 2500 мм.
Показатели намоточной бумаги приведены в табл. 8.17.
Микалентную бумагу (кор 54 3373 1311) применяют в качестве подложки при производстве микаленты и изготавливают по ГОСТ 6500-64 из длинноволокнистого хлопка первого сорта, чтобы обеспечить прочность бумаги в покрытом лаком состоянии. Бумага выпускается в рулонах шириной 450±2 и 900 ±5 мм, диаметром 150-—200 мм, средняя толщина бумаги 20±2 мкм; масса 1 м2 17if г; разрушающее усилие при растяжении полоски шириной 15 мм в машинном направлении не менее 25 Н; удлинение в машинном направлении не менее 3 %; сопротивление надрыву в поперечном направлении не менее 15 Н. Реакция водной вытяжки— нейтральная, влажность в состоянии поставки 7±1 %. Оговариваются требования к сорности:
Таблица 8.17. Показатели намоточной бумаги
Показатель	ЭН-50	ЭН-70	ЭН-100	ЭН-85
Код	54 3341 0211	54 3342 0211	54 3343 0211	54 3343 0211
Плотность, кг/м3 Разрывная нагрузка, Н, не менее:	780	780	750	760
в машинном направлении	44	69 76*	98	88
в поперечном направлении	26	32	39	36
Сопротивление излому в машинном направлении после термообработки, число двойных перегибов, не менее	550	550—700*	700	600
Электрическая прочность, МВ/м, не менее	9,0	9,0	7,5	8,5
Капиллярная впитываемость воды в среднем в двух направлениях, мм	4—10	4—10	6—16	5—12
Содержание золы,	(мае.), не бо- лее	0,7	0,7	0,7	0,7
* Норма для бумаги, которой присвоен государственный Знак качества.
Примечание. Сопротивление излому после выдержки в термостате 10 ч при 120±2°С с последующим кондиционированием 4 ч при влажности воздуха 6Бх2 % и 20:Ь2 °C,
§8’5’ .. .......... ....... Разные	бумаги из природных волокон	.229
Табл и ц а 8.18. Основные показатели бумаги для электролитических конденсаторов
- Показатель	КЭ-10	КЭ-13	КЭ-27	КЭ-35	КЭ-55	КЭ-75	КЭ-95
Толщина, мкм	10+1,0	13+1,2	27+3,0	35+4,0	55+5,0	75+5,0	qc+S.O 10,0
Плотность, кг/м3, не более- 	850	850	650	600	550	500	500
Разрушающее	усилие при растяжении -в машинном направлении, Н, не-'менее	9,8	9,8	9,8	9,8	11,8	14,7	19,6
Коэффициент проницаемости ф не более	45	42	30	20	17	15	12
число соринок размером 0,5—3 мм на площади 1 м2 должно быть не более 330.
Бумагу .для электролитических конденсаторов изготовляют но ГОСТ 12785-77 из облагороженной сульфатной целлюлозы с содержанием к-целлюлозы не менее 92 % и используют как носитель рабочего электролита, являющегося катодной обкладкой в электролитических конденсаторах «сухого» типа. Бумага должна иметь высокую степень чистоты. Ее зольность. не должна превышать 0,25 %, удельная электрическая проводимость водной вытяжки при 25°C не более 1,8-10-3 См/м (при модуле 1 : 50); суммарное содержание железа и меди (в виде металла и солей) в сухой бумаге должно быть не более 0,008 %, в том числе меди не более 0,004 %; влажность — не более 8 %.
. Бумагу выпускают семи марок и поставляют в бобинах, ширина которых устанавливается при’ заказе по соглашению между изготовителем и потребителем. Наружный диаметр бобин должен быть в пределах 180—200 мм.
Основные показатели бумаги приведены в табл. 8.18.
Коэффициент <р характеризует увеличение сопротивления электролита в порах бумаги и определяется отношением сопротивления бумаги, пропитанной электролитом, к сопротивлению электролита толщиной, равной толщине бумаги. При прочих равных условиях уменьшение коэффициента <р приводит к снижению tg 6 и улучшению его температурно-частотных характеристик.
Крепированную бумагу выпускают двух марок: ЭКТМ по ГОСТ 12769-76 для изоляции отдельных узлов маслонаполненного оборудования и БКК-40 по ГОСТ 10396-75 для защитных покровов бронированных кабелей.
Бумагу ЭКТМ изготовляют толщиной 0,44 ±0,09 мм и поставляют в рулонах шириной 1000 мм.
Для изготовления бумаги используют высококачественную сульфатную небеленую целлюлозу марок ЭК-1 и ЭК-2' (ГОСТ 12765-83).
Крепированную бумагу изготовляют следующим образом: полотно бумаги с относительной влажностью 60—85 % наматывается на крекирующий цилиндр, с которого затем снимается ножом специальной формы — шабером,' при этом происходит крепирование — образование мелких поперечных складок. Затем кре
пированное полотно высушивается, каландрируется для получения гладкой поверхности и наматывается на барабан.
Размер крепа и качество крепированной бумаги зависит от угла заточки острия ножа; влажности бумажного полотна, адгезионной прочности полотна бумаги к крепирующей поверхности цилиндра, скорости крепирования, гибкости и пластичности волокон в полотне бумаги перед крепнрованием и других технологических факторов: степени помола, степени и природы межволокнистых связей, длины и диаметра волокна.
Основные показатели крепированной бумаги по ГОСТ 12769-76
Код ОКП................... 54 3392 1331
Толщина, мм............... 0,44±0,09
Разрушающее усилие при рас-
тяжении в машинном направ-
лении, Н, не менее ...	44,2
Удлинение в машинном на-
правлении, %, не менее . .	70
Содержание золы, % (мае.),
не более................ 0,8
Электрическая прочность в трансформаторном масле при 90°C, МВ/м, не менее ...	30
Масса 1 м2, г............. 130+10
pH водной вытяжки ....	7,0—9,5
Удельная электрическая про-
водимость водной вытяжки,
См/м, прн модуле 1 :50 не
более .........	4-10~
Приведенная в таблице электрическая прочность определяется на пачке бумаги размером 100X100 мм, состоящий из трех слоев, каждый из которых предварительно растянут усилием 176 Н в перпендикулярном по отношению к линиям крепа направлении.
Относительно большое удлинение крепированной бумаги позволяет получить плотную намотку на участках отводов с малым радиусом изгиба, равную по электрической прочности с прямыми участками, что не удается сделать при использовании кабельной бумаги или лакоткани из-за их жесткости (табл. 8.19).
Английская фирма «Уайтли» выпускает электроизоляционную микрокрепированную бу-
230
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
Таблица 8.19. Электрическая прочность изоляции из лакоткани и пропитанной крепированной бумаги
Вид изоляции	Толщина изоляции, мм		Электрическая прочность, МВ/м	
	прямой учас-. ток	изгиб	прямой участок	изгиб
Лакоткань Крепированная бумага, пропитанная трансформаторным маслом	3,70 3,17	3,65 3,65	14,80 20,50	8,20 19,20
магу под названием клупак, которая имеет небольшое удлинение, но обладает высокой механической прочностью.
Разрушающее напряжение при разрыве в машинном направлении при толщине 0,13 мм составляет 107 МПа, электрическая прочность в масле 60 МЕ/м. Повышенная прочность бумаги позволяет использовать ее для бандажи-ровки вместо тафтяной и киперной лент. Разработка такой бумаги ведется в настоящее время в СССР.
Крепированную бумагу марки БКК-40 выпускают в бобинах шириной 40, 50, 60, 70, 80 и 90 мм, диаметром 450—500 мм. Ее изготовляют из двух слоев основы двухслойной водонепроницаемой бумаги марки А по ГОСТ 9840-74 массой 1 м2 40 г, склеенных между собой битумом марки БН-Ш-у по ГОСТ 1544-52 -или марки БНД-40/60 по ГОСТ 11954-66.
Основные показатели качества бумаги по ГОСТ 10396-75
Масса площадью 1м2... Степень крепирования, % (степень крепирования определяют по удлинению полоски бумаги в момент разрыва) . Содержание битума, % (мае.) Содержание нафтената меди, % (мае.) (определяется по специальной методике) . .
Водорастворимые соли меди ,
200—260
25±5
>50
5,0 Отсутствуют
Бумага из модифицированной целлюлозы. В настоящее время используется несколько методов модификации целлюлозы, позволяющих повысить нагревостойкость и снизить ее гигроскопичность.
Одним из способов получения электроизоляционной бумаги с повышенной нагревостойкостью является ацетилирование. Впервые такая бумага под названием изоцель была разработана в Швейцарии фирмой «Сандоз».
При ацетилировании готовой бумаги производят ее обработку уксусной кислотой с последующей промывкой водой. В этом процессе осуществляется замещение водорода гидро
ксильных групп ацетильной группой — СНзСОО—, причем в каждом глюкозном остатке замещение происходит только в одной группе ОН. С увеличением степени ацетилирования механическая прочность бумаги снижается, как видно из следующих данных: если принять разрушающее усилие при растяжении исходной бумаги за 100 %, то при 20 %-ном ацетилировании она составляет 90 %, при 28 %-ном — 72,5 % и при 36 %-ном — 56,5 %.
По литературным данным ацетилированная бумага соответствует но нагревостойкости классу Е, имеет пониженные значения tg 6 и 8г, а гигроскопичность в 2—2,5 раза ниже, чем у обычной кабельной бумаги.
Цианэтилированная бумага с повышенной нагревостойкостью под названием пермалекс была разработана для изоляции трансформаторов и позволяла поднять температуру трансформаторов на 20—25 °C.
Методы ацетилирования и цианэтилирования наряду с преимуществами имеют существенные недостатки, основными из которых являются их технологическая сложность и высокая стоимость продукта. Более простым и экономичным методом повышения нагревостойко-
§ ?.000
S’
55 1600
%. 1200
i
BOO
I
5 400
е
О 50 1ОО 150 200 сут
Рис. 8.7, Показатели стабилизированной бумаги марки КМТУ-080 в сравнении с обычной бумагой марки ТВУ-080:
а — зависимость степени полимеризации от времени и температуры старения, в трансформаторном масле стабилизированной бумаги (/, 2, 3. 4) и обычной бумаги (5, 6, 7, 8)	(/, 5 — при 180 °C;	2, б — при
160 °C; 3, 7 — при 140 °C; 4, 5 — при 120 °C); б — изменение степени полимеризации в процессе старения в масле при различных условиях (1 — бумага КВУ-080 и 3 —бумага КМТУ-080 в герметичной емкости без предварительного вакуумирования; 2 — бумага КВУ-080 и 4 “бумага КМТУ-080 в герметичной емкости с азотной подушкой и. предварительным вакуумированием )
§ 8.6
Бумаги из синтетических волокон
231
Таблица 8.20. Сравнение показателей стабилизированных бумаг с обычными
Показатель	КМТ-125	ТМ-120	ТВУ-080	КМТУ-080
Толщина, мкм	125	120	80	80
Допуск по толщине, мкм Разрушающее усилие при растяжении, Н,	—3	—10	—5	—3
в направлении:	186	134	118	120
продольном				
поперечном	65	75	65	73
Плотность, кг/м3	800	870	1200	1200
Электрическая прочность, МВ/м, в масле	68,0	71,0	81,9	80,0
при 90 °C		0,038		
tg б в масле прн 90 °C	0,02		0,0235	0,0228
вт в масле при 90 °C	2,48	2,99	3,30	3,25
сти целлюлозных материалов является введение различных стабилизирующих добавок.
Стабилизированная бумага. В США широкое применение получила бумага инсульдур, повышение нагревостойкости и стабилизации свойств которой достигается обработкой раствором цианамида (CN2H2). Применение такой бумаги в производстве кабелей и масляных трансформаторов позволило повысить допустимую рабочую температуру этих изделий на 10— 25 °C без сокращения срока их службы.
В СССР разработано несколько марок стабилизированных бумаг:	КМТ-125 (код
54 3315 1211) и КМТ 170 (код 54 3315 2211) по ГОСТ 18448-73 и КМТУ-080 и КМТУ-120 по ТУ 81-04-415-76.
Физико-механические и электрические показатели стабилизированных бумаг в сравнении с обычными (по данным ВЙТ) приводятся в табл. 8.20.
Как видно из приведенных данных, физико-механические и диэлектрические показатели стабилизированных бумаг находятся на уровне аналогичных марок обычных бумаг.
Нагревостонкость стабилизированных бумаг соответствует классу Е.
На рис. 8.7 приведены некоторые свойства стабилизированной бумаги по сравнению с обычной (поданным ВИТ).
8.6.	БУМАГИ
ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
Многие синтетические волокна, в первую очередь из ароматических полиамидов, полиимидов, а также лавсановые, полиэтиленовые и полипропиленовые обладают по сравнению с целлюлозными меньшей гигроскопичностью, повышенной нагревостойкостью, биостойкостью, улучшенными электрическими свойствами и весьма перспективны для производства электроизоляционных бумаг.
Существенное отличие технологических свойств синтетических волокон от целлюлозных требует в производстве бумаг на их основе применения специфических приемов. Волокна применяют или нарезанные на определенную длину, или непрерывные. Для сцепления синтетических волокон при формировании бумажного полотна и при каландрировании применяют разные связующие вещества.
В СССР производство электроизоляционных синтетических бумаг осуществляют из нарезанных волокон как мокрым способом (из водной пульпы), так и сухим (осаждение волокон из воздушного потока на движущуюся бесконечную сетку под действием разрежения под сеткой).
В качестве связующих могут быть использованы: 1) синтетические латексы, поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза и др.; 2) термопластичные волокна, например волокна из ацетата целлюлозы, сополимеров винилхлорида, винилацетата, модифицированные волокна из полиамидной, полиэфирной н полиакрилонитрильной смолы, поливннплспиртовые и полиэтиленовые волокна, которые имеют более низкую температуру размягчения и плавления по сравнению с основными волокнами. Количество термопластичных волокон, вводимых в бумажную массу из синтетических волокон, колеблется от 10 до 40 %. Для получения химически однородной бумаги со свойствами, присущими определенному полимеру, используют для связи волокнистое полимерное связующее, так называемые фибриды, представляющие собой смесь волоконцев и мелких пленочек полимера, диаметром от нескольких микрон до нескольких миллиметров, способные связываться друг с другом, а также связывать между собой синтетические волокна в процессе формирования бумажного полотна. Связующее изготавливают из полимера, химически родственного или тождественного полимеру, из которого получены волокна, но с температурой плавления на 50—60 °C ниже температуры плавления основного волокна и низкой степенью кристалличности. В композицию бумаги волокнистое полимерное связующее (ВПС) вводится в количестве 20—70 %. В процессе каландрирования бумаги из синтетических волокон на специальных каландрах, имеющих обогреваемые стальные и упругие бумажные валы, под действием температуры и давления как термопластичные волокна, так и ВПС подплавляются и растекаются к точкам пересечения основных волокон, что обеспечивает наиболее прочную связь их между собой, придавая бумаге необходимые свойства.
В СССР на основе нагревостойкого ароматического полиамидного волокна фенилон и ВПС на основе полимера фенилон (поли-м-фе-ниленизофталамид) разработана и выпускает-
232
Древесина бумага, картон фибра
Разд. 8
Таблица 8 21. Показатели лавсановых бумаг разных марок по соответствующим ТУ
Показатель	ДПВ-1	ДПВ-2	БЭП	ЛЭ-34	ЛЭ-12ОК
Масса 1 м2, г	25±|	25±|	120±10	34±2	120±7
Толщина, мкм	5О±|о	140+10	—	0,055±0 005	—
Плотность, кг/м3	—	—	—	—-	700+70
Разрушающее напряжение при рас-					
тяжении, МПа, не менее: в машинном направлении	9,8	—	—	6,0	—
в поперечном направлении	—	—	—_	4,0	—
Разрушающее усилие при растяже-	—	8,82	34,3	—	4,9*
. ..нии в машинном направлении полоски шириной 15 мм, Н, не менее					
Капиллярная впитываемость воды в	—	—	50	—	50
машинном направлении за 5 мин, мм, не меиее					
Влажность, %, не более	—	—	—	1,5	2,0
* После выдержки 10 мин в воде.
ся по ТУ 13 04-596-81 электроизоляционная арамидная бумага марки КМ-60. Бумага марки КМ-60 предназначается для производства композиционных материалов класса нагрево-стойкости F для пазовой изоляции электрических машин (разд. 20). Она выпускается в рулонах шириной 900 мм с допуском ±5 мм.
Согласно ТУ бумага КМ-60 должна удовлетворять следующим требованиям: толщина 0,06 мм с допусками: + 0.01, —0,007 мм; плотность 970+9 кг/м8- разрушающее напряжение при растяжении в продольном направлении не менее 44 МПа, при относительном удлинении не менее 4,5 %; сопротивление надрыву в машинном направлении не менее 11 Н; влажность 4+1 % (в состоянии поставки).
 Ниже приведены некоторые фактические значения отдельных показателей бумаги КМ-60.
Электрическая прочность арамидной бумаги марки КМ-60 мало изменяется при повышении температуры до 220 °C и при увлажнении прн относительной влажности 95 % в течение 96 ч. Удельное объемное сопротивление бумаги в исходном состоянии порядка Ю'4 Ом м при 200 °C 10’3 Ом м, через 30 сут старения при 220 °C снижается на порядок; через 96 ч увлажнения при относительной влажности 95 % удельное объемное сопротивление снижается также на порядок.
Относительная диэлектрическая проницаемость равна 2,2—2,3, tg 6 при 1 кГц равен (60—100)-10-4.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается несколько видов электроизоляционных бумаг на основе лавсанового волокна. Требования к ним по соответствующим ТУ представлены в табл. 8.21. В тексте приведены фактические значения некоторых показателей.
Электроизоляционная длинноволокнистая бумага марок ДПВ I и ДПВ-2 выпускается по ТУ 81-04-459 78 сухим способом из штапельного лавсанового волокна по ГОСТ 13231-77 с длиной резки 36 мм, в качестве связующего
использован раствор поливинилового спирта марки ПВС-16/1 по ГОСТ 10779 78. Выпускается бумага в рулонах шириной 910 мм с допуском + 5 мм; диаметр рулона бумаги марки ДПВ-1 не более 400 мм, диаметр рулона бумаги марки ДПВ-2 не более 500 мм. Электрическая прочность бумаг 4—5 МВ/м, влажность 1,5 % в состоянии поставки. Бумага марки ДПВ-1 предназначается для получения композиционных материалов в сочетании с аленкой и в качестве подложки для слюдинитофолия (см. разд. 20 и 19); бумага марки ДПВ-2 — для изготовления деталей прокладок для изоляции обмоток электродвигателей пишущих машин.
Электроизоляционная длинноволокнистая бумага марки БЭП выпускается по ТУ 13-04-606-81 сухим способом из штапельного лавсанового волокна по ГОСТ 13231-77 с длиной резки 36 мм; в качестве связующего использован раствор поливинилового спирта марки ПВС-16/1 по ГОСТ 10779 78. Выпускается бумага в рулонах шириной 900 и 1000 мм с допуском +5 мм. Электрическая прочность бумаги 4—5 МВ/м, влажность 1,6 % в состоянии поставки.
Бумага марки БЭП предназначается для применения в качестве наполнителя для слоистых пластиков и препрегов (см. разд. 13).
К недостатку бумаг марок ДПВ-1 и БЭП относится большая усадка при пропитке лаками: от 10 до 20 % при 150 °C.
Лавсановая электроизоляционная бумага марки ЛЭ-34 выпускается по ТУ 13-04-361-82 и бумага марки ЛЭ-120К— по ТУ 13-04-640-82. Бумаги этих марок выпускаются мокрым способом из штапельного волокна лавсан, неизвитого, термофиксированного 0,17 текс по ТУ 6-06-С-172-83 с длиной резки 6+1 мм (85 %) и волокна поливинилового сойота водорастворимого марки МВР 65 (ТУ 6-06-И89-80) в качестве связующего (15%). Выпускается бумага в рулонах шириной 900 и 1000 мм с допуском ±5 мм. Электрическая прочность бумаг около 8 МВ/м,
§ £.7 '
Электроизоляционные картоны
233
Бумага марки ЛЭ-34 предназначается для производства композиционных материалов классов иагревостойкости В и F для пазовой изоляции электрических машин (см. разд. 20), а марки ЛЭ-120К—в качестве наполнителя в слоистых пластиках (см. разд. 13).
При воздействии температуры 150 °C в течение 28 сут у бумаг марок ЛЭ-34 и ЛЭ-120К потери массы равны 0, а при 180 °C в течение этого же времени они составляют 6,3 %; усадка бумаг за 40 сут при 180 °C составляет в продольном направлении около 9 % и поперечном—-около 2 %. Электрическая прочность лавсановых бумаг марок ЛЭ-34 и ЛЭ-120К мало изменяется как в процессе теплового старения при 180 °C, так и при воздействии 95 %-ной относительной влажности в течение 24 ч. Удельное объемное сопротивление бумаг как в исходном состоянии, так и через 28 сут старения при 180°С порядка 1013 Ом-м. За 48 ч увлажнения при относительной влажности 95 % удельное объемное сопротивление снижается на порядок, а после старения и увлажнения примерно на два порядка.
За рубежом бумаги из синтетических волокон имеют довольно широкое применение. Бумаги выпускаются как сухим, так и мокрым способом на основе волокон из ароматических полиамидов, полиимидов, полиэфиров, полиолефинов др.
Высококачественную бумагу номекс (No-шех) из волокон ароматического полиамида и ВПС на основе этого же полимера выпускает в США фирма «Дюпон» (Du Pont). Номекс выпускают пяти марок электроизоляционного назначения, каландрированную и некаландрн-роваиную для изоляции электрических машин и аппаратов и для производства слоистых пластиков повышенной иагревостойкости. Бумага номекс по иагревостойкости превосходит класс Н. Одна из марок содержит до 50 % наполнителя слюды, что повышает ее короноспособ-ность, и по данным фирмы ее можно применять для изоляции высоковольтных электрических машин. Бумага номекс находит применение также для изоляции проводов круглого и прямоугольного сечений и некоторых типов кабелей.
Японская фирма «Ниппон Арома» (Nippon Aroma) выпускает бумагу типа номекс под названием A-бумага, по своим свойствам не уступающую бумаге номекс, за исключением влагопоглощения, которое при 20 °C и относительной влажности 65 % составляет 6,5 % против 5,5 % у бумаги номекс.
Широкое применение имеют бумаги из полиэфирного волокна сухого способа изготовления японской фирмы «Вайлей» (Vilene) и фирмы ФРГ «Карл Фрейденберг» (Karl Freudenberg) и бумага фирмы «Мики» (Miki, Япония), выпускаемая мокрым способом. Эти бумаги отличаются высокой влагостойкостью и нагревостойкостью. Определенный интерес представляют бумаги из смеси волокон ароматического полиамида (60—70 %) и полиэфира (40—30 %) фирм «Вайлен» и «Карл Фрайденберг», получаемые сухим способом, в которых в качестве связующего служит полиэфирное волокно с температурой размягчения ниже, чем у основных полиамидных волокон.
Все приведенные выше полиэфирные бу
маги зарубежных фирм применяются для изготовления композиционных материалов, а также вместо тонких стеклотканей в некоторых слюдосодержащих материалах и в качестве наполнителей в слоистых пластиках класса на-гревостойкости F.
За рубежом бумаги из полипропилена изготовляют без применения связующих и рекомендуют использовать в высоковольтных кабелях. Имеются данные о применении синтетической бумаги на основе полиэтиленовых волокон в криогенной технике.
8.7.	ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КАРТОНЫ
Общие сведения. Электроизоляционный картон (электрокартон) имеет в электротехнической промышленности весьма многостороннее применение и относится к числу старейших электроизоляционных материалов.
Свое значение он сохранил и до сих пор, несмотря на широкое развитие и применение многих новых синтетических материалов классов иагревостойкости выше А, которые в значительной степени вытеснили электрокартон в производстве вращающихся электрических машин и трансформаторов сухого типа.
Это объясняется низкой стоимостью и хорошими технологическими свойствами электрокартона, которые наряду с высокой стабильностью и механической прочностью при достаточной гибкости дают возможность в сочетании с трансформаторным маслом получить изоляцию с высокими электрическими параметрами.
Электроизоляционные картоны разделяют в соответствии с их основными особенностями применения на два вида: работающие воздушной среде и в электроизоляционной жидкости.
В производстве электроизоляционных картонов в качестве основного сырья применяют древесную сульфатную целлюлозу. В некоторые виды картонов добавляют хлопковую целлюлозу, имеющую высокую степень чистоты и содержащую почти 100 % а-целлюлозы. Для получения хлопковой целлюлозы используют отходы первичной обработки хлопка-сырца — линтер и делинт.
Картон, предназначенный для работы в жидкости. Картон применяется в качестве основного твердого материала в силовых трансформаторах с жидкостным заполнением. Подавляющее большинство силовых трансформаторов изготовляется с масляным заполнением; Совтол применяется при изготовлении трансформаторов специального пожаробезопасного исполнения. Жидкий диэлектрик, пропитывая картон, улучшает его электроизоляционные свойства и в то же время, являясь теплоносителем, интенсифицирует охлаждение трансформатора.
В процессе эксплуатации картон подвергается воздействию различных факторов: электрических, тепловых, достаточно высоким механическим нагрузкам. В связи с .этим к картону предъявляются весьма жесткие требования.
Электроизоляционный картон для трансформаторов и аппаратов с масляным заполнением выпускается по ГОСТ 4194-83 пяти различных марок. Основные свойства -и рекомеи-
234
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
Таблица 8.22. Классификация трансформаторного картона
Марка картона по- ГОСТ 4194-83 код ОКП	Основные свойства	Рекомендации по применению	
AM 54 4312 7322— 54 4312 7324	Эластичный гибкий с высокой стойкостью к действию поверхностных разрядов	Для изготовления трансформаторов выше	деталей главной изоляции напряжением от 750 кВ и
А 54 4312 1321— 54 4312 1323	Эластичный гибкий с повышенной стойкостью к действию поверхностных разрядов	Для изготовления трансформаторов включительно	деталей главной изоляции напряжением до 750 кВ
Б, 54 4312 2321— 54 4312 2328	Средней плотности с повышенными	электри- ческими показателями	Для изготовления деталей главной изоляции трансформаторов напряжением до 220 кВ включительно и для деталей ярмовой и уравнительной изоляций трансформаторов всех классов напряжения, а также изоляции в Других аппаратах с масляным заполнением	
В, 54 4312 4321— 54 4312 4323	Повышенной плотности с повышенными электрическими показателями	Для изготовления деталей продольной и главной изоляции трансформаторов и аппаратов	
г, 54 4312 5311, 54 4312 5321— 54 4312 5325	Средней плотности с повышенным сопротивлением расслаиванию	Для получения склеенного картона и для изготовления изоляционных деталей, применяемых в трансформаторах и аппаратах, с масляным заполнением	
Таблица 8.23. Основные показатели качества электрокартона по ГОСТ 4124-83
Показатель	Норма для марок					Методы испытания по ГОСТ
	AM	А	Б	Г		
				ЛИСТОВОЙ	рулонный	
Толщина, мм	2,0+0,15;	2,0+0,15;	1,0+0,1;			0,50±0,05	12432-77
Плотность, кг/м3, картона толщиной. мм: 0,5	2,5+0,20; 3,0±0,20	2,5+0,20; 0,0+0,20	• т г+0.10. 0.15" 2,0+0,15; 2,5+0,20; 3,0±0,20; 4,0+0,30; 5,0+0,35; 6,0±0,40	1,0+0., 10; 1 г-НПО. °—0,15’ 2,0+0,15; 2,5zfc0,20; 3,0+0,20	900—1150	12432-77
1,0—1,5	-—.	—	950—1150	900—1150	—	
2,0—3.0	880—1000	900—1000	1000—1150	1000—1200	—.	
4,0—6,0		-—-	1000—1200	——		
Предел прочности при растяжении	39,2	39,2	49,0	39,2	34,3	13525.1-79
в поперечном направлении, МПа, не менее Впнтываемость масла, % (мае.), не	30	25	14			__	13648.5-78
менее Содержание золы, % (мае.), не бо-	0,7	0,7	0,7	0,9	0,9	7629-77
лее «Линейная деформация, %, не более з направлении машинном	0,7	0,7	0,8	0.9		12057-81
Поперечном	1,0	1,0	1,1 5.0	1,5	—	
по толщине	5,0	5.0		6,0		
Испытательное напряжение перпендикулярно поверхности, кВ, не менее картона толщиной, мм: 0,5					19	12268-79
1,0		—	31	28		
1,5	—	—	43	37	—	
2,0.	40	40	53	46	-—.	
2,5	45	45	61	53	—	
3,0	50	50	66	57		
4,0	-—-	—	76	—	——•	
5,0 	—	 	84	—	г—	
6,0 .	—	—	90	—	—	
Электроизоляционные картоны
235
Таблица 8.24. Основные показатели жесткого картона
Показатель	Норма	Методы испытанвя по ГОСТ
Толщина, мм	1,0—8,0	12432-77
Допуск по толщине, %:		12432-77
для толщин 1,0—1,6 мм	±7	
для толщив 2,0—8,0 мм	±5	
Плотность, кг/м8:	1100—1200	
для толщин 1,0—1,6 мм		
для толщин 2,0—8,0 мм	1200—1350	
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее: в машинном направлении:	100	13525.1-79
для толщин 1,0—1,6 мм		
для толщин 2,0—8,0 мм в поперечном направлении:	ПО	
для толщин 1,0—1,6 мм	70	
для толщин 2,0—8,0 мм	80	
Впитываемость масла, % (мае.), ие менее Линейная деформация, %, не более:	8	13648.5-78
	0,6	12057-81
среднее значение в машинном и поперечном направлениях		
по толщине	4,0	
Содержание золы, % (мае.), не более	0,7	7629-77
Сжимаемость на воздухе под давлением 19,6 МПа после 10 мин выдержки давления, %, не более:		12268-79
для толщин 2,5—8,0 мм	5	
для толщин 1,0—2,0 мм	6	
Испытательное напряжение перпендикулярно поверхности, кЕ, не менее для толщин:		12268-79
1,0 мм	35	
1,2 мм	40	
1,6 мм	45	
2,0 мм	55	
' 2,5 мм	62	
3,0 мм	70	
дацни по применению картона в конструкциях трансформаторов приведены в табл. 8.22.
Картон марки AM изготовляется с добавлением хлопковой целлюлозы и /обладает по сравнению с картоном марки А лучшими электрическими показателями, более эластичен, технологичен, лучше поддается деформации растяжения, что является важным условием при изготовлении цилиндров, жестких угловых шайб методом прессования.
Картоны марок AM, А, Б выпускаются в листах размером 3000x4000, 3000X2000; 1500ХЮ20 и 1000X1020 мм; картон марки Г толщиной 1,0—3,0 мм в листах размером 850 X XI100 мм, толщиной 0,5 мм — в рулонах шириной 1000 мм. Второе значение размера листа совпадает с машинным направлением волокон.
Основные показатели качества картона приведены в табл. 8.23. Все электрические параметры. картонов по ГОСТ 4194-83, приведенные в табл. 8.22, определяют на образцах, прошедших вакуумную сушку при остаточном давлении не выше 1,33 кПа и пропитанных трансформаторным маслом. Время сушки указано в ГОСТ 12268-79.
Картон марки В, указанный в ГОСТ 4194-83, в настоящее время отечественной промышленностью не изготовляется. Вместо него планируется выпуск картона «жесткого» повышенной плотности, с улучшенными физико-механическими показателями, который будет изготов
ляться методом горячего прессования. Основные технические требования, которым должен соответствовать этот картон, приведены в табл. 8.24.
Зарубежные фирмы, поставляющие свою продукцию трансформаторным заводам, также выпускают картоны различных марок.
Швейцарская фирма «Вайдман» (Weiff-mann) изготовляет три типа картонов: TI (стандартный), ТШ (пластичный), TIV (предварительно сжатый). Картон TI плотностью 1200 кг/м8, толщиной 0,5—6 мм применяется для изготовления дистанцирующих прокладок, шайб, колец. Картон ТШ плотностью 900 кг/м8, толщиной 0,5—6 мм имеет повышенную масло-впитываемость (30+5 %), применяется для изготовления фасонных деталей. Картон TIV плотностью 1250 кг/м8, толщиной 1—8 мм изготовляется методом горячего прессования, имеет повышенную механическую прочность, низкую линейную деформацию и сжимаемость под давлением, применяется для изготовления деталей продольной изоляции, реек, цилиндров.
Картон, как и бумаги, является анизотропным материалом, у которого электрические и механические параметры неодинаковы в различных направлениях. Анизотропия свойств картона обусловлена специфическим расположением волокон в листе, которые ориентированы параллельно поверхности листа преимуще-
236
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
Рис. 8.8. Зависимость электрических параметров пропитанного трансформаторным маслом картона марки А от влагосодержания
Рис. 8.9. Зависимость электрической прочности перпендикулярно поверхности пропитанных маслом картонов марок А, Б и «жесткий» от толщины
ственно в машинном направлении. В связи с этим, например, линейная деформация (усадка) по толщине значительно больше (в 5 раз), чем в машинном или поперечном направлении. В меньшей степени отличаются механическая прочность при растяжении картона и электрическая прочность по поверхности в машинном и поперечном направлениях.
На показатели качества картона заметное влияние оказывает влага. Картон является гигроскопичным материалом и в состоянии поставки содержит 6—8 % (мае.) воды. При повышенных значениях относительной влажности воздуха, например 80 %, количество воды в нем может возрастать до 14 % (мае.). От влагосодержания картона в значительной мере зависят его электрические показатели, в меньшей степени влага влияет на его механические показатели.
Зависимость электрических показателей пропитанного трансформаторным маслом картона марки А от влагосодержания приведена на'рис. 8.8. Электрическая прочность определялась в трансформаторном масле при 90±2°С при плавном подъеме переменного напряжения частотой 50 Гц до пробоя образца. Значения tg 6, е,- и р определялись на пропитанных образцах картона на воздухе при 90±2°С.
Размер образцов и методика определения электрических показателей соответствовали ГОСТ 6433.2-71 и ГОСТ 6433.4-71.
В табл. 8.25 приведены значения выдерживаемой напряженности электрического поля в зависимости от влагосодержания картона. С увеличением времени воздействия электрического поля £Пр картона снижается.
При влагосодержании 3 % электрокартон толщиной 3 мм выдерживает в течение 1 ч напряженность поля 12 МВ/м; с увеличением времени воздействия до 10 ч выдерживаемая напряженность электрического поля снижается до 7-МВ/м.
' .'Зависимость электрической прочности перпендикулярно поверхности для пропитанных маслом картонов различных марок от толщины приведена на рис. 8.9. Электрическая прочность
Таблица 8.25. в зависимости от злагосодержания картона и времени выдержки
		X				
			Влагосодержание, % (мае.), -			
			при котором картон вы дер-			
	S		живает напряженность поля.			
	-			•МВ/м		
к		ffl Q.				
я М	is;	К X S £ о				
то	§	t-£ О СО © с	20	12	7	4
Б	3,0	1	Не выдержи-	3,0	. 4,0	' 5,6
			вает			
Б	3,0	10	То же	1,5	3,0	4,0
Б	2,0	1	» »	1,0	3,0.	6,0
А	2,0	1	» »	2,0	.3,0	4,0
AM	3,0	1	0,7	3,0	4,0	6,5
картонов с увеличением плотности возрастает. Наибольшее различие в электрической прочности для картонов разных марок наблюдается в области малых толшии.
На рис. 8.10 приведена зависимость напряжений возникновения скользящих разрядов и перекрытия по поверхности картона марки Г от расстояния между электродами.
Напряжения возникновения скользящих разрядов в продольном и поперечном направлениях образцов картона мало отличаются друг от друга, в то время как напряжения
Рис. 8.10. Зависимость напряжения возникновения скользящих разрядов и перекрытия' в продольном и поперечном направлениях картона марки Г от расстояния между электродами: 1 — напряжение появления скользящих разрядов, продольные образцы; 2 — .то же,. поперечные образцы; 3 — напряжение перекрытия, продольные образцы; 4 — то же, поперечные образцы
§ 8.7
Электроизоляционные картоны
237
картона ки Б, пропитанного трансформаторным лом, от напряженности электрического
Рис. 8.12. Зависимость tgfi и ег картона ки Б, пропитанного трансформаторным лом, от температуры
мар-мас-
поля
мар-мас-
Рис. 8.13. Зависимость сжимаемости целлюлоз-
времени при постоянной деформации. На рис. 8.15 приведены кривые релаксации напряжения для пропитанных трансформаторным маслом картонов различной плотности. В начальной стадии процесс релаксации характеризуется быстрым снижением напряжения, затем он замедляется и идет по закону, близкому к экспоненциальному, с постоянно убывающей скоростью.
ного картона от его плотности при давлении 19,6 МПа. Измерения на воздухе при 20 °C (/) и в трансформаторном масле при 90±5°С (2). Методика ГОСТ 12268-79
перекрытия между электродами в поперечном направлении значительно выше, чем в продольном.
Зависимости е,- и tg б пропитанного маслом картона от приложенного напряжения и температуры показаны на рис. 8.11 и 8.12.
Картон, применяемый в трансформаторах для деталей продольной изоляции, в процессе работы подвергается действию постоянной сжимающей нагрузки. При этом для обеспечения необходимой электродинамической стойкости обмоток усилие запрессовки не должно снижаться в процессе эксплуатации ниже определенного уровня. Для оценки работоспособности картона в этих условиях представляют интерес такие механические характеристики картона, как сжимаемость, ползучесть и релаксация напряжений.
Нормированная ГОСТ 4194-83 сжимаемость картона определяется как деформация под действием статической нагрузки, равной 19,6 МПа.
Сжимаемость картона зависит от его плотности и количества содержащейся в нем влаги (рис. 8.13). С увеличением плотности, а также после сушки и пропитки трансформаторным маслом сжимаемость картона уменьшается.
Картон относится к материалам, которые не подчиняются закону Гука, поэтому для определения его деформации под нагрузкой пользуются экспериментально полученной зависимостью er=f(o). На рис. 8.14 приведены кривые ег=)(о), снятые в режиме «нагрузка — разгрузка», для картонов различной плотности в .исходном состоянии и подвергнутых сушке и пропитке в трансформаторном масле. Картон большей плотности и пропитанный маслом имеет меньшие деформации при равной нагрузке. В режиме «разгрузка» кривые идут несколько выше, что объясняется появлением пластических деформаций, которые характерны для упруговязких материалов.
Картон обладает свойством релаксации, т. е. уменьшения напряжения в материале во
Рис. 8.14. Деформация картона разной плотности в режиме испытаний нагрузка-разгрузка: / — «жесткий» электрокартон плотностью 1220 кг/м3, высушенный и пропитанный трансформаторным маслом; 2 — картон марки Б плотностью 1030 кг/м3. в исходном состоянии; 3 — картон марки Б плотностью 1030 кг/м3, высушенный и пропитанный трансформаторным маслом
Рис. 8.15. Кривые релаксации напряжения пропитанных трансформаторным маслом картонов различной плотности:
I — «жесткий» картон плотностью 1300 кг/м3;. 2 — картон марки Б плотностью 1030 кг/й4-'"'1
2S8
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
Рис. 8.16,- Кривые ползучести для высушенного и пропитанного трансформаторным маслом картона разной плотности при сжимающей нагрузке:
1 — «жесткий» картон плотностью 1350 кг/м3 при 50 °C: 2 — то же при 75 °C: 3 — картон марки Б плотностью 1050 кг/м3 при 50 °C: 4 — то же при 75 °C
Рис. 8.17. Изменение степени полимеризации картона в процессе теплового старения при различных температурах, нагревостойкого картона марки БН (4, 5, 6) и обычного картона марки Б (1, 2, 3):
1, 4-- при 180 °C; 2, 5 — при 160 °C; 3, 6 — при 140 °C
Скорость релаксации зависит от температуры и плотности картона — с ростом температуры скорость релаксации увеличивается. В более плотных картонах релаксации протекают медленнее. Поэтому для деталей продольной изоляции трансформаторов стараются применять'’плотные картоны, что позволяет сохранять усилие запрессовки обмоток на более высоком уровне и обеспечивать их электродинамическую стойкость.
На рис. 8,16 приведены кривые ползучести (изменения деформаций при постоянной нагрузке во времени) для высушенных и пропитанных трансформаторным маслом картонов разной плотности при сжимающей нагрузке. Ползучесть картона зависит от механического напряжения, плотности и температуры. С увеличением напряжения и температуры 'скорость ползучести увеличивается, с увеличением плотности процесс замедляется.
Тепловое старение целлюлозного картона, пропитанного минеральным (трансформаторным) маслом, в основном подчиняется тем же закономерностям, что и старение других целлюлозных материалов. Наиболее чувствительным индикатором старения является степень полимеризации целлюлозы (в частности, вязкость кадаксенового раствора), а также усилие надлома и прочность на продавливание.
На тепловое старение картона оказывают влияние его влагосодержание, кислород воздуха, продукты окисления масла и напряженность электрического поля. В процессе старения картон теряет механическую прочность, становится хрупким, электрические показатели его при этом меняются незначительно. На .рис. 8.17 приведены кривые изменения степени полимеризации, определенные по вязкости кадаксенового раствора, в процессе теплового старения при различных температурах.
Введение стабилизаторов в целлюлозу, а также использование модифицированной целлюлозы для изготовления картона повышает его стойкость против старения и увеличивает срок службы изоляции.
За рубежом выпускаются картоны повышенной нагревостойкости класса Е (120 °C). Отечественной промышленностью также освоен выпуск аналогичного картона, нагревостой-кость которого достигнута за счет введения стабилизирующей добавки. Картон изготовляется по техническим условиям ТУ 81-04-557-’9 под маркой БН и по своим физико-механическим и электрическим параметрам находится на уровне картона марки Б по ГОСТ 4194-83.
В табл. 8.26 приведены сравнительные показатели картона марок БН и Б.
Пробивные напряжения картона марки Б и образцов литой целлюлозной изоляции при постоянном и импульсном напряжениях приведены в табл. 8.27, а в табл. 8.28 — при постоянном и переменном напряжениях.
Электрическая прочность перпендикулярно поверхности при воздействии постоянного напряжения определялась по ступенчатой методике с выдержкой на каждой ступени 5 мин.
Напряжение по поверхности при воздействии постоянного напряжения и полного грозового импульса определялось на образцах размером 320X320 мм. Расстояние между электродами — 57 мм. Методика испытаний импульсным напряжением — по три импульса на ступени. Испытания проводились до пробоя образца.
На рис. 8.18 приведена кривая зависимости tg 6 электрокартона при влагосодержанин 0,9 % в интервале от +25 до —60 °C.
С понижением температуры их характеристики улучшаются, tg 6 достигает минимальных значений при температуре от —20 до —30 °C. При дальнейшем понижении температуры до —60 °C наблюдается незначительное увеличение tg 6.
В конструкциях трансформаторов все большее применение находят детали сложной конфигурации, изготавливаемые из целлюлозной массы или отпрессованные из листового картона.
За рубежом такие детали изготовляются рядом фирм, специализирующихся на производстве электроизоляционных материалов.
§ 8.7
Электроизоляционные картоны
239
Таблица 8.26. Показатели нагревостойкого картона марки БН и обычного марки Б (по данным ВИТ)
Показатель	Нагревостойкий картон марки БН	Обычный картон марки Б
Толщина, мм	2,0±0,14	2,0±0,15
Плотность, кг/м3	1020	1030
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, в попереч-	58,0	60,0
ном направлении		
Относительное удлинение, %, в поперечном направлении Впитываемость масла, % Линейная деформация, %, в направлении:	11,0	11,9
	23,0	24,0
машинном	0,6	0,6
поперечном	0,8	1,04
по толщине	4,3	4,0
Электрическая прочность, МВ/м Стойкость к воздействию поверхностных разрядов, мин:	45,2	45,0
средняя	23	21
минимальная	17	15
Содержание золы, % (мае.)	0,5	0,5
Таблица 8.27. Пробивные напряжения картона марки Б и образцов литой целлюлозной изоляции при постоянном и импульсном напряжениях в пропитанном состоянии в масле
Наименование материала	Пробивное напряжение перпендикулярно поверхности, кВ	>£ сп С		на-вдоль ги при и полного кЗ	
					
		Пробивное пояженир	поверхносл образцов,	о. с к g О	к и <ь> У Я СО ' К g н о « К 5 О О- 'п о с; - р; 2 GJ ft О >» ей со С
				С? Ct О 002 1—< Е ~ CO S S	
Образцы	326	251			133
картона марки Б толщиной 2,0 мм Образцы ли-	250	3	19		153
ТОЙ изоляции толщиной 4,0					
Таблица 8.28. Пробивные напряжения картона и образцов литой изоляции в пропитанном состоянии в масле
Наименование материала	Пробивное напряжение перпендикулярно поверхности, кВ, при воздействии напряжения		Пробивное напряжение вдоль поверхности образцов, кВ, при воздействии напряжения	
	постоян- ного	переменного	постоян- ного	переменного
Образцы картона марки Б толщиной 2,0 мм	.326	80 '	251	58,4
Образцы литой изоляции толщиной 4,0 мм	250	95	319	59,2
Как правило, изготовление деталей, особенно крупногабаритных, например прямых и обратных воротниковых шайб, производится методом формования из сырого листа-папки, снятого с форматного вала картоноделатель-кой машины.
В СССР производство деталей сложной конфигурации освоено ПО «Запорожтранс-форматор». Изготовление деталей производится методом вакуумного формования в сетчатых формах с последующим горячим прессованием. В качестве сырья используются отходы картона. Детали более простой конфигурации изготовляют прессованием из мягких картонов марок А и AM.
Изготовление электроизоляционных угловых шайб методом литья из целлюлозной массы или методом прессования из картоиа является более прогрессивным по сравнению с существующим способом изготовления лепестковых угловых шайб из рулонного электрокартона толщиной 0,5 мм. Изготовление шайб по первым двум методам позволяет экономить дорогой и дефицитный электрокартон за счет уменьшения толщины деталей, снизить трудоемкость при изготовлении и установке шайб на активную часть трансформаторов, умень-
Рис. 8; 18. Зависимость tgS электрокартона от температуры 
240
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
шить изоляционные расстояния, массу и габариты. повысить эксплуатационную надежность. Из целлюлозной массы изготовляют детали более сложной конфигурации, придавая им наиболее рациональную форму с точки зрения Пробоя, максимально приближая ее к конфигурации эквипотенциальных поверхностей электрического поля.
Сравнительные показатели деталей сложной конфигурации изготовленных методом литья и прессованных из картона приведены в табл. 8.29.
Картон, предназначенный для работы в воздушной среде. Электрокартон указанного типа применяется в производстве вращающихся электрических машин (для пазовой изоляции), изоляции магнитопроводов аппаратов, прокладок и подобных им деталей самого различного профиля и формы. Такой картон должен обладать большой плотностью и в то же время быть достаточно эластичным.
Для повышения эластичности в композитно картона вводится хлопковое волокно. С целью уменьшения гигроскопичности картон в системе изоляции пропитывают соответству-
Таблица 8.29. Сравнительные показатели деталей сложной конфигурации, изготовленных методом литья и прессованных из электрокартона
Показатель
.Литые детали		Прессованные детали
Шайба с зыхо* дом конца	Воротниковая шайба с выходом конца	Угловая шайба
Толшииа, мм	2,78— 3,13	2,0—2,5	2,8—3,05
Плотность, кг/м°	500	600	0,99—1,1
Масловпитывае-иость, % Ипр, КВ:	120	89	24,0— 25,0
плоскость	65	60	90
патрубок	55	61	— . 
угол (плос- кость — патрубок)	60	55	—
угол	(пол- ка — полка) Лпр, МВ/м:	65	—	75
плоскость	25,8	21,1	30,0—32
патрубок	22,0	20,6	—
угол (плоскость — патрубок)	17,0	19,0	—
угол	(пол- ка — полка)	20,0	—	25,7
tg6	0,0043	0,0040	0,005— 0,007
Вг	3,3	3,6	3,8—4,5
Зольность,	% (мае.)	0,7	0,7	0,7
Примечание. Диэлектрические показатели измеряли после вакуумной сушки и пропитки трансформаторным маслом.
ющими лаками и компаундами, после чего па его поверхность наносится слой покрывного лака или эмали.
Картон для работы на воздухе выпускают по ГОСТ 2824-75 пяти следующих марок:
ЭВС (коды ОКП 544311 1311—54 4311 1315)—для пазовой изоляции автомобильных стартеров и’ других деталей автотракторного оборудования;
ЭВП (коды ОКП 54 4311 2311, 54 4311 2312) —для производства пленкокартона;
ЭВТ (коды ОКП 54 4311 3311—54 4311 3318)—для изоляции детален электрических машин и аппаратов;
ЭВ (коды ОКП 54 4311 4311—54 4311 4327) — для общих целей электроизоляции, а также изоляции электрических машин, электрооборудования и электроаппаратов;
ЭВА —для производства деталей автотракторного электрооборудования.
Картоны марок ЭВП, ЭВТ и ЭВА выпускаются в рулонах, картоны марок ЭВС и ЭВ—в рулонах и листах. Размеры листов картона и ширина рулона устанавливаются соглашением сторон. Ширина рулона картона марки ЭВП—507±3 мм, картона марки ЭВА— 1020—1050 мм. Допустимые отклонения от установленных размеров листов не должны превышать ±3 мм. Косина листового картона не должна превышать 3 мм. Основные показатели качества картонов приведены в табл. 8.30.
Картоны марок ЭВ и ЭВТ вырабатываются без применения проклеивающих веществ, -картон марки ЭВП проклеивается с целью уменьшения гигроскопичности канифольным клеем, а картон марки ЭВС, кроме канифольного клея, — крахмалом.
Для картона, применяемого в качестве пазовой изоляции электрических машин, существенное значение имеют его механические п электрические параметры после перегибов. Поэтому ГОСТ 2824-75 нормирует показатели механической и электрической прочности картона как в исходном состоянии, так и после перегибов. Картон толщиной 0,1—0,5 мм испытывают до и после перегибов, картон толщиной 1—3 мм — только в исходном состоянии.
При определении разрушающего напряжения картона при растяжении после перегиба образцы картона толщиной 0,1—0,5 мм и шириной 15±1 мм после кондиционирования изгибают посредине их длины перпендикулярно большой оси на 180° и прокатывают роликом под нажатием 147 Н, затем полоску по месту изгиба перегибают в обратном направлении на 360 ° и снова прокатывают. Испытания проводят на образцах, вырезанных в машинном и поперечном направлениях.
Электрическую прочность картона определяют на образцах размером 300X300 мм после их сушки при 105±2°С до постоянной массы.
Образцы картона для определения электрической прочности после перегибов изгибают в специальном приспособлении на расстоянии 40 мм от края параллельно кромке образца на 180° в одну сторону, затем на 360° в другую, прокатывая каждый раз роликом с нажатием 147 Н. Такие перегибы производят параллельно всем кромкам образца. На линиях перегиба как в продольном, так и в по-
Таблица 8.30. Показатели картонов марок ЭВС, ЭВП, ЭВТ, ЭВ и ЭВА
Показатель	ЭВС	ЭВП	ЭВТ	ЭВ		ЭВА
				рулонной	листовой	
Состав по волокну, %• тряпичного волокна или хлопковой небеленой целлюлозы не менее	15	20	30	Не нормируется	—	—
целлюлозы	суль- фатной небеленой марки ЭК не более	85	80	70	—	—	100
целлюлозы	суль- фатной небеленой марки НС-2 Толщина, мм	0,20+0,02;	0,10±£т5	o.io±8$;	п 1 л+0.02. 0,01»	100 1,00+0,10;	0,30+0,03
	0,25+0,02; 0,30±0,03; 0,35+0,03; 0,40+0,03	0,20+0,02	0,15+0,02; 0,20+0,02; 0,25+0,02; 0,30+0,03; 0,40+0,03; 0,50+0,05	0,15+0,02; 0,20+0,02; 0,25+0,02; 0,30+0,03; 0,35+0,03; 0,40+0,03; 0,50+0,05	1,25+0,10; 1,50+0,10; 1,75+0,15; 2,00+0,20; 2,50+0,20; 3,00+0,25	
Плотность, кг/м3	1250; 1200*	1250	1150	1150	1000; 950**	1200
Разрушающие напряжения при растяжении, МПа, не менее в исходном состоянии: в машинном направления	127	127	118	98	‘ 83	118
в поперечном направлении	34	34	31	25; 34***	39	34
Электроизоляционные картоны
Показатель
эвс
ЭВП
То же после перегибов: в машинном на-	98	98
правлении в поперечном на-	29	25
правлении Электрическая прочность после сушки, МВ/м, не менее: до перегибов при толщине, мм: 0,10—0,15		12
0,20—0,25	12	12
0,30	—	—
0,30—0,40	12	—
0,50	—	—
1,0—2,0	__	—
2,5—3,0	___	—
по линиям перегиба в среднем по двум направлениям при толщине, мм: 0,10—0,25		9
0,30—0,40	—	—
0,20—0,40	10	__
0,10—0,50	—	—
*
**
***
♦»**
Для толщины 0,40 мм.
Для толщины 2,5—3.0 мм.
Для толщины 0.2—0.5 мм.
Для картона со.Знаком качества.
Продолжение табл, 8.30
эвт	ЭВ		ЭВА
	рулонной	ЛИСТОВО'	
78	78	—	78
25	25	—	29
13	12			—
13	11	—	—
—		—	11
12	11	—	•—
12	10	—	—
—		10	—
				8	-—
			
10	—		—
9	—	—	8
			
			
__	8	—	—
ю
ю
Древесина, бумага, картон, фибра	Разд. 8
§ 88
Фибра
243
Рис. 8.19. Допускаемые пределы жесткости картона в зависимости от толщины:
А — продольное направление; Б — поперечное направление
перечном направлениях не должно быть трещин.
Определение электрической прочности проводят на выпрямленном образце по линиям изгиба в пяти точках и на той части образца, которая не подвергалась изгибу.
Для картонов толщиной 0,1—0,5 мм нормирован показатель жесткости при изгибе в машинном и поперечном направлениях. В качестве условной единицы жесткости принята жесткость образца картона шириной 38 мм, свободный конец которого под действием силы 2 мН, приложенной на расстоянии 50 мм от места закрепления, отклоняется на угол 15°. Испытания проводятся по ГОСТ 9582-75. Допустимые пределы жесткости в зависимости от толщины приведены на рис. 8.19.
8.8.	ФИБРА
Листовая и трубчатая фибра применяется в электромашине- и аппаратостроении преимущественно в качестве конструкционно-изоляционного материала, а также как дугогася-ший материал.
Применение фибры в качестве дугогасительных элементов электрических аппаратов обусловлено ее газогенерирующими свойствами, т, е. способностью под действием высокой тем-
выделением большого количества газов (СО=, СО, Н2, Н2О), которые в конструкции аппаратов используются для гашения электрической дуги.
В настоящее время для дугогасительных элементов применяют также другие материалы: органическое стекло, винипласт, феноло-формальдегидные смолы, которые обладают более высокой механической прочностью и лучше сохраняют свои диэлектрические свойства при работе на открытом воздухе. Поэтому использование фибры сокращается.
По способу изготовления фибра является многослойным пергаментированным картоном
Для производства электротехнической фибры применяют бумагу без проклейки, содержащую в композиции примерно в равных количествах хлопковую целлюлозу (или полумассу из хлопчатобумажного тряпья) и древесную беленую облагороженную целлюлозу; последнюю можно заменить сульфатной предгидро-лизной целлюлозой, получаемой по специальной технологии, содержащей минимальное количество лигнина, инкрустов и т. п.
При изготовлении фибры соответствующая полуфабрикатная бумага пропускается через ванны, содержащие горячий раствор хлористого цинка. При этом на поверхности волокон образуется клейкий слой, который при последующей намотке бумаги до нужной толщины на медный вал склеивает слои бумаги; одновременно происходит уплотнение материала. Полученный на валу накат разрезается на листы, которые после выдержки на воздухе в течение суток (для повышения степени перга-ментирования) подвергаются процессу выщелачивания в ряде бассейнов-диффузоров, содержащих раствор хлористого цинка постепенно уменьшающейся концентрации; последний бассейн содержит чистую воду.
После выщелачивания листы фибры подвергаются сушке. В случае коробления листов при сушке они размачиваются и прессуются на гидравлическом прессе при температуре около 100 °C.
Фибровые трубки обычно получают намоткой бумаги, прошедшей ванну с раствором хлористого цинка, на стержни-оправки соответствующего диаметра с последующими съемом с оправок и сушкой.
Фибровые трубки изготавливают согласно ГОСТ 11945-78; они предназначены для изго
Таблица 8.31. Показатели фибровых трубок по ГОСТ 11945-78
Показатель	Норма для трубок марок		
	ВВ	НВ	1 к
Плотность, кг/м3, не менее Разрушающее напряжение при растяжении вдоль оси, МПа, не менее р при 20 ±2 °C, Ом-м, не менее Содержание хлористого цинка, % (мае.), не более Содержание золы, % (мае.), не более Влажность, %, не более Код окп	1420 69 10’ 0,15 0,07 9 54 5831 0001, 54 5831 0002	1380 64 10’ 0,15 0,15 8 54 5832 0001, 54 5832 0003	1300 49 0,15 0,15 10 54 5835 0002, 54 5835 0003
244
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
товления дугогасительных элементов трубчатых разрядников, газогенерирующего корпуса низковольтных предохранителей. В табл. 8.31 приведены некоторые показатели трубок электротехнического назначения.
Листовую электротехническую фибру изготовляют согласно ГОСТ 14613-69 (марка ФЭ, коды ОКП 54 5815 1001—54 5815 1008).
Показатели электротехнической листовой фибры (марки ФЭ)
Толщина, мм.............. 0,6—3,0
Допускаемые отклонения ±0,1 — ±0,5 по толщине, мм
Плотность, кг/м3, не менее:
при толщине 0,4—
0,9 мм............... 1100
при толщине 1,0—
3,0 мм............... 1200
Разрушающее напряжение при растяжении МПа, не менее в машинном направлении:
при толщине 0,4—
0,9	мм........................ 6,9
при толщине 1,0— 3,0	мм....................... 7,4
То же в поперечном направлении	для	всех толщин	4,4
Электрическая прочность,
МВ/м, не менее: при толщине	0,4—
1,0 мм.................. 7,0	(8,0 для
фибры со Знаком качества) при толщине 1,1— 2,0 мм.................  5,0	(6,0 со Зна-
ком качества) при толщине 2,2— 3,0 мм..........................  3,5
Содержание золы, °/о (мае.), не более......................  1,5
Влажность, %	.....	6—10
Содержание хлористого цинка, % (мае.), не более ....................... 0,15	(0,10 для
фибры со.. Знаком качества)
Фибра толщиной от 0,4 до 8,0 мм вырабатывается монолитной; от 8,0 до 12,0 мм — монолитной или клееной; свыше 12,0 мм — клееной.
Размер листов фибры устанавливается в зависимости от марки: длина — в пределах 2300—850 мм, ширина— 1400—550 мм.
В зависимости от марки цвет фибры может быть естественного волокна, коричневым, красным, черным, серым в соответствии с применяемыми красителями.
Фибра подвергается механической обработке (распиловке, штамповке, сверловке, обточке, фрезерованию) без расслоения, выкрашивания и других механических повреждений.
Механическую обработку фибры производят при относительной влажности 6—10 %.
Фибра, хранившаяся при температуре ниже 0 °C или в помещении с пониженной или повышенной влажностью, перед обработкой должна быть выдержана при относительной
Рис. 8.20. Увеличение линейных размеров фибры в зависимости от времени пребывания в среде с 80 %-ной относительной влажностью:
I — вдоль машинного направления; 2 — поперек машинного направления
влажности воздуха 65±2 % и температуре 20 ±2 °C в течение двух недель.
После размачивания в горячей воде фибра может формоваться, после сушки в соответствующих формах приданная форма сохраняется.
Содержание ZnCl2 определяет интевсив-ность старения фибры, большое количество хлористого цинка в фибре является причиной быстрого снижения ее механических и электрических свойств даже при хранении при комнатной температуре.
При высокой влажности окружающего воздуха детали, изготовленные из фибры, сильно деформируются, остаточное содержание ZnCl2 при увлажнении фибры создает большую электролитическую проводимость, в результате чего снижаются ее диэлектрические свойства.
Это также является одной из причин сокращения применения фибры в электропропромышленности.
Фибра — гигроскопичный материал; заметно меняет свои размеры при поглощении или отдаче влаги, поэтому ее не применяют для деталей, требующих сохранения точных размеров. На рис. 8.20 приведена зависимость линейных размеров листовой фибры толщиной 2,15 мм, плотностью 1400 кг/м3 от временя пребывания в атмосфере с 80 % -ной влажностью.
В трансформаторном масле фибра не размягчается, становится более хрупкой. Масло-впитываемость фибры находится в зависимости от толщины в пределах 1,0—5,0 % после 24 ч пребывания в трансформаторном масле. Пропитка фибры маслом значительно повышает ее электрическую прочность: например, электрическая прочность для фибры толщиной 0,5—0,8 мм (после предварительной сушки При 100 °C в течение 11 ч) на воздухе равна 9,6 МВ/м, последующая пропитка фибры маслом при 75 °C в течение 4 ч увеличивает ее электрическую прочность до 20 МВ/м.
По нагревостойкости фибра относится к материалам класса А; при 180 °C начинается медленное обугливание фибры, а воспламенение происходит при температуре около 300 °C.
8.9.	СПЕЦИФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Здесь описаны некоторые специфические методы определения свойств картонов и бумаг.
Согласно ГОСТ 12268-79 стойкость транс-
 § 8.9
Специфические методы испытаний
245
Д Рнс. 8.21. Схема для испытания картона на стойкость к воздействию поверхностных разрядов:
1 — электрод пластинчатый толщиной 1,5—2,0 мм; 2 — электрод-игл а диаметром 2,0—3,0 мм; 3 — испытуемый образеп; 4 — подложка из органического стекла толщиной 4,0 мм; 5 — две пластины из органического стекла толщиной по S мм: 6—нажимные планки нз органического стекла
фор матерного картона к воздействию поверхностных разрядов определяется в специальной системе электродов, в которых в слое масла, непосредственно прилегающем к поверхности картона, создаются (при определенном значении испытательного напряжения) скользящие поверхностные разряды в ограниченной золе вокруг высоковольтного электрода, приводящие к появлению поверхностных разрядов. Многочисленные исследования показали, что наиболее удобным критерием для оценки сопротивления картона разрушающему воздействию поверхностного разряда является время, прошедшее с момента установления испытательного напряжения на образце картона до полного перекрытия его поверхности между электродами. Устройство для определения стойкости картона к воздействию поверхностных разрядов схематически показано на рис. 8.21. Образец картона 3 и электрод 1 закрепляют в устройстве планкой 6 из органического стекла; электрод 2 прижимается к поверхности образца собственной массой.
Устройство с образцом, изображенное на рнс. 8.21, погружают в испытательный бак с трансформаторным маслом, имеющим температуру 20i?2 °C, так чтобы расстояние от верхнего уровня масла в баке до поверхности образца было равно не менее 100 мм, и выдерживают в нем до испытания не менее 5 мин.
Напряжение частотой 50 Гц плавно, со скоростью 2 кВ/с, поднимают до заданного значения испытательного напряжения, равного 6±1 кВ, и фиксируют при помощи секундомера время от момента установления испытательного напряжения до полного. перекрытия поверхностным разрядом расстояния между электродами 1 и 2.
Момент перекрытия наблюдают визуально по появлению светящегося пятна (искры) у электрода, к которому продвигается поверхностный разряд, или при помощи соответствующего электроизмерительного прибора, включенного в цепь. В этом случае момент перекрытия определяют по резкому броску тока, который наблюдают на приборе.
При испытании общая толщина образца и подложки 4 из органического стекла должна быть 7,0±0,5 мм, которая достигается за счет
Рис. 8.22. Устройство для исследования сжимаемости картона при приложении к его поверхности давления:
1 — индикатор часового типа И45 по ГОСТ 577-68; 2 — стержень для центпирования; 2 — набор шайб испытуемого образца; 4—бруски стальные; .5— шайба стальная; о — штифты упорные стальные
246
Древесина, бумага, картон, фибра
Разд. 8
картона. Картон толщиной свыше 3,0 мм допускается испытывать без подложки.
На рис, 8.22 схематически показано устройство, разработанное в СССР, для исследования сжимаемости картона при приложении к его поверхности давления. Согласно разработанному методу (узаконенному ГОСТ 12268-79) сжимаемость картона определяется на наборе шайб, изготовленных из исследуемого картона, общей высотой около 25 мм (внутренний диаметр шайб 20±0,2 или 26 ± ±0,2 мм, наружный 60±0,2 мм), надеваемых на центрирующий стержень устройства, показанного на рис. 8.22, или квадратов размером 50X50 мм с допуском ±1 мм, помещенных между двумя стальными плитами.
Испытания проводят при температуре среды 15—35 °C и относительной влажности 45—75 %. Образцы картона надевают на центрирующий стержень 2 нижнего бруска приспособления.
На стержень или плиту под образец и поверх него накладывают по одной стальной шлифованной шайбе наружным диаметром 65± 1 мм, внутренним 22±1 мм или пластине размером 50X50 мм с допуском ±1 мм, топ-шиной не менее 3 мм из стали марки У8 по ГОСТ 1435-74. Диаметр металлической шайбы 65 мм, толщина не менее 3,0 мм. Шероховатость поверхности металлических шайб и рабочих поверхностей всего приспособления не должна быть более /?а=1,25 мкм по ГОСТ 2789-73.
На стержень надевают верхний брусок приспособления 4 (если образец состоит из картонных шайб), устанавливают индикаторы часового типа 1 и помещают между плитами любого пресса, обеспечивающего в процессе испытания образцов давление, указанное в стандарте на продукцию. Значение давления устанавливается в стандарте на картон. Образец для выравнивания поверхности картонных шайб и компенсации воздушных зазоров между ними сжимают усилием 1 МПа. При помощи штангенциркуля измеряют расстояние между брусками или плитами с двух диаметрально противоположных сторон устройства и вычисляют высоту образца. За начальную высоту образца принимается среднее арифметическое двух определений с погрешностью не более 0,1 мм. Далее сжатие увеличивают до заданного значения, указанного в стандарте на картон, со скоростью 1 кН/с и выдерживают под заданной нагрузкой 5 мин, после чего определяют изменение высоты образца по показаниям индикаторов.
За изменение высоты образца ДЯ1 принимают среднее арифметическое двух показания индикаторов.
Степень полимеризации целлюлозы определяется вискозиметрическим методом. Метод основан на определении вязкости разбавленных растворов целлюлозы. В качестве растворителя при определении степени полимеризации применяется кадмийэтиленднаминовый комплекс (кадоксен). Этот растворитель более стабилен и менее чувствителен к действию кислорода воздуха, чем применявшийся ранее медно-аммиачный раствор.
Список литературы
Никитин Н. И. Химия древесины в целлюлозы. М.—Л.: Изд во Академии иаук СССР, 1962. 711 с.
Ренне В. Т. Электрические конденсаторы. М.—Л.: Энергия, 1969. 592 с.
Вайсман Л. М. Структура бумаги и методы ее, контроля. М..: Лесная промышленность, 1973а 150 с.
Силовые электрические конденсаторы/Г. С. Кучинский, Н- И. Назаров, Г. Т. Назарова, И. Фо Переселенцев; Под ред. С. Кучинского. М.: Энергия, 1975. 248 с.
Варшавский Д. С. Итоги науки и техники. Сер. Электротехнические материалы, электрические конденсаторы, провода и кабели. Т. 7. Силовые конденсаторы. М.: ВИНИТИ 1980. 128 с.
Повышение качества и улучшение технико-экономических показателей силовых конденсаторов и комплектных конденсаторных установок. Тезисы докладов. М.: Ипформэлектро, 1982. 70 с.
Вершинин Ю. Н. Электрический пробой твердых диэлектриков. Новосибирск: Наука, 1968. 212 с.
Варшавский Д. С. Электрическая прочность и срок службы силовых конденсаторов переменного тока. М.: Ииформэлектро, 1975. 81 с.
Производство, свойства и применение электроизоляционных бумаг й картонов/К. В. Брейтвейт, К). В. КорицкиЙ и др. М.: Энергия, 1970. 330 с.
Электроизоляционная бумага/Б. Т. Милов, Л. М. Вайсман, С. X. Китаева и др. М.: Лесная промышленность, 1974. 248 с.
Бума ж но-мас л иная изоляция в высоковольтных конструкциях./М. А. Грейсух, Г. С. Кучинский, Д. А. Каплан, Г. Т. Мессерман. Л.: Госэнергоиздат, 1963. 298 с.
Герасимова Л, С., Майорец А. И. Обмотки и изоляция силовых трансформаторов. М.: Энергия: 1969. 258 с.
Fabre J, Les lois de degradation du papier impre-gn£ d’huile dans les transformateurs. — Bulletin de la societe francaise des £lectriciens, 1959, vol. 9, № 103, 20 s.	5
Лизунов С. Д. Сушка и дегазация трансформаторов высокого напряжения. М.: Энергия, 1971. 196 с.
Уржумцев Ю. С., Максимов Р. Д. Прогностика деформативностн материалов. Рига, Зинатие, 1975. 415 с,
Чайкина Е. А., КорицкиЙ Ю. В. Электроизоляционные бумаги на основе синтетических волокон. М.: Ииформэлектро, 1978. 33 с.
Гутман Б. Б., Янченко Л. Н., Гуревич Л. И. Бумага нз синтетических волокон. М.: Лесная промышленность, 1970. 183 с.
Moser Н. Р., Weidmann М. S. Mechanical Behavior of Transforrnerboard in Power transformers. Lecture of 21.01.1975, Zurich, Swiss, 54 p. Technical University,
§ 9.2
Текстильные материалы us натуральных волокон
247
РАЗДЕЛ 9
ОРГАНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ
М. И. Мантро^, В. П. Вайсфельд
9.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В электрической изоляции получили применение текстильные материалы из натуральных волокон растительного (хлопок, лен, пенька, джут и др.) и животного (натуральный шелк) происхождения, а также из искусственных и синтетических волокон.
Согласно ГОСТ 10878-70 линейная плотность' (толщина) волокон, полуфабрикатов прядильного производства, пряжи и нитей измеряется в системе «текс». За единицу массы принимается грамм, за единицу длины — километр и за единицу измерения линейной плотности— грамм на километр (г/км), или текс. Линейная плотность (толщина), текс, определяется по формуле
Т = tn/L = ЮООт/Г,,	(9.1
где m — масса, г; L — длина, км; L, —- длина, м.
Хлопчатобумажные, шелковые и синтетические пряжи применяются в изоляции обмоточных проводов и шнуров, а также при изготовлении шнур-чулок для гибких трубок. Хлопчатобумажные ленты накладываются поверх основной изоляции обмоток электрических машин и аппаратов с целью защиты ее от механических повреждений. Пропитанные хлопчатобумажные, шелковые и синтетические ткани в виде лакотканей используются для изолирования обмоток, отдельных узлов и деталей электрических машин, трансформаторов и аппаратов.
Искусственное и синтетическое волокно может быть двух видов: непрерывное и штапельное. Длина непрерывного волокна ограничивается только количеством волокна на катушке и продолжительностью намотки. Штапельное волокно короткое, его получают путем резки непрерывного, а по внешнему виду оно напоминает хлопок и шерсть. Механическая прочность изделий из штапельного волокна несколько ниже, чем из непрерывного волокна. Штапельное волокно некрученое, в го время как непрерывное обычно бывает крученым (филаментное волокно).
9.2.	ТЕКСТИЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ НАТУРАЛЬНЫХ ВОЛОКОН
Хлопчатобумажная суровая крученая кордная и гребенная пряжа (ГОСТ 6904-83, табл. 9.1), применяемая для изолирования обмоточных проводов и других целей в кабельной промышленности, изготавливается из определенных сортов хлопчатника. По физикомеханическим свойствам пряжу делят на сорта: высший, первый, второй и третий; в зависимости от чистоты пряжу делят на три клас
са: А, Б и В, определяемые по утвержденным фотоэталонам. Код ОКП 90 1010.
Кабельная пряжа (ГОСТ 905-78) вырабатывается из лубяных волокон по способу короткого прядения и применяется в кабельной промышленности для защитных покровов кабелей.
В зависимости от назначения кабельную пряжу подразделяют на группы: специальную, повышенную и обыкновенную. Специальную кабельную пряжу изготавливат из джуто-ке-нафного волокна. Повышенную и обыкновенную пряжу изготавливают из короткого льняного, пенькового и кенафного волокна. Код ОКП 90 4100.
Кабельная пряжа должна удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 9.2.
Хлопчатобумажные электроизоляционные ленты (ГОСТ 4514-78) вырабатывают на лентоткацких челночных и бесчелночных станках из хлопчатобумажной пряжи. В соответствии с ГОСТ 4514-78 вырабатывают различные виды хлопчатобумажных лент.
Киперная — шириной от 8 до 50 мм, толщиной 0,45 и 0,47 мм; разрывное усилие ленты по основе зависит от ширины ленты и составляет 130—580 Н; удлинение при разрыве лент не менее 9 %.
Тафтяная — шириной от 10 до 50 мм, толщиной 0,25 мм; разрывное усилие ленты по основе от 90 до 320 Н, удлинение при разрыве ленты — 8—9 %.
Тафтяная разреженная — шириной 15, 20, 25 и 30 мм, толщиной 0,40 мм; разрывное усилие по основе 130—210 Н, удлинение при разрыве не менее 8 %.
Миткалевая — шириной от 12 до 40 ми, толщиной 0,22 мм; разрывное усилие 120— 350 Н, удлинение при разрыве не менее 5 %.
Батистовая — шириной 10, 12, 16 и 20 мм, толщиной 0,18 мм; разрывное усилие 60— 130 Н, удлинение при разрыве 4—5%.
Хлопчатобумажные ленты применяются в качестве верхнего защитного слоя изоляции катушек и стержней электрических машин, трансформаторов и аппаратов, а также для изготовления электроизоляционных ленточных материалов. Код ОКП 81 5156.
Хлопчатобумажные технические ткани для электротехнической промышленности (ГОСТ 9821-71) делятся на две группы:
первая — ткани, применяемые для изготовления лакотканей (перкали Б-Э и В, ткань ЭИ-1;)
вторая — ткани, применяемые для изготовления слоистых пластиков (ткань ЭИ-2, бязи суровые Т1 и Т2 и парусина ЭТ) и резаных электроизоляционных лент (ткани ЭИ-3 и ЭИ-4). Ткань ЭИ-4 имеет саржевое, а все другие ткани — полотняное переплетение. В полотняном переплетении перекрытие нитей идет под углом 90° при одинаковой основной и уточной плотности. Ткань полотняного пере-
248-
Органический текстиль
Разд. 9
Таблица 9.1. Показатели хлопчатобумажной пряжи
Структура нити*	Допустимое относительное отклонение результирующей кондиционной линейной плотности от результирующей номинальной, %	Сорт	Удельная относительная разрывная нагрузка методом разрыва одной нити, сН/текс	Коэффициент вариаций неразрывной нагрузке, %	Показатель ка-! чества не менее
Пряжа крученая кордная, вырабатываемая из хлопкового волокна 1—3-го типов тонковолокнистых сортов хлопчатника
18,5 тексХ2 Rb 36,7 текс	(Ns 54/2),	4-1,5 —2,5	Высший Первый Второй	17,6 16,1 >14,5	9,9 11,2 С 13,2	1,81 1,46 1,12
Пряжа крученая кордная, вырабатываемая из хлопкового волокна 4— средневолокнистых сортов хлопчатника					7-го типов	
29 текс Х2 RB 68,9 текс	(№ 34,5/2),	4-2,0 —2,5	Высший Первый Второй	13,5 ' 11,8 >11,4	11,2 13,2 <15,0	1,23 0,92 0,77
50 текс хЗ RH 154 текс	(Ns 20/3),	4-2,0 -2,5	Высший Первый Второй	13,7 12,3 >11,7	10,6 11,8 <13,1	1,32 1,06 0,91
18,5 текс ХЗ Rh 57,0 текс	(Ns 54/3),	4-1,5 —2,5	Первый Второй Третий	14,9 13,6 12,8	10,6 11,8 13,1	1,42 1,18 0,99
18,5 текс Х2 (Xs 54/2), Ra	37,6 текс	+1,5 —2,5	Первый Второй Третий	13,7 12,7 11,8	11,2 13,1 15,0	1,25 0,96 0,80
Пряжа гребенного кручения, вырабатываемая, из смеси хлопкового волокна 4-го типа-средневолокнистых сортов и 3-го типа тонковолокнистых сортов хлопчатника
11,8 текс Х2
(№ 54,7/2), RB 24,0 текс
18,5 текс Х2
(JVb 54/2), RB 36,7 текс
+1,5 —2,5	Первый Второй Третий	16,8 15,6 >14,4	6,8 11,2 <13,1	1,95 1,41 1,12
+1,5	Первый	17,7	8,8	2,06
—2,5	Второй	16,5	11,2	1,49
	Третий	>15,0	<13,1	1,17
Пряжа мерсеризованная крученая гребенная, вырабатываемая из хлопкового волокна, 1—3-го типов тонковолокнистых сортов хлопчатника
10,0 текс Х2
(Ns 100/2), RH 20,2 текс
+0
—7
Высший	22,6	10,0	2,30
Первый	21,6	11,5	1,91
• В обозначении структуры нити первое число означает линейную плотность первичной пряжи, второе — число сложений прн скручивании, Лн —результирующие линейную плотность для крученой пряжи, полученную расчетным путем с учетом укрутки.
Примечание. Поставляемая для кабельной промышленности пряжа этих структур должна быть первого сорта.
плетения обладает большей механической прочностью. В саржевом (кнперном) переплетении перекрытие нитей в виде узких полосок под углом 45° при одинаковой основной и уточной плотности, вследствие чего па ткани образуются диагональные рубчики. Код ОКП 83 1000.
Показатели хлопчатобумажных технических тканей приведены в табл. 9.3.
Электроизоляционные шелковые нити (ГОСТ 1086-74), скрученные нз шелка-сырца, предназначены для изоляции проводов и шнуров и выпускаются в отваренном и крашеном виде. Шелковые электроизоляционные нити
§ 9-2.
Текстильные материалы из натуральных волокон
249
Таблица 9.2. Показатели кабельной пряжи ио ГОСТ 905-78
Вид пряжи	Линейная плотность Пряжи, текс	Разрывное усилие, Н. не менее	Коэффициент вариаций		Число кручений иа 1 м пряжи, не менее	Массовая доля костры, %, не более
			по линейной плотности, %, не более	по разрывной нагрузке, %, не более		
Специальная	2200	190	8	18,5	60	1,0
	1700	145	9	18,5	69	
Повышенная	3400	190	8	20,0	51	2,0
	2200	140	8	20,0	60	
	1700	100	9	20,0	69	
Обыкновенная	3400	180	10 '	21,0	51	4,0
	2200	130	10	21,0	60	
	1700	95	11	21,0	69	
Таблица 9.3. Показатели хлопчатобумажных технических тканей
Вид ткани	Ширина ткани, см	Число нитей на 10 см		Толщина ткани, мм. не более	Поверхностная плотность тканн, г/м2	Разрывное усилие, Н*	
		основы	утка			основы	утка
Перкаль Б-Э расшлихтованный аппретированный	90	436	480	0,10	64	250	210
Перкаль В отваренный	85	477	400	0,16	137	650	500
Ткань ЭИ-1 отваренная аппретированная	90	320	320	0,13	100	340	310
Ткань ЭИ-2 отваренная неаппрети-рованная	90	320	320	0,22	95	340	310
Бязь суровая Т1	100	215	193	0,50	154	380	350
Бязь суровая Т2	90	246	238	0,43	146	380	400
Парусина ЭТ расшлихтованная	95 100	204	160	0,65	263	700	580
Ткань ЭИ-3 отваренная	80	354	180	0,34	112	540	140
Ткань ЭИг4 отваренная	80	269	180	0,54	173	750	250
* Разрывное усилие определяется иа полоске ткани размером 50X200 мм.
Таблица 9.4. Показатели шелковых электроизоляционных нитей
Показатель	Структура нити, текс				
	3,78	5,67	2.56	7.68	10.24
Пределы отклонения номинальной результирующей линейной плотности, текс	3,92—3,53	5,95—5,20	2,72—2,33	8,60—6,90	12,4—9,1
Относительное разрывное усилие одиночной иити, мН/текс, не менее	270	273	273	282	280
Минимальное разрывное усилие одиночной нити,- мН, не менее	700	1060	500	1660	2100
Удлинение при разрыве, %, не менее	12	12	12	12	12
Крутка, число кручений на 1 м	30	30	120	30	30
pH водной вытяжки Удельная проводимость водной вытяжки для всех нитей,  См/м	4—7	4—7	4—7 80-10—4	4—7	4—7
250
Органический текстиль
Раза. 9
выпускают пяти структур, определяемые номинальной результирующей линейной плотностью нитей. Код ОКП 81 3000.
Структура и основные физико-механические показатели шелковых электроизоляционных нитей приведены в табл. 9.4
Шелковые технические ткани эксцельси-ор 1 (ГОСТ 20023-74) вырабатываются полотняным переплетением из щелка-сырца, выпускаются в отваренном виде и предназначены для изготовления электроизоляционных лако-тканей. Код ОКП 83 7000.
Показатели тканн эксцельсиор 1 следующие:
Ширина ткани с	кромками, см .	SSii’s
Масса 1 м2, г...........  . .	17±1
Число нитей на 10 см ткани:
по основе	495±lg
по утку . .	. ......	460±$
Толщина ткани, мкм .....	48±4
Разрывное усилие полоски по ос-
нове и по утку ткани размером
50X200 мм, Н, не менее ...	11
Удлинение при разрыве ткани, %, не менее:
по основе ........	10
по утку........... 12
9.3.	ИСКУССТВЕННЫЕ
И СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА И МАТЕРИАЛЫ ИЗ НИХ
В электротехнической промышленности применяются материалы из искусственных и синтетических волокон.
Триацетатный шелк (ТУ 6-06-483-75) изготавливают из триацетатного волокна, получаемого из раствора триацетата целлюлозы. Триацетатный шелк применяют для изоляции проводов и кабелей; он имеет следующие параметры:
Относительное разрывное усилие
в сухом состоянии, мН/текс .	105
Удлинение	прн разрыве, % . ,	21—30
р, Ом-м........................... 5-1011
Содержание замасливателя на нити, %.......................... 3—5
Код ОКП 83 7000
Капроновые ткани эксцельсиор 2 и эксцельсиор 3 (ГОСТ 20023-74) вырабатываются полотняным переплетением из капроновых нитей и предназначены для изготовления электроизоляционных лакотканей. Код ОКП 83 8000.
Показатели капроновых тканей приведены в табл. 9.5.
Лавсановые ткани и леиты изготавливают из лавсанового волокна, получаемого из полч-этилентерефталата. Лавсановое волокно превосходит другие синтетические волокна, например капроновое по вагрево-, свето- и химо-стойкости, но уступает ему по стойкости к истиранию. Код ОКП 83 1800,
Таблица 9.5. Показатели капроновых тканей
Показатель	Эксцельсиор 2	Эксцельсиор 3
Ширина ткани с кромками, см	92±2,0	92±2,0
Масса 1 м2, г Число нитей на 10 см ткани:	16±2	19±3
по основе	510±20	510±20
по утку	490±10	440±10
Толщина ткани, мкм Разрывное усилие полоски ткани размером 50x 200 мм, Н, не менее:	85+10 15	85±15
по основе	170	170
по утку	170	180
Удлинение при разрыве полоски ткани по основе и утку, %, не менее	22	22
В электротехнических изделиях и для изготовления электроизоляционных лент применяют различные лавсановые лепты (ГОСТ 4514-78).
Тафтяная — шириной 15, 20, 25 и 30 мм, толщиной 0,16 мм; разрывное усилие ленты по основе зависит от ширины ленты и составляет 330—600 Н, удлинение при разрыве ленты не менее 30 %.
Миткалевая — шириной 16, 20, 25 и 30 мм, толщиной 0,14 мм; разрывное усилие ленты .то основе 330—600 Н, удлинение при разрыве ленты не менее 26 %.
Батистовая — шириной 16, 20 и 26 мм, толщиной 0,15 мм; разрывное усилие ленты по основе 300—400 И, удлинение при разрыве ленты не менее 28 %.
Следует отметить, что лавсановые ленты изготавливают более тонкими по сравнению с хлопчатобумажными, они имеют более высокую разрывную прочность и более эластичны.
Наряду с чисто хлопчатобумажными и лавсановыми лентами в ГОСТ 4514-78 включены тафтяные ленты, изготовленные из смеси хлопкового и лавсанового волокон. Тафтяные ленты из смеси хлопкового и лавсанового волокна изготавливают шириной 15, 20, 25, 30, 35 и 40 мм, толщиной 0,25 мм; разрывное усилие ленты по основе составляет 130—310 Н, удлинение при разрыве — не менее 9 %.
Для производства текстолита из лавсановой ткани применяют ткань по ГОСТ 15978-78, которая имеет следующие показатели:
Ширина полотна ткани, см . . Поверхностная плотность ткани, г/м2..........................
Разрывная нагрузка, Н: по основе ....................
по утку
96
110—145
980—1470
931—1470
§ 10.1
Стеклянное волокно й изделия из него
251
РАЗДЕЛ 10
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
4. С. Асланова
Е. А. Чайкина
Неорганические волокнистые материалы, к .»торым относятся волокна из стекла, плав-.еного кварца, каолина, кремнезема и других материалов, находят широкое применение в электрической изоляции. Основным их преимуществом перед органическими волокнистыми материалами является высокая нагревостойкость.
10.1.	СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО
Стеклянным волокном называют волокно, изготовленное из расплавленного стекла.
Стеклянное волокно обладает редким сочетанием свойств: высокой прочностью при растяжении и сжатии, негорючестью, нагревостойкостью. малой гигроскопичностью, стойкостью к химическому и биологическому воздействию. Из него изготовляются материалы с высокими электро-, тепло-, звукоизоляционными свойствами и механической прочностью. На основе стекловолокиистых материалов изготавливаются различные виды изделий, которые не только успешно заменяют традиционные материалы, во и имеют только им присущие области применения.
Различают два вида стеклянного волокна: непрерывное — длиной сотни и тысячи метров и штапельное — длиной до 0,5 м. По внешнему виду непрерывное волокно напоминает натуральный или искусственный шелк, а штапельное — хлопок илн шерсть. Изделия из непрерывного волокна имеют вид однонаправленных волокон, тканых материалов, нетканых материалов и волокнистых световодов.
Однонаправленное стеклянное волокно представляет собой короткие пряди волокон или комплексных нитей, срезанных с бобин. Длина однонаправленного волокна изменяется в зависимости от периметра бобины или барабана, на который оно наматывается. Однонаправленное волокно с бобин имеег диаметр 5— 10 мкм и длину не менее 0,5 м.
Тканые материалы получают в ходе текстильной переработки стеклянного волокна: размотки комплексной нити с бобин с комплексной круткой трощения нитей и вторичной их крутки, подготовки нитей к ткачеству и изготовления тканых материалов на ткацких станках. Для текстильной переработки используются волокна диаметром 5—10 мкм. Волокна большего диаметра имеют пониженную прочность при изгибе и чаще ломаются в ходе текстильной переработки.
Нетканые материалы из непрерывного стеклянного волокна — жгуты, холсты из рубленых и непрерывных нитей, ленты из склеенных нитей и стекловолокнистые анизотропные материалы. Жгут представляет собой прядь, состоя-. Шую из большого числа комплексных стеклянных нитей, холсты — рулонные нетканые мате
риалы. В жестких холстах хаотически расположенные нити или обрезки нитей скреплены смолами, в мягких холстах — механической прошивкой. Первичные нити или жгуты могут быть склеены смолами в длинные ленты.
При упорядоченной намотке нитей и жгутов на барабаны и одновременном нанесении связующего получают анизотропные материалы, свойства которых в разных направлениях различны. Эти материалы могут быть как рулонными при непрерывном способе производства, так и листовыми — при периодическом. Для нетканых материалов могут применяться волокна диаметром до 20 мкм.
Волоконные световоды обладают свойством направленно передавать световую энергию Светопроводящие непрерывные волокна как минимум двухслойные. Наружный слой (оболочка) отличается от внутреннего (жилы) более низким показателем преломления, что обеспечивает прохождение света по жнле с минимальными потерями. Пучок оптических волокон называется световодом для передачи изображения, если торцы плотно уложенных волокон на компах пучка расположены строго одинаково. Если световодом необходимо обеспечить только передачу света, то достаточно осуществить плотную укладку волокон на торцах и нет необходимости в регулярной и одинаковой их укладке.
Виды изделии из штапельного волокна. Штапельные волокна различаются по длине элементарных волокон (длинноволокнистые и коротковолокнистые) и по их диаметру. По диаметру различают: микроволокно (0,5 мкм), ультратонкое (0,5—1,0 мкм), супертонкое (1— 4 мкм), утолщенное (11—20 мкм) и грубое (20 мкм и более).
На основе коротковолокнистых штапельных волокон получают вату, рулонные мате риалы, маты, плиты и скорлупы. Все эти материалы состоят из хаотически перепутанных волокон. Волокно, осажденное вместе с органическими синтетическими материалами на конвейерной ленте, после обработки принимает вид непрерывного ковра толщиной 20—100 мм.
Рулонный материал представляет собой длинный кусок ковра, свернутый в рулон. Маты и плиты получают нз неподпрессованного ковра. Маты в ряде случаев простегивают нитями из непрерывного стеклянного волокна, тогда толщина их можег быть уменьшена до 5 мм. Плиты покрываются с одной или обеих сторон стеклянной тканью.
Из длинноволокнистых штапельных волокон изготовляют холсты, сепараторные пластины, бумагу. Эти материалы (толщиной 0,5— 1,5 мм) могут быть свернуты в рулоны или нарезаны на пластины. Для повышения механической прочности они могут армироваться нитями из непрерывного волокна. Из длинноволокнистых волоков получают по аналогии с шерстью штапельную крученую пряжу, ровни-
252
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Рис. 10.1. Схема уста-/новки для получения непрерывного стеклянного волокна двухстадийным способом:
1 — бункер; 2 — направляющий лоток: 3 — стеклоплавильный сосуд; 4 — подфильерный холодильник; 5 — замасливающее устройство;
6 — раскладчик; 7 — наматывающий аппарат
цу и при последующей текстильной переработке — штапельные ткани, сетки, ленты. Свойства изделий из штапельного волокна в значительной степени зависят от диаметра волокна, состава стекла и вида связующего материала.
Способы производства стеклянного волокна. Способы выработки стеклянного волокна классифицируют по двум основным принципам его формования: 1) утонения струйки стекломассы в непрерывное элементарное волокно и 2) разделения н расчленения струи расплавленного стекла, сопровождаемых вытягиванием коротких волокон.
Вытягивание волокна из струйки стекломассы может производиться как механическим путем, так и воздухом или паром. Каждый из этих способов может быть одно- или двухстадийным. При двухстадийиом процессе стеклянное волокно вырабатывается из стеклоплавильных сосудов или печей, питаемых стеклянными шариками, штабиками или эрклезом (рис. 10.1). При одностадийном процессе стеклянное волокно вырабатывается из стекловаренных печей, питаемых шихтой. Механическое вытягивание волокна может осуществляться г помощью барабана, съемных бобин, вытяжных валков или прядильной головки. Способы разделения струи расплавленного стекла делятся иа три группы: способы раздува, центробежные и комбинированные.
10.2.	СОСТАВ И СВОЙСТВА СТЕКОЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКНА
В зависимости от области применения непрерывного стеклянного волокна требования к его химическому составу могут быть различными. Для электрической изоляции употребляет
ся только бесщелочное (или малощелочиое) алюмосиликатное или алюмоборосиликатное стекло; для конструкционных стеклопластиков применяют главным образом бесщелочные маг-ннйалюмосиликатные или алюмоборосиликат-ные стекла; для стеклопластиков неответственного назначения можно использовать и щелочесодержащие стекла.
Процесс формования непрерывного стеклянного волокна предъявляет к стеклу р д требований: интервал вязкостей, в котором устойчиво протекает формование непрерывного стеклянного волокна из стекол обычных роста-, вов, составляет примерно К)2:—10s Па с; температура верхнего предела кристаллизации стекла должна быть ниже температур, соответствующих рабочему интервалу вязкости; стекло должно обладать малой скоростью кристаллизации.
Для изготовления основных видов изделий из непрерывного стеклянного волокна в СССР используют волокна, полученные из бесщелоч-ного алюмоборосиликатногс стекла следующего состава (в мае. %): 53 SiO2, 15 А1гО3, 10 В2О3, 17 СаО, 4 MgO, не более 0,4 Na2O, до 0,3 F. Для получения высокопрочных волокон стекла синтезируются в магнийалюмосилн-катной и других стеклообразных системах. Выработка щелочного непрерывного стеклянного волокна производится в СССР из стекла № 7А состава, %: 64 SiO2, 5,5 А12О3, 14 RO, 2 ZnO2, 9,5 R2O, 1,7 Мп3О4 и «нейтрального» стекла состава: 70,5 SiO2, 3 А12О3, 8 СаО, 3 MgO, 15 Na2O. Высоконагревостонкне волокна получают из кварцевого стекла, расплава каолина (А12О3: SiO2=l : 1) и кремнеземного состава (96—98 % SiO2), получаемого методом выщелачивания. Полупроводящне стеклянные волокна получают из расплавов стекла, содержащих оксиды одновалентных металлов — Си и Ag. Для получения непрерывного волокна, предназначенного для зашиты от действия излучений, используются стекла, содержащие свинец, бор и редкоземельные элементы.
Основными требованиями, предъявляемыми к стеклам для производства штапельного волокна, являются малая вязкость (4—6 Па-с) при температуре выработки и низкое поверхностное натяжение. В зависимости от способа выработки и назначения штапельного волокна применяют стекла различных составов, однако все они отличаются высоким содержанием оксидов щелочноземельных металлов, содержание SiOs не превышает 60 %. А12О3 колеблется в пределах 2—21 %, R2O — до 18 %; содержание Fe2O3 зависит от качества сырья.
10.3.	ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВОЛОКОН
И МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ
Механические свойства. Стеклянное волок; но'значительно превосходит по механической прочности исходное (массивное) стекло и нё-: значительно отличается от него по некоторым физическим параметрам.
Механические свойства стеклянных волокон зависят от химического состава стекла, метода производства, окружающей среды и температуры. Метод производства оказывает большое влияние на прочность стеклянных волокон; вы-
§ 10.3
Физико-химические свойства неорганических волокон
253
Таблица 10.1. Прочность стеклянных волокон в различных условиях испытания
Тип волокна	Разрушающее напряжение при растяжении, ГПа' (средние значения)	
	с бобины	В жидком азоте при 77 К
Кварцевое Магннйалюмоснликатное Магнийалюмосиликатное (высокомодульное) Бесщелочное алюмобо-росилнкатное марки Е Натрнйалюмосилнкатное Натрийсиликатное	3,5 4,5—5,0 4,0—4,5 2,8—3,0 2,6 1,2	7,0—14 9,0 6,0 4,5 4,7 2,3
сокой прочностью обладают волокна, вытянутые с большой скоростью нз расплавленного стекла (вытягивание нз фильер), наименьшей прочностью — волокна, полученные штабнко-вым способом и раздувом. При формовании волокна из фильер образуется меньше поверхностных дефектов и трещин, чем обусловливаются их лучшие механические свойства, главным образом прочность.
Прочность при растяжении стеклянного волокна зависит от его состава и диаметра (табл.
10.1 и рис. 10,2). Наибольшей прочностью обладают непрерывные волокна из кварцевого и
Рис. 10.2. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении от диаметра стеклянных волокон различного химического состава:
1— магннйалюмоснликатное (10%.MgO); 2— магний-алюмосилнкатное (16 % MgO); 3—цинктитанмагний-алюмоснлнкатное; 4 — натрийалюмокальцнйснликат-ное; 5 — алюмоборосиликатное Е; 6 — медьалюмоборо-снликатное; 7 — натрийкальцмйсяликатное; 8 — боратное; 9 — свинцовое; 10— фосфатное; 11 — силикат натрия
бесщелочного магнийалюмоснликатиого стекла. Повышенное содержание щелочей в стекле резко снижает прочность стеклянных волокон. Кристаллизация стекла и присутствие в стекломассе мелких газовых включений понижает прочность стеклянного волокна на 25—30 %.
Максимальная прочность стеклянных и кварцевых волокон, испытанных в среде, жидкого азота, приближается к расчетной теоретической прочности стекла и плавленого кварца.
В зависимости от диаметра и состава стекла техническая прочность стеклянных волокон при их формовании современными промышленными методами составляет 25—30 % теоретической прочности стекла.
Модуль Юнга стеклянных волокон составляет 6—11 ГПа и выше. Разрушающее напряжение при изгибе и кручении повышается с уменьшением диаметра волокон.
Изделия из стеклянного волокна плохо работают при многократном изгибе и истнраиии; однако стойкости к изгибу и истиранию повышаются после пропитки лаками и смолами. Склеивание волоков в нити повышает прочность нити на 20—25 %, а пропитка стекловолокнистых матевиалсв лаками — на 80—100 %. В сухом воздухе прочность стеклянных волокон резко повышается. Смачивание стеклянных волокон и изделий нз них неполярной углеводородной жидкостью аналогично действию сухого воздуха и дает наибольшее значение прочности. Значительное (до 50—60 %) понижение прочности стеклянных волокон и изделий нз иих происходит при адсорбции ими воды и водных растворов поверхносгно-актнвных веществ. Это объясняется тем, что молекулы веществ, адсорбируемых иа стеклянных волокнах, способствуют образованию трещин в слабых местах поверхностного слоя.
При погружении химостойких стекловолок-ннстых материалов в воду прочность их снижается, ио после высушивания полностью восстанавливается. Изделия нз стеклянного волокна натрийкальцийснлнкатного состава, содержащие более 15 % (мае.) оксидов щелочных металлов, после пребывания во влажном воздухе или в воде снижают прочность необратимо в связи с интенсивным выщелачиванием и разрушением. При длительном действии деформирующего усилия у стеклянных волокон развивается упругое последействие, которое зависит от химического состава стекла и относительной влажности воздуха. Влага снижает также сопротивления стеклянных волокон изгибу и трению.
При нагревании стеклянной ткани до 250— 300 °C прочность ее сохраняется, в то время как волокна органического состава при этой температуре полностью разрушаются.
При низких и высоких температурах устраняется адсорбционное воздействие влаги воздуха иа стеклянные волокна, что приводит к повышению их прочности. Однако после термической обработки (нагрев до различных температур и последующее охлаждение) прочность стеклянных волокон и тканей снижается на 50—70 %.
Состав стекла оказывает значительное влияние на прочность стеклянных волокон, подвергнутых термообработке. Волокна из нат-рийкальцийсиликатного и боратного стекол теряют свою прочность при термообработке, иа-
254
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Рис. 10.3. Влияние температуры на остаточную прочность высокоиагревостойких волокон диаметром 6—8 мкм:
I — кварцевое волокно; ^ — кремнеземное волокно;
3 — бесщелочное волокно; 4 — натрийкальцийсиликат-ное волокно
чиная уже с 100—200 °C; волокна из кварцевого, кремнеземного и каолинового стекла (см. § 10.6) теряют прочность на 50 % при нагреве до 1000 °C и последующем охлаждении (рис. 10.3).
Прочность волокон из бесшелочиого стекла значительно снижается при 300 °C; прочность кварцевых волокон при этой температуре практически не изменяется.
После нагрева и охлаждения стеклянных волокон наблюдается небольшое повышение их плотности и показателя преломления.
Нагревостойкость. Стеклянное волокно обладает высокой нагревостойкостью, которая зависит от химического состава стекла. Температурная область применения стеклянных волокон натрийкальцийснликатиого состава ограничена температурами 450—500 °C, при более высоких температурах начинается их спекание. Для беицелочных волокон нагревостойкость выше на 200—300 СС и составляет 600—700 °C.
Гигроскопичность отдельных стеклянных волокон около 0,2 % (мае.). Поглощение влаги стеклянной тканью значительно выше, так как влага адсорбируется зазорами между волокнами и замаелнвателем (см. § 10.6). Гигроскопичность ткани зависит от характера переплетения нитей н химического состава стекла, например ткани из волокна натрийкальцийси-ликатиого состава обладают гигроскопичностью до 3—4 %.
Химостойкость стеклянных волокон не зависит от нх диаметра, ио абсолютная растворимость тонких волокон выше растворимости толстых вследствие большего отношения нх поверхности к массе. Поэтому прн воздействии агрессивных реагентов волокна разрушаются быстрее, чем массивное стекло.
Прочность стеклянных волокон в различных агрессивных средах (горячая вода, водя
ной пар высокого давления, кислоты, щелочи) зависит от химического состава стекла. Наибольшей прочностью и высокой стойкостью к горячей воде и пару обладают волокна из бес-щелочного алюмоборосиликатного и магйий-алюмоенликатного стекла. По гидролитической классификации этот вид стекла относится к «стеклам, ие изменяемым водой».
Материалы из стеклянного волокна, содержащего в своем составе щелочи, значительно теряют прочность при многократной обработке горячей водой или водяным паром даже нормального давления. В этом случае имеет место интенсивное выщелачивание, приводящее к полному распаду структуры стекла.
При длительном воздействии водяного пара различного давления резко снижается прочность материалов и из волокна бесщелочного алюмоборосиликатного стекла. Наиболее стойкими в этих условиях являются стеклянные ткани из бесщелочного безборного стекла.
Стеклянные ткани и волокна из бесщелоч-иого стекла нестойки к воздействию кислот. При обработке кислотой волокон из бесщелоч-його стекла все компоненты его растворяются и остается лишь малопрочный кремнекнслорчД-ный скелет.
Высокой стойкостью к воде, пару высокого давления и различным кислотам (кроме плавиковой) обладают волокнистые материалы кварцевого, а также кремнеземного и каолинового состава.
10.4.	ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
На электрические свойства стекла, стеклянных волокон и материалов на их основе наибольшее влияние оказывают химический состав стекла и температура.
Под влиянием адсорбции влаги из воздуха поверхностная проводимость стекла резко возрастает. Значение ys стекол в сухой атмосфере зависит от состава стекла, а во влажной (относительная влажность 80—98 %) атмосфере эта зависимость выражена слабее. С ростом температуры ys возрастает (рис. 10.4 и 10.5). Значение ys стеклянных волокон не зависит от их диаметра и имеет тот же порядок, что и стекло в «массивном» виде (рис. 10.6); это свидетельствует о том, что адсорбция паров воды на стекле не зависит от кривизны поверхности.
Электропроводность стеклянной ткани при комнатной температуре является в основном поверхностной (в отличие от электропроводности массивного стекла); на нее влияют влажность (табл. 10.2) и наличие гидрофобных покрытий (рис. 10.7).
При повышении температуры от 20 до 250 °C р бесщелочной стеклянной ткани несколько снижается, a tg 6 возрастает (табл. 10.3).
Таблица 10.2. Влияние влажности воздуха на р стеклянных тканей
Состав стекла	р, Ом-м, при относительной влажности воздуха, %				
	20	40	60	80	100
Бесщелочное алюмоборосиликатное	2- 101s	6- 10“	7-10U	9- 10Ю	3,4-10»
Натрийкальцийсиликатное	4-1010	1,8-1010	7,5-IQs	9,8-108	2,8-107
§ Ю.4
Электрические свойства
255
Рис. 10.4. Изотермы ys стеклянных волокон: 1 — кварцевое; 2 — алюмоборосиликатное; 3 — натрнй-кальцийсиликатное
Рис. 10.5. Изменение ys стеклянных волокон при переходе из сухой атмосферы во влажную: 1 — кварцевое, 2 — бесщелочное; 3 — натрнйкальцне-вое стекло
Рис. 10.6. Значения уа стеклянных волокон различных диаметров на воздухе при различной относительной влажности
1 — 56 % 2 — 86 %
С введением оксидов щелочных металлов электрические свойства стекла и стеклянных тканей резко снижаются, особенно с повышением температуры (табл 10 4).
Более высокий р и малый tg 6 стеклянной ткани по сравнению с массивным стеклом связаны с ее большим воздухосодержанием (рис. 10.8, 10.9).
Высокие значения р при малых tg 6 в интервале 20—250 °C получены для композиционных материалов на основе бесщелочных стеклянных тканей и связующих в виде кремний-органических смол.
Для ЭИ наибольшее применение находят стеклянные волокна бесщелочного алюмоборо-силикатного состава Е, обладающие следующим комплексом свойств:
Плотность, кг/м8 ........	2540
Разрушающее напряжение при растяжении, ГПа........................... 2,8
Модуль упругости, ГПа............. 74
ег (Ю10 Гц) при 23 °C................ 6,2
tg6 (10”> Гц) при 23°С..............0,004
р при 200 °C, Ом-м................... Ю1г
Стеклянные волокна с низкой и высокой диэлектрической проницаемостью. В связи с
прогрессом радиотехники б-’льшое значение приобретают стекловолокнистые материалы, обладающие низкими и высокими значениями 8г.
Волокна с низкой ег получаются на основе стекол натрийборосиликатной системы; они имеют плотность менее 2400 кг/м3 Волокна с высокой ег получают из свинцовосилнкатных и церийалюмосиликатных стекол. В табл. 10.5, 10.6 приведены свойства указанных стекол для производства стеклянных волокон.
Цветные стеклянные волокна находят наибольшее применение в электротехнике и радиотехнике для маркировки проводов со стеклянной ЭИ и в качестве полупроводящих покрытий.
Разработка рецептуры цветных стекол для формования тонких стеклянных волокон осложняется тем, что для достижения интенсивности окраски в стекло необходимо вводить красящие оксиды металлов в больших концентрациях, а при этом стекла закристнллнзовываются Наиболее яркую окраску стеклянных волокон удается получить при использовании в качестве красителей до 20 % (мае.) одного из оксидов: кобальта (синий цвет), марганца (сиреневый цвет), железа (зеленый цвет), а также никеля, ванадия, меди (коричневые и золотистые окраски).
Цветные волокна указанных видов имеют р при комнатной температуре 10й—1012 Ом-м (ТУ 6-11-316-74).
Для получения стеклянных волокон ярких окрасок применяются методы поверхностной химической обработки различными органическими красителями. Однако данные методы крашения используются для производства декоративных стеклянных тканей.
Полупроводящие стеклянные волокна. Полупроводящие и токопроводящие стекловолок-иистые материалы могут быть получены путем нанесения иа их поверхность пироуглерода,
Таблица 10.3. Влияние температуры на электрические свойства бесщелочных стеклянных тканей
. Показатель	Значения при температуре, °C				
	50	100	150	200	250
о, Ом  м	1015	5- Юм	3-1014	4- 10«	2-1013
tg 6 (3 МГц)	0,0017	0,0023	0,0040	0,0060	0,0088
256
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Рис. .10 7. Зависимость ys бесщелочной стеклянной ткани от относительной влажности воздуха:
/ — без замасливетеля; 2— с кремнийорганическим зам асливателем
Рис. 10.8. Зависимость р бесщелочной стеклянной ткани (2) и массивного стекла того же состава (7) от температуры
Рис. 10.9. Зависимость tg б бесщелочной стеклянной ткани (2) и массивного стекла того же состава (7) от температуры
а также металлизацией стекловолокннстых материалов никелем, алюминием, железом, молибденом и др В зависимости от толщины покрытия получают стекловолокнистые материалы с различной электрической проводимостью. При нанесении металлических покрытий повышаются механические показатели материалов и композиций на их основе.
Большое применение имеют полупроводящие стеклянные волокна и материалы на их основе медькальций алюмосиликатного состава, которые эффективно используются для проти-
Та блица 10.4. Электрические свойства стеклянных тканей при комнатной температуре
Состав	р. Ом «м	tg 6	Ет
Бесщелочное алюмо боросиликатное стекло	Ю15	0,0009	4—5
Натрийкальцийсилнкат-ное стекло	4- Ю12	0,0028	4—5
Таблица 10.5. Свойства стекол для получения стеклянных волокон с высокими диэлектрической проницаемостью и плотностью
Свойства	Состав стекла	
	Свиняово-силикат-ное	Церий-алюмосиликатное
er (106 Гц) при 23 °C tg6 (10е Гц) при 23 °C Плотность, кг/м3	9,5 0,0007 4300	8,0 0,001 3500
вокороиной защиты электрических машин высокого напряжения
Свойства полупроводящей стеклянной ленты
Марка..................
Толщина, мм............
Ширина, мм.............
Ps, Ом ........
Класс иагревостойкости
Система электрической изоляции .................
Рабочая температура . .
Стабильность...........
Гарантированная длительность эксплуатации при обычных атмосферных условиях (20 °C) не менее ..............  .	.
ЛСП-0 0,2—0,03 25 ±3
От 104 до 1О’°
В
Термореактивная
От —50 до
+200 °C
К воде, маслу
6 лет
Высокие адгезионные свойства получены у волокон из кварцевого и бесщелочного стекла. Наличие оксидов щелочных металлов в составе стекла уменьшает адгезию лаков и смол. Адгезия лаков и смол к волокнам под влиянием адсорбции влаги снижается на 20—25 %. Адгезия полимерных веществ к щелочным волокнам может быть повышена при введении в состав стекла оксидов некоторых металлов (свинца, циркония и др.) или обработке поверхности волокон гидрофобными веществами на основе кремнийоргаыических соединений.
Коэффициент теплопроводности изделий из стеклянного волокна при 25СС составляет 0,030—0,035 Вт/(м-°С). Малая тёплопровод-
Таблица 10.6. Свойства натрийборосиликатного стекла для получения стеклянных волокон с низкими диэлектрической проницаемостью и плотностью
Показатель	Значение
ег при 23 °C:	
при 106 Гц	4,5
при 1010 Гц	4,4
tg 6 при 23 °C:	0,003
при 10“ Гц	
при 10'° Гц	0,006
р при 200 °C, Ом • м	10ш
Плотность, кг/м8	2200
§ 10 5
Ассортимент изделий из стеклянного волокна
257
Таблица 10.7. Ассортимент комплексных стеклянных нитей
Номинал ьны й диаметр элементарной нити, мкм	Номинальная линейная плотность комплексных нитей, текс, при количестве элементарных нитей в комплексной нити					
	50	100	200	400	600	800
3			1,8	....	- _			
4	1,9	3,4	—	—	—	—
5	2; 2,8	5,6	11	22	34	44
6	3,4	6,8	14; 17	28; 34	44; 50	56; 68
7	5,6	9,2; 11	22	44	66	88
9	—	—-	34	68	100	140
10	—	—	—	80	120	160
12	—	—	—-			—_	240
13	—	—	—	—	—	280
иость изделий из стеклянного волокна объясняется их большой пористостью: 90—99 % их объема занимают воздушные поры и только 10—11 %—стекло, которое также имеет сравнительно небольшой коэффициент теплопроводности: 0,7—1,05 Вт/(м-°С). Коэффициент теплопроводности различных видов асбестовой тепловой изоляции в 3—5 раз, а средняя плотность в 3—8 раз больше, чем у стеклянной ваты.
С изменением диаметра волокна теплопроводность материалов изменяется незначительно.
Тонкие ткани имеют такой же коэффициент теплопроводности, как и стеклянная вата: коэффициент теплопроводности плотных тяжелых тканей 0,047—0,058 Вт/(м-°С), т. е. находится иа уровне обычных текстильных материалов.
10.5.	АССОРТИМЕНТ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ НЕПРЕРЫВНОГО СТЕКЛЯННОГО ВОЛОКНА
Комплексная стеклянная нить. Непрерывные элементарные стеклянные волокна, вытянутые из фильер стеклоплавильного сосуда, соединяются в процессе вытягивания и замасливания в комплексную нить.
Комплексные стеклянные нити различаются по среднему диаметру составляющих их волокон (3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10 мкм), числу элементарных волокон (50; 100; 200; 400; -600 и 800), а также составу стекла и замасливателя.
Номинальные линейные плотности комплексных стеклянных нитей должны соответствовать ГОСТ 8325-78 и изменяются от 1,6 до 280 текс (см. с. 9). Ассортимент комплексной стеклянной нити, принятый в промышленности стекловолокна, частично приведен в табл. 10.7.
В процессе вытягивания на элементарные стеклянные волокна наносят склеивающее вещество — замасливатель. К замасливателю предъявляются следующие требования: он должен предохранять волокна от истирания; связывать элементарные волокна в единую комплексную нить; иметь вязкость 0,007—0,008 Па-с, обеспечивающую безобрывный процесс выработки; предохранять пряди комплексной нити от склеивания друг с другом иа бобине; обладать хорошей адгезией к стеклу; совмещаться со смолой, предназначенной для изготовления слоистых пластиков; предохранять стеклянное 9—232
волокно от вредного влияния внешних условий (например, влаги) при изготовлении слоистых пластиков; не оказывать вредного воздействия на свойства изделий (например, не ухудшать электрические показатели). Однако создать универсальный замасливатель, удовлетворяющий всем перечисленным выше требованиям, очень трудно и поэтому применяемые промышленностью замаелнватели подбираются в зависимости от назначения стеклянного волокна
В качестве замасливателя для непрерывного стеклянного волокна применяются быстро-застывающие эмульсин на основе парафина, водные растворы клеящих веществ, а также другие композиции, обеспечивающие процесс вытягивания стеклянных нитей с минимальной обрывностью. Содержание замасливателя в нити не должно превышать 2—3 % (мае.).
Различают два вида замасливателей: текстильные и прямые. Назначение текстильных замасливателей — предохранение волокон и комплексной нити от разрушения в процессе текстильной переработки. Прямые замаелнватели, кроме того, должны хорошо совмещаться с полимерными связующими, обеспечивая высокую прочность и стабильность свойств стеклопластиков.
В качестве текстильного замасливателя промышленность стекловолокна применяет «парафиновую эмульсию», имеющую состав: 1,6 % парафина; 0,6—1,0 % стеарина; 2,0 % вазелина; 2,0 % трансформаторного масла; 2,0—2,5 % препарата ДЦУ (дициандиамидоформальдегид-иая смола); 1,25 % эмульгатора ОС-20, остальное — вода.
Имеются различные прямые замасливате-ли, состав которых различается в зависимости от типа смол, которые наполняют волокнами, а также вида армирующего материала. Так, для электроизоляционных стеклотканей, идущих на изготовление стеклопластиков на эпоксидных и фенольных смолах, используются кремиийорганнческне замаелнватели 76, 78 и др.
Крученая стеклянная нить получается в процессе размотки комплексных стеклянных нитей с бобин с первичной круткой и последующего трощения нескольких размотанных нитей с вторичной круткой. Крученые нити различаются по числу комплексных нитей, лежащих в их основе (две и более); схеме кручения (числу сложений иа первичной и вторичной крутках); крутке (количеству кручений нити на 1 м ее длины, которое может изменяться от 50
258
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Таблица 10.8. Рекомендуемые структуры комплексных крученых стеклянных нитей и их условное обозначение по ГОСТ 8325-78
	5^	Разрывная нагрузка, мН, не менее	
	J3 .2 к о	Ф Е-	
Структура нити	Результиру номинальна на я плотно1	Для нитей высшей кат гории качес ва	для нитей первой кат< гории качес ва
БСЗ-1,8X1X2 (100)	3,6	2185	1980
БС4-1,9X1X2 (100) БС4-3,4X1X2	3,8	2313	2087
	6,8	4136	3734
(100) БС5-2,8Х1 (50)	2,8	1705	1539
БС5-2.8Х.1Х2..	5,6	3400	3077
(ЮО) БС5-5.6Х1 (50)	5,6	3400	3077
БС5-ПХ1Х2 (100)	22,0	13 367	12 074
БС5-22Х1Х2 (ЮО)	44,0	26 734	24 147
БС5-34Х1Х2	68,0	41 317	37 318
(100) БС6-3.4Х1 (50)	3,4	 1999	1833
БС6-3,4X1X2 (100) БС6-6.8Х1Х-2 (100)	6,8	3998	3665
	13,6-	7997	7350
БС6-6,8х1 ХЗ (100)	20,4	11 995	10 996
БС6-14Х1 (50)	14,0	8232	7546
БС6-14Х1Х2 (ЮО) БС6-17Х1 (50)	28,0	16464	15 092
	17,0	9996	9163
БС6-17Х1Х2 (100)	.	.	34,0	19 992	18 326 ’
БС6-17Х1ХЗ (ЮО)	51,0	29 988	27 489
БС6-28Х1Х2 (ЮО)	56,0	32 928	30 184
БС6-28Х1ХЗ (ЮО)	84,0	49 392	45 276
БС6-34Х1 (50)	34,0	19 992	18 32.6
БС6-34Х1Х2 (100)	68,0	39 984	36 652
БС6-34Х1ХЗ	102,0	59 974	54 978
(100) БС6-34Х1Х4 (100)	136,0	79 968	73 304
БС6-34Х1Х6 (ЮО)	204,0	119 952	109 956
БС7-5.6Х1Х2 (100)	11,2	5272	4831
БС5-11Х1 (50)	11,0	6683	6037
БС6-28Х1 (50)	28,0	16 464	15 092
БС7-9.2Х1Х2 (ЮО)	18,4	8653	7938
БС7-11Х1 (50)	11,0	5174	4743
БС7-11Х1Х2 (ЮО) БС7-22Х1Х2 (ЮО) БС7--44Х1 (50)"	22,0	10 349	9486
	44,0	20 698	18 973
	44,0	20 698	18 973
БС9-34Х1Х2 (ЮО)	68,0	27 989	25 323
Продолжение табл. 10.8
	>щая линей-ъ, текс	Разрывная нагрузка, мН, не менее	
			
Структура нити	е к о ей О К S Л R К5 О	итей й кате- качест	нтей й кате-качест
	£ К С	K^S	
			
	« S к	К и о.	
	О CS		
	Лак	tf ся г-< са	ЧЕСС
БС9-34Х1ХЗ	102,0	41 983	37 985
(100)	68,0		
БС9-68Х1 (50)		27 989	25 323
БС9-68Х1Х2	136,0	55 978	50 646
(Ю0) БС9-68Х1Х4	272,0	111 955	101 293
(ЮО) БС10-80Х1Х2	160,0	59 584	53 312
(100) БС10-80Х1ХЗ	240,0	89 376	79 968
(50)	320,0		
БС10-80Х1Х4  (50) БС10-160Х1Х2		119168	106 624
	320,0	119 168	106'624
(50) БС10-160Х1ХЗ (50) БС6-6,8Х1 (50)	480,0	178 752	159 936
	6,8	3998	3665
Примечание. Условное обозначение комп-			
лексных крученых нитей состоит нз трех			частей:
первая часть — вид	стекла	(Б — алюмоборосили-	
катное стекло), буква	С, ооозкачающая элементар-		
ную нить, о—10 — номинальным диаметр элементар-			
ной нити, мкм; вторая часть — линейная "плотность			комплексной
нити, текс, количество	комплексных нитей в одиноч-		
ной, количество скручиваемых		одиночных нитей, ко-	
•личество кручении на 1	м нитей (в скобках);		
третья часть — индекс замасливателя (при выра-			
ботке нити на замасли в ателе		«парафиновая эму ль-	
сия»- третья часть в обозначении марки			отсутствует).
до 500) и характеристике исходной комплексной нити. Разрывная нагрузка крученых нитей может изменяться от 3 до 300 Н. Ассортимент, характеристики' и требования, предъявляемые к крученым нитям, регламентируются ГОСТ 8325-78. Некоторые наиболее употребительные марки нитей приведены в табл. 10.8.
Крученые стеклянные нити применяются для изоляции монтажных и обмоточных проводов, для выработки лент и тканей и других целей.
Провода со стекловолокннстой изоляцией могут длительное время эксплуатироваться при температурах до 600 °C. Значительно более высокие (до 1200*0) рабочие температуры имеют провода, изолированные нитями из кварцевого волокна. Такие провода устойчиво работают в условиях высокой' влажности и агрессивности окружающей среды.
К недостаткам стекловолокннстой изоляции следует отнести повышенную хрупкость волокна, низкую стойкость к истиранию и весьма малое относительное удлинение при разрыве (2-3%).
Основные параметры крученых цветных нитей представлены в табл. 10.9.
Ткани,  сетки, ленты получают из крученой нити н-а ткацких станках. Стеклянные ткани различаются по виду переплетения (саржевое,
-§ 10.5
Ассортимент изделий- из стеклянного волокна
259
Таблица 10.9. Параметры крученых комплексных цветных нитей
Структура нити	Результирующая номинальная линейная плотность, текс	Разрывная нагрузка, мН, не менее	Число кручений на I м	ТУ -
МС6-14,4X1X4	57,6±4	2700	150=1=15	ТУ 6-11-316-74
Таблица 10.10	Ассортимент стеклянных тканей, лент, шнуров, шнур-чулок			
Наименование изделий	Назначение		Толщина, мм	ГОСТ или ТУ
Стеклянные ткани
Электроизоляционные из стеклянных крученых комплексных нитей типа Э: 1-й класс 2-й класс - 3-й класс 4-й класс	Для электроизоляционных материалов и фольгированных материалов Для фольгированных материалов Для стеклолакотканей Для стеклопластиков Для слюдинитов, слюдо-пластов и миканитов	0,05—0,18 0,03—0,125 0,1—0,25 0,03—0,062	ГОСТ 19907-83"
Конструкционные	из  стеклянных крученых комплексных нитей типа Т: Т-11-Р	Для стеклотекстолитов ра-	0,23—0,29 0,31	ГОСТ 19170-73. ТУ6-11-139-75
ТУПР	диотехнического назначения Для стеклотекстолнтовых	0,26	ТУ 6-11-120-75
Т-9Т	изделий высокой механической прочности То же	0,20	ТУ 6-11-361-75
Т-10Т	» »	0,2	То же
Стеклопроволочные	Для изделий радиотехни-	0,10—0,25	ТУ 6-11-406-76
.Электроизоляционные ленты: ЛЭС	ческого назначения Ленты и шнуры Для изготовления обмоток	0,05—0,27-	ГОСТ 5937-81
ЛЭСБ	электрических машин, аппа-	0,10—0,25	То же
ЛЭВМП	ратов, проводов	0,1—0,2	ТУ 6-11-248-78 "
Полупроводящая лен-	Для применения в противо-	0,2	ТУ 6-11-314-74
та из медьсеребросо-держащего	стекла марки ЛСП-0 Шнур бандажный элек-	коронной защите высоковольтных обмоток электрических машин Для бандажировки элект-	5,0	ТУ 6-11-15-222-82
тротехнический стеклянный ШБЭС Шнур-чулки: ШЭС-1 ШЭС-2 АСЭЧ (б)	родвигателей Для лакированных трубок Для эструзионных -трубок Для изоляции проводов, и	0,3—0,4	ТУ 17-РСФСР 8351-75 ТУ 17-РСФСР-4.4-5873 77
	специальных изделий		
260
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Таблица 10.11. Ткани электроизоляционные из стеклянных крученых комплексных нитей по ГОСТ 19907-83
Марка ткани	Толщина ткани, мм	Поверхностная плотность, г/м2	Плотность ткани, число нитей на 1 см		Разрывная нагрузка, Н, не менее	
			но основе	по утку	по основе	по утку
Э1-25	0,025±0,002	249=2	зо±! 24+ 24± 30+ 2°+ 2° Г 2°! 16t 1бТ!	309=1	147	117
Э1/1-25	0,025±0,002	219=1,5		249=1	167	88
Э1-30	0,0309-0,002	279=3		219=1	147	117
Э1-35	0,035 л,-0,004	309=2		169=1	294	147
Э1-62	0,062±0,005	679=4		209=1	392	294
Э1-62-18	—	679=4		209=1	196	147
ЭЫОО	0,100±0,008	1089=6		209=1	588	588
Э1/1-100	0,Ю0±0,010	1109=6		16,59=1	588	588
Э1/1-100-18	0,110+0,010	1109=6		169=1	294	294
Э1/1-100-ПТ	0,100+0,010	1109=6	16+ 16+	169=1	588	490
Э1-125	0,125+0,010	1459=9		169=1	882	882
Э1-125-39	0,125±0,010	1459=9	16±	169=1	882	882
Э1-125-ПТ	0,1259=0,010	1459=9	1б+ 11+	169=1	882	882
Э 1-150-ПТ	0,1509=0,012	1509=9		119=1	882	882
Э2-30	0,0309=0,003	279=3	24± 24+	219=1	147	117
Э2-46	0,0469=0,004	489=4		229=1	392	245
Э2-62	0,0629=0,005	679=5	2о+	209=1	392	294
Э2-80	0,080=1=0,006	959=10	2°+	209=1	588	490
Э2/1-80	0,0759=0,006	809=8	2о+	169:1	588	490
Э2-100	0,1009=0,008	1089=10	2о+	209=1	588	588
Э2-125	0,1259=0,010	1459=9	1б+ 20± 16+	169=1	882	882
ЭЗ-100	0,10+0,010	1089=10		209=1	588	588
ЭЗ/1-100	0,100+0,010	110=9=10		16,59=1	588	588
ЭЗ/1-100-18	0,110+0,010	1109=10	1б+	169=1	294	294
ЭЗ-100-ПТ	0,1009=0,010	1089=10	2о+}	209=1	588	588
ЭЗ/1-100-ПТ	0,100+0,010	110=9=10	1б+	169=1	588	490
ЭЗ-125	0,1259=0,013	1459=12	1б+	169=1	784	784
ЭЗ-125-39	0,1259=0,013	1459=12	16± 1б+ пт юч.	169=1	784	784
ЭЗ-125ПТ	0,1259=0,013	1459=12		169=1	784	784
ЭЗ-150-ПТ	0,150±0,015	150=9=12		119=1	932	932
ЭЗ-200	0,2009=0,20	1959=16		99=1	1127	1078
ЭЗ-20Э-ПТ	0,2009=0,020	1959=16	ю+	99=1	1127	1078
ЭЗ-25Э-ПТ	0,2504-0,010	2309=18	8-Н	79=1	1176	1078
	—0,040					
Э4-25	0,0259=0,003	249=3	3°+}	309=1	147	117
.94/1-25	0,0259=0,003	219:3	24±	249=1	167	88
Э4-30	0,0309=0,003	279:3	24±	219:1	147	117
Э4-35	0,035+0,004	309=3	зо+	169:1	294	147
ЭУ-46	0,0469=0,005	489=5	24+1	229=1	294	216
94/1-46	0,0469=0,005	459=5	24 ! 2о+	189:1	343	196
Э4-62	0,0629=0,006	67+7		209=1	392	294
Э (с) 4-40	0,040-; о.ооб	389=4	20+1	119=1	294	98
	—0,002					
Таблица 10.12, Ассортимент электроизоляционных лент из стеклянных крученых комплексных нитей
Марка ленты	Номинальная толщина ленты, мм	Марка нити (см. табл. 10-8)		ТУ. ГОСТ
		в основе	в утке	
лэс	0,08 0,10 0,10 0,15	БС6-14Х1Х2 или БС6-13Х1Х2 БС6-14x1X2 или GC6-13X1 Х2 6С6-14Х1 Х2 или БС6-13X1X2 БС7-22Х1Х2	БС6-6,8X1X2 или БС6-14Х1 БС6-6,8х IХ2 или БС6-14Х1 БС6-14Х1 Х2 или БС6-13Х1Х2 БС7-22х1х2или БС7-44Х1	ГОСТ 5937-81
§ 10.5
Ассортимент изделий из стеклянного волокна
261
Продолжение табл. 10.12
Марка ленты	Номинальная толщина ленты . мм	Марка инти (см. табл. 10-8)		ТУ, гост
		в основе	в утке	
ЛЭСБ	0,20 0,1 0,15 0,20 0,25	БС6-34Х1Х2 БС6-17Х1Х2 БС7-22Х1Х2 БС6-34Х1Х2 БС6-34Х1Х2	БС6-34Х1Х2 или БС-68Х1 БС7-9.2Х1Х2 или БС6-17Х1 БС6-17Х1Х2 или БС6-34Х1 БС6-17Х1Х2 или БС6-34Х1 БС7-22Х1Х2 или БС7-44Х1	
ЛЭ-ВМП	0,1 0,15 0,20	ВМП6-7.2Х1Х4 или ВМП6-14Х1Х2 ВМП6-7,2Х1 Х4 или ВМП6-14Х1Х2 ВМП6-7,2Х1ХЗ или ВМП6-14Х1Х4	ВМП6-7.2Х1ХЗ ВМП6-7.2Х 1Х4 или ВМП6-14Х1Х2 ВМП6-7,2Х1ХЗ или ВМП6-14Х1Х4	ТУ6-11-248-72
лэс	0,06 0,05 0,2 0,27	БС6-6,8X2-80 БС5-5,6X1X2-76 БС6-26Х1Х2 БС6-26Х1Х2	БС6-6,8X2-80 БС5-5.6Х1-76 БС7-36Х1ХЗ БС7-36Х1ХЗ	ТУ6-11-249-74 ТУ6-11-523-80 ТУ6-11-345-74
Продолжение
полотняное, сатиновое и т. д.), ширине (от 15 до 120 мм), толщине (от 0,010 до 2,50 мм), «плотности» (числу нитей иа 1 см по основе и утку), массе I м2 (0,025—5,0 кг), разрывной нагрузке по основе и утку (300—3000 Н), соотношению прочности по основе и утку (от 1 : 1 до 10:1) и параметрам нитей. Ассортимент и физико-механические свойства некоторых стеклянных тканей, сеток (редких тканей) и лент электротехнического назначения приведены в табл. 10.10 и 10.11.
Стеклоткани применяются как полуфабрикаты для изготовления стеклолакоткаией, стеклотекстолитов и слюдяной изоляции. Стеклянные сетки предназначаются для изготовления стекломикаиита и электроизоляционных стеклопластиков. Стеклянные ленты непосредственно используются в качестве электронзо-ляцни.
Ленты из стеклянного волокна делятся на тканые и нетканые.
Тканые ленты по ГОСТ 5937-81 (табл. 10.12), вырабатываемые из крученых стеклянных нитей, применяются в изоляции электрических машин и аппаратов.
Лента стеклянная нетканая марок ЛСБ-В и ЛСБ-F (ТУ 6-11-22-76) состоит из параллельно расположенных непрерывных стеклянных нитей, скрепленных между собой электроизоляционным лаком. Эти ленты предназначаются для бандажнрования якорей и роторов электрических машин классов изоляции В и F. Для получения нетканых лент используются стеклянные нити нз волокон диаметром 9— 11 мкм с замасливателем «парафиновая эмульсия».
Технические показатели нетканых лент:
Ширина лент, мм .... 5, 10, 15, 20, 30
Допустимое отклонение по ширине:
при ширине от 5 до
15 мм................
при ширине от 20 до
30 мм................
Толщина ленты, мм . . . Содержание связующего, % Растворимость связующего, % ...................
Содержание летучих, % . Разрывная нагрузка Н, не менее.................
±1 мм
±2,0 мм 0,2+0,04—0,02
21—25
90±7
2,0±0,9
700
Бандажи для электромашиностроения из стеклянных лент марок ЛСБ-В и ЛСБ-F имеют разрушающее напряжение при растяжении при нормальной температуре 800—900 МПа, а при рабочей температуре (класса В или F соответственно) — 500—600 МПа.
Шнур-чулок из стекловолокна марки АСЭЧ (авиационный стеклянный электроизоляционный чулок, ТУ 17 РСФСР 44-5873-77) представляет собой полый круглый шнур, сплетенный из крученых стеклянных нитей на шнуро-плетельиых машинах, предназначаемый для изоляции проводов. Эти шнур-чулки изготавливаются с толщиной стенки 0,30—0,35 мм при внутреннем диаметре от 1 до 8 мм.
Шнчр-чулок электротехнический марок ШЭС-Ги ШЭС-2 (ТУ 17 РСФСР 8351-75) из стеклонити изготовляется с внутренним диаметром 1—8 мм, линейной плотностью 1,84— 12,76 ктекс.
Шнур бандажный электротехнический стеклянный марки ШБЭС (ТУ 6-11-15-222-82) применяется для бандажировки электродвигателей. Он выпускается шириной 5,0± 1,0 мм, со-
262
Неорганические волокнистые материалы
Разд. .10
Таблица 10.13. Показатели стеклянной бумаги
- t Марка . бумаги	'Поверхностная плот-  ’КОСТЬ, г/м2' '	Разрывная нагрузка ПОЛОСКИ шириной 50 мм в продольном .направлении, Н. не менее	Потери массовой доли веществ при прокаливании» %, не более	Влажность. %, не более	ТУ
БмД-6 БмД-8 БмД-1 Г БмД-15 БмД-20 Гя'Д-ИТ-25 БмД-ИТ-32 БмД-ИТ-40	6±1,8 . 8±2,4 11 ±3,3 15±4,5 20±6,0 25±3,0' 1 '32 ±4,0 40±4,0	3,92 4,90 7,84 10,78 13,72 11 13 . .15	10 10 10 10 10 9 9 9	1,0 ) 1,0 } 1,0 ) 1,0 1 1,0 J 1,0 ) 1,° ) по J	ТУ 6-11-484-79 ТУ 6-11-484-79 ТУ 6-11-15-223-82
Примечание. В обозначении марки: Бм— бумага, Д — штапельное, волокно, 6, 8... — поверхностная плотность бумаги,, г/м’,.ИТ — источники тока.
стоит из 40 нитей марки БС6-34Х1Х2-31 (150), линейная плотность шнура 2700±200 текс, разрывная нагрузка 981 Н.
Стеклянная бумага марки БМД из штапельного еунертонкого волокна (ТУ 6-11-484-79) представляет собой тонкий слой хаотически расположенных стеклянных штапельных волокон, скрепленных между собой связуюшнм. При производстве бумаги используется алюмо-боросиликатное стекло и связующее на основе поливннилацетата.
Стеклянная бумага предназначена для производства композиционных электроизоляционных нагревостойких материалов.и для сепараторов в химических источниках тока. Бумага выпускается в рулонах шириной 900 мм.
Технические характеристики стеклянной бумаги представлены в табл. 10.13.
10.6. ВЫСОКОНАГРЕВОСТОЙКИЕ ВОЛОКНА И НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ
температурой размягчения (900—1000°C),.что позволяет их применять для нагревостойкой изоляции.
Основные способы производства высоконагревостойких волокон и ассортимент изделий даны в табл. 10.14.
Электрические показатели и плотность кварцевых и магнийалюмосиликатных волокнистых материалов приведены в табл. 10.15. Зависимости е, и tg6 кварцевых и кремнеземных волокон от температуры представлены на рис. 10.10.
В качестве высоконагревостойкой электрической изоляции находят применение нити, ткани и ленты из кварцевых волокон (табл. 10.16 и 10.17).
Ткань кремнеземная электроизоляционная предназначается для стеклопластиков электроизоляционного назначения. Содержание Na5O в этой ткани не более 0,45 % (мае.), а замасливателя — не более 1 % (мае.). Марки и физико-технические свойства ткани приведены в табл. 10.18.
Широкое применение для электрической и тепловой изоляции находят высоконагревостойкие волокна (кварцевые, кремнеземные, каолиновые, а также магнийалюмосиликатного состава) и изделия на их основе.
Высокая нагревостойкость кварцевых, кремнеземных и каолиновых волокон определяется их высокой температурой плавления (1750— 1800°С). При 1450—1500°C наблюдается спекание этих волокон, но без размягчения; хрупкость ,их наступает при 1000—1250 °C в . условиях многократного нагрева и охлаждения. С повышением температуры изделия из кварцевого, кремнеземного, каолинового волокон претерпевают усадку. Для устранения этого явления целесообразно эти волокнистые материалы . (особенно ' кремнеземного состава) подвергать предварительной термической обработке при 600—800 °C.
Волокна, получаемые- из -тугоплавких стекол магнийалюмосиликатиого состава, содержащие оксиды ’ кремния [58—67 % (мае.)] и алюминия [25	' (мае.)], обладают высокой
Рис. 10.10. Зависимость е,- и tg6 при 2 МГц от температуры для высокойагрёвостойких Волокон:
1 — кремнеземное волокно, tg 6: 2 — кварцевое и кремнеземное волокно, ег; 3 — кварцевое волокно, tg о
§ ’9-6
Высоконагревдстойкие волокна и нитевидные кристаллы
263
Таблица 10.14
Наименование волокна и его средний Диаметр
Способ получения волокна
Изделия из толокна
Кварцевое: супертонкое-- (1— 2 мкм), непрерывное (6—12 мкм)
Кремнеземное: супертонкое (1— 3 мкм),. непрерывное (5—10 мкм)
Каолиновое (2—4 мкм)
Магнийалюмосиликатные (6—10 мкм) различного состава марок ВМП, УП-67
Штабиковый. Штапельное и непрерывное волокно. Раздув и вытягивание волокна из штабиков газовым потоком
Химический процесс. Получение волокна и материалов основано на выщелачивании в кислых растворах легкоплавких оксидов из стеклянных волокон промышленных составов
Дутьевой. Плавление природных минеральных пород или синтетических смесей тугоплавких оксидов в электродуговых, высокочастотных, газовых и газоэлектрических печах. Раздув струи воздухом и потоком раскаленных газов •
Фильерный. Непрерывные волокна
Вата, маты, нити, ткаии
Нити, ткани, фильтры, войлок, картоны, бумага
Вата, войлок, маты, картой, бумага, -, фильтры, ровница
Нити, тканн, ровинги
Табл и ц а 10.15
Показатель	Составы тугоплавких стекол, применяемые’ Для получения волокнистых материалов		
	кварцевое	магннйалюмоснлнкатное марки .	
		ВАШ	УП-67
Плотность, кг/м3. р, Ом-м, при 23°C . tg6 (1О’° Гц) в интервале 20—900 °C ег (1010 Гц). в интервале 20—900 °C	2210 1016—101’ 1,5-10—4 3—4	2580 Юк* 10—?—3-10—2 5,93	2460 (о» 7-10—S—3-Ю-2 5,18
Таблица 10.1.6. Параметры крученых кварцевых нитей
Структура нити	Ре зу л ьтир у тогда я номинальная линейная плотность, текс	Разрывная нагрузка, мН, не менее	Число кручений на I м	Потерн массовой доли вещества при прокаливании, %, не более	ТУ, гост
КС11-17Х4ХЗ	- 2-04+30 -	58 800	105+15 	2,5 '	ТУ 6-11-82-75
КС11-17Х2ХЗ	102±15	25 480	105+15	2,5	То же
КС7-4,5X1X2 ’	9+1	2940	100+10	3,5	ТУ 6-11-402-76
КС11-17X4-39	68+9,2	—	150+15	0,5	ТУ 6-11-418-76
Примечание. Обозначенче марки состоит из трех частей. В первой части буквы обозначают: К — кварцевое стекЛо, С — непрерывная элементарная нить, цифра — номинальный, диаметр элементарной нити, вторая часть — линейная плотность комплексной нити в текс и число сложений при первом и втором скручиваниях. Третья часть — индекс- -эамасливателя. При выработке нити на замасливател'е «парафиновая эмульсия» третья часть в обозначении марки отсутствует.
Таблица 10.17. Технические характеристики кварцевых тканей (ТУ 16-11-216-76)
Марка ткани	Ши-.рииа, см	Толщина, мм	Поверхностная. плот-НОСТЬ, г/м'“	Плотность, число нитей иа 1 см		Разрывная нагрузка, Н, не менее		Потери массовой доли веществ ври прокалнва- -• НИИ, %, не более
				основа	уток	основа	уток	
ТС 8/3-К  ТС 8/3-К-ТО	92±2 92±2	0,28±0,03	290 ±20	36±1 36± 1	20±1 20±1	1078 980	588 539	' 2,5 . 0,1—0,4
264
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Таблица 10.18. Параметры кремнеземных тканей и лент
Марка	Ширина, см	Толщина, мм	Поверхностная плотность. г/м2	Плотность, число нитей на 1 см		Разрывная нагрузка, Н, не менее		ТУ, ОСТ
				основа	уток	основа	уток	
Т кани
КТ-11-3/0,2 КТ-11-0,2	88+3 90+3 88+3	0,23+0,03 0,23+0,03	180+20 180+20	10+1 10+1	10+1 10+1	294 245	294 (30) 245	ТУ 6-11-224-74 То же
КТ-11-Э/0,2-ТО КТ-11-Э/0.1	83+3 85±3 90+3	0,26+0,03 0,105+0,015	180+20 95+10	11 + 1 20+1	11+1 20+1	196 147	(25) 196 (20) 147 (15) 98 (Ю) 78,4 (8)	ТУ 6-11-225-74 ТУ 6-11-414-76
КТ-11-Э/0.1-ТО кт-и-0,1	о сл It	0,115+0,015 0,105+0,015	95+10 95+10	21+1 20+1	21+1 20+1	98 78,4		То же » »
Ленты
КЛ-11-1,5	1,5+0,2	0,33+0,05	5+1	17+1	10+1	294	—
КЛ-11-3,5	3,5+0,2	0,33+0,05	10+2	17+1	10+1	343	—
КЛ-11-5,0	5,0+0,2	0,33+0,05	14+3	17+1	10+1	392	—
КЛ-11-8,2	8,2+0,4	0,40+0,05	28+5	9+1	9+1	490	—
КЛ-11-9,4	9,4+0,4	0,40+0,05	32+5	9+1	9+1	490	—
ОСТ 6-11-377-75
Таблица 10.19. Физико-механические свойства нитевидных кристаллов
Состав нитевидных кристаллов	Температура плавления, °C	Платность, кг/м3	Диаметр, мкм	Длина, мм	Разрушающее напряжение при растяжении. МПа	Модуль упругости, МПа	Ег (10» Гц)
a-SiC	2830	3200	0,2	2—10	400	3000	Полупровод-
AI2O3	2050	3960	0,2	2—7	200	3000	ник
Si3N4	1900	3200	1—2	0,1	150	1900	4
AIN	2450	3300	0,5	0,8	150	1500	4,4
ZnO	1950	5600	От десятков до сотен нанометров	0,01	—		4
Из стекловолокна алюмосиликатного состава марки УП изготовляют (ТУ 6-11-15-1165-80) крученые нити марок УПС 6-6,9X1X Х2-76 и УПС 6-6,9X1X2-270 с линейной плотностью 13,8 текс, разрывной нагрузкой 9,81 Н и числом кручений на 1 м 100±15.
Большое значение для получения различных электроизоляционных материалов, способных длительно работать при температуре 1000 °C и выше, приобретают нитевидные монокристаллы тугоплавких соединений. Нитевидные кристаллы отличаются высокой механической прочностью, тугоплавкостью, химической инертностью и коррозионной стойкостью, малой плотностью, отсутствием фазовых превращений вплоть до температуры плавления и удовлетворительными диэлектрическими свойствами.
Нитевидные кристаллы имеют малый диаметр (от долей до нескольких микрометров) и большую длину, что позволяет использовать
их для получения легковесных электро- и теплоизоляционных материалов.
Большинство нитевидных кристаллов тугоплавких соединений получают из газовой фазы с последующей кристаллизацией продуктов в виде нитей. Температура, парциальное давление и скорость потока реагирующих газов, а также состав исходных продуктов должны выдерживаться постоянными.
Свойства некоторых нитевидных кристаллов, которые используются для получения изоляционных материалов, приведены в табл. 10.19.
В настоящее время промышленностью выпускаются нитевидные кристаллы окиси алюминия (ТУ 6-02-1172-79), окиси цинка (ТУ 6-02-1182-79), нитрида кремния (ТУ 6-02-797-78), карбида кремния (ТУ 6-02-1183-79), нитрида алюминия (ТУ 6-02-1170-79).
Важнейшими свойствами нитевидных кристаллов являются высокие прочностные и ди
§10 7
Асбест и изделия из него
265
электрические свойства при высоких температурах Теплопроводность изделий из нитевидных кристаллов очень мала. Так, для материалов на основе нитевидных кристаллов окиси алюминия 'при 25 °C теплопроводность составляет 0,01, 'При 700 °C — 0,023, при 1400 °C — 0,067 Вт/(м-°С). Из нитевидных кристаллов окиси алюминия, нитрида кремния и нитрида алюминия получают высоконагревостойкие бумаги и маты, применяемые в качестве электро-и теплозащитных материалов, а также в производстве листовых слоистых пластиков повышенной нагревостойкости с высоким уровнем электроизоляционных свойств.
10.7. АСБЕСТ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО
Под термином «асбест» подразумевают волокнистые разновидности минералов магнези-ально-силикатной группы. Залегают асбесты в горной породе в виде жил, состоящих из пучков волокон, параллельных друг другу. Существует два основных типа природных асбестов — серпентиновый (хризотиловый) асбест и амфиболовый (крокидолит, антофиллит, амо-зит).
Морфологические особенности и физические свойства природных асбестов выражаются в нитевидной ф°Рме агрегатов — кристаллов, состоящих из кремнекислородных тетраэдров, в способности их расщепляться на тончайшие волоконца, обладающие высокой механической прочностью и эластичностью. Ценными качествами асбестов являются также высокая нагрево-стойкость, стойкость при воздействии агрессивных сред (кислот и щелочей), адсорбционная способность, электро- и звукоизоляционные свойства, прядильная способность.
Асбесты представляют собой довольно сложного состава водные силикаты магния, кальция, двух- и трехвалентного железа, натрия и примесей с изоморфными замещениями магния, кальция, натрия и других элементов на алюминий, калий, никель, марганец.
Среди всех известных асбестов хризотил-асбест занимает первое место по своему промышленному значению и добыче, которая составляет примерно 95 % всей мировой добычи. Другими промышленно важными асбестами являются крокидолит, антофиллит и амозит.
Поскольку асбесты содержат различные загрязняющие примеси в виде магнетита, хромита, кварца бурого железняка, талька и других минералов, то для практического использования почти все виды асбестов подвергают обогащению.
В электротехнической промышленности, главным образом, применяется хризотиловый асбест, который иногда называют «белый асбест» в отличие от «голубого асбеста» — крокидолита, который находит применение в бумажной и других отраслях.
Хризотиловый асбест представляет собой водный силикат магния, соответствующий химической формуле Mg3[Si2Os] (ОН)4, и имеет химический состав в % (мае.): 39—42 SiO2, 38— 44 MgO, 0,65—2,3 AI2O3, 0,2—5 Fe2O3 до 1 CaO, следы Na2O и K2O, 12—15 конституционной воды, 1,5—3 адсорбционной воды-
Хризотиловый асбест имеет окраску от се
ро-зеленой до желтовато-белой с шелковистым отливом и состоит из трубчатых волокон с внутренним диаметром около 11 и внешним — до 26 нм. Плотность от 2400 до 2600 кг/м3, р= 10б~ 1010 Ом-м.
Хризотиловый асбест разных марок выпускают по ГОСТ 12871-67 путем сухого обогащения породы, а хризотиловый обезжелезненный асбест марки АХО (ТУ 21-22-3-78)—путем мокрого обогащения товарных сортов хризотилового асбеста сухого обогащения. Содержание магнетита (Fe3O4) в асбесте сухого обогащения от 3 до 5 %, а в марке АХО — не более 0,5 %.
Хризотиловый асбест при механическом воздействии легко расщепляется на тончайшие волоконца, длина которых колеблется от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Длинноволокнистый асбест встречается гораздо реже, чем коротковолокнистый. Механическая прочность асбестового волокна при растяжении достигает 5,6 ГПа. Волокна хризотилового асбеста являются одними из самых стойких по отношению к щелочам, но легко разрушаются кислотой. При термообработке асбестовое волокно претерпевает ряд изменений, которые влияют на его физические свойства. При продолжительном нагревании при 110 °C выделяется значительная часть адсорбционной воды, при дальнейшем нагревании в интервале 110—370 °C выделяется остальная часть адсорбционной воды и часть конституционной. В интервале 500—600 °C полностью выделяется конституционная вода. При температурах выше 370 °C механическая прочность волокон хризотилового асбеста падает, а длительное нагревание при 430 °C вызывает потерю механической прочности волокон до 20 %, при 480°C теряется 40 % прочности, а нагревание при 540 °C вызывает быструю потерю прочности. Эти изменения связаны с выделением конституционной воды. При температурах между 550 и 600 °C происходит обезвоживание асбеста и образуется аморфная фаза — форстерит, а при 1100 °C — энстатит. В связи с этим применение материалов из волокон хризотилового асбеста в электрической изоляции, как правило, ограничивается температурой 450—500 °C.
В последние годы получены синтетические асбесты различного химического состава, близкие по структуре и свойствам к природным минералам группы амфиболов. Они получаются двумя способами пирогенным, г. е. путем кристаллизации из расплава фторсодержащих силикатных соединений, и гидротермальным — кристаллизацией при 220—550 °C и давлении 10—110 МПа из водных смесей оксидов, гидроксидов и растворимых солей магния и силиката натрия. Синтетические волокнистые ам-фиболасбесты представляют собой эластичные волокна и иглы толщиной 2-Ю-2—1-10~5 мм, длиной 0,2—25 мм. По физико-химическим свойствам они не уступают лучшим сортам природных асбестов, а по нагревостойкости, механической прочности и электрическим показателям превосходят их. Синтетические асбесты можно использовать в виде наполнителей для получения различных электроизоляционных материалов высокой нагревостойкости. Выпускают синтетические асбесты в настоящее время в виде опытных партий.
Изделия из асбеста. Асбестовые волокна по сравнению с органическими менее ппочны.
266
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Таблица 10.20. Физико-механические показатели асбестовой электроизоляционной пряжи по ТУ 38-114-224-79
Показатель	Норма		
Линейная плотность, текс	150+15	200±20	230+23
Отклонения по линейной плотности, %, не бо-	8	8	8
лее		12	
Разрывная нагрузка полоски шириной 50 мм,	12		12
Н, не менее			
Отклонения по разрывной нагрузке, %, не бо-	20	20	20
лее			
Содержание стеклянной нити, %, не более	21	21	25 '
Число кручений иа 1 м	260+13	360±18	330+16
Массовая доля влаги, %, не более	3	3	3
Потери массы при прокаливании, %, не более	30	30	30
Код ОКП	25 7441 0617	25 7441 0601	25 7441 0621
более жестки и грубы. Для улучшения сцепления асбестовых волокон и повышения физикомеханических показателей асбестовых текстильных изделий к асбестовому волокну в ряде случаев в небольших количествах добавляют хлопковые, синтетические и другие волокна.
Допускается следующая номинальная линейная плотность однониточной пряжи, вырабатываемой из асбеста в смеси с другими волокнами: 38; 68; 125; 165; 180; 250; 340; 460; 520 и 840 текс.
Упрочненная электроизоляционная асбестовая пряжа (ТУ 38-114-224-79) предназначается для оплетки нагревостойких проводов и кабелей иа рабочую температуру 50—450 °C. Пряжа не должна иметь пропусков стеклянных и асбестовых нитей, неликвидированных обрывов из скручиваемых нитей, замасленных и грязных мест. Технические показатели пряжи должны соответствовать данным табл. 10.20.
Асбестовая электроизоляционная ровница марки АРЭ (ТУ 38-114-138-75) применяется для изоляции нагревостойких электрических проводов. Асбестовая ровница выпускается с номинальной линейной плотностью 1250 текс, строщенной в три сложения, из смеси асбеста с лавсановым волокном (ГОСТ 13231-77) или хлопковым (ГОСТ 3279-76) в виде паковок (куфты, шпули) с наружным диаметром не более 220 мм и внутренним — не менее 60 мм. При работе с ровницей выделяется асбестовая пыль. Предельно допустимая концентрация (ПДК) асбестовой пыли в воздухе рабочих помещений 2 мг/мг.
Технические показатели ровницы должны соответствовать следующим нормам:
Результирующая линейная плотность, текс............
Массовая доля влаги, %, не более .	............
Потери массы при прокаливании, %, не более
Содержание оксидов железа в пересчете на Fe2O3, %, не более .......................
Код ОКП................
3750+375
3
25
4,5
25 7191 0116
Асбестовые крученые нити (ТУ 38-114-142-80) получают путем размотки одиночных асбестовых прядей с бобин с первичной круткой и последующего трощения нескольких размотанных нитей с вторичной круткой. Крученые асбестовые нити различаются по числу комплексных нитей, лежащих в их основе, схеме кручения, крутке и характеристике исходной нити.
Крученые асбестовые нити применяются в качестве теплоизоляционного материала при температуре до 400 °C. В зависимости от содержания связующего выпускаются асбестовые крученые нити трех типов: 23 (коды ОКП 27 5441 0207 — 25 7441 0208)— повышенной иагревостойкости, 29 (код ОКП 25 7441 0205) — нагревостойкие и 32 (коды ОКП 25 7441 0213 — 25 7441 0215) — общего назначения.
Асбестовые шнуры (ГОСТ 1779-72) предназначены для тепловой изоляции и уплотнения неподвижных деталей машин и аппаратов с рабочей температурой от 250 до 425 °C. В зависимости от назначения и технологии изготовления шнуры выпускают десяти марок: ШЛОН, ШЛИ-1, ШЛИ-2, ШЛТ, ШАПТ, ШАВТ, ШАМ, ШАП-1, ШАП-2, ШАГ. Шнуры выпускают диаметром от 0,75 до 30 мм. Шнуры диаметром до 6 мм изготовляют скручиванием нескольких сложенных вместе крученых нитей, а шнуры диаметром более '6 мм — нескольких крученых нитей, сложенных вместе в сердечник с оплеткой из одиночной нити. Содержание массовой доли влаги в инти и шнуре допускается не более 3 °/о, а потери массовой доли вещества при прокаливании не должны превышать 32 %. Потери массовой доли вещества при прокаливании определяют прокаливанием в муфельной печи при 900±50 °C в течение 1 ч или при 750+50 °C в течение 2 ч.
Асбестовые чехлы и трубки плетеные (ТУ 38-114-137-75), применяемые для теплоизоляционных целей, изготовляют путем сплетения талькированного резинового сердечника асбестовыми нитями. Чехлы (код ОКП 25 7492 0263) должны быть работоспособны при температуре 425 °C, а трубки (код ОКП 25 7492 0169) — до 400 °C. При установке на рабочее место сердечник извлекается и чехлы и трубки применяются в виде «чулка». Чехлы
§ 10.7
Асбест и изделия us него
267
выпускаются с внутренним диаметром от 10 до 40 мм и толщиной стенки не более 4,5 мм; трубки — с внутренним диаметром от 5 до 40 мм и толщиной стенки от 3 до 6 мм. Внутренний диаметр чехла и трубки определяются диаметром резинового сердечника. Для чехлов и трубок нормируется содержание массовой доли влаги, которое должно составлять не более 2,5 и 2,8 % соответственно, а также потери массовой доли вещества при прокаливании: не более 26 % для чехлов и не более 32 % для трубок.
Асбестовые ткани (ГОСТ 6102-78) изготовляют на ткацких станках полотняным, репсовым или саржевым переплетением как из одной асбестовой пряжи, так и в смеси с другими волокнами (хлопковыми, лавсановыми и стеклянными) .
В электротехнической промышленности асбестовые ткани применяются как полуфабрикаты для изготовления слоистых пластиков. Ассортимент и технические показатели асбестовых тканей электротехнического назначения приведены в табл. 10.21.
Ткани АТ-1, АТ-2, АТ-3 и АТ-10 содержат от 15,5 до 18,5 % хлопка, АЛТ-1—20 %, а АЛТ-2—50 % лавсанового волокна. Ткань АЛТ-2 предназначена для работы в условиях тропического климата.
Асбестовые электро- и теплоизоляционные ленты (ГОСТ 14256-78), представляющие собой однослойную тканую ленту, изготовленную из асбестовой пряжи по основе и утку, из асбестовой основы и стеклянного или лавсанового утка, применяются в изоляции электрических машин и аппаратов. Изготовляют семь марок лент, назначение которых приведено в табл. 10.22.
На лентах не допускаются надрывы кромок лент и уточные петли размером более 1,5 мм. Средний срок сохраняемости лент марок ЛАЛЭ-1 и ЛАЛЭ-2—10 лет, остальных марок — 5 лет.
Физико-механические показатели асбестовых лент должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 10.23.
Асбестовая бумага. (ГОСТ 23779-79) изготовляется из хризотилового асбеста (ГОСТ 12871-67) и применяется для изоляции электрических машин и аппаратов, тепло- и гидроизоляции, а также для набивки валов суперкаландров.
Асбестовую электроизоляционную бумагу выпускают двух марок: БЭ (коды ОКП 25 7614 0707 — 25 7614 0713) и БЭ-1 (коды ОКП 25 7614 1107 — 25 7614 1111) в рулонах шириной 950+£мм с количеством обрывов в рулоне не более двух. Поверхность бумаги должна быть машинной гладкости; складки, морщины, бугры, углубления, вздутия, просветы не допускаются. По физико-механическим показателям бумага должна соответствовать нормам, приведенным в табл. 10.24.
Для асбестовой бумаги всех толщин массовая доля влаги — не более 3 °/о, потери массовой доли вещества при прокаливании — не более 25 % для марки БЭ и не более 19 % для марки БЭ-1, содержание массовой доли магнитной окиси железа не более 3,4 %.
В исходном состоянии асбестовая бумага отличается низкой механической прочностью и
высокой пористостью (до 65 %). После пропитки бумаги полиэфирноэпоксидными и крем-нийорганическими лаками механическая и электрическая прочность бумаги повышается в 1,5—2 раза и остается на достаточном уровне после старения в течение 24 ч при 225 °C с последующей выдержкой 24 ч при относительной влажности воздуха 95 %. Высокие показатели по нагревостойкости и эластичности, а также достаточная электрическая прочность электроизоляционных материалов на основе пропитанной асбестовой бумаги определяют возможность использования этих материалов для изоляции электрических машин, аппаратов и трансформаторов. Асбестовая бумага находит применение для изготовления асбогетинак-са. Пропитанная асбестовая бумага благодаря своей растяжимости обладает способностью хорошо утягиваться при обмотке.
Асбестовая бумага, армированная стеклотканью (ТУ 16-503.162-77), представляет собой двухслойный материал, состоящий из слоя асбестовой бумаги и слоя стеклоткани, склеенных между собой в процессе изготовления асбестовой бумаги на бумагоделательной машине, применяется в качестве корпусной изоляции полюсных катушек крановых и тяговых электродвигателей постоянного тока, а также для изготовления слоистых пластиков повышенных нагревостойкости и влагостойкости и гибких листовых композиционных материалов.
Асбестовая бумага, армированная стеклотканью, выпускается в рулонах шириной ЭОСгН? мм и толщиной 0,20, 0,25, 0,30 и 0,35 мм. Основным показателем материала является разрушающее напряжение при растяжении 30 МПа и £пр^3 МВ/м.
Асбестовый картон (ГОСТ 2850-80) изготовляют из хризотилового асбеста н применяют в качестве огнезащитного,' теплоизоляционного материала, а также для уплотнения соединений приборов, аппаратуры и коммуникаций.
Асбестовый картон выпускается трех марок: КАОН-1, КАОН-2 и КАП в листах размером 900X900, 900ХЮ00 и ЮООХЮОО мм с допускаемыми отклонениями ±10 мм и толщиной от 2,0 до 10 мм с допускаемыми отклонениями ±10 %.
Плотность асбестового картона марок КАОН-1 и КАОН-2 — 1000—1400, а КАП — 900—1200 кг/м3.
Асбодин представляет собой материал, состоящий из асбестового волокна, синтетического каучука и наполнителя. Асбодин применяется для изготовления методом прессования в нагретых пресс-формах электроизоляционных деталей, обладающих повышенной нагрево-стойкостью и искростойкостью при высоких механических свойствах. Изделия из асбодина обладают следующими физико-механическими показателями:
Плотность, кг/м3 ...... 1900—2000
Ударная вязкость, кДж/м2, не менее .............................. 10
Разрушающее напряжение, МПа, не менее: при статическом	изгибе . .	60
при растяжении	......	92
при сжатии	150
268
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Продолжение
Теплостойкость на Мартенсу, °C, не ниже.......................... 200
Дугостойкость при токе 10 мА, с, не менее....................... 60
£пр, МВ/м,	не меиее............. 6
р, Ом-м, не менее	......	1010
ps, Ом, ие	менее............. 1011
Электронит (ТУ 38-114-146-80) — листовой
электроизоляционный материал, изготовляемый
из асбестового волокна с каучуковой смесью, применяемый в качестве изоляции в электрических машинах и аппаратах, выпускается в листах, размеры которых приведены в табл. 10.25.
Электронит толщиной более 3,0 мм изготовляется методом дублирования. Поверхность листов электронита должна быть ровной, слегка глянцевой на одной стороне и матовой — иа другой.
Таблица 10.21. Ассортимент и технические показатели асбестовых тканей электротехнического назначения по ГОСТ 6102-78
Показатель	АТ-1	АТ-2	АТ-З	АТ-10	АЛТ-1	АЛТ-2
Толщина, мм		1 7+0Л 0,3	2,5±^	1,2+ +0,1	1,2± +0,1	1,35+0,15
Ширина, мм	1040+20	1040+20	1040+20	1000+20	1000+20	1000±20
	1350+20	1350+20	1350+20	1200+20	1200 ±20	1200+20
	1550+20	1550+20	1550+20	1550+20	1550+20	1550±20
Поверхностная плотность, г/м2 Число нитей на 10 мм:	900— 1100	950— 1150	1200— 1500	800— 900	800—900	500—600
по основе	80+2	60±2	45±2	150±2	150±2	44±2
по утку	42±2	30+2	23+2	58+2	60±2	30+2
Линейная плотность нити, текс:						
по основе	340X2	500 X2	500X3	165X2	165X2	340X2
по утку	340X2	500X2	500X3	165X2	165X2	340X2
Разрывная нагрузка полоски шириной 50 мм, Н, не меиее:						
по основе	637	490	490	896	980	832
по утку	265	294	294	294	390	637
Потери массовой доли вещест-	29,0	32,0	32,0	32,0	32,0	60,0
ва при прокаливании, % не более						
Массовая доля влаги, %, не	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
более						
Таблица 10.22. Марки и назначение асбестовых лент по ГОСТ 14256-78
Наименование ленты	Марка	Назначение
Асбестовая электроизоляционная лента	ЛАЭ-1 ЛАЭ-2	Электрическая изоляция проводов, кабелей, элементов электрических машин и в качестве полупроводящих покрытий высоковольтных обмоток электрических машин, работающих при температуре до 400 °C Защита катушек электрических машин от механических и тепловых повреждений и в качестве полупроводящих покрытий высоковольтных обмоток, работающих при температуре до 400 °C
Асбостеклянная электроизоляционная лента	ЛАЭС-1	Электрическая изоляция проводов, кабелей и элементов электрических машин, работающих при температуре до 400 °C
То же	ЛАЭС-2	Защита катушек электрических машин от механических и тепловых повреждений и в качестве полупроводящих покрытий высоковольтных обмоток, работающих при температуре до 400 °C
Асболавсановая элект-	ЛАЛЭ-1	Полупроводящее покрытие высоковольтных обмоток
роизоляционная лента	ЛАЛЭ-2	турбо- и гидрогенераторов, работающих при температуре до 200 °C
Асбестовая теплоизоляционная лента	ЛАТ	Теплоизоляция трубопроводов, кабелей и других элементов, приборов и машин, работающих при температуре до 400 °C
§ Ю.7
Асбест и изделия из него
269
Таблица 10.23. Физико-механические показатели асбестовых лент по ГОСТ 14256-78
Марка	Код ОКИ	Толщина, мм		Ширина, мм		Разрывная нагрузка по ос ове на ширину ле. ты, Н, не менее	Потери массовой доли вещества при прокаливании, %	Масса 1 м длины, г, не более	Р„ . Ом О
		номинальиая	предельные отклонения |	коминальная	предельные отклонения				
ЛАЭ-1 высшей категории качества »	25 7431 0102 25 7431 0105 25 7431 0103 25 7431 0106 25 7431 0109	0,40	±0,05	20 25 20 25 30	+2 — 1	100 120 100 140 160	34	12 14 12 14 16	10’—1,5-10“
		0,50							
ЛАЭ-2 первой категории качества	25 7431 0202 25 7431 0205 25 7431 0203 5 7431 0206 25 7431 0209	0,40	±0,05	20 25 20 25 30	+2 —1	80 100 80 130 140	34	12 14 12 14 16	10е—10’
		0,50							
ЛАСЭ-1 высшей категории качества	25 7431 0303 25 7431 0306 25 7431 0309	0,50	±0,10	20 25 30	±1,5	110 120 130	30	9 10 13	1,5-10’—3-10“
ЛАСЭ-2 первой категории качества	25 7431 0403 25 7431 0406 25 7431 0409	0,50	±0,10	20 25 30	±1,5	110 120 130	30	g 10 13	106—1,5-10’
ЛАЛЭ-1 высшей категории качества	25 7431 0504 25 7431 0507 25 7431 0511	0,35	±0,05	25 30 35	±1	110 150 170	36	10 12 14	10’—1,5-10“
ЛАЛЭ-2	25 7431 0604 25 7431 0607 25 7431 0611	0,35	±0,05	25 30 35	±1	105 140 160	36	10 12 14	10в—10’
ЛАТ высшей категории качества	25 7432 0703 25 7432 0706 25 7432 0709	0,50	±0,10	20 25 30	±2	115 145 160	34	12 14 16	108—10’
	25 7432 0716	0,50	| ±0.05	175	±2	Не нормируется	34	84	Не нормируется
Таблица 10.24. Физико-мехаиические показатели электроизоляционной асбестовой бумаги по ГОСТ 23779-79
Показатель	БЭ толщиной, мм						БЭ-1 толщиной, мм			
	0,20	0,30 '	0.40	0,50	0,80 '	1,00	0,2	0,3 1	0,4	0,5
Допускаемые отклонения по толщине, мм	±0,03	±0,04	±0,05	±0,05	±0,07	±0,08	±0,03	±0,04	±0,05	±0,05
Поверхностная	плот- ность, г/м2, не более Разрушающее напряжение при растяжении, Н, не менее:	210	280	450	500	1000	1200	220	300	460	510
в продольном направлении	24	30	35	40	57	59	20	25	28	32
в поперечном направлении	8	10	15	16	24	31	6	8	12	14
Unp, кВ, не менее	1,2	1,4	1,7	2,0	2,3	2,5	1,2	1,4	1,7	2,0
То же минимальное в отдельных точках, кВ, не менее	0,9	1,1	1,3	1,5	2,0	2,4	0,9	1,1	1,3	1,5
270
Неорганические волокнистые материалы
Разд. 10
Таблица 10.25. Размеры листов электронита по ТУ 38-114-146-80
Код ОКП	Толщина, мм		Длина, мм		Ширина, мм	
	номинальная	предельное отклонение	номинальная	предельное отклонение	номинальная	предельное отклонение
25 7731 0103	0,3	±0,05	3000	+10	1000	±50
				— 100	1200	±60
					1500	±75
					1600	±80
					1700	±85
25 7731 0103	0,5	±0,10	400	±20	300	±15
25 7731 0111	0,8	±0,10	500	±25	500	±25
25 7731 0113	1,о	±0,10	700	±40	500	±25
25 7731 0118	1,5	±0,15	1000	±50-	500	±25
25 7731 0125	2,0	±20	1200	±60	1000	±50
25 7731 0131	3,0	±30	1350	±70	1000	±50
Электронит имеет следующие физико-меха-
нические и электрические показатели.
Плотность, кг/м3, не меиее ....	1500
Потери массы прн прокаливании, %, не более..........................32
 Водопоглощенне за 24 ч, %, не более ........................... 9,5
Разрушающее напряжение при растяжении в продольном направлении при толщине до 1,0 мм (включительно), МПа, не менее . . .	1,4
£Пр при толщине 0,3—0,5 мм, МВ/м, не менее......................... 6
Физико-механические и казатели асбестоцементных 4248-78;
электрические подосок по ГОСТ
Электроиит хранится в условиях, исключающих попадание на него влаги и масел при 10—30 °C.
Асбестоцементные доски электротехничес кие дугостойкие (ГОСТ 4248-78) изготовляются из асбестовых волокон и портландцемента в качестве связующего. Увлажненную массу перемешивают, отбеливают и прессуют с последующим отверждением. Доски применяются для изготовления деталей электрических машин и аппаратов, подвергающихся действию высоких температур и электрической дуги, а также после сушки и пропитки как материал для изготовления панелей, щитов и оснований электрических аппаратов, поставляются прямоугольной формы четырех марок: 350, 400, 450 и 500. Численное обозначение марки определяет среднее разрушающее напряжение при статическом изгибе в любом направлении. Доски выпускают следующих толщин, мм: 6; 8 и 10+0,75; 12;
15 и 20±Г, 25; 30; 35 и 40 ±1,5 Длина досок 1100 и 1200+5 мм, ширина 700 и 800±5 мм.
Лицевая поверхность досок не должна иметь трещин, отколов, сдиров, посторонних включений, а кромки должны быть гладкими, не иметь углублений и выступов, превышающих 2 мм, а также расслоений.
Водопоглощенне асбестоцементных досок зависит от плотности и составляет: при плотности 1800 кг/м3 — от 18 до 20 %, 1900 кг/м3 — от 15 до 17 %, 2000 кг/м3 —от 12 до 15 %.
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа, не менее, для всех толщин марки;
350 ................
400 ....... .
450 . . ............
500 ................
Ударная вязкость, кДж/м2, не менее, для всех марок: толщиной 6; 8; 10; 12 мм...................
толщиной 15 мм и выше £пр, МВ/м, не менее для всех марок:
при толщине 6; 8; 10 мм.............
прн толщине 12 мм и выше................
Дугостойкость при токе 20 мА, с, не менее .
р, Ом-м, для всех толщин е, при частоте 50 Гц для всех толщин.............
Теплопроводность, Вт/(м-°С), для всех толщин...............
34
39
44
49
4,0
6,0
2,0
1.5
30
10»—ю7
6—8
0,087+0,00018
Список литературы
Стеклянные вотокна/Под ред. М С. Аслановой. М.: Химия, 1979. £30 с.
Научные основы материаловедения/Под ред. Ч. В. Конецкого. М.: Наука, 1981. 230 с.
Бережкова Г. В. Нитевидные кристаллы. М.: Наука, 1969.
Федосеев А. Л., Григорьева Л. Ф., Макарова Т. А. Волокнистые силикаты. М,—JL: Наука, 1966.
Брейтвейт К. В., Чайкина Е. А. Нагревостойкие электроизоляционные бумаги на основе неорганических волокон. — Электротехника, 1972, № 5, с. 22—24.
Румянцев Д. Д„ Рыбаков П. Ф. Нагревостойкие провода и кабели с асбестовыми материалами. М.: Энергоатомиздат, 1984. 126 с.
§ 11,2.
Классификация лакотканей
271
РАЗДЕЛ 11
ПРОПИТАННЫЕ ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ
[К. И. Забырина
В. В. Кудрявцев
М. Б. Фромберг\
11.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Пропитанные волокнистые материалы получают путем пропитки в электроизоляционных лаках или составах различных материалов из натуральных органических волокон растительного и животного происхождения, а также искусственных, синтетических и неорганических волокон. Сочетание ценных свойств волокнистых, материалов (большая механическая прочность и гибкость) с высокими электрическими показатели пропитывающих составов позволяет получать материалы, обладающие комплексом свойств, обусловливающих их широкое применение для целей электрической изоляции.
При пропитке происходит заполнение пор волокнистых материалов пропитывающим электроизоляционным составом, в результате чего замедляется процесс поглощения влаги, резко повышаются электрическая прочность и теплопроводность и, в некоторой степени, механические характеристики. Кроме того, пропитка волокнистых материалов из натуральных и некоторых синтетических органических волокон повышает их нагревостойкость, так как образующаяся в результате пропитки лаковая пленка препятствует доступу к волокнистому материалу кислорода воздуха и замедляет процессы термоокислительной деструкции. В зависимости от природы волокнистой основы и типа пропитывающего состава максимальная длительная рабочая температура пропитанных волокнистых материалов колеблется от 105 до 180 °C. Кратковременно некоторые из них могут работать при 200 °C и выше.
К пропитанным волокнистым электроизоляционным материалам относятся: а) лакотка-.ни; б) лакобумаги; в) электроизоляционные ленты.
Общими свойствами этих материалов являются: высокая механическая прочность при малой толщине, гибкость и известная эластичность, хорошие электрические свойства, стойкость к действию влаги и незначительная во-допоглощаемость.
К группе пропитанных волокнистых материалов относят также бакелизированные бумаги и ткани.
Электрические свойства лакотканей обусловливаются в основном свойствами пропиточных электроизоляционных лаков, которые при пропитке заполняют поры ткани и образуют на ее поверхности после высыхания прочную гибкую пленку. Волокнистая основа — ткань является каркасом для лаковой пленки и определяет главным образом механические характеристики лакотканей.
' 11.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАКОТКАНЕЙ
Лакоткани находят широкое применение в электромашиностроении, электроаппарате- и приборостроении, радиотехнике, производстве
электрических проводов и кабелей. Они используются в виде различных лент, прокладок, оберток и т. п. Лакоткани в виде лент применяются как нарезанными параллельно основе ткани, так и в диагональном направлении под углом к основе около 45°. Параллельно нарезанные ленты обладают незначительным удлинением (кроме лент на основе тканей из шелковых и синтетических волокон) и обычно используются для обмотки стержней, секций, проводов и других деталей правильной формы с одинаковым поперечным сечением. Диагонально нарезанные леиты значительно больше удлиняются при растяжении и поэтому при нанесении изоляции намоткой облегают изолируемые поверхности без образования складок и воздушных мешков. Вследствие этого они широко применяются для изоляции деталей неправильной формы. Однако чрезмерно большое удлинение лакотканей, нарезанных по диагонали под утлом 45°, может значительно снизить их электрическую прочность из-за возможного разрушения лаковой пленки при большом растяжении. В этом отношении лучше ведут себя специальные диагональные лакоткани, у которых нити утка расположены относительно нитей основы под углом ие 90°, как в обычных тканях, а 70—80 °. Ленты, нарезанные из таких лакотканей параллельно кромке, обладают удлинением при растяжении, меньшим, но вполне достаточным для получения плотной и доброкачественной намотки. Значение 17пр таких лент даже при значительных растягивающих нагрузках остается на достаточно высоком уровне.
Для изготовления лакотканей применяют хлопчатобумажные, шелковые и стеклянные ткани, а также ткани из синтетических волокон. Пропитку производят масляными, битумно-масляными, полиэфирными, битумно-масляно-алкидными, полиэфирноэноксидными и крем-ннйорганическими лаками, лаками на основе деструктированного каучука, растворами каучуков и латексов, резиновыми смесями.
По виду применяемых тканей и специфическим свойствам получаемых материалов все лакоткани можно разделить на следующие основные группы.
1.	Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани, в том числе лакоткани на основе тканей из синтетических волоков.
2.	Стеклолакоткани.
3.	Стеклолакоткани на основе фторопластов.
4.	Резиностеклолакоткани.
5.	Липкие и самосклеивающиеся стеклолакоткани и резиностеклоткани.
В зависимости от типа пропиточного лака, а также преимущественного назначения каждая группа лакотканей разделяется на виды, а последние — на отдельные марки.
Классификация электроизоляционных лакотканей приведена в табл. 11.1.
272
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 11.1. Классификация электроизоляционных лакотканей
Группа.	Вид лакоткани	Марка	ГОСТ или ТУ	Код ОКП	Основная область применения
Хлопчатобумажные и шелковые лако-ткани Стеклола-коткани Стеклола-коткань на основе фторопластов Резино-стёклола-коткани	Масляная хлопчатобумажная Битумно-масля-ная хлопчатобумажная Масляная шелковая То же Масляная капроновая Масляная капроновая толстая Масляная Битумно-масля-но-алкидная По.чиэфирно-эпоксидная Кремнийоргани-ческая Кремнийоргани-ческая полупроводящая Фторопластовая Латексная	ЛХМ-10Б ЛХММ-105 ЛХМС-105 ЛХБ-105 ЛШМ-105 ЛШМС-105 ЛКМ-105 ЛКМС-105 ЛКТМ-105 лктмм-105 ЛСМ-105/120 ЛСММ-105/ 120 ЛСБ-120/130 ЛСБК-120/ 130 ЛСП-130/155 ЛСПК-130/155 ЛСК-155/180 ЛСКК-155/180 ЛСК-С Л СК-5 Ф-4Д-Э01, Ф-4Д-Э003, Ф-4Д-М-006 ЛСЛ-105/120	ГОСТ 2214-78 То же » » » » » » я> » » » ТУ И 79-9-81 То же ГОСТ 10156-78 То же » » ТУ 16-503.186-79 ГОСТ 10156-78 ТУ 16-503.186-79 ГОСТ 10156-78 ТУ 16-503.186-79 ТУ 16-503-142-74 ТУ 16-503.095-76 ОСТ 6-05-426-76 ГОСТ 10156-78	34 9131 0201— 34 9131 0203 34 9131 0301— 34 9131 0303 34 9131 0401, 34 9131 0402 34 9131 0101— 34 9131 0103 34 9132 0101— 34 9132 0104 34 9132 0201— 34 9132 0204 34 9133 0101, 34 9133 0102, 34 9133 0111, 34 9133 0112 34 9133 0201, 34 9133 0211, 34 9133 0212 34 9134 0701— 34 9134 0721 34 9134 0101— 34 9134 0114 34 9134 1901— 34 9134 1909 34 9134 0801— 34 9134 0828 34 9134 0201— 34 9134 0266 34 9134 2001— 34 9134 2008 34 9134 0501— 34 9134 0512 22 4991 0101, 22 4991 0102 34 9134 0901— 34 9134 0907	Для работы на воздухе при нормальных климатических условиях Для работы в горячем трансформаторном масле С повышенными электрическими свойствами, для работы на воздухе при нормальных кли-м атических условиях. Допускается работа в трансформаторном масле Для работы на воздухе при нормальных климатических условиях С малой усадкой и стойкостью к кратковременному повышению температуры, для работы на воздухе при нормальных климатических условиях То же, с повышенными электрическими свойствами. Допускается работа в трансформаторном масле С повышенной эластичностью, для работы на воздухе прн нормальных климатических условиях То же, с повышенными электрическими свойствами. Допускается работа в трансформаторном масле Для работы на воздухе при нормальных климатических условиях Для работы в горячем трансформаторном масле Для работы на воздухе при нормальных климатических условиях Для работы в горячем трансформаторном масле (с температурой до 105 °C) Для работы на воздухе при повышенной влаж-* ности (относительная влажность 95±2 % при 20±2 °C) Изготовление композиционных электроизоляционных материалов Для р.зботы на воздухе при повышенной влажности. Допускается работа в горячем трансформаторном м асле Изготовление композиционных электроизоляционных материалов Для работы на воздухе при повышенной влажности (включая тропические условия) Изготовление композиционных электроизоляционных материалов Для изоляции электротехнических устройств Полупроводящая, для работы на воздухе при температуре до 180 °C Для работы при -100-ь +250 °C Для работы на воздухе при нормальных климатических УСЛОВИЯХ
матических условиях
§ 11.3
Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани
273
Продолжение табл. 11.1
Группа	Вид лакоткани	Марка	ГОСТ или ТУ	Код ОКП	Основная область применения
	Эскапоиовая	ЛСЛК-105/120 ЛСЭ-105/130	ТУ 16-503.186 79 ГОСТ 10156-78	34 9134 1001,	Изготовление композиционных электроизоляционных материалов Изоляция электрических
	Кремнийорга ии-	ЛСКР-180	ГОСТ 10156-78	34 9134 1021 34 9134 0601—	машин и аппаратов с длительной	рабочей температурой до 130 'С Изоляция электри ческих
	ческая Го же	РСК	ТУ 16 503 069 -75	34 9134 0628 34 9134 1601—	машин и аппаратов с длительной рабочей температурой до 180 °C Механическая зашита
Липкие и	Эскапоиовая	с	ЛСЭПЛ,	ТУ 16-503.135-74	34 9134 1606 34 9134 0410	изоляции проводов Изоляция электрических
самоскле-ивающие-ся стек-лолако-	липким слоем Кремнийоргани-	леэплм, леппл. лепплм ЛСК Л-155	ГОСТ 10156-78	34 9134 0201—	машин и аппаратов Изоляция электрических
ткаии и резино-стекло-лакотканя	ческая липкая	лскл-с	ТУ 16 503 142 74	34 9134 0210	машни и аппаратов с длительно»"	рабочей температурой до 180 °C Для изоляции электро-
	Полиэфирно-	ЛСТР	ТУ 16 503.047-80	34 9134 0300—	технических устройств Изоляция низковольтных
	эпоксидная са-москлеиваю-Вкаяся, термореактивная Кремнийоргани-	РЕТСАР-А,	ТУ 38-10372-80	34 9134 0364 25 6764 0101,	электрических машин и аппаратов с длительной рабочей температурой до 155 °C Основная изоляция элек-
	ческая	само- склеивающая-ся резиностек- лоткань	РЕТСАР-Б		25 6764 0102	трических машин. Механическое усиление резиновой изоляции, выполненной из кремнийорга нической резиновой ленты
11.3. ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫЕ И ШЕЛКОВЫЕ ЛАКОТКАНИ
Масляные хлопчатобумажные лакоткани изготовляются из хлопчатобумажных тканей: перкаля Б-Э, перкаля В, ткани ЭИ-1 (см. § 9.2) и светлых масляных лаков типа МА 585А (§ 6.5). Эти лакоткани обладают высокими электрическими показателями, большой прочностью при растяжении, стойкостью к воздействию нефтяных масел, бензина и воды; оии отличаются малым удлинением при растяжении вдоль нитей основы, и поэтому для получения плотной намоткн их применяют нарезанными под углом к направлению нитей ткани. К недостаткам этих лакотканей следует отнести повышенную склонность к тепловому старению, проявляющуюся в быстром нарастании жесткости при воздействии нагрева.
Битумно масляные хлопчатобумажные лакоткани вырабатываются из тех же тканей, что и масляные, с применением в качестве пропитывающих составов черных битумно-масля-ных лаков (§ 6.5). По механическим свойствам они не отличаются от масляных хлопчатобумажных лакотканей, но обладают более высокими электрическими показателями, повышенной влагостойкостью и менее склонны к тепловому старению Битумно-масляные лакоткани нестойки к действию масел и бензина, вследствие этого они не могут применяться в машинах, аппаратах н других устройствах, подвергающихся воздействию нефтяных масел и растворителей.
Масляные шелковые лакоткани изготовляются из шелковой ткаии эксцельсиор (§ 9.2) н 10—232
светлых масляных лаков (§ 6.5). По сравнению с хлопчатобумажными лакотканями шелковые лакоткани отличаются значительно меньшей толщиной, повышенными электрическими свойствами и более высоким относительным удлинением при растяжении как вдоль нитей основы, так н в диагональном направлении. Онн находят широкое применение в тех случаях, когда требуется малая толщина изоляции при высоких значениях пробивного напряжения.
Масляные капроновые лакоткани вырабатываются из капроновой ткани эксцельсиор (§ 9.2) н светлых масляных лаков (§ 6.5), применяемых для изготовления шелковых лакотканей. По сравнению с последними капроновые лакоткани обладают большей эластичностью и превосходят по этому показателю все электроизоляционные лакоткани. Недостатками масляных капроновых лакотканей являются большая усадка при воздействии нагрева и недостаточная стойкость к кратковременному повышению температуры, например в процессе пайки изолированных проводников или в других случаях, когда резкое повышение температуры может привести к расплавлению нитей капроновой ткани.
Технологический процесс производства. Основными технологическими операциями при изготовлении лакотканей являются пропитка текстильной основы лаком и сушка при повышенной температуре пропитанной ткани.
К тканям, предназначенным для изготовления лакотканей, предъявляются особые требования в отношении гладкости поверхности и равномерности по толщине. Весьма большое влияние на качество и свойства лакотканей
274
Пропитанные волокнистые материалы
Разд 11
Таблица 11.2. Ткани, применяемые для изготовления лакотканей
Марка лакоткани	Номинальная толщина, мм	Применяемые ткани
ЛХМ-105	0,15; 0,17	Хлопчатобумажная техническая перкаль Б-Э по ГОСТ
		9821-71
ЛХММ-105, ЛХМС-105, ЛХБ-105	0,17	То же
ЛХМ-105,	0,20	Хлопчатобумажные технические ЭИ-1 и перкаль В по ГОСТ
ЛХММ-105, ЛХМС-105, ЛХБ-105		9821-71
ЛХМ-105	0,30	Хлопчатобумажная техническая перкаль В по ГОСТ 9821-71
ЛШМ-105	0,08—0,15	Шелковая эксцельсиор 1 по ГОСТ 20023-74
ЛШМС-105	0,04—0,15	То же
ЛКМ-105,	0,10—0,15	Капроновые эксцельсиор 2 и эксцельсиор 3 по ГОСТ
ЛКМС-105	0,17; 0,20	20023-74; ткаиь капроновая по технической документации, утвержденной в установленном порядке
ЛКТМ-105,		Ткаиь капроновая по ТУ 17/62 РСФСР 275-80
ЛКТММ-105		
оказывает степень отделки ткани, поэтому хлопчатобумажные ткани на текстильных фабриках подвергают расшлихтовке и тщательному опаливанию с обеих сторон для удаления ворса, а шелковые ткани отваривают в специальных растворах с целью удаления серицина, препятствующего глубокой пропитке. Для окончательной отделки тканей, выравнивания утолщений, складок н придания нм ровной блестящей поверхности хлопчатобумажные, шелковые и капроновые ткани подвергают каландрированию. Для этого отдельные куски ткани при помощи липкой ленты соединяют в непрерывное полотно длиной 800—1200 м и пропускают под большим давлением между горячими валами каландра. При каландрировании под влиянием тепла и давления происходит приглаживание имеющихся па ткани ворсинок, уплотнение неровностей от небольших узелков и складок и некоторое сплющивание нитей. Ткань делается несколько тоньше и одновременно становится гладкой и блестящей.
В зависимости от марки н толщины лакотканей для их изготовления должны применяться ткани, указанные в табл. 11.2.
Пропитку и сушку лакотканей осуществляют на вертикальных пропиточных машинах трех- или четырехкратной пропитки с паровым обогревом.
Процесс изготовления лакотканей осуществляется следующим образом: ткань с предварительно намотанного рулона, установленного на отпускном устройстве, проходит через ванну с лаком и поступает в сушильную камеру. Проходя между нагревательными змеевиками сушильной камеры, пропитанная ткань высушивается и, обогнув перевальный барабан, опускается вниз. Аналогичным образом ткань проходит последовательно последующие пропиточные ванны, подвергаясь сушке в сушильной камере после каждой пропитки. Высушенная лакоткань после последней пропитки сматывается в рулон на приемном устройстве машины. Скорость движения ткани регулируется специальным приспособлением: для разных
видов и марок лакотканей она колеблется от 17—19 до 69—72 м/ч. Температура в сушильной камере при изготовлении хлопчатобумажных и шелковых лакотканей 130—145 °C. Готовую лакоткань перематывают на перемоточном станке в отдельные рулоны; каждый рулон обертывают слоем парафинированной и оберточкой бумаги и упаковывают в деревянные ящики.
Показатели лакотканей. Лакоткани выпускаются в рулонах или по соглашению сторон в роликах, нарезанных в направлении нитей основы. Длина полотна лакоткани в рулоне составляет 40—80 м, причем длина маломерных отрезков может быть до 5 м, а их количество — не более двух на каждые 40 м лакоткани. Ширина хлопчатобумажных лакотканей в рулонах, изготовленных из тканей Б-Э н ЭИ-1, колеблется от 830 до 880 мм, изготовленных из перкаля В —-от 800 до 850 мм. Шелковые лакоткани выпускаются шириной от 700 до 740 или от 870 до 930 мм, капроновые — от 800 до 900 мм.
Толщина лакотканей и допускаемые отклонения от номинальной толщины приведены в табл. 11.3.
Удельная разрывная нагрузка лакотканей всегда больше вдоль полотна, чем поперек и в диагональном направлении. Требования ГОСТ и ТУ в отношении удельной разрывной нагрузки приведены в табл. 11.4.
Усадка лакотканей в результате воздействия повышенной температуры наблюдается только у шелковых лакотканей, причем у лакотканей на основе капроновой ткани она больше, чем у лакотканей, изготовленных нз шелка эксцельсиор. После термической обработки при 105 ±2 °C в течение 6 ч усадка лакотканей вдоль нитей основы согласно требованиям ГОСТ должна быть для марок ЛШМ-105 и ЛШМС-105 не более 1 %, для марок ЛКМ-105 и ЛКМС-105 — ие более 5 %.
Под «термопластичностью»1 лакотканей по-
’ Не смешивать с термином «термопластичность» в строгом смысле этого слова (с. 99)
§ п.з
Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани
275
Таблица П.З.. Толщина хлопчатобумажных и шелковых лакотканей н отклонения от номинальной толщины
Марке лакоткани	Номинальная толщина, мм	Предельное отклонение от номинальной толщины, мм	
		среднее	в отдельных точках
ЛХМ-105	0,15; 0,17; 0,20;	±0,02	±0,03
	0,24		±0,04
	0,30	±0,02; —0,03	
ЛХМ-105 со Знаком качества	0,15; 0,17	+0,02; —0,01 ±0,02	±0,03
	0,20; 0,24		±0,03
	0,30	+0,02; —0,03	±0,04
ЛХМС-105	0,57; 0,20	±0,02	±0,03
ЛХММ-105, ЛХБ-105	0,17; 0,20; 0,24	±0,02	±0,03
ЛХММ-105 со Знаком качества	0,17	-1-0,02; —0,01	±0,03
	0,20; 0,24	±0,02	±0,03
ЛШМ-105	0,08; 0,10	+0,01; —0,02	±0,02
	0,12; 0,15	±0,01	+0,02 —0,03
ЛШМ-105 со Знаком качества	0,08; 0,10	±0,01	±0,02
	0,12; U,15	+0,01; —0,02	+0,02 —0,03
	0,15	+0,01; —0,02	+0,02 —0,03
ЛКМС-105 со Знаком качества	0,10	±0,01	±0,02
	и, 12	+о,02; —0,01	+0,03 —0,02
	0,15	+0,01; —0,02	+0,02 —0,03
лктм	0,17	±0,02	±0,03
лктмм	и, 20	±0,02	±0,03
Примечание. Согласно ГОСТ и ТУ допускается одно из десяти значений, превышающее предельное отклонение от номинальной толщины лакоткани ь отдельны к точках.
нимается способность лакового покрытия лакоткани не размягчаться при повышенной температуре и не разрушаться после нагрева при разматывании образца лакоткани, плотно намотанной в несколько слоев. В соответствии с ГОСТ и ТУ у всех марок лакотканей не дол
жно происходить слипания слоев и отставания лаковой пленки от ткани после термической обработки при 70±2°С в течение 24 ч.
Маслостойкость нормируется по ГОСТ только для хлопчатобумажных лакотканей ЛХММ-105 и ЛХМС-105 и шелковых ЛШМС-
Таблица
11.4. Удельная разрывная лакотканей
нагрузка хлопчатобумажных и шелковых по ГОСТ и ТУ
Марка	Номинальная толщина. мм	Удельная разрывная нагрузка, Н/см, не мезее на образцах, нарезанных					
		по основе		по утку		под углом 43—45° к сснозе	
		средняя	j минимальная	средняя	минимальная	средняя	мнлимал аза i
ЛХМ-105	0,15	45	38	35	28	30	22
ЛХМС-105	0,17	51	44	36	30	32	25
ЛХММ-105	0,20	64	50	40	35	36	30
ЛХБ-105	0,24	75	58	52	40	45	36
	0,30	80	60	60	48	55	45
ЛШМ-105	0,04	10	7	7	5	7	5
ЛШМС-105	0,05	14	9	9	7	9	7
	0,06	18	11	11	9	11	9
	0,08	22	16	15	10	15	10
ЛШМ-105	0,10	24	18	17	12	17	12
ЛШМС-105	0,12	25	20	18	14	18	14
ЛКМ-105 ЛКМС-105	0,15	30	24	22	18	22	18
10*
276
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 11.5. Пробивное напряжение хлопчатобумажных и шелковых лакотканей по ГОСТ и ТУ
Марка	Номинальная толщина, мм	Пробивное напряжение на электродах диаметром 6 мм, кВ, не менее									
		прн 15—35 °C и ф=454~75 %				при температуре 105±2 °C		после выдержки 24 ч в воздухе при 20±2 °C и <j>=95±2 %		после термообработки 18 ч при 100 ±2 °C и поел еду ющего перегиба	
		до перегиба		после перегибе							
		О) flj S п ф и	в отдельных точках	среднее	в отдельных точках	среднее	в отдельных точках	среднее	в отдельных точках	среднее	в отдель- | ных точках
ЛХМ-105	0,15	6.0/7,0	4,0/4,0	3,6/3,6	2,9/2,9	4,0/4,0	2,5/2,5	2,2/2.4	1,5/1,6	3,0/3,3	1.6/1.7
	0,17	6,5/7,8	4,2/4,5	4,2/4,2	3,0/3,0	4,5/4,5	3,0/3.0	2,8/3,0	1,871.9	3.614,0	2,0/2,2
	0,20	7.2/8,3	4,6/4,6	4,3/4,3	3,3/3.3	5,2/5,2	3,3/3,3	3,1/3.4	2,0/2,1	3,7/4.1	2,1/2,3
	0,24	8,5/9,5	5,2/5,2	5,2/5,2	3,5/3,5	6,0/6,0	3,9/3,9	3,5/3.8	2,2/2,3	4,2/4,6	2,6/2,8
	0,30	9,5/10,5	5,5/5,5	5,5/5,5	4,0/4,0	6,5/6,5	4,0/4,0	4,0/4,4	2,5/2.7	4,8/5,2	3,3/3,5
ЛХМС-105	0,17	7,0	4,5	4,8	3,2	5,0	3,2	3,0	1.9	4,0	2,0
	0,20	7,4	4,8	5,0	3,5	5,4	3,4	3,5	2,2	4,1	2.1
ЛХММ-105	0,17	7,5/8,0	4,8/5,0	4,8/4,8	3,2/3,2	5,0/5,0	3,2/3,2	3,2/3,5	2,0/2,1	3,6/3,9	2.0/2,1
	0,20	8,3/8,5	5,0/5,2	5,0/5,0	3,5/3,5	5,5/5,5	3,4/3,4	3,6/4,0	2,3/2,5	3,7/4,0	2,1/2,2
	0,24	9,2/9,6	5,4/5,6	5,4/5,4	3,9/3,9	6.0/6,0	4,0/4.0	4,0/4.4	2.5/2.6	4,2/4,6	2,6/2,8
ЛХБ-105	0,17	7,1	4,5	4,8	3,0	4.8	3,0	2,5	2,0	3.9	2,6
	0,20	8,0	4,8	5,4	3,3	5.4	3,3	2,7	2,2	4,2	2,8
	0,24	9,2	5,2	6,0	3,5	6,0	3.6	3,6	2,8	4,8	3.3
ЛШМ-105	0,08	4,5/5,4	2,3/2,4	3.0/3,0	1,6/1,6	3,0/3,0	1,8/1,8	1,8/1,9	1,4/1.5	2,5/2.6	1.4/1,5
	0,10	5,6/6,6	3,5/3,8	4,2/4.2	2,1/2,1	4,2/4,2	2,1/2,1	2,8/3,0	2,0/2,1	3.7/4,0	1,7/1,8
	0,12	7,0/7,8	4,5/4,8	6,0/6,0	2,5/3,0	5,0/5,0	2,5/2,5	3.5/3,7	2,5/2,6	4,0/4,4	2.1/2.2
	0,15	8,5/9,3	5,0/5,4	6,6/6.6	3,0/3,5	5,6/5.6	3.0/3.0	3,8/4,1	2.8/3,0	4.2/4,6	2,7/2.8
ЛШМС-105	0,04	0,4/—	—	—	—,	.—	.—		—	—	—
	0,05	1,2/-	—		—		-—	——	——	——	—-
	0,06	3,0/3,2	1,0/1,0	—	—,	1.0/1,0	-—	—.	—-	—	•—
	0,10	6.5/7,0	4,0/4,0	5,1/5,1	2,8/2,8	4,8/4,8	2,6/2,6	2.8/3,2	2,0/2,3	4,2/4,6	2,3/2,4
	0,12	9,0/9,0	4,0/6,0	6,6/6,6	3,2/3,2	5,4/5,4	3,3/3,3	3,7/4,1	2,6/2.9	5,4/5,9	2.6/2,9
	0,15	9,3/9,8	6,5/6,5	7,5/7,5	3,9/3,9	7,2/7,2	3,4/3,4	4.2/4,6	2.6/3,0	5,8/6,4	3,2/3,3
ЛКМ-105	0,10	5,0/6,0	3,3/3,5	4,2/4,2	2,1/2,1	4,2/4,2	1,9/1,9	2,4/2,6	1,7/1.8	3,7/4,0	1,7/1.8
	0,12	6,0/7,5	4,2/4,5	5,4/5,4	2,8/2,8	4,8/4,8	2,5/2,5	2,8/3.0	2,0/2,1	4 0/4,4	2,1/2,2
	0,15	7.8/8 5	4,5/5,0	6,6/6 6	3,5/3,5	5,4/5,4	3,1/3,1	3,4/3,7	2,3/2,4	4,2/4,6	2,1/2,У
ЛКМС-105	0,10	6,0/6,5	3,6/3,6	5,0/5,0	2,7/2,7	4,4/4.4	2,4/2,4	2,4/2,8	2,0/2,5	4,2/4,6	2,3/2,4
	0,12	9,0/9,0	6,0/6,0	6,6/6,6	3,2/3,2	5,0/5,0	3,0/3,0	3,6/4,0	2,4/2,7	5,4/5,9	2.6/2,9
	0,15	9,3/9,8	6,0/6,0	7,5/7,5	3,9/3,9	6,6/6,6	З.С/3,2	4,2/4,6	2,7/3,0	5,8/6,4	3,1/3,3
ЛКТМ 105	0,17	7,8	4,5	4.2	3,0	4.5	3,0	3,0	1,9	4.0	2,1
	0,20	8,5	4,6	4,5	3,3	5,2	3,3	3,5	2,2	4,1	2,3
ЛКТММ-105	0,17	8,0	5,0	4,8	3,2	5.0	3,2	3,5	2.1	3,9	2.1
	0,20	8,5	5,2	5.0	3,5	5.5	3,4	4,0	2,5	4,2	2,3
Примечание. В знаменателях указаны значения t/nD Для лакотканей с государственным Знаком качества.
105 всех толщин и для ЛКМС-105 толщиной 012 мм. При этом после выдержки 72 ч в трансформаторном масле при 105±2°С лакоткани марки ЛХММ-105 и 18 ч лакотканей марок ЛХМС-105, ЛШМС-105 и ЛКМС-105 не должно происходить слипания слоев и отставания лаковой пленки от ткани при разматывании лакоткани. Для лакоткани марки ЛХММ-105, кроме того, требуется, чтобы после выдержки ее в трансформаторном масле при указанных выше условиях лакоткань не действовала на масло: кислотное число масла не должно повышаться более чем на 0,3 мг КОН на 1 г.
Допускается увеличение кислотного числа масла в течение гарантийного срока хранения лакоткани до 0.4 мг КОН на 1 г масла.
Требование бензиностоикости предъявляется к специальной марке шелковой лакоткани ЛШМС-105 толщиной 0,12 мм, у которой после пребывания 18 ч в авиационном бензине при 15—35 °C не должно происходить отслаивание лаковой пленки от основы.
Пробивное напряжение лакотканей в соответствии с требованиями ГОСТ и ТУ измеряют’ в исходном состоянии, после выдержки 18 ч при 15—35 °C и относительной влажности воздуха <р=45—75 % до и после перегиба, при 105±2°С, после пребывания 24 ч в атмосфере с относительной влажностью 95±2 % при 20±2°С и после термообработки при 100± ±2 °C и последующего перегиба. Для измерения применяют цилиндрические электроды диаметром 6 мм.
Пробивное напряжение лакотканей по ГОСТ и ТУ приведено в табл. 11.5.
По ГОСТ и ТУ нормируется у лакотканей также р, причем значения его должны быть не менее приведенных ниже значений, Ом-м:
При 15—35 °C и <р= 45—75 % ...	Ю11
При 105±2°С ........	10''
После 24 ч выдержки в воздухе при 20±2°С и ф=95+2 %.... Юе
$ п з
Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани
277
Таблица 11.6. Фактические значения удельного объемного сопротивления, тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости хлопчатобумажных и шелковых лакотканей
		р, Ом-м		tg б при 50 Гц	е/ при 50 Гц
Марка лакоткани	при 15—35 °C и Ф = 454-75 %	при 105±2 °C	после 24 ч выдержки в воздухе прн 20±2 °C и Ф = 95±2 %	при 15—35 °C и	<jp = 45-J-75 %
Л ХМ-105 ЛХМС-105 ЛХММ-105 ЛХБ-105 ЛШМ-105 ЛШМС-105 Л КМ-105 ЛКМС-105	3-1011—1012 8-Ю11—6- 1012 1012—1013 1012— 2,5-1013 4-Ю11—Ю13 8- юн—IO13 5-Ю11— Ю13 1Q12— IO13	2-107—4-109 7-107—IO™ 108—5-101° 3- Ю8—7-109 4-107—5-10° 8-Ю7—101» 5-107—IO’» 108—2-101°	10*—5- 10s 5-Ю7—8- 109 7-Ю7—4-101° 4-108—10Ю 2-107—IO70 5-I07—!010 2-Ю7—101» 7-Ю7—2-Ю10	0,168—0,183 0,146—0,185 0,137—0,194 0,035—0,05 0,05—0,082 0,046—0,082 0,042—0,085 0,042—0,079	4,1—4,5 4,2—4,6 4,4—4.6 4,1—4,5 3,8—4.4 4,0—4,3 3,9—4,4
Таблица 11.7. Эластичность и среднее пробивное напряжение в состоянии растяжения хлопчатобумажных и шелковых лакотканей по ГОСТ и ТУ
Марка	Номинальная толщина, мм	Нормированное относительное удлинение при растяжении, %	Допускаемые пределы средних, значений нагрузок для получения нормированного относительного удлинения. Н	Максимальные значения нагрузок для получения нормированного относительного удлинения. Н	Среднее Ь’пр лакоткани в состоянии растяжения, кВ, ие менее
ЛХМ-105	0,15	6	6—30	35	3,5
	0,17		6—30	35	4,0
	0,20		6—30	35	4,8
	0,24		6—40	45	5,2
	0,30		12—48	52	5,5
ЛХМС-105	0,17	6	9—35	38	4,3
	0,20		10—42	45	5,0
ЛХММ-105	0,17	6	9—35	38	4,5
	0,20		10—42	45	5,2
	0,24		10—45	47	5,6
ЛХБ-105	0,17	6	6—30	33	4,2
	0,20		6—30	33	5,0
	0,24		6—35	38	5,2
ЛШМ-105	0,08	6	2—10	11	2,7
	0,10		2—12	14	3,0
	0,12		3—12	14	3,5
	0,15		3—14	17	4,0
ЛШМС-105	0,05	6	1—9	11	—
	0,06		2—10	12	—
ЛШМС-105	0,10	6	3—12	14	3,0
	0,12		3—14	15	3,6
	0,15		3—15	18	4,5
Л КМ-105	0,10	10	1—9	12	3,0
	0,12		2—10	12	4,0
	0,15		2—16	19	4,6
ЛКМС-105	0,10	10	2—10	12	3,7
	0,12		2—10	12	4,5
	0,15		2—16	19	5,0
лктм	0,17	6	4—20	4,0	
	0,20		4—20	4,8	—
лктмм	0,17	6	4—25	4,5	—
	0,20		4—28	5,2	
Примечание. Согласно ГОСТ и ТУ нагрузка для получения нормированного относительного удлинения на отдельных полосках лакоткани может выходить за пределы средних значений норм только в какую-нибудь одну сторону: либо быть меньше нижнего предела, либо больше верхнего предела. '
278
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Значения р лакоткани марки ЛШМС-105 толщиной 0.04 и 0,05 мм не нормируются.
При испытании лакоткани, поставляемой в страны — члены СЭВ, принимается относительная влажность воздуха 93±2% при 23±2СС.
Фактические значения р, tg 6 и е, приведены в табл. 11.6.
. .Эластичность лакотканей характеризуется нагрузкой, необходимой для получения нормированного относительного удлинения при растяжении под углом 43—45° к нитям основы и значением Б’пр, измеренным в состоянии этого удлинения. Чем меньше нагрузка и чем меньше при этом снижается 67пр по сравнению с его значением в исходном состоянии, тем выше эластичность лакоткани.
Требования в отношении эластичности, а также среднего пробивного напряжения лакотканей в состоянии растяжения по ГОСТ и ТУ приведены в табч. 11.7.
Водопоглощение лакотканей в ГОСТ и ТУ не нормируется.
Средние фактические значения водопоглощения, %, за 24 ч пребывания в воде, % (мае.)
ЛХМ-105.................... 4,0—6,0
ЛХМС-105................... 4,0—5,8
ЛХММ-105................... 4,0—5,6
ЛХБ-105.................... 3,8—4,7
ЛШМ-105.................... 3,6—5,0
ЛШМС-105................... 3,6—4,2
ЛКМ-105.................... 2,0—3,5
ЛКМС-105................... 1,9—3,3
Масса лакотканей зависит от вида текстильной основы и толщины лакоткани. В табл. 11.8 приведены средние фактические значения массы 1 м5 лакотканей.
Таблица 11.8. Средняя масса хлопчатобумажных и шелковых лакотканей
Марка лакоткани	Но миналь-ьая толщина, мм	М ассг 1 кг
ЛХМ-105	0,15	0,165
ЛХМ-105,	ЛХМС-105,	0,17	0,185
ЛХММ-105, ЛХБ-105		
ЛХМ-105,	ЛХММ-105,	0,20	0,235
ЛХБ-105	0,24	0,285
ЛХМ-105	0,30	0,350
ЛШМС-105	0,04	0,040
	0,05	0.050
	0,06	0,060
ЛШМ-105. ЛШМС-105	0,08	0,080
ЛШМ-105,	ЛШМС-105.	0,10	0,100
ЛКМ-105, ЛКСМ 105	0,12	0,125
	0,15	0,160
11.4. СТЕКЛОЛАКОТКАНИ
Нагревостойкость стеклолакотканей определяется нагревостойкостью пропитывающего состава, применяемого для изготовления стеклолакотканей. В зависимости от типа пропиточного лака стеклолакоткани выпускаются классов нагревостойкости от А до Н.
Для изготовления всех видов стеклолако
тканей применяется электроизоляционная стеклянная ткань из стекловолокна на основе алю-моборосиликатного стекла (§ 9.4).
Масляные стеклолакоткани вырабатываются с применением масляных лаков типа МА-585 (§ 6.5), аналогичных применяемым для изготовления хлопчатобумажных и шелковых лакотканей. Свойства их близки к свойствам масляных хлопчатобумажных лакотканей, но благодаря применению стекловолокна в качестве волокнистой основы они обладают большей прочностью при растяжении и повышенной нагревостойкостью; в некоторых случаях они могут использоваться как электроизоляционный материал класса нагревостойксти Е.
Бтумно-масляно-алкидные стеклолакоткани изготавливаются на основе битумно-масля-но-алкидного лака БТ-963 (§ 6 5) Они относятся к классу нагревостойкости В; по механическим свойствам не отличаются от масляных стеклолакотканей; обладают более высокими электрическими показателями и повышенной влагостойкостью; эластичность их ниже, чем масляных. Битумно-масляно-алкидные стеклолакоткани, так же как битумно-масляные хлопчатобумажные лакоткани, недостаточно бензино- и маслостойки.
Полиэфирноэпоксидные стеклолакоткани относятся к классу нагревостойкости F. Для их изготовления применяется полиэфирноэпок-сидный лак ПЭ-942 (§ 6.5). Эти стеклолакоткани обладают наиболее высоким пробивным напряжением по сравнению с другими стекло-лакотканями; отличаются большей стабильностью свойств в процессе длительного нагрева при рабочей температуре и хорошей масло- и бензиностойкостью.
Кремнийорганические стеклолакоткани изготавливаются на основе кремнийорганиче-ского, модифицированного полиэфиром лака КО-915 (§ 6.5). Отличительной особенностью этих стеклолакотканей является высокая нагревостойкость: они относятся к классу нагревостойкости Н. Кремнийорганические стеклолакоткани отличаются также малой зависимостью электрических свойств от температуры и воздействия влажной среды. Из всех стеклолакотканей они наиболее стойки к действию тропического климата. К недостаткам кремнийор-ганических стеклолакотканей относятся пониженная маслостойкость и недостаточная стойкость к действию органических растворителей. Кроме того, механическая прочность лаковой пленки кремнийорганических стеклолакотканей ниже, чем у других стеклолакотканей.
Кремнийорганическая полупроводящая стеклолакоткань представляет собой стеклянную ткань, пропитанную эмалью на основе кремнийорганического связующего (лак КО-991-4), в состав которой входит графит. Основным назначением полупроводящей стеклолакоткани является изоляция статорных обмоток высоковольтных электрических машин в местах выхода из паза с целью выравнивания градиента напряжения.
Технологический процесс производства стеклолакотканей аналогичен процессу изготовления хлопчатобумажных и шелковых лакотканей.
Марки стеклянных тканей, применяемые для изготовления различных типов стеклолакотканей, приведены в табл. 11.9.
§ 11.3
Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани
279
Таблица 11.9. Марки стеклянных тканей, применяемых для изготовления стеклолакотканей
Марка стекл ол акоткани	Номинальная толщина, мм		Марка стеклянной ткани
ЛСК-155/180, ЛСК/С-155/180	0,05; 0.06		Э-27 по технической документации, утвержденной в установленном порядке
ЛСП-130/155, ЛСК-155/180, ЛСК-С-155/180	0,08; 010		Э2-46 по ГОСТ 19907-83
ЛСЭ-105/130, ЛСБ-120/130, ЛСП-130/155, ЛСК-155/180, ЛСК/С-155/180, ЛСКР-180, Л СК-5	0, !2		Э2-62 по ГОСТ 19907-83
ЛСКЛ-155 РСК Л СМ-105/120, ЛСЛ-105/120. ЛСЭ-105/130. ЛСБ-120/130, ЛСП-130/155, ЛСК-155/180, ЛСК/С-155/180, ЛСКР-180, ЛСК-5	0,12 0,13 0,15		Э2-80 и Э2-100 по ГОСТ 19907-83; Э2/1-80 по технической документации, утвержденной в установленном порядке Э2-62 по ГОСТ 19907-83
ЛСМ-105/120, ЛСБ-120/130, ЛСК-155/180. ЛСК/С-155/180, ЛСК-5	0,15		Э2-80 по ГОСТ 19907-83; Э2/1-80 по технической документации, утвержденной в установленном порядке
ЛСКЛ-155, ЛСКЛ/С-155, РСК	0,15		Э2-100 и Э2-125 по ГОСТ 19907-83
ЛСМ-105/120, ЛСММ-105/120, ЛСЛ-105/120, ЛСЭ-105/130, ЛСБ-120/130, ЛСП-130/155, ЛСК-155/180, ЛСК/С-155/180, ЛСКР-180	0,17		Э2-80 по ГОСТ 19907-83; Э2/1-80 по	технической документации, утвержденной в установленном порядке
Продолжение табл. 11.9
Марка стеклолакоткани	Номинальная толщина, мм	।		Марка стеклянной ткани
ЛСМ-105/120, ЛСММ-105/120, ЛСБ 120/130, ЛСК-155/180, ЛСК/С-155/180.	0,17		Э2-100 по ГОСТ 19907-83
ЛСМ-105/120, ЛСММ-105/120, ЛСЛ 105/120 ЛСЭ 105/130, ЛСК 155/180, ЛСК/С-155/180, ЛСК-5, ЛСКР-180	0,20		Э2-100 по ГОСТ 19907-83
ЛСБ 120/130 ЛСМ 105/120, ЛСЭ 105/130, ЛСБ-120/130	0,20 0,24		Э2-100 и Э2-125 по ГОСТ 19907-83
РСК ЛСЛК-105/120 ЛСБК-120/130	0,23 0,15; 0,17; 0,20 0,12; 0,15; 0,17; 0,20		И	ТОЛЩИНОЙ 0,20 мм по технической документации,	утверж- денной в установленном порядке ЭЗ я Э4 по ГОСТ 19907-83
ЛСПК I3C/155	0,12; 0,15; 0,17		Э4-62П по ТУ 6-11-336-74
ЛСКК-155/180	0,12; 0,15; 0.17; 0,20		ЭЗ/1-100, Э4/1-62 я Э4/1-80 по ТУ 6-11-420-76
Масляные стеклолакоткани изготовляют ка пропиточных машинах с паровым обогревом так же, как хлопчатобумажные лакоткани. Для изготовления стеклолакотканей остальных марок используют трехкратные пропиточные машины с сушильными камерами, обогреваемыми высококипящим органическим теплоносителем, который обеспечивает температуру в сушильной камере 180—210 °C. В зависимости от марки и толщины стеклолакоткани применяют двух- или трехкратную пропитку, скорость пропитки при этом колеблется от 9—15 до 20— 38 м/ч.
Свойства. Стеклолакоткани выпускаются в рулонах шириной 690, 790; 890; 940; 990; 1060 и 1140 мм. Предельные отклонения по ширине рулона не должны превышать ±20 мм. В рулоне должно быть ие менее 40 м стеклолакоткани, а длина маломерных отрезков — не менее 5 м при их количестве не более двух на
280
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 1110 Толщина стеклолакотканей и отклонения от номинальной толщины
Марка	Номинальная толщина, мм	Предельное отклонение от номинальной толщины, мм		
		среднее	в отдельных	| точках
Л СМ-105/120 Л СМ-105/120 с государственным Знаком качества ЛСММ-105/120 Л СБ-120/130 ЛСБК-120/130 ЛСП-130/155 ЛСП-130/155 с государственным Знаком качества ЛС Л К-130/155 ЛСК-155/180: ЛСК/С Л СК-155/180 С государственным Знаком качества Л СКК-155/180 ЛСК-5	0,15; 0,17; 0,20 0,24 0,15; 0,17 0,20 0,24 0,17; 0,20 0,24 0,12 0,15; 0,17; 0,20 0,24 0,12 0,15: 0,17; 0,20 . 0,24 0,08 0,10 0,12 0.15; 0,17 0,08 0,10 0,12 0,15; 0,17 0,12 0,15; 0,17 0,05 0,06; 0.08 0.10 0.12; 0,15 0,17; 0,20 0,10 0,12; 0,15 0,17; 0,20 0.12; 0.15 0,17; 0,20 0,12; 0,15 0,20	±0,02 ±0,02 +0,02; —0,01 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 +0,02; —0,01 ±0,02 ±0,02 +0,02; —0,01 +0,03; —0,02 +0,03; —0,02 ±0,01 +0,01; —0,02 +0,01; —0,02 ±0,02 ±0,01 ±0,01 ±0,01 ±0,02 ±0,02 +0,03; —0,02 + 0,01 ±0.01 +0,02; —0,01 ±0,02 +0,02; —0,03 +0,02; —0,01 +0,02; —0.01 -j-0,02; —0,03 +0,03; —0 02 ±0,03 ±0,02 ±0,03	±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0,04 +0,03 —0.02 ±0,03 ±0,04 +0,05 —0,02 +0,06 —0,03 +0,07 —0,04 ±0,02 ±0,02 +0,02 -0,03 ±0,03 ±0,02 ±0,02 +0,02 —0,03 ±0,03 +0,05 —0,03 +0,06 —0,03 ±0,01 ±0,02 ±0,02 ±0,03 ±0,04 ±0,02 +0,03 ±0.04 +0,06 —0,03 +0,07 -0,04 ±0,03 ±0.04	
Примечание По нормам ГОСТ одно из 10 вначепий может превышать отклонение от толщины стеклолакоткани.
каждые 40 м стеклолакоткани. По специальному требованию стеклолакоткани могут выпускаться в роликах.
Толщина стеклолакотканей и предельные отклонения от номинальной толщины приведены в табл. 11.10
Удельная разрывная нагрузка стеклолакотканей зависит от их толщины и примерно одинакова для всех vMpoK стеклолакотканей
Таблица 11.11. Удельная разрывная нагрузка стеклолакотканей по ГОСТ и ТУ
Номинальная толщина стеклолакоткани, мм	Удельная разрывная нагрузка вдоль основы, Н/см, не менее	
	средняя |	минимальная
0,05	25	20
0,06	30	25
0,08	45	35
0,10	60	45
0,12	90	70
0,15	105	85
0,17	130	95
0,20	150	100
0,24	170	120
Примечание. Удельная разрывная нагрузка стеклолакоткани ЛСК-5 не нормируется
Термопластичность и маслостойкость стеклолакотканей оцениваются аналогично хлопчатобумажным и шелковым лакотканям. В соответствии с ГОСТ стеклолакоткани большинства марок не должны обладать термопластичностью. Термопластичность стеклолакоткани марки ЛСК-5 по ТУ не нормируется. Требование маслостойкости предъявляется только к стеклолакоткани марки ЛСММ 105/120.
Пробивное напряжение стеклолакотканей измеряют при тех же условиях, что и для хлопчатобумажных и шелковых лакотканей. По ГОСТ и ТУ не нормируется лишь 1/пр после термообработки и последующего перегиба. В зависимости от марки и толщины стеклолакоткани меняется также масса валика, которым прокатывают место перегиба при определении £/Пр после перегиба в исходном состоянии. В табл. 11.11 приведены требования ГОСТ и ТУ для б/Пр стеклолакотканей.
Удельное объемное сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость приведены в табл. 11.12. Последние два параметра не нормируются ГОСТ и ТУ, поэтому в таблицах приведены только фактические значения tg 6 и е?. Удельное поверхностное сопротивление является основным показателем качества полупроводящей стеклолакоткани. Оно равно 103—105 Ом при 15— 35 °C и относительной влажности воздуха 45— 75 %, а также при 180±5°С.
Эластичность стеклолакотканей, выпускаемых по ГОСТ и ТУ, как хлопчатобумажных и шелковых лакотканей характеризуется нагрузкой, необходимой для получения нормированного относительного удлинения при растяжении образцов, нарезанных под углом 43—45° к нитям основы, и соответствующим этому растяжению пробивным напряжением.
Эластичность стеклолакоткани марки ЛСК-5 оценивают относительным удлинением при растяжении также под углом 43—45°, получаемым под действием заданного растягивающего усилия.
Требования ГОСТ по эластичности и фактические значения среднего пробивного напряжения стеклолакотканей в состоянии растяжения приведены в табл. И 13
Водопоглощение стеклолакотканей зависит от типа пропиточного лака, примененного при
§ 11.3
Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани
281
Таблица 11.11. Пробивное напряжение стеклолакотканей по ГОСТ и ТУ
		2	Пробивное напряжение (действующее значение) на электродах диаметром кВ, не менее										5 мм.
		S S S 3" ч о	при 15—35 °C и (р =			454-75 %			при повышенной температуре			после 24 ч выдержки в в воздухе при 20+2 °C и ф == 95+2 %	
Марка			до перегиба 		после перегиба								
		Номинальная i	среднее	в отдельных точках	масса валика, кг 		среднее	в отдельных точках	ей а Q ф с S Ф	испытания, °C	среднее	в отдельных точках	среднее	в отдельных точках'
ЛСМ-105/120, ЛСМ-105/120 со ком качества	Зна-	0,15 0,17	5,4/6.0 6,0/6,3	3,2/3,5 3,5/3,8	2±0,05	3,6/3,9 4,2/4,5	2,6/2,8 2,8/3,0	120		3,6/3,6 4,1/4,1	2,6/2,6 3,0/3,0	2.4/2.6 3,0/3.3	1.5/1,6 2,0/2,1
		0,20	6.7/7,0	3,9/4,2		4,4/4,7	2,9/3,2			4,6/4,6	3,2/3,2	3,4/3,7	2,6/2.7
		0,24	8,0/8,3	4,2/4,5		5,4/5,7	3,1/3,4			5,6/5,6	3,9/3,9	4,2/4,6	2,7/2,8
ЛСММ-105/120		0,17	7/2	4,0	2+0,05	4,5	3,0	120		4,5	3,3	3,2	2.3
		0,20	8/3	4.8		4,6	3,1			5,0	3,6	3,6	2,'7
		0,24	9/2	5,8		5,5	3,2			6,0	4,3	4.6	2.9
ЛСБ-120/130		0,12	5/6	2,6	0,5±0,02	2,7	1,3	130		3,7	2,4	2,0	0,9
		0,15	6/6	3,3	1+0,05	4,1	2,2			5,5	2,7	3.5	2,6
ЛСЬК-120/130		0,17	7/8	3,9	2+0,05	4,8	2,6	130		6,0	3,6	3,7	2,8
		0,20	9/6	5,2	2±0,05	7,0	4,5			7,1	4,2	4.0	3.3
		0,24	10/8	5,8	2+0,05	8,6	5,2			7,7	4,8	4,1	3.4
ЛСП-130/155, ЛСП-130/155 со ком качества	Зна-	0,08 0,10	3,6/3,6 4,8/4,8	0,8/1,2	0,2+0,02	1,6/1,7	—	155		1.6/1,6 2,4/2.4	0,6/0,8	1,6/1.8 1.9/2,2	0,6/0,7
		0,12	6,0/6,0	2,9/3,0	0,5+0,02	3,5/3,5	1,9/1,9			3.1/3,1	1,3/1,4	2.1/2.5	1,3/1.5
		0,15	7,9/7,9	4,0/4,5	1±0,05	4,4/4,4	2,6/2,6			3,7/3,7	2,0/2,1	3.3/3.6	2.6/2,8
ЛСПК-130/155		0,17	9,0/9,0	5,2/5,2	2+0,05	5,0/5,2	3,0/3,0	155		4,2/4,2	2,5/2,6	3,5/4.2	2,8/3,0
ЛСК-155/180, ЛСК-155/180 со ком качества	Зна-	0,05 0,06	1,5 2,8	—	—	—		180		0.5 0,7	—	й.6 0,8	—
		0,08	3,6	—	—	—	—			1.5	—	2,5	
		0,10	5,0/5,4	1,0/4,0	0,2+0,02	1,2/1,2	—	180		з.о/з,о	0,6/0,6	2,8/3,3	0.8/0,9
		0,12	6,0/6,5	3,0/4,5	0,2±0,02	2,5/2,5	1,3/1,3			3,3/3,3	2.4/2,4	3,0/3,6	1,5/1.7
		0,15	7.5/8,0	4,0/5,0	0,5+0,02	4,0/4,0	2,0/2.0			4.5/4,5	3,0/3,2	4,0/4,8	2,8/3.Э
ЛСК/С		0,17	8,2/8,8	4,6/6,0	0,5+0,02	4,3/4,3	2,5/2,5	180		4,8/4,8	3,3/3,3	4,5/5,4	3,0/3,3
ЛСКК		0,20	9,0/9,6	5,3/7,0	0,1±0,05	4,8/4,8	2.7/2,7	180		5,5/5,5	3,6/3,6	5,0/6,0	3,3/3.6
Примечания: 1. В знаменателе указаны значения пробивного Знаком качества.
2 Стеклолакоткань ЛСКК выпускается толщиной 0,12; 0,15; 0,17; 0,20
3. Стеклолакоткани ЛСК-155/180 и ЛСК/С выпускаются всех толщин.
напряжения для стеклолакотканей со мм.
282
П ропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 11.12. Удельное объемное сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и диэлектрическая проницаемость стеклолакотканей
				р»	Ом-м			tg б при 50 Гц	£г ПРИ 50 Гн
	ПрР <р	15—35 °C и =-- 454-75 %	при повышенной температуре			после 24 ч выдержки в воздухе при 20+2 °C  и ф = 95+2 %		при 15—35 °C и ф == 454-74 %	
стеклолакотка. и	по ГОСТ и ТУ не ме ее	фактические . и а чей if я	гемпературп иснытанм । СС	:о ГОС1 и ! Г4' не vсне	фактическ!е значения	по ГОС i ' ТУ е мекее	фактические зиаченн	фактические значения	
ЛСМ-105/120	10й	1,2-10“—	120	10s	108—5- 10s	10s	1,2-10“-	0,035—	3,8-
		7-10й					1,4-1011	0,074	4,2
ЛСМ-105/120	10“	1,5- 10“—	120	I08	5-IO8—	10“	1,5-10“—	—	3,8—
со Знаком		7,5-10“			6- 10‘J		2-10“		4,2
качества									
ЛСММ-105/120	10“	5- 10“—10“	120	10®	5-108—10s	10s	10“—5-10“	0,032—	3,9—
								0,070	4,3
ЛСБ-120/130,	Ю12	2-1012—	130	10®	108—4. Ю9	10“	1011— 1012	0,019—	3, —
ЛСБК-120/130		2-10“						0,048	4,2
ЛСП-130/155,	10“	10й—1012	155	ю7	107—5-Ю7	10s	108—10“	0,044—	4,0—
ЛСПК-130/155								0,085	4,4
ЛСП-130/155	1011	2-Ю11—	155	107	10’—108	5-Ю8	5-108—	0,040—	4,0—
со Знаком		5-10“					5-10“	0,082	4,4
качества									
ЛСК-155/180,	1012	6-Ю12—	180	10®	2.10s —10“	юн	Ю12—1018	0,005—	3,0—
ЛСКК-155/180		6-1018						0,01	3,5
ЛСК-155/180	10“	7-1012—	180	10»	3-109—	ion	5-1012—	0,005—	3,0—
со Знаком		7-10“			3-10“		2-10“	0,01	3,5
качества									
Таблица 11.13. Эластичность и среднее пробивное напряжение в состоянии растяжения стеклолакотканей по ГОСТ и ТУ
Марка	Номинальная толщина, мм	Нормированное относительное удлинение при растяжении, %	Допускаемые пределы средних значений нагрузок для получения нормированного гтноси-тельного удлинения, Н	Максимальные значения нагрузок для получения нормированного относительного удлинения, Н	Среднее С/пр стеклолакб-ткани в состоянии растяжения, кВ, не менее
ЛСМ-105/120	0,15	6	5—20	25	3,5
	0,17		5—25	30	4,0
	0,20		6—30	35	4,3
	0,24		7—35	40	4,5
ЛСММ-105/120	0,17	6	6—35	40	4,5
	0,20		7—40	45	4,8
	0,24		8—45	50	5,0
ЛСБ-120/130	0,12	6	6—27	30	3,8
ЛСБК-120/130	0,15		8—32	37	4,2
	0,17		9—47	52	5,0
	0,20		11—50	55	5,8
	0,24		12—55	60	6,5
ЛСП-130/155,	0,08	6	4—26	30	.—-
ЛСПК-130/155	0,10		5—30	35	—
	0,12		6—36/5—38	40	3,8/3,8
	0,15		8—42/8—43	42/47	4,4/4,2
	0,17		10—43/10—45	45/50	5,0/4,8
ЛСК-155/180,	0,05	6	1—25	30	—
ЛСКК-155/180	0,06		1—25	30	—
	0,08		4—30	32	—
	0,10		4—30	35	-—
	0,12		4—32	38	3,9
	0,15		5—35	40	4,5
	0,17		7—40	45	5,0
	0,20		8—42	47	5,8
Примечание. В знаменателе указаны значения для стеклолакоткани ЛСПК-130/150.
§ 11.5
Стеклолакоткани
283
изготовлении стеклолакоткани По ГОСТ и ТУ водопоглощение не нормируется.
Средние фактические значения водопоглощения, %, за 24 ч
ЛСМ-105/120 ................. 2,0—3,5
ЛСММ-105/120 ................ 2,0—3,0
ЛСБ-120/130 ................. 0,1—0,3
ЛСП-130/155 ................. 1,1—2,5
ЛСК-155/180 ................. 0,1—0,3
ЛСК-5........................0,3—0,6
Эластичность стеклолакоткани марки ЛСК-5
Растягивающее усилие, Н . , . , .	30
Относительное удлинение, %, ие менее	4
Кроме приведенных значений для стеклолакоткани ЛСК/С, последняя должна сохранять уровень свойств в течение гарантийного срока хранения (11 лет) не ниже:
Стойкость к нагреванию при 200 °C
в течение, с, не менее ................. 5
р, Ом-м, не менее .................... 104
£пр, МВ/м, не менее..................... 3
Масса стеклолакотканей приведена в табл.
11.14.
Таблица 11.14. Средняя масса 1 м2 стеклолакоткани
Марка	Номинальная толщина, мм	Масса 1 ы2, кг
ЛСМ-105/120,	0,15	0,200
ЛСММ-105/120	0,17	0,230
	0,20	0,260
	0,24	0,300
ЛСБ-120/130	0,12	0,160
	0,15	0,200
	0,17	0,240
	0,20	0,265
	0,24	0,300
ЛСП-130/155	0,08	0,095
	0,10	0,140
	0,12	0,180
	0,15	0,200
	0,17	0,230
ЛСК-155/180	0,05	0.070
	0,06	0,085
	0,08	0,110
	0,10	0,130
	0,12	0,185
	0,15	0,200
	0,17	0,240
	0,20	0,270
11.5.	СТЕКЛОЛАКОТКАНИ НА ОСНОВЕ ФТОРОПЛАСТОВ
Стеклолакоткани на основе фторопластов отличаются от всех других видов лакотканей более высокой нагревостойкостью, повышенны
ми электрическими показателями и химостой-костью. Они представляют собой ткань нз алю-моборосилнкатного стекловолокна, пропитанную суспензией фторопласта.
Используются тканн из стеклянных крученых комплексных нитей (ГОСТ 19907-74) толщиной 0,1; 0,06 и 0,03 мм и стеклянная ткань марки М-1 (§ 10.4). Для пропитки применяют суспензии фторопласта-4Д и фторопласта-4ДУ. Пропитку производят многократно (6—10 раз) с последующей термообработкой (спеканием) каждого слоя при температуре до 370 °C.
Использование фторопластов в качестве пропитывающих составов обусловливает ряд специфических свойств фторопластовых стеклолакотканей. Высокие электрические показатели, присущие фторопластам, сохраняются и у стеклолакотканей, хотя в общем они несколько ниже, чем у чистых фторопластов, особенно при высоких частотах (106 Гц). Вместе с тем каркас из стеклянной ткани существенно повышает механические свойства материала; как правило, они в 2—3 раза выше, чем у чистых фторопластов. По сравнению с другими видами электроизоляционных лакотканей фторопластовые стеклолакоткани обладают значительно меньшей эластичностью и относительным удлинением при растяжении: они более жестки и упруги. Введение стекловолокнистого каркаса практически ликвидирует хладотекучесть фторопластов.
Фторопластовые стеклолакоткани отличаются высокой стойкостью к нефтяным маслам, растворителям и различным химическим реагентам: кислотам, щелочам, окислителям. Однако для многих агрессивных сред они довольно легко проницаемы, особенно при использовании тонких материалов. Стойкость фторопластовых лакотканей в тропических условиях и к действию плесневых грибов также весьма высокая. Стеклолакоткани на основе фторопластов ие воспламеняются.
Стеклолакоткани выпускают трех марок: Ф 4Д-Э01 и Ф-4Д-Э003 — на основе фтороплас-та-4Д; Ф-4Д-М-1-006 — на основе фтороплас-та-4ДУ. Ф-4Д — обозначает суспензию Фторо-пласта-4Д или 4ДУ; Э01, ЭООЗ и М-1-006 — марку стеклянной ткани: Э — электроизоляционная; 01, 003 и 006 —толщину стеклянной ткани в миллиметрах.
Стеклолакоткани марок Ф-4Д-Э01 и Ф-4Д-Э003 и Ф-4Д-М-1-006 могут эксплуатироваться при —100 ч- +250 °C.
Стеклолакоткани марок Ф-4Д-Э01, Ф-4Д-Э003 и Ф-4Д-М-1-006 выпускаются двух сортов; для целей электрической изоляции применяется сорт 1.
Фторопластовые стеклолакоткани из-за их повышенной жесткости и упругости применяются для электрической изоляции главным образом в виде различных межслоевых, межфазных прокладок в дросселях и трансформаторах, для пазовой изоляции, кроме того, используются для изготовления фольгированного материала, предназначенного для оснований печатных схем.
Стеклолакоткани на основе фторопластов выпускаются в рулонах. Свойства приведены в табл. 11.15.
284
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Т аблида 11.15. Свойства стеклолакотканей на основе фторопластов
Показатель	Ф-4Д-Э01		Ф-4Д-ЭООЗ		Ф-4Д-М-1-006	
	сорт 1	сорт 2	сорт 1	сорт 2	сорт 1	сорт 2.
Внешний внд	От белого до светло-коричневого док. Края ровно обрезаны			цвета без отверстий, трещин, скла-		
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее	745-1О5	588-Ю5	539-1О5	461105	637-10s	588-Ю5
р. Ом-м, не менее	5-Ю13	2 1013	1013	1012	5-1013	101”
tg б (106 Гц) не более	0,0007	0,0015	0,0015	—	0,0015	0,0020
бг (106 Гц) не более	2,6	3,0	2,8	—,	2,8	3,2
Епи при постоянном напряжении, МВ/м, не менее	60	20	50	8	25	10
Массовая доля фторопласта, %, не меиее	75	40	70	50	65	50
11.6.	РЕЗИНОСТЕКЛОЛАКОТКАНИ
Резиностеклолакоткани являются разновидностью стеклолакотканей и отличаются от них повышенной эластичностью вследствие применения для пропитки составов иа основе каучуков. Это обусловливает специфические свойства резиностеклолакотканей: способность выдерживать многократные резкие перегибы и большие растягивающие нагрузки без разрушения лаковой пленки и, следовательно, без заметного снижения электрических показателей. Изоляция из резиностеклолакотканей благодаря этому получается монолитной, без воздушных включений, и резиностеклолакоткани в ряде случаев используют в качестве основной изоляции вместо материалов на основе слюды.
.Для изготовления резиностеклолакотканей, как и для других стеклолакотканей, используются ткани из алюмоборосиликатного стеклянного волокна. Резиностеклолакоткани выпускаются на классы нагревостойкости А и Н.
Латексная резиностеклолакоткань представляет собой стеклянную ткань, пропитанную составом из композиции бутадиен-стирольного и полистйрольного латексов. Она относится к классу нагревостойкости А; при использовании для неответственных назначений может применяться по классу нагревостойкости Е. По свойствам близка к масляным стеклолакотканям, но обладает значительно большей эластичностью; менее равномерна по толщине, поэтому выпускается с большими допускаемыми отклонениями от номинальной толщины.
Эскапоновая резиностеклолакоткань изготавливается на основе лака из продукта термической обработки синтетического каучука СКВ с вулканизирующей и стабилизирующей добавками; обладает высокими электрическими свойствами и большой эластичностью, но менее влагостойка, чем другие резиностеклолакоткани.
Эскапоновая резиностеклолакоткань быстро стареет и становится жесткой при воздействии тепла и кислорода воздуха. Поэтому ее следует применять для многослойной изоляции, когда наружный слой стеклолакоткани защищает внутренние слои от окислительных про
цессов и препятствует старению изоляции. Согласно ГОСТ 8865-70 эскапоновая резиностеклолакоткань, если она применяется без сочетания с другими электроизоляционными материалами класса нагревостойкости В или выше, относится к классу нагревостойкости А при применении в один слой и к классу нагревостой-
Таблица 11.16. Толщина резиностеклолакотканей и отклонения от номинальной толщины
Марка	Номинальная толщина, мм	Предельное отклонение от номинальной толщины, мм	
		среднее	в отдел ь-ных точ- ках
ЛСЛ-105/120 ЛСЛ-105/120 со Знаком качества ЛСЛК-105/120 ЛСЭ-105/130 ЛСКР-180 ЛСКР-180 со Знаком качества	0,15; 0,17 0,20 0,15; 0,17 0,20 0,15; 0,17 0,20 0,12 0,15; 0,17; 0,20 0,24 0,12; 0,15; 0,17; 0,20 0,12; 0,15 0,17; 0,20 0,13 0,15 0,23	±0,02 ±0,03 ±0,02 ±0,03 ±0,03; —0,02 4-0,04; —0,03 +0,01; —0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 ±0,02 +0,02; —0,01 ±0,02 ±0,03	±0,04 ±0,05 ±0,04 ±0,05 ±0,04; —0,03 +0,08; —0,05 +0,02; —0,03 ±0,03 ±0,04 ±0,03 ±0,02 ±0,03 ±0,03 ±0,03 ±0,04
§ 11:6
Резиноо^еклолакоткани
285
кости Е — при многослойной изоляции. Она относится также к классу нагревостойкости Е, если применяется в сочетании с другими материалами класса нагревостойкости Е при любом числе слоев.
Кремнийоргачическая резиностеклолако-ткань марки ЛСКР-180 получается путем комбинированной пропитки стеклоткани кремний-органическим лаком К-43 (первый слой) и раствором полидиметилсилоксанового каучука СКТ. Из всех кремнийорганических стеклола-коткаией она наиболее нагревостойка (выдерживает нагрев до 200 °C). Кремнийорганиче-ская резиностеклолакоткань стойка к действию кислорода, озона и света и обладает высокой морозостойкостью, но недостаточно стойка к действию растворителей и масел.
Кремнийорганическая резиностеклоткань марки РСК в отличие от ЛСКР-180 пропитывается раствором резиновой смеси, представляющим собой смесь полидиметилсилоксаиово-го каучука с наполнителями. Предназначена эта резиностеклоткань для механической защиты изоляции проводов, и поэтому электрические свойства по ТУ не нормируются.
Технологический процесс производства. Ре-зиностеклолакоткани изготавливают аналогично стеклолакотканям, применяя для получения латексной резиностеклолакоткани машины трехкратной пропитки с паровым обогревом, кремнийорганической — машины с высококипя-щим органическим теплоносителем и для эска-поновой резиностеклолакоткани — специальные машины двукратной пропитки с индукционным электрическим обогревом. Высота сушильной камеры такой машины 3 м, температура в пер-
Таблица 11.17. Удельная разрывная нагрузка резиностеклолакотканей по
ГОСТ и ТУ
Марка	Номинальная толщина, мм	Удельная разрывная нагрузка вдоль основы, Н/см. не менее	
		средняя	минимальная
ЛСЛ-105/120,	0,12	90	70
Л СЛ К-105/120, ЛСЭ-105/130 ЛСЛ-105/120,	0,15	105	85
ЛСЛК-105/120,	0,17	130	95
ЛСЭ-105/130,	0,20	150	100
ЛСКР-180 ЛСЛ-105/120,	0,24	170	120
ЛСЛК-105/120, ЛСЭ-105/130 РСК	0,13	80	
	0,15	105	—
	0,23	180	—
вой сушильной камере 90—150 °C, во второй — 150—210°С, скорость пропитки 60—82 м/ч. На этой же машине изготавливают резиностеклоткань марки РСК, причем пропитку ведут в одной ванне, а вторую камеру используют для дополнительной сушки. Температура в обеих камерах 150—175 °C, скорость пропитки 22— 26 м/ч.
При изготовлении латексной резнностекло-лакоткани стеклянную ткань перед пропиткой подвергают обжигу для удаления замаслива-
Таблица 11.18. Пробивное напряжение резиностеклолакотканей по ГОСТ и ТУ
Марка	Номинальная толщина, мм	На электродах диаметром 6 мм, кВ, не менее									
		при 15—35 °C н 01=454-75%				при повышенной температуре				после 24 ч выдержки в вогдухе при 20чЛ°С и ф=95±2%	
		до перегиба		после перегиба		I темпера- 1	тура испытания, °C	среднее	в отдельных точках		
		среднее	в отдельных точках	среднее	в отдельных точ- ках					среднее	в отдельных точ- ках
ЛСЛ-105/120, ЛСЛ-105/120, ЛСЛ-105/120 со Знаком качества	0,15 0,17 0,20	5,4/5,6 6,2/6,5 6,8/6,8	3,2/3,3 3,5/3,6 4,0/4,0	4,4/4,4 5,2/5,2 5,8/5,8	2,6/2,6 2,8/2,8 3,2/3,2	120		5,0/5,0 5,4/5,4 5,8/5,8	2,6/2,6 3,2/3,2 3,8/3,8	1,9/1,9 2,6/2,6 3,0/3,0	1,3/1,3 1,8/1,8 2,0/2,0
ЛСЭ-105/130	0,12 0,15 0,17 0,20 0,24	4,8 5,6 7,2 8,4 9,6	2,6 3,9 4,2 5,2 5,8	3,3 4,6 5,2 7,0 7,6	1,9 2,6 3,2 3,9 4,5	130		3,7 5,2 5,8 6,8 7,8	2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	1,4 1,9 2,5 3,0 3,6	0,7 1,3 1,7 1,9 2,2
ЛСКР-180, ЛСКР-180 со Знаком качества	0,12 0,15 0,17 0,20	1,9/1,9 3,3/3,3 3,9/3,9 4,9/4,9	0,7/0,7 2,2/2,2 2,6/2,6 3,3/3,3	1,4/1,4 3,0/3,0 3,3/3,3 4,7/4,7	0,6/0,6 1,5/1,5 2,0/2,0 3,2/3,2	200		2,1/2,1 3,0/3,0 3,1/3,1 4,2/4,2	0,7/0,7 2,0/2,0 2,2/2,2 3,3/3,3	1,4/1,4 1,6/1,6 2,2/2,2 2,7/2,7	0,6/0,6 0,9/0,9 1,6/1,6 1,9/1,9
Примечание. В «я»мгяателе указаны значения для резиностеклолакотканей со Знаком качества.
2Sc
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 11.19. Удельное объемное сопротивление резиностеклолакотканей, Ом-м, по ГОСТ и ТУ ие менее
Марке резгнестек* лолакоткани	При 15—35 и Т=45ч-75%	При повышенной Температуре		После 24 ч выдержки в озду-хе [ ри 2 °C и ф==;45±'2%.
		темпера- 1 тура нс- i пытания С	зя шение j	
ЛСЛ-105/120. ЛСЛК-105/120	Ю12	120	1С9	10s'
ЛСЛ-105/120 со Знаком качества	1  1012	120	10s	10Ю
ЛСЭ-105/130	1012	130	109	109
ЛСКР-180	1012	200	101°	10Ю
ЛСКР-180 со Знаком качества	1012	200	10Ю	юн
теля и увеличения адгезии латекса и стеклолакоткани.	. .
Для изготовления резиностеклолакотканей применяют стеклянную ткань марки Э.
Свойства. Резиностеклолакоткани выпускаются в рулонах шириной 690; 790; 890; 940; 990; 1060 и 1140 мм. Предельные отклонения по ширине рулона не должны превышать ±20 мм. Длина резиностеклолакоткани в рулоне не менее 40 м, резиностеклоткани — не менее 80 м, причем в последнем случае допускается один разрез с длиной куска не менее 40 м. Резиностеклолакоткани могут также поставляться в роликах, нарезанных вдоль основных нитей.
Толщина резиностеклолакотканей и допускаемые отклонения от номинальной толщины приведены в табл. 11.16, данные по разрывной нагрузке — в табл. 11.17; пробивное напряжение резиностеклолакотканей по нормам ГОСТ— в табл. 11.18.
Так как резиностеклолакоткани обладают большой эластичностью и выдерживают резкие перегибы, то при определении £/пр после пере-
Таблица 11.20. Эластичность и среднее пробивное напряжение в состоянии растяжения резиностеклолакотканей по ГОСТ
Марка	Номинальная толщина, мм	Относительное удлинение при растяжении, %	Допускаемые пределы средних значений назрузок для получения нормированного относительного удлинения, Я	Максимальные значения нагрузок Для получения нормированного относительного удлинения. Н	Среднее пробивное напряжение резиностеклолакоткани в состоянии растяжения, кВ. ие менее
ЛСЭ-105/120	0,15	10	6—25	30	4,0
-	0,17		6—28	35	4,5
	0,20		7—30	38	5.0
ЛСЭ-105/130	0,12	10	4—20	30	3,5
	0,15		6—22	32	4,0
	0,17		6—24	34	4,5
	0,20		6—25	35	5,0
	0,24		7—27	37	5,5
ЛСКР-180	0,12	10	1—5	7	2,5
	0,15		1—6	7	2,6
	0,17		1—6	7	2,8
	0,20		1—7	8	3,0
Таблица 11.21. Средняя масса 1 м2 резиностеклолакотканей
Марка	Номинальная толщина, мм	Масса 1м2, кг
ЛСЛ-105/120	0,15	0,185
	0,17	0,215
	0,20 .	0,240
ЛСЭ-105/130	0,12	0,150
	0,15	0,190
	0,17	0,215
	0,20	0,260
	0,24	0,280
ЛСКР-180	0,12	0,160
	0,15	0,195
	0,17	0,230
	0,20	0,260
РСК	0,23	0,270
гиба в исходном состоянии прокатку места перегиба производят валиком массой 2 ±0,05 кг.
Удельное объемное сопротивление резипо-стеклолакотканей по ГОСТ приведено в табл. 11.19. Наиболее высоким р, мало изменяющимся при повышенной температуре и после воздействия влажной среды, обладает крем-нийорганическая резиностеклолакоткань.
Эластичность резиностеклолакотканей оценивается так же, как эластичность других лакотканей по нагрузке, обеспечивающей заданное относительное удлинение. Однако в отличие от стеклолакотканей и хлопчатобумажных лакотканей у резиностеклолакотканей при равных или меньших нагрузках достигается почти в 2 раза большее относительное удлинение; Unp при этом снижается примерно в равной степени.
Эластичность резиностеклолакотканей приведена в табл. 11.20. Эластичность крсмнгй-органической резиностеклоткани марки РСК по ТУ не нормируется.
§ И.7
Липкие и самосклеивающиеся стеклолакоткани
287
Масса резиностеклолакотканей (фактические значения) приведена в табл. 11.21.
11.7.	ЛИПКИЕ И САМОСКЛЕИВАЮЩИЕСЯ СТЕКЛОЛАКОТКАНИ
И РЕЗИНОСТЕКЛОЛАКОТКАНИ
К этой группе лакотканей относятся стек-лслакоткани и резиностеклоткани, поверхность которых с одной или двух сторон покрыта специальным липким составом или же пропитана таким связующим, которое после высыхания обладает липкостью и способностью к самосклеиванию на холоде или при нагревании. Обладая термореактивными свойствами, такое связующее обеспечивает получение из самосклеивающихся стеклолакотканей и резн-ностеклогканей монолитной многослойной изоляции с высокой адгезией между слоями. Стеклолакоткани с поверхностным липким слоем образуют изоляцию с более слабым сцеплением отдельных слоев, особенно при повышенной температуре.
Все эти материалы поставляются в виде лент, в роликах, нарезанными вдоль основы или под углом.
Выпускаются следующие виды и марки липких и самосклеивающихся стеклолакотканей и резиностеклотканей.
Лента эскапоновая с липким слоем представляет собой эскапоновую резиностеклолако-ткань, на которую с обеих сторон нанесен слой клеящего состава на основе полидиенов. Липкий слой обеспечивает необходимое скольжение ленты при производстве изолировочных работ и, кроме того, склеивает отдельные слои между собой. Свойства ленты, в том числе ее нагревостойкость, обусловлены свойствами эс-капоновой резиностеклолакотканн (§ 11.6).
Лента применяется для изоляции электрических машин и аппаратов взамен микаленты.
Кремнийорганическая стеклолакоткань лип-кая марки ЛСКЛ-155 изготавливается из стеклянной ткани марки Э и кремнийорганическо-го лака КО-991-4. Липкость поверхности стеклолакоткани и способность склеиваться при нагревании позволяют получать при намотке многослойную плотную изоляцию. Электрические свойства в исходном состоянии этой стет-лолакоткани невысокие, так как для получения липкой поверхности лаковая пленка остается недосушенной, однако после термической обработки изоляции при 180 °C свойства улучшаются. Кремиийопганическая липкая стеклолакоткань относится к классу нагревостойко-сти F.
Полиэфирноэпоксидная самосклеивающач-ся термореактивная стеклолакоткань марки ЛСТР вырабатывается также из стеклянной ткани марки Э, которую пропитывают эмалью на основе полиэфирноэпоксидного связующего. Ленты, нарезанные под углом к нитям основы, обладают большим удлинением при растяжении, а изоляция, выполненная из таких лент, отличается большой монолитностью и эластичностью и может выдерживать значительные деформации при изготовлении обмоток электрических машин без механических повреждений и ухудшения электрических свойстз. Стеклолакоткань применяется в качестве основной изоляции низковольтных электрических
машин и аппаратов взамен микаленты; относится к классу нагревостойкости F.
Кремнийорганическая самослипающаяся резиностеклоткань представляет собой стеклянную ткань марки Э, пропитанную и затем покрытую с одной или двух сторон резиновой смесью на основе кремнийорганического каучука СКТВ и полигетеросилоксана. Эта резино-стеклоткянь обладает способностью к само-слипанию при 15—35 °C в течение 48 ч или при дополнительном прогреве при 150 °C в течение 3 ч и образовывать гибкую, эластичную монолитную изоляцию. Изоляция, выполненная из самослнпающейся резиностеклоткани, относится к классу нагревостойкости Н, может работать при —60-е-+250 °C (кратковременно). Она характеризуется хорошими электрическими свойствами, высокой водостойкостью, стойкостью к действию озона и ультрафиолетовых лучей, полным отсутствием токсичности, стойкостью к некоторым маслам (турбинное, трансформаторное) и химическим реагентам.
Кремнийорганическая самослипающаяся резиностеклоткань выпускается двух марок: РЭТСАР А с двусторонним резиновым покрытием, применяемая самостоятельно в качестве основной изоляции, и РЭТСАР Б — с односторонним покрытием, применяемая в комбинации с радиационной лентой ЛЭТСАР.
Технологический процесс производства. Кремнийорганическую липкую и полиэфирно-эпоксидную самосклеиваЮщуюся стеклолакоткани марок ЛСКЛ-155 и ЛСТР изготавливают пропиткой стеклянной ткани на обычных пропиточных машинах с обогревом паром или высококипящим органическим теплоносителем при 130—160 °C.
Изготовление кремнийоргаиической само-слипающейся резиностеклоткани осуществляют в две стадии. Вначале стеклянную ткань пропитывают раствором резиновой смеси, используя при этом машину однократной пропитки с индукционным обогревом. Затем на предварительно пропитанную стеклоткань наносят иа каландре резиновую смесь и резиностеклоткань подвергают радиационной полимеризации. Стеклянную ткань перед пропиткой подвергают отжигу для удаления замасливателя.
Свойства. Липкие и самосклеивающиеся стеклолакоткани выпускаются в роликах, нарезанными вдоль основы. Лента марки ЛСТР, кроме того, изготавливается нарезанной под углом 22,5°, склеенной в непрерывное полотно. Минимальное расстояние между склейками составляет 1600 мм. Липкие и самосклеивающие-
Таблица 11.22. Толщина и размеры роликов липких и самосклеивающихся стеклотканей и резиностеклоткани
Марка	Номинальная толщина, мм	Ширина ленты, мм	Диаметр ролика, мм
лсэпл	0,14; 0,17; 0,19	20; 30	75±5
лсэплм	0,14; 0,17; 0,19	20; 23; 25; 30	75±5
ЛСКЛ-155	0,12; 0,15	10; 15; 20; 25; 30	<175
ЛСТР	0,16; 0,18; 0,20	20; 23; 25	90—110
288
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 11.23. Механические и электрические свойства липких и самосклеивающихся стеклолакотканей по ГОСТ и ТУ
	леэпл, леэплм			|	ЛСКЛ-155		I	ЛСТР	
Показатель	Толщина, мм						
	0,14	| 0,17	0,19	0,12	0,15	0,16	0.18; 0.20
Удельная разрывная нагрузка вдоль							
основы, Н/см, не менее:							
средняя	90	105	130	90	105	60	но
минимальная	70	85	95	70	85	—	—
Сопротивление надрыву, Н/см, не							
менее:							
вдоль основы	—	—	—	—	—	40	50
под углом 22,5 °	—	—	—	—	—	60	90
Пор, кВ, не менее:							
среднее	—		—	0,8	0,9	6,0	6,0
минимальное	—	—	—	—	—	3,0	3,0
£пр, МВ/м, не менее:							
средняя	60	60	60	—	—	—	—.
минимальная	27	27	27	—	—	-ш 	—
р, Ом-м, не менее	—		—	10®	10»	—-	—
ся стеклолакоткани могут также выпускаться в руленах.
Резиностеклоткань РЭТСАР выпускается в рулонах шириной 700—1100 мм, толщиной 0,25±0,03 и 0,30±0,03 мм; поставляется в рулонах массой ие более 20 кг. При полном слипании в намотанном образце при 25 °C в течение 48 ч резиностеклоткань маркируют индексом X, при слипании при 150 °C в течение 3 ч — индексом Г.
Резиностеклоткань прокладывается полиэтиленовой пленкой толщиной не более 100 мкм.
Размеры роликов, а также толщина лент приведены в табл. 11.22.
Прочность склеивания кремнийоргаииче-ской липкой стеклолакоткани марки ЛСКЛ-155 оценивают по скорости расклеивания сложенной вдвое лепты при нагрузке 1 Н на 1 см ширины ленты; эта скорость должна быть в пределах 10—150 мм/мин. Самосклеивающаяся термореактивная стеклолакоткань марки ЛСТР, намотанная в несколько слоев, после отверждения при 190±10°С в течение 30 мин образует монолитную изоляцию, которая не должна иметь трещин и расслаиваться.
Механические и электрические свойства липких и самосклеивающихся стеклолакотка-
Таблица 11.24. Эластичность самосклеива-ющейся термореактивной стеклолакоткани марки ЛСТР по ТУ
Номинальная толщина, мм	Относительное удлинение при растяжении, %, не менее	после растяжения, кВ, не менее	
		среднее	в отдельных точках
0,16	6	4,0	1,8
0,18	4	4,5	2,0
0,20	4	5,0	2,5
ней в состоянии поставки приведены в табл. 11.23.
Эластичность самосклеивающейся термореактивной стеклолакоткани марки ЛСТР характеризуется относительным удлинением при растяжении под углом 22,5° к основе усилием 20 Н и пробивным напряжением образца после растяжения. Эластичность стеклолакоткани марки ЛСТР в соответствии с требованиями ТУ приведена в табл. 11.24. Эластичность других марок не нормируется.
Свойства резиностеклоткани РЭТСАР приведены ниже.
Внешний вид
Стеклоткань с нанесенным одно- и двусторонним покрытием красного цвета с ровной поверхностью без пузырей, иатеков, отслоения резины от стеклоткани и других видимых дефектов
Аутогезия резиностеклоткани при выдержке 48 ч при 25 ±5 °C и дополнительном прогреве 3 ч при 150 °C:
а)	для марки А при намотке вполнахлес-та
б)	для марки Б при нанесении встык на изоляцию из само-слипающейся ленты (резиновым слоем резиностеклоткани к ленте)
Условная прочность в момент разрыва, МПа, не менее;
Монолитное само-слипание слоев
Монолитное само-слипание резиновых слоев резиностеклоткани и резиновой ленты
§ П.8
Поведение лакотканей в эксплуатации
289
в исходном состоянии после старения 72 ч при 250 °C	,
р, Ом-м, не менее . . . ЕП1, МВ/м, не менее . .
Продолжение
39,2
14,7
Ю11
20
Масса липких и самосклеивающихся стеклолакотканей и резиностеклотканей (фактические значения) приведена в табл. 11.25.
Таблица 11.25. Средняя масса липких и самосклеивающихся стеклолакотканей и резиностеклотканей
Марка ленты	Номинальная толщина, мм	Масса 1 м2, кг
лсэпл,	0,17	0,215
лсэплм	0,19	0,235
ЛСКЛ-155	0,12	0,165
	0,15	0,205
ЛСТР	0,16	0,210
	0,18	0,240
	0,20	0,270
РЭТСАР	0,25	0,310
11.8. ПОВЕДЕНИЕ ЛАКОТКАНЕЙ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Лакоткани при их применение — во время производства изолировочных работ и главным образом в процессе эксплуатации электрооборудования — подвергаются воздействию внешних факторов, которые вызывают необратимые процессы, связанные с изменением химического состава и структуры материала. Это приводит к ухудшению механических и электрических свойств изоляции из лакотканей, нарушению ее целостности, снижению влагостойкости и т. п. Важнейшими внешними факторами, оказывающими влияние на качественные изменения лакотканей и изоляции на их основе, являются: механические воздействия и, в первую очередь, растягивающие усилия, повышенная температура, влажная среда и вода, минеральные масла и органические растворители, различные химические агенты — аммиак, кислоты, основания и т. п. и, наконец, старение в процессе длительного хранения.
Влияние механических воздействий. Растягивающие усилия, возникающие при применении лакотканей в процессе изолирования ими различных деталей, приводят к снижению UIIV лакотканей в результате нарушения целостности лаковой пленки при растяжении. Степень снижения зависит от химической природы пропитывающего состава и вида текстильной основы лакоткани. Из рис. 11.1, на котором показана зависимость пробивного напряжения различных лакотканей, нарезанных под углом 43—45° к основе, от растягивающего усилия, видно, что наиболее резко Unp снижается у масляной шелковой лакоткани марки ЛШМ-105 и кремнийорганической стеклолакоткани марки ЛСК-155/180 и менее всего у эскапоновой резиностеклолакоткани марки ЛСЭ-105/130. По
этому при применении лакотканей следует всегда ограничивать растягивающее усилие и выбирать его с учетом специфических особенностей каждой марки лакоткани.
На Unv после механических воздействий влияет также эластичность лакотканей (относительное удлинение при растяжении), которая зависит от степени термообработки лакотканей при их изготовлении. При этом характер механической нагрузки определяет влияние эластичности на Unp лакотканей. На рис. 11.2 показана зависимость Unp хлопчатобумажной и шелковых лакотканей, а на рис. 11.3 — стекло- и резиностеклолакотканей от эластичности лакотканей, подвергнутых растяжению или перегибу на 180° с последующей прокаткой по месту перегиба валиком массой 2 кг. Растяжению подвергались полоски шириной 20 мм, вырезанные под углом 43—45° к основе, с усилием 20 Н для хлопчатобумажной лакоткани и стеклолакотканей и 8 Н для шелковой и капроновой лакотканей. Как видно, с увеличением эластичности ПпР при растяжении падает. Напротив, чем выше эластичность, т. е. чем менее интенсивней термической обработке подвергнуты ла-
Растягивающее усилие, Н
Рис. 11.1. Зависимость О'пр лакотканей от растягивающего усилия:
1 — ЛХМ-105 толщиной 0,15 мм: 2 —ЛШМ-105 толщиной 0.10 мм: .3 —ЛКМ-105 толщиной 0.10 мм; 4— ЛСБ-120/130 толщиной 0.17 мм; 5 — ЛСК-155/180 толщиной 0,15 мм; 6 —ЛСЭ-105/130 толщиной 0,15 мм
Относительное удлинение.,%
Рис. 11.2. Зависимость Ппр при растяжении и после перегиба хлопчатобумажных и шелковых лакотканей от относительного удлинения:
/ — ЛХМ-105 толщиной 0.17 мм; 2— ЛШМ-105 толщиной 0.10 мм; 3 — ЛКМ-105 толщиной 0,10 мм; ------ — в состоянии растяжения;-------после перегиба
290
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 11
Таблица 11.26. Электрические показатели лакотканей после теплового старения и последующего пребывания в воде.
Марки	Номинальная толщина, мм	Те?и перату ра старения, °C	УпР- кВ		р, Ом-м		tg'6 при 50 Гц	
			ДО старения	после 10 сут старения и последующей выдержки 24 ч в воде	до старе* н»я	после 10 сут-старення и последующей выдержки 24 ч в воде	ДО стара» НИЯ	после 10 сут старения и последующей выдержки 24 я в воде
ЛХМ-105	0,17	105	7,6	5,6	1,9-1012	4,6-107				
ЛШМ-105	0,10	105	6,1	3,3	5,7-1012	1,2-101°	—	—
ЛСБ-120/130	0,15	130	9,2	5,3	9,6-1012	2,2-10°	0,026	0,093
ЛСК-155/180	0,15	180	8,9	4,8	8,0-1013	2,5-1012	0,0083	0,038
коткани при сушке, тем в меньшей степени снижается </пр после перегиба. Следовательно, для повышения эксплуатационной надежности следует применять лакоткани с оптимальной эластичностью, исходя из характера механических воздействий, назначения лакотканей и условий их технологической обработки.
Тепловое старение сопровождается потерей массы материала, снижением эластичности и нарастанием хрупкости лаковых пленок и, как следствие, ухудшением электрических и механических свойств лакотканей.
В начале процесса теплового старения наряду с интенсивной потерей массы электрические характеристики и удельная разрывная нагрузка лакотканей несколько увеличиваются за
Относительное удлинение^
Рис. 11.3. Зависимость (7ПР при растяжении и после перегиба стеклолакотканей и резиностек-лолакотканей от относительного удлинения: / — ЛСБ-120/130 толщиной 0,17 мм; 2 —ЛСК 155/180 толщиной 0,15 мм: 3 — ЛСЭ-105/130 толщиной 0,15 мм; -----—- — в состоянии растяжения;----—после перегиба
Рис. 11.4. Потери массы стеклолакотканей И кремнийоргаиической самослипающейся рези-иостеклоткани в процессе теплового старения: / — ЛСБ-120/130 при 200 °C; 2 — ЛСК-155/180 при 250 "С; 3 —ЛСП 130/155 при 220 °C; 4 — РЭТСАР при 250 °C; S — РЭТСАР при 300 'С
счет протекающего одновременно с деструкцией структурирования материала в результате продолжающихся в лаковой пленке реакций полимеризации и поликонденсации. В дальнейшем над этими процессами начинают превалировать процессы деструкции, приводящие к разрушению материала.
На рис. 11.4 показаны потери массы стеклолакотканей классов В, F, Н и кремнийорга-нической самослипающейся резиностеклоткани при соответствующих этим классам температурах. Наиболее интенсивная потеря массы для всех лакотканей происходит в первые сутки старения, затем этот процесс стабилизируется.
Характер изменения t/np масляных хлопчатобумажных и шелковых лакотканей в процессе теплового старения при 105 °C изображен на рис. 11.5.
Тепловое старение и последующее увлажнение или действие воды приводят к более резкому ухудшению электрических свойств (рис. 11.6, 11.7 и табл. 11.26).
Изменение механических свойств лакотканей под влиянием длительного нагрева происходит по-разному у лакотканей на основе тканей из органических волокон и на основе тканей из стекловолокна. На рис. 11.8 показана зависимость удельной разрывной нагрузки г различных направлениях хлопчатобумажных г шелковых лакотканей от времени старения прг 105 °C. В течение первых 10 сут происходит увеличение механической прочности за счет бо лее полного отверждения пленкообразующего а затем начинается постепенное снижени удельной разрывной нагрузки в результат процессов деструкции как связующего, так i текстильной основы. Механические свойств, стекловолокна мало изменяются прн нагреве поэтому и удельная разрывная нагрузка стек лолакотканей в процессе теплового старени изменяется в меньшей степени.
Тепловое старение приводит к значитель ному снижению относительного удлинени при растяжении как у хлопчатобумажных шелковых лакотканей, так н у стеклолакоткг ней (рис. 11.9). Это связано главным образе с уменьшением эластичности и гибкости пле иок, образующих лаковое покрытие лакоткг ней, и поэтому проявляется в снижении нре бивного напряжения после перегиба лакоткг ней, подвергнутых термообработке. В завис! мости от природы пропиточного лака и ег нагревостойкости 17,1р изменяется в различие степени. Так, С/пр шелковых лакотканей марс ЛШМ-105 уже после 10 сут старения пр
§ 11.8
Поведение лакотканей в эксплуатации
291
Рис. 11.5. Зависимость Unp хлопчатобумажных и шелковых лакотканей от продолжительности старения при 105 °C:
/--ЛХМ-105 толщиной 0,15 мм; 2 — ЛШМ-105 толщиной 0,12 мм; 3— ЛШМС-105 толщиной 0,06 мм;
4— ЛХБ-105 толщиной 0.17 мм
Рис. 11.6. Зависимость Unp стеклолакоткани ЛСК-155/180 толщиной 0,12 мм от времени старения при 200 °C и последующей выдержки в воде через каждые 5 сут старения:
1 — старение на воздухе: 2 — старение н выдержка в воде 1 сут; 3 — старение и выдержка в воде 5 сут
Рис. 11.7. Зависимость р стеклолакотканей от времени теплового старения с последующей выдержкой 24 ч в камере с <р = 95±2 % через каждые сутки старения:
/ — ЛСБ-120/130, старение при 200°С; 2 — ЛСК-155/180. старение при 250 °C;	3—ЛСП-130/155, старение при
220 °C;--------старение иа воздухе; —----- —
старение и увлажнение в течение 24 ч
105 °C после перегиба снижается с 7,0—7,5 до 0,6 — 0,65 кВ, а после 60 сут — до 0,35—0,4 кВ. Хлопчатобумажные лакоткани марок ЛХМ-105 и ЛХМС-105 через 10 сут старения также при 105 °C ломаются по месту перегиба. Пробивное напряжение кремнийорганической стеклолакоткани марки ЛСК-155/180 снижается в меньшей степени: после старения при 200 °C в течение 10 сут оно достигает 1,2—1,5 кВ при толщине 0,17 мм.
Способность сохранять эластичность в процессе теплового старения проявляется при испытании лакотканей в криволинейных электродах, в которых лакоткань подвергается после старения изгибу и растяжению. При испытании фиксируют в зависимости от длительности теплового старения число пробоев в 10 точках при приложении испытательного напряжения из расчета 12 МВ/м. Результаты таких испытаний нескольких марок стеклолакотканей изображены на рис. 11.10.
Поведение при повышенной температуре. При повышении температуры электрические показатели лакотканей снижаются. Наиболее стабильны при повышенной температуре свойства кремнийорганических стеклолакотканей. Электрические показатели лакотканей на основе полиэфиров, например полиэфирноэпоксидной стеклолакоткани марки ЛСП-130/155, снижаются в значительно большей степени. На рис. 11.11 показана зависимость р различных марок лакотканей от температуры.
Увлажнение. После пребывания лакотканей во влажной атмосфере или в воле электрические показатели лакотканей снижаются наибо-
лее резко в первые 24—48 ч увлажнения, в дальнейшем этот процесс замедляется. Влаго-и водостойкость хлопчатобумажных и шелковых лакотканей в силу большой гигроскопичности натуральных текстильных волокон значительно уступает влаго- и водостойкости стеклолакотканей, и поэтому снижение электрических характеристик после пребывания в воде у последних происходит менее интенсивно (рис. 11.12).
Влагостойкость стеклолакотканей зависит от химической природы пропиточного лака и вида замасливателя, используемого в производстве стеклянного волокна. Из рис. 11.13 можно видеть, что в процессе увлажнения менее всего снижается удельное объемное сопротивление кремнийорганической стеклолакоткани ЛСК-155/180 и битумно-масляно-алкидной ЛСБ-120/130. Влияние замасливателя показано на рис. 11.14. Удельное объемное сопротив-
Рисъ 11.8. Зависимость удельной разрывной нагрузки хлопчатобумажной и шелковой лакотканей от времени старения при 105 °C:
1 — ЛХМ-105 толщиной 0,15 мм; 2 — ЛШМ-105 толщиной 0,06 мм.------по основе;-------по утку;
Рис. 11.9. Зависимость относительного удлинения при растяжении лакотканей от времени теплового старения:
/ — ЛХМ-105 при 105'С;	2 —ЛШМ-105 при 105 °C;
3 — ЛСК-155/180 при 200 СС; 4 — ЛСЭ-105/130 при 140 °C; ---—---по основе; — -------под углом
43—45
292
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. 1J
Рис. 11.10. Число пробоев стеклолакотканей при испытании в криволинейных электродах в зависимости от времени теплового старения: 1 — ЛСБ-120/130 при 180 °C,	2 — ЛСК-155/180 при
220 °C; 3 — ЛСП-130/155 при 200 °C
Рис. 11.11. Зависимость р лакотканей от температуры:
1 —ЛХМ105;	2 —ЛШМ-105;	3 —ЛХБ-105;	4 —
ЛСБ-120/130; 5 — ЛСК 155/180 6 — ЛСП 130/155; 7 — ЛСЭ-105/130
Рис. 11.12. Зависимость р лакотканей от времени выдержки в воде при 20±2 °C:
/ — ЛХМ-105;	2 —ЛШМ-105;	3 —ЛХБ-105;	4—
ЛСБ-120/130; 5 — ЛСК-155/180
удельной разрывной нагрузки начинается только после 20 сут пребывания в среде разбавленных кислых газов. Аммиак при концентрации 0,2 г/м3 вызывает более резкое снижение электрических свойств лакотканей
Влияние высокой концентрации этих же сред (концентрация 200—300 г/м3) показано на рис. 11.15—11.17.
Сернистый ангидрид при высоких концентрациях оказывает незначительное влияние на электрические показатели стеклолакотканей и вызывает снижение р, а также только у масляных хлопчатобумажных и шелковых лакотканей, хотя уровень этих показателей за 10 сут испытания остается достаточно высоким.
ление более всего снижается при увлажнении в случае использования в качестве замасливате-ля парафиновой эмульсии. По-видимому, этот замаслнватель не обеспечивает должного совмещения стеклянного волокна и связующего, что препятствует его хорошей адгезии к стеклу.
Химическая стойкость. Химически агрессивные среды: аммиак, оксиды азота, сернистый ангидрид при малой их концентрации в воздухе оказывают некоторое влияние ча электрические и механические показатели лакотканей, однако не вызывают нх разрушения и выхода из строя. При концентрации оксидов азота 0,5 г/м3 и сернистого ангидрида 2 г/м3 (что приблизительно в 100 раз превышает максимальную концентрацию, допускаемую санитарными нормами) за 30 сут испытания С/Вр всех лакотканей меняется мало (максимальное снижение в 2 раза у хлопчатобумажной лакоткани ЛХМ-105). Удельное объемное сопротивление в этих же условиях у различных марок лакотканей снижается на 2—3 порядка Изменение
Рис. 11.13. Зависимость р стеклолакотканей от времени выдержки в камере с относительной влажностью 95±2% при 20±2°С:
1 — ЛСБ-120/130;	2 — ЛСК-155/180: 3 — ЛСП-130/155;
4 — ЛСЭ-105/130; 5 — ЛСТР
Рис. 11.14 Влияние замасливателя на изменение р стеклолакотканей в зависимости от времени выдержки в камере с относительной влажностью 95±2 % при 20±2°С:
1 — ЛСК-155/180. замаслнватель парафиновая эмульсия; 2 — ЛСК-155/180, замасливатель 9К;	3 —
ЛСК-155/180, замасливатель волан 709 ; 4—ЛСП-130/155 замасливатель парафиновая эмульсия; 5 — ЛСП-130/155, замасливатель 9К
' (t Z -г 6 сут
Рис. 11 15 Зависимость р от времени выдерж ки в среде сернистого ангидрида высокой кон центрации:
1 — ЛХМ-105;	2 —ЛШМ-105;	3 — ЛХБ-105;	4-
ЛСК-165/180; 5 —ЛСЭ-105/130, 6 — ЛСМ-105/120
§ 118
Поведение лакотканей в эксплуатации
293
Рис. 11.16. Зависимость р лакотканей от времени выдержки в среде оксидов азота высокой концентрации:
/ — ЛХМ-105;	2 —ЛШМ-105;	3 — ЛХБ-105;	4 —
ЛСК-155/180; 5 — ЛСЭ-105/130; 6 —ЛСМ 105/120
Рис. 11.17. Зависимость р лакотканей от времени выдержки в аммиаке высокой концентрации: / — ЛХМ-105;	2 —ЛШМ-105;	3— ЛХБ-105;	4 —
ЛСК-155/180; « — ЛСЭ-105/130; 6 — ЛСМ-105/120
Рис. 11.18. Зависимость Г7ир лакотканей при рабочих температурах от времени хранения в складских условиях:
1 — ЛХМ-105 толщиной 0,20 мм при 105 °C: 2 — ЛШМ-105 толщиной 0,10 мм при 105 °C; 3 — ЛКМ-105 толщиной 0.10 мм при 105 °C: 4 — ЛХБ-105 толщиной 0,17 мм при 105 °C; 5 — ЛСБ-120/130 толщиной 0,15 мм при 130 °C; 6 — ЛСК-155/180 толщиной 0,15 мм при 180°С; 7 — ЛСЭ-105/130 толщиной 0,17 мм при 130°С;
8— ЛСЛ-105/120 толщиной 0,15 мм при 120 °C
В атмосфере с содержанием окислов азота или аммиака при такой же концентрации примесей хлопчатобумажные и шелковые масляные лакоткани за короткий срок приходят в полную негодность, причем разрушается не только лаковое покрытие, ио и сама ткань. Также полностью выходит из строя за 3 сут масляная стеклолакоткань ЛСМ-105/120.
Рис. 11.19. Зависимость С7цР лакотканей после выдержки 24 ч в камере с относительной влажностью 95 ±2 % при 20 ±2 °C от времени хранения в складских условиях:
I — ЛХМ-105 толщиной 0.20 мм: 2 —ЛШМ-105 толщиной 0.10 мм; 3 — ЛКМ-105 толщиной 0,10 мм 4 — ЛХБ-105 толщиной 9.17 мм; 5 — ЛСБ-120/130 толщиной 5,15 мм' 6 —ЛСК 155/180 толщиной 0,15 мм; 7 — ЛСЭ-105/130 толщиной 0д7 мм; 8 — ЛСЛ-105/120 толщиной 0,15 ММ
У остальных стеклолакотканей обнаруживается более или менее заметное ухудшение электрических свойств.
Влияние длительного хранения в складских условиях. Механические и электрические показатели лакотканей при хранении их в рулонах в течение 5 лет при соблюдении правил упаковки и хранения, указанных в ГОСТ и ТУ, изменяются незначительно.
На рис. 11.18—11.20 изображены зависи; мости наиболее важных эксплуатационных показателей лакотканей: 17пр при рабочих температурах, соответствующих каждому классу нагревостойкости, и после увлажнения, а также эластичности (относительного удлинения при растяжении) от продолжительности хранения лакотканей в складских условиях.
После 5 лет хранения из всех лакотканей не соответствует требованиям ГОСТ по IJ„V при рабочей температуре только лакоткань ЛКС-105, а после пребывания в атмосфере с относительной влажностью 95±2 % при 20 £ ±2°C в течение 24 ч — лакоткань ЛШМ-105. В большей степени продолжительное хранение сказывается на эластичности некоторых марок лакотканей. Резиностеклолакоткань ЛСЭ-105/130 через 3 года хранения делается практически непригодной для применения — ее относительное удлинение при растяжении падает почти до нуля. Также резкое снижение эластичности и нарастание жесткости происходят уже за 2 года хранения у стеклолакотканей ЛСБ-120/130 и ЛХБ-105. Эластичность остальных лакотканей в течение 5 лет хранения остается на высоком уровне.
Рис. 11.20. Зависимость относительного удлинения при растяжении от времени хранения в складских условиях
/ — ЛХМ-105-	2 —ЛШМ-105;	3—ЛКМ-105;	4 —
ЛХБ-105;	5 —ЛСБ-120/130;	6 — ЛСК-155/180;	7-
ЛСЭ-105/130; 8 — ЛСЛ-105/120
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. И
11.9. ЛАКОБУМАГА
Лакобумага представляет собой пропитанную масляно-феиольным лаком конденсаторную или хлопковую бумагу.
Лакобумага в силу специфических свойств бумажной основы обладает невысокой удельной разрывной нагрузкой, особенно в поперечном направлении, и малым относительным удлинением при растяжении. По другим характеристикам, например маслостойкости, бензи-ностойкости и электрическим свойствам, лакобумага не уступает масляным хлопчатобумажным и шелковым лакотканям.
Лакобумага является весьма ценным заменителем электроизоляционных шелковых лакотканей. Малая толщина и хорошие электрические свойства лакобумагн позволяют применять ее взамен шелковой лакоткани во всех случаях, когда не предъявляются высокие требования в отношении эластичности и механической прочности материала. Электроизоляционная лакобумага преимущественно используется в различных слаботочных устройствах, телефонной и телеграфной аппаратуре, радиотехнике и т. п. в виде тонких гибких прокладок, межслоевой изоляции выводов, оберток и т. д.
Лакобумага выпускается по ТУ 16-503.034-69 двух марок: БКЛ на основе конденсаторной бумаги и БХЛ на основе хлопковой бумаги.
Лакобумага БХЛ обладает повышенной прозрачностью — при наложении на машинопись текст остается хорошо различимым.
Лакобумага относится к классу нагревостойкости А.
Процесс производства лакобумага состоит в пропитке бумаги на вертикальной пропиточной машине, по конструкции аналогичной машине для получения лакотканей. Бумагу подвергают двукратной пропитке и сушке при 130—140 °C и скорости 30—40 м/ч. Готовую лакобумагу перематывают в рулоны и режут на токарном станке на ролики требуемой ширины.
Для изготовления лакобумаги БКЛ применяется конденсаторная бумага марок КОН-1 и КОН-2 толщиной 0,015 и 0,022 мм. Для изготовления лакобумаги БХЛ применяется бумага толшиной 0,026 мм.
Свойства лакобумаги. Лакобумага БКЛ выпускается в рулонах шириной от 400 до 600 мм, БХЛ — шириной от 670 до 1000 мм. В рулон наматывается не менее 50 м лакобумагн, причем на каждые 50 м допускается не более трех отрезков длиной не менее 3 м. Лакобумага может также выпускаться нарезанной на ленты в роликах.
Толщина лакобумаги и допускаемые отклонения от номинальной толщины приведены в табл. 11.27.
Разрывная нагрузка лакобумаги по сравнению с лакотканями не велика, особенно в поперечном направлении. Значения разрывной нагрузки, а также сопротивления на надрыв лакобумаги приведены в табл. 11.28.
Бензиностойкость и маслостойкость лакобумаги достаточно высокие, что позволяет использовать ее для работы в бензине или горячем нефтяном масле. По ТУ после выдержки 18 ч лакобумаги в авиационном бензине при
Таблица 11.27. Толщина лакобумаги и отклонения от номинальной толщины
Марка лакобумаги	Номинальная толщина, мм	Предельное отклонение от номинальной толщи-ны, мм	
		среднее	в отдельных точках
БКЛ	0,04; 0,05	±0,01	±0,01
БХЛ	0,05	±0,01	±0,01
	0,06	±0,01	+0,02;
			—0,01
	0,08	+0,01	±0,02
		—0,02	
20±5°С или в трансформаторном масле при 105 ±2 °C не должно происходить слипание слоев и отставание лаковой пленки от бумаги.
Удельное объемное сопротивление лакобумаги, Ом-м, приведено ниже:
При 15—35 °C и <р=45-!-75 % . . .	10U
При 105+2 °C....................... 10’
После 24 ч выдержки в воздухе при
20 + 2 °C и <р=95 + 2 %............ 108
Пробивное напряжение лакобумаги по ТУ приведены в табл. 11.29.
Таблица 11.28. Удельная разрывная нагрузка и сопротивление надрыву лакобумаги по ТУ
Номинальная толщина	Удельная разрывная нагрузка при 15—35°С, Н/см, не менее				Сопротивление надрыву, Н, не менее	
	вдоль полотна		поперек полотна			
	средняя	минимальная	средняя	минимальная	при 15—35 °C	после суш-1 ки 18ч при . 100±2 °C
0,04	10,0	8,0	4,0	3,2	3,0	2,0
0,05	12,0	10,0	5,0	4,0	3,0	2,0
0,06	16,0	12,0	6,0	4,8	6,0	4,0
0,08	20,0	16,0	8,0	6,6	7,0	5,0
11.10. ИЗОЛЯЦИОННАЯ ЛИПКАЯ ПРОРЕЗИНЕННАЯ ЛЕНТА
Изоляционная липкая прорезиненная лента, широко применяемая при различных элек тромонтажных работах, представляет собо! хлопчатобумажную ткань, на поверхность № торой нанесена резиновая смесь, выпускаете: для промышленного применения и широкое» потребления.
Изоляционная лента согласно ГОСТ 2162 78 выпускается двух типов:
1) лента изоляционная односторонняя (ре зиновая смесь нанесена с одной сторон! ткани);
2) лента изоляционная двусторонняя (ре зиновая смесь нанесена с двух сторон ткани)
§ 11.10
Изоляционная прорезиненная лента
295
Таблица 11.29. Пробивное напряжение лакобумаги
Марка	Номинальная толщина, мм	На электродах диаметром: верхним 25 мм, нижним 75 мм		На электродах диаметром б мм					
		при 15—35°С и		=45—75%		при 105°С		после выдержки 24 ч в воздухе при 20±2сС и tp=95±2%	
		среднее	в отдельны х точках	среднее	в отдельных точках	Среднее	в отдельных точках	среднее	в отдельных точках
БКЛ	0,04	2,5	1,0	2,8	1,3	2,2	1,0	1,2	0,5
	0,05	2,7	1,2	3,0	1,5	2,5	1,3	1,4	0,6
БХЛ	0,05	2,8	0,6	3,2	1,1	2,5	0,9	1,5	0,7
	0,06	3,2	1,0	3,6	1,8	3,0	1,2	1,8	1,2
	0,08	3,7	1,6	4,4	2,3	3,5	1,5	2,1	1,3
Таблица 11.30. Марки и основная область применения прорезиненных леит
Марка	Харак тер истина	Основная область применения
ШОЛ	Лента изоляционная односторонняя обычной липкости	Для промышленного применения при напряжении до 1000 В
2ПОЛ	Лента изоляционная двусторонняя обычной липкости	То же
шюл	Лента изоляционная односторонняя обычной липкости	Для широкого потребления при напряжении до 1000 В
2ШОЛ	Лента изоляционная двусторонняя обычной липкости	То же
2ППЛ	Лента изоляционная двусторонняя	Для промышленного применения прн напряжении до 1400 В
Норма для марки
Таблица 11.31. Внешний вид и физико-механические показатели лент
Показатель
ШОЛ, 2ПОЛ, Ш1ОЛ. 2ШОЛ
2ППЛ
Внешний вид
Цвет
Разрывная нагрузка, Н, не менее
Скорость расклеивания ленты (липкость) на 10 мм ширины до старения 16 ч при 70±2°С, мм/мин, не более
Равномерная без пропусков мест)
Черный 60 100
поверхность (оголенных
Светл ый
60
65
В зависимости от назначения изоляционная пента изготавливается разной степени липко-:ти. Для промышленного применения лента выпускается односторонняя обычной липкости и двусторонняя обычной н повышенной липко-:ти; для широкого потребления — односторонняя и двусторонняя обычной липкости.
Свойства. Для промышленного применения тента выпускается в кругах диаметром до 200 мм с длиной ленты в одном круге 55— 55 м; ширина ленты 10, 15, 20± 1 мм и 25, 30, 40, 50 ±2 мм; толщина 0,30 мм. Ширина ленты для общего потребления 10, 15 и 20 ±1 мм, длина в одном круге 20±2 и 40±2 м.
Марки лент и основная область применения приведены в табл. 11.30.
Внешний вид, цвет и физико-механические показатели лент приведены в табл. 11.31.
Пробивное напряжение липкой ленты при приложении напряжения в течение 5 мин должно быть не менее 1 кВ для марок ШОЛ, 2ПОЛ, 1Ш0Л и 1,4 кВ — для марки КППЛ.
После нагрева при 100±2°С в течение 16 ч цвет медного стержня, на который намотана лента, не должен изменяться и на нем не должна образовываться пленка окиси меди.
11.11.	ИЗОЛЯЦИОННАЯ СМОЛЯНАЯ ЛЕНТА
Изоляционная смоляная лента представляет собой хлопкополиэфирную ткань, пропитанную специальной битумной массой. Благодаря
296
Пропитанные волокнистые материалы
Разд. Л
применению в качестве текстильной основы плотных и прочных тканей смоляная лента отличается большой механической прочностью; она также обладает достаточно высокой £пр. Существенной особенностью смоляной ленты является значительная липкость. Смоляная лента применяется для уплотнения мест ввода кабелей и проводов в соединительные муфты, зажимные коробки тяговых электродвигателей; для подмотки изолированных проводов в местах вязки, а также для защиты от влаги концов кабелей и проводов.
Смоляная лента выпускается по ТУ 16-503.020-76.
Технологический процесс производства смоляной ленты состоит из пропитки ткани и последующей резки на ленты. В качестве ткани применяется полудвунитка хлопкополнэфирная по ТУ 17 РСФСР 65-10075-81 Удельная разрывная нагрузка ленты вдоль основы при 20 ± ±2°C должна быть не менее 100 Н/см. Для пропитки ткани используется пропиточная масса, получаемая сплавлением битумов с машинным маслом.
Готовые рулоны смоляной ленты разрезают на токарном станке специальным резцом на ролики соответствующей ширины.
Свойства. Смоляная лента выпускается в роликах шириной 30±3; 50±4; 60±5; 75 = ±6 мм. Наружный диаметр ролика 160±10 мм, внутренний — 35±2 мм. Толщина смоляной ленты 0,8 ± 15 мм.
После 24 ч пребывания ленты в атмосфере с относительной влажностью 95±2 % при 20± ±2 °C увеличение массы должно быть не более 10 %.
Прн выдержке ролика смоляной ленты 30 мин при 40 ±2 °C не должно происходить вытекания битумной массы.
Скорость расклеивания сложенной вдвое смоляной ленты, характеризующая липкость ленты, должна быть прн нагрузке 1 Н на 1 мм ширины ленты и при 20±2 °C не более 0,75 м/мин.
Средняя Епр смоляной ленты должна быть не менее 2,5 МВ/м.
Смоляная лента не должна содержать вредных примесей, способных оказывать разрушающее действие на проводниковые материалы. При отсутствии таких примесей цвет медного стержня, изолированного лентой, после нагрева 16 ч при 100±2°С не должен изменяться и на поверхности стержня не должна образовываться оксидная пленка.
11.12.	БАКЕЛИЗИРОВАННАЯ БУМАГА
Бакелизированиая бумага представляет собой специальную изоляционную бумагу, покрытую с одной или двух сторон фенолофор-мальдегидной смолой; выпускается по ТУ 16-503.063-75.
В завнсимостн от назначения бакелизирэ-ваиная бумага изготавливается двух видов:
1)	бумага пропитанная бакелизированиая (БПБ);
2)	бумага лакированная бакелизированиая (БЛБ).
Пропитанную бакелизированную бумагу получают путем пропитки изоляционной пропи
точной бумаги марок ЭИП-50, ЭИП-63А, ЭИП-63Б и ЭИП-75 бакелитовыми жидкими смолами (водными растворами смол). Бакели товая смола наносится с обеих сторон бумаги.
Пропитанная бакелизнрованая бумага применяется преимущественно в производстве листового гетинакса (разд. 13) и для изготовления изодиновой крошки, используемой при прессовании различных фасонных изделий, а также для изолирования разнообразных металлических деталей электрических машин и аппаратов.
Лакированная бакелизированиая бумага изготавливается путем лакировки изоляционной намоточной бумаги марок ЭН-70 и ЭН-50 бакелитовым лаком.
Лакированая бакелизированиая бумага используется для производства бумажно-бакелитовых цилиндров и трубок и для изоляции металлических стержней и штанг в электрических аппаратах.
Свойства. Пропитанная бакелизированиая бумага выпускается в листах размером 900Х Х1400 мм или в рулонах шириной 1000 мм. Лакированная бакелизированиая бумага выпускается только в рулонах шириной от 500 до 1500 мм.
Свойства бакелизированных бумаг по ТУ
Содержание смолы, % (мае.)...............
Содержание растворимой смолы, %, не менее .................
Содержание летучих веществ, %, не более . . £п₽, МВ/м, не менее .
Бумага БПВ	Бумага БЛБ
40—45	24—32
30	20
10	6
6	6
11.13.	ПРОПИТАННЫЕ ТКАНИ
Пропитанная ткань представляет собо стеклянную или хлопчатобумажную ткаш пропитанную фенолоформальдегидными лака ми, а также эпоксидными модифицированным лаками.
В зависимости от назначения и рода прг меняемых материалов выпускаются различив виды пропитанных тканей. Виды, марки пр« питанных тканей, используемые для их изг< товления материалы, а также основная о< ласть применения приведены в табл. 1.13
Пропитанные ткани применяются для и готовления листового электротехнического те столита, стеклотекстолита, намотанных издели и т. п. (разд. 13).
Пропитанные ткани выпускаются в рул нах. Ширина полотна пропитанных стеклотк ней от 690 до 950 мм, бакелизированной Ш1 фоновой ткани — от 700 до 930 мм.
Свойства пропитанных тканей приведены табл. 11.33.
Для образца стеклотекстолита толщине 0,8—1,0 мм, запрессованного из прокладочн. стеклоткани, нормированы следующие свой» ва: tg<5—0,03 и ег—5,5 (при 106 Гц).
§ 12.1
Общие сведения
297
Т а б л и ц а 11.32. Марки и области применения пропитанных тканей
Вид пропи-	Марка		Применяемые материалы		Основная область
тайно; 1 ткани		ТУ	ткани	смолы и лаки	применения
Пропитанная стеклянная ткань Прокладочная стеклянная ткань Бакелизиро-ванная стеклянная ткань Бакелнзиро-ванная ткань Бакелизиро-ванная шифоновая ткань	ПС-ИФ, ПС-ИФ/ЭП. ПСС-ИФ/ЭП СП-1-0,1, СП-1-0,06, СП-1-0,025 СП-2-0,1, СП-2-0,06, СП-2-0,025 СПТ-3-0,06. СПТ-3-0,025 ТВФЭ-2	ТУ 16-503.036-75 ТУ 16-503.085-75 ТУ 16-503.059-75 ТУ 16-503.053-75 ТУ 16-503.068-75	Стеклянные ткани 33-100, 33-200, 33-150-78, 33-150-ПТ, 33-125, 33-125-ПТ Стеклянные ткани ЭФ-100,	31-62, 31-25 Ткань стеклянная марки 33-100, 33-125 Бязь марок Т1 и Т2 по ГОСТ 9821-71 Шифон массой 100 г на I м2 по ГОСТ 9310-75	Фенолоформаль-дегидный лак; эпоксиднофено-лоформальде-гидный лак Эпоксиднофено-лоформальде-гидный	лак ЭКР-30	или ЭКР-30-1 Эпоксиднофено-лоформ альдегидный	лак ЗИФ Эпоксидный лак ЭД-8-Х Фенапоформальдегид ный лак, модифицированный эфиром ортокрем невой кислоты Фенолоформ альдегидный лак То же	Изготовление деталей методом горячего прессования Склеивание отдельных слоев многослойных печатных плат методом прессования Изготовление трзвящегося фольгированного стеклотекстолита Изготовление на-гревостойких деталей методом горячего прессования Изготовление деталей - методом горячего прессования То же
Таблица
11.33. Показатели тканей по ТУ
Вид пропитанной ткани	Марка	Содержание смолы, %	Содержание в смоле, %	
			растворимой смолы	летучих веществ
Пропитанная	ПС-ИФ	42—48	»90	<5,5
ткань	ПС-ИФ/ЭП ПСС-ИФ/ЭП	40—50 38—50	>90 >90	<3,0 <3,0
Бакелизиро-ванная стеклоткань	ТВФЭ-2	35—42	21—35	8—15
пропитанных
Продолжение табл. 11.33
Вид пропитанной 7кани	Марка	Содержние смолы, %	Содержание в смоле. %	
			растворимой смо- лы	летучих веществ
Бакелизиро-ванная ткань	—	51—57	40—55	<10,0
Бакелизиро-ваниая шифоновая ткань	—	50—55		3—8
Примечание. Допускается изготовление ба-келизированной шифоновой ткани с содержанием летучих 6—8 %.
РАЗДЕЛ 12
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ ГИБКИЕ ТРУБКИ
В. А. Масловский, О. И. Ицелев
12.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Электроизоляционные гибкие трубки по структуре можно классифицировать следующим образом: по наличию армировки — армирован
ные, имеющие в качестве основы шнур-чулок из натуральных, искусственных и синтетических волокон, органических и неорганических, с наружным покрытием и неармированные — полимерные и резиновые; по виду основной элект-
298
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 11
Тип
Лакированная
Эластомерная на основе каучука
Пластмассовая
Термоуса-жнвающаяся
Таблица 12.1. Типы и область применения трубок
Вид конструкции
Трубка на основе шнур-чулка из натурального волокна, пропитанного и покрытого масляным или полиэфирным лаком
Трубка на основе шнур-чулка из синтетических органических волокон, пропитанного и покрытого масляным или полиэфирным лаком Трубка на основе шнур-чулка нз стеклянных волокон, пропитанного н покрытого полиэфнрно-эпоксидным, полиуретановым или кремнийорга-ническнм лаком
Трубка нз кремнийорганической резины
Трубка из кремнийорганической резины, армированная шнур-чулком из стеклянных волокон
Трубка из кремнийорганической резины экранированная
Трубка из резины на основе фторкаучука
Трубка из поливинилхлоридного пластиката
Трубка из фторопласта
Трубки радиационно-сшитые из композиций пластических масс и резин
Трубки химически сшитые из композиций пластических масс и резин
Область применения н i азначение
Электротехнические и радиотехнические изделия общего назначения, для напряжений до 660 В, постоянного и переменного частотой 50 Гц, работающие в закрытых помещениях без агрессивных паров н газов при температуре от —50 до +105 °C. Изоляция токоведущих элементов выводных концов н внутрим'ашинных соединений. Изоляция проводов, работающих в трансформаторном масле
Электротехнические и радиотехнические изделия, работающие при постоянном и переменном частотой до 500 Гц напряжениях до 660 В. Температурный диапазон использования от —60 до + 105сС. Изоляция соединительных проводов
Электротехнические изделия, работающие при постоянном и переменном частотой до 500 Гц напряжениях до 660 В. Температурный диапазон использования от —60 до +180 °C. Изоляция межкатушечных соединений и выводных концов обмоток с нормальным режимом работы и при большой влажности
Электротехнические и радиотехнические изделия, работающие при постоянном н переменном частотой 500 Гц напряжениях до 1000 В. Температурный диапазон использования от —60 до +200 °C или до +250 °C в течение 3600 ч. Изоляция токоведущих элементов.
Электротехнические и радиотехнические изделия, работающие при постоянном и переменном частотой до 500 Гц напряжениях до 660 В. Температурный диапазон, использования от —60 до +180 °C. Изоляция токоведущих элементов выводных концов и внутримашннных соединений
Изоляция электропроводов от попадания топлива, масел и от механических повреждений. Температурный диапазон использования от —60 до +225 °C Для изделия специального назначения
Электротехнические и радиотехнические изделия, работающие при постоянном и переменном частотой до 50 Гц напряжениях до 1000 В. Температурный диапазон использования от —60 до +105 °C. Изоляция токоведущих элементов, работающих в условиях воздушной среды
Электротехнические и радиотехнические изделия работающие в агрессивных средах. Температурный диапазон, использования от —196 до +250 °C. Изоляция токоведущих элементов в различных климатических условиях Электротехнические и радиотехнические изделия, работающие при переменном до 660 В частотой до 1000 Гц и постоянном до 750 В напряжениях
То же
рической изоляции — с многослойным лаковым покрытием, резиновые (эластомерные) и пластмассовые (полимерные).
В табл. 12.1 представлены общие сведения о электроизоляционных гибких трубках.
Электроизоляционные гибкие трубки используют в различных отраслях народного хозяйства. Наибольшее распространение получили лакированные и эластомерные трубки. Их применяют в массовых электротехнических изделиях общепромышленного и бытового назна-
чения. Широко используют трубки в электромашиностроении, электроаппаратостроенни приборостроении, радиотехнике и светотехнике Рациональная номенклатура трубок уста новлеиа ОСТ 16 0.503.007-81. Общие техннче ские условия изложены в ГОСТ 17675-80.
Наружная поверхность трубок должна быт ровной, без трещин, пор, пузырей н отслоений Внутренняя поверхность трубок не доджи; иметь выступов, препятствующих продевании провода. Наружные и внутренние поверхносп
§ 12.2
Лакированные трубки
299
трубок не должны слипаться при хранении и транспортировании. Трубки в зависимости от типа могут быть эластичными или жесткими, упругими, стойкими к агрессивным средам, обладать высокими физико-механическими и электроизоляционными свойствами.
Свойства трубок определенных марок, установленные стандартными и техническими условиями, приведены ниже.
12.2.	ЛАКИРОВАННЫЕ ТРУБКИ
Лакированные трубки представляют собой пропитанные и многократно покрытые электроизоляционными лаками шнур-чулки из различных видов волокон. Классификация ’ лакированных трубок приведена в табл. 12.2.
Основой или каркасом лакированной трубки является шнур-чулок определенного размера с диаметром, зафиксированным при помощи специальной калибровки или аппретации.
Для пропитки шнур-чулка и формирования на его наружной поверхности необходимого электроизоляционного слоя применяют пропиточные лаки, которые после высыхания обра
зуют эластичную пленку достаточной электрической и механической прочности.
Технологический процесс. Шнур-чулкй получают разных диаметров с заданными плотностями плетения на специальных шнуроплетельных машинах.
Существует несколько способов изготовления лакированных трубок: способ, основанный на пропитке и лакировке коротких отрезков шнур-чулок, и способы, позволяющие осуществить непрерывное получение лакированных трубок.
По первому способу шнур-чулки разрезают на заготовки длиной 800—1200 мм и надевают на калибровочные стержни соответствующего диаметра.
С целью придания жесткости и сохранения строго цилиндрической формы при последующей обработке надетые на оправки заготовки хлопчатобумажных шнур-чулок аппретируют в крахмальном растворе с последующей сушкой.
Хлопчатобумажные шнур-чулки для удаления ворса опаливают в пламени газовой горелки.
Замасливатель с заготовок шнур-чулок из стекловолокна удаляют выжиганием при 400 °C
Таблица 12.2. Классификация лакированных трубок
Марка	Исходный материал	ГОСТ или ТУ	Код ОКП	Класс иагревостойкости по ГОСТ 8865-70	Преимущественное назначение
тлв	Хлопчатобумажный шнур-чулок. Масляный или полиэфирный лак. Многократная лаки-	ГОСТ 9614-75	34 91410101— 34 9141 0116	А	Бензиностойкая. Для изоляции проводов, работающих в условиях воздушной среды.
ТЛ 4	То же	То же	34 9141 0201 — 34 9141 0216	А	Маслостойкая. Для изоляции проводов, работающих в трансформаторном масле
тлнк	Капроновый шнур-чулок. Масляный или полиэфирный	лак. Многократная лаки-	ТУ 16-503. 176-78	34 9142 0201 34 9142 0208		Бензиностойкая для изоляции проводов радиоприборов
ТЭС	Шнур-чулок из стекловолокна. Полиэфир-ноэпоксидный лак. Многократная лакировка	ГОСТ 10699-80	34 9143 0504— 34 9143 0512	В	Стойкая к бензину, трансформаторному маслу и ксилолу. Для изоляции выводных концов и внутримашинных соединений
тсп	Шнур-чулок из стекловолокна. Полнэфнр-ноэпоксидный лак. Пропитка	ТУ 16-503.173-78	34 9143 0801— 34 9143 0802	В	Для изоляции проводов осветительных приборов, в релестро-ении
тпс	Шнур-чулок из стекловолокна. Полиуретановый лак. Многократная лакировка	ТУ 16-503.189-79	34 9143 0601 — 34 9143 0608	F	Стойкая к бензину, трансформаторному маслу и ксилолу. Для изоляции проводов, работающих в трансформаторном масле
ткс	Шнур-чулок из стекловолокна. Кремний-органический	лак. [Многократная лакировка	ГОСТ 10699-80	34 9143 0104— 34 9143 0113	Н	Влагостойкая. Для изоляции выводных концов и внутрима-шинных соединений
300
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 12
Таблица 12.3. Размеры трубок ТЛ В и ТЛМ
Внутренний диаметр, ым		Толщина стенки, мм	
номинальный	предельное отклонение	номинальная	предельное отклонение
0,50; 0,75	±0,1	0,5	±0,1
1,0; 1,5	±0,2	0,6	±0,15
2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5	±0,2	0,7	±0,2
5,0	+0,5,--0,4	0,7	±0,2
6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0	+0,5, —0,4	0,9	±0,2
или выпариванием с последующей сушкой. Подготовленные таким образом шнур-чулки снимают со стержней, закрепляют на специальных рамках и пропитывают путем погружения в ванну с лаком.
После первого погружения рамки поступают в сушильную камеру. Шнур-чулки, пропитанные масляными и полиэфирными лаками, сушат 90—120 мин при 100—120 °C, кремний-органическим лаком — в две стадии: 30 мин при 70—80 °C, а затем 15 мин при 180—200 °C; последующие пропитки осуществляют аналогично первой, причем сушку производят по тем же режимам. Количество пропиток колеблется от 5 до 14 в зависимости от марки и внутреннего диаметра трубок.
По второму способу обработке подвергают шнур-чулки на специальных калнбровочно-опалочных станках без нарезки их на короткие отрезки. Шнур-чулок наматывают на катушки по 200—1000 м (в зависимости от диаметра) и для придания ему цилиндрической формы, гладкой и ровной поверхности осуществляют непрерывное расправление, опаливание и аппретирование на станке специальной конструкции. Затем шнур-чулок при помощи намоточного станка наматывают на рамки по 50—100 м. Рамки служат каркасом, на котором шнур-чулки проходят все дальнейшие операции по пропитке и сушке. Готовые трубки срезают с рамок, рассортировывают и связывают в пачки.
Непрерывный процесс получения трубок из стеклошнур-чулка осуществляют на специальной установке непрерывной лакировки трубок, в которой осуществлена механизация всех операций в одном агрегатном устройстве.
Таблица 12.4. Прочность на истирание трубок ТЛВ и ТЛМ
Внутренний диаметр, мм	Диаметр истирающего провода, мм	Число двойных ХОДОВ
От 1,0 до 3,5	0,67	20
Свыше 3,5 до 5,0	1,0	40
Свыше 5,0 до 10,0	1,5	60
Шнур-чулок пропитывают и просушивают на каждом проходе последовательно. Шнур-чулки подвергают 1—10-кратной пропитке и сушке. Скорость сушки 90—360 м/ч при 180— 250 °C. Готовую трубку наматывают на барабан.
Трубки марок ТЛВ и ТЛМ изготавливают из шнур-чулков из неотбеленной хлопчатобумажной крученой пряжи по ГОСТ 6904-83 и электроизоляционных масляных лаков марок МА-585, МА-972 или полиэфирного лака марки ПЭ-951.
Размеры трубок приведены в табл. 12.3. Трубки выпускают длиной 1000—50 мм, упакованными в пачки по 50—100 шт. Допускается поставка трубок длиной от 100 до 950 мм кратными 50 мм.
Трубки должны изготавливаться натурального цвета (от желтого до темно-коричневого), а также с цветными нитями в шнур-чулке.
Трубки должны быть эластичными и выдерживать без появления трещин и повреждений лакового слоя следующее число перегибов на угол л/2:10-—для трубок с внутренним диаметром 0,5 — 5 мм, 8 — свыше 5 до 10 мм.
Трубки должны быть механически прочными к истиранию и выдерживать без разрушения наружной поверхности лаковой пленки число двойных ходов истирающего провода, указанное в табл. 12.4. Трубки с внутренним диаметром менее 1 мм на прочность к истиранию не испытывают.
Трубки по физико-механическим свойствам должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 12.5.
Трубки на стойкость к воздействию температуры 120±2°С испытывают в исходном состоянии, а на стойкость к воздействию температуры— 50±2°С — в изогнутом, заполняя их проводом и изгибая на угол л вокруг стержня,
Таблица 12.5. Физико-механические свойства трубок ТЛВ и ТЛМ
Вид воздействия
Требование
Выдержка 48 ч в термостате при 120±2°С
Выдержка 2 ч при —50 ±2 °C
Выдержка 24 ч в бензине при 15— 35 °C
Выдержка 8 ч в трансформаторном масле при 90±2°С для марки ТЛВ и 72 ч для марки ТЛМ
- Содержание органических кислот в трубках марки ТЛМ
Не должно быть растрескивания и отслоения лаковой пленки. Допускается потемнение окраски
Не должно быть растрескивания и отслоения лаковой пленки
Не должно быть отслоения и клейкости лакового слоя
Не должно быть коробления трубки, отслоения, растрескивания и клейкости лакового слоя. Допускается потемнение окраски
Не более 0,35 мг КОН на 1 г масла
§ 12.2
Лакированные трубки
301
диаметр которого равен пятикратному диаметру трубки.
Трубки не должны вызывать коррозию металла, находящегося в соприкосновении с трубкой. Содержание органических кислот и способность вызывать коррозию определяется специальными методиками.
Коррозия оценивается по изменению внешнего вида металлической ленты. На латунной ленте не должно быть зеленого и красного цвета; допускается незначительное потускнение. На медной ленте не должно быть коррозионных выемок и черноватых пятен.
Трубки должны быть стойкими к местному продавливанию стенок прн 15—35 °C и выдерживать 1 мин испытательное напряжение 8 кВ на двойную толщину стенки. Масса груза должна соответствовать: 3 кг— для трубок с внутренним диаметром 1—5; 5 кг — 5—10 мм. Трубки диаметром менее 1 мм испытанию на продавливание не подвергают.
Электрические свойства трубок в исходном состоянии и цосле различных воздействий должны соответствовать нормам:
Пробивное напряжение при частоте
50 Гц, кВ, не менее:
при 15—35 °C и <р=45+75 % .... 5,0 после перегиба на угол л/2 ..... 3,0 после выдержки 48 ч в термостате при
120 + 2°С..........................5,0
после выдержки 24 ч в бензине прн 15—
35 °C..............................4,0
после выдержки в трансформаторном
масле при 90 ±2 °C:
8	ч для трубок марки ТЛВ . . . 5,0
72	ч для трубок марки ТЛМ . . . 6,0 после выдержки 24 ч при q>=95 + 2 % и
15—35 °C..........................2,0
после выдержки 2 ч при —50 ±2 °C . 1,0 после истирания внутренней поверхности 3,0 после воздействия перегиба на угол л 1,0 Сопротивление изоляции, МОм, не менее 1500
Перед испытанием на определение пробивного напряжения после воздействия перегиба на угол л образец трубки заполняют проводом и изгибают на указанный угол вокруг стержня, диаметр которого равен пятикратному диаметру трубки.
Испытание на определение сопротивления изоляции проводят на трех образцах. Измерение производят при постоянном напряжении 500 В.
Минимальные значения пробивного напряжения каждого образца должны быть не менее 60 % приведенных значений.
Трубки марки ТЛНК изготавливают нз шнур-чулок на основе капроновой нити по ТУ 6-06-С14-80, электроизоляционного масляного лака марки МА-585 или полиэфирного лака марки ПЭ-951.
Номинальные размеры трубок и предельные отклонения от номинальных значений приведены в табл. 12.6. Трубки выпускают длиной 1000 ±50 мм упакованными в пачки по 50— 100 шт. Допускается поставка трубок длиной от 100 до 900 мм кратными 50 мм.
Разрушающая нагрузка прн разрыве для трубок с внутренним диаметром 0,5; 0,7; 1,0 мм должна быть не менее 35 Н, 1,5; 2,0 мм — 50 Н, 2,5; 3,0 мм •— 80 Н и 3,5 мм — 100 Н.
Таблица 12.6. Размеры трубок ТЛНК
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм	
номинальный	предельное отклонение	номинальная	предельное OTKJIQ-
			некие
0,5; 0,7	±0,2	0,3	+0,1
1,0; 1,5	±0,2	0,4	±0,1
2,0; 2,5	±0,2	0,5	±0,1
3,0; 3,5	±0,2	0,5	±0,15
Трубки эластичные н выдерживают без появления трещин и повреждений лакового слоя восемь перегибов на угол л/2 в обе стороны.
Выдержка 48 ч при 120±2°С не должна вызывать растрескивания и отслоения лаковой пленки. Допускается потемнение окраски. Выдержка 1 ч прн —60±2°С не должна вызывать растрескивания и отслоения лаковой пленки.
Водопоглощение в сосуде с дистиллированной водой при 15—35 °C в течение 24 ч не должно превышать 8,5 %, прн этом лаковая пленка не должна отслаиваться.
Пробивное напряжение трубок при частоте 50 Гц должно быть не менее 1700 В при 15— 35 °C и относительной влажности 45—75 % и 660 В после восьми перегибов на угол л/2. Минимальные значения пробивного напряжения каждого образца должны быть не менее 70 % приведенных значений.
Сопротивление изоляции прн постоянном напряжении 500 В должно быть не менее 5000 МОм.
Трубки марок ТЭС, ТКС и ТПС изготавливают из шнур-чулок ШЭС-1 на основе стеклонити, полнэфирноэпоксидного лака марки ПЭ-966, кремнийорганического лака марки КО-915, полиуретанового лака марки УР-9135 по технической документации, утвержденной в установленном порядке.
Номинальные размеры трубок и предельные отклонения от номинальных значений приведены в табл. 12.7.
Трубки выпускают короткими отрезками длиной от 700 до 5000 + 50 мм или длинномерными свыше 5000 мм. Допускается поставка трубок длиной от 100 до 600 мм кратными 50 мм.
Трубки должны быть эластичными и выдерживать без появления трещин и повреждений лакового слоя число перегибов на угол п/2, указанное в табл. 12.8.
Трубки должны быть механически прочными к истиранию и выдерживать без разрушения наружной поверхности лаковой пленки число двойных ходов истирающего провода, указанное в табл. 12.9.
Физико-химические свойства трубок оценивают по изменению внешнего вида после пребывания их в различных средах, а также после воздействия повышенных и пониженных температур Выдержка 48 ч при 155±2°С для трубок ТЭС, 180+2 °C —для ТПС и 200+ 5 °C — для ТКС не должна вызывать растрескивания н отслоения лаковой пленки. Допускается наличие волосных трещин на пленке, не снижающих электрических параметров трубок и не вызывающих потемнения окраски. Выдерж-
302
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. Е*
Таблица 12.7. Размеры тоубок ТЭС, ТКСи
ТПС
Марка трубка	Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм	
	номинальный	предельное откло- нение	номинальна л	предель- ное отклонение
ТЭС,	1,0; 1,5;	±0,2	0,4	±0,15
ТКС	2,0; 2,5; 3,0; 3,5 4,0; 4,5;	±0,2	0,5	±0,15
	5,0	4-0,4,	0,5	±0,2
	6,0	—0,2 4-0,5,	0,5	±0,2
	7,0; 8,0	—0,4 4-0,5,	0,6	±0,2
ТПС	9,0; 10,0 2,0	—0,4 ±0,4	0,4	±0,15
	2,5; 3,0	±0,3	0,4	±0,15
	3,5	±0,5	0,4	±0,15
	4,0;4,5	±0,5	0,5	±0,15
	5,0; 6,0	±0,5	0,5	±0,2
ка 2 ч при —50 ±2 °C для трубки ТКС и —60+2 °C— для ТЭС и ТПС не должна вызывать растрескивания и отслоения лаковой пленки. Выдержка трубок ТЭС и ТПС 3 ч в смеси ксилола с уайт-спиритом в объемном соотношении 1:1 при 70+2 °C или 72 ч в трансформаторном масле при 90±2°С не должна вызывать отслоений и вспучивания лаковой пленки. После выдержки в трансформаторном масле допускается потемнение окраски.
Пробивные напряжения трубок в исходном состоянии и после различных воздействий приведены в табл. 12.10.
Таблица 12.8. Эластичность трубок ТЭС, ТКС ИТПС
Марка трубки	Диаметр, мм	Число перегибов
ТЭС	От 1 до 8	10
	Свыше 8 и 10	8
ТКС	От 1 до 5	8
	Свыше 5 и 10	6
ТПС	От 2 до 6	12
Трубки на стойкость к воздействию повышенных температур испытывают в исходном состоянии, а пониженных — в изогнутом на угол л; вокруг стержня, диаметр которого равен пятикратному диаметру трубок.
Минимальные значения пробивного напряжения каждого образца должны быть не менее 80 % приведенных значений. Допускается два минимальных значения для каждого вида испытаний.
Удельное объемное электрическое сопротивление изоляции трубок марок ТЭС, ТКС и ТПС в исходном состоянии при постоянном
Таблица 12.9. Прочность на истирание трубок ТЭС, ТКС и ТПС
Внутренний диаметр, мм	Диаметр истирающего провода, мм	Число ДВОЙНЫХ ходов, не менее
От 1,5 до 3,5	0,63	20
Свыше 3,5 до 6,0	1,0	30
Свыше 6,0 до 10,0	1,5	100
Таблица 12.10. Пробивное напряжение трубок ТЭС, ТКС и ТПС при разных воздействиях
	Пробивное напряжение прн 50 Гц, кВ, не менее						
	ТЭС		I	ТКС				ТПС
Вид воздействия			с толщиной стенки, мм				
	0.4	0.5	0,6	°’4	0.5	I 0,6	1 0,4 | 0,5
15—35 °C при относительной влажности 45—75 %	6,0	7,0	7,0	6,0	7,0	7,0	6,0
Перегиб на угол л/2 Выдержка 48 ч в термостате при:	3,0	3,5	,5	3,0	3,5	3,5	3,0
155+2 °C	5,0	6,0	6,0	-—	—	—	—
180+2 °C	-—	-—	—	—-	—	—	4,0
200+5 °C	— — •'	—	—	4,0	4,5	4,5	—
Выдержка 72 ч в трансформаторном масле 90+2 °C	5,0	5,5	5,5	—-	—	—	4,0
Выдержка 3 ч в смеси ксилола с уайт-спиритом в объемном соотношении 1 : 1 при 70+2 °C	3,6	4,0	4,0	'—	—	—	3,6
Выдержка 48 ч при 40+ 2 °C н относительной влажности воздуха 95 + ±2%	2,0	2,2	2 2	2,0	2,2	2,2	2,0
Истирание внутренней поверхности Выдержка 2 ч при:	3,0	3,5	3,5	3,0	3,5	3,5	3,0
—50+2 °C	——	—	—	1,2	1,3	1.3	—
—60*2 °C	1,2	1.3	1,3	—“	j	1	1,2
§ 12.3
Эластомерные трубки
303
Таблица 12.11. Физико-химические и электрические показатели трубок ТСП
Показатель	Норма для трубок с внутренним Диа-	
	1,5	метром. М.М 5.5
Стойкость к воздействию высокой температуры (выдержка 48 ч при 150±2 °C)	—	Не должно быть нарушений поверхности трубок
Стойкость к воздействию тепловых ударов от —60 до +60 °C, циклов (2 ч каждый)	-—	5 без внешних повреждений
Содержание смолы, % Электрическая прочность, МВ/м, не менее:	6—8	6—8
при 15—35 °C и относительной влажности 45—75 %	1,2	1,2
после выдержки 48 ч при 150±2°С		0,5
после воздействия пяти циклов тепловых ударов (как выше)		0,5
напряжении 500 В должно быть не менее 109 Омм.
Трубки марки ТСП изготавливают из шнур-чулок марки ШЭС-1 на основе стеклянных нитей и полиэфирноэпоксидного лака ПЭ-966.
Трубки изготавливают с внутренним диаметром 1,5+0,2 мм и 5,5 + 0,3 мм с толщиной стенки 0,28 + 0,08 мм. Трубки выпускают длинномерными отрезками длиной свыше 2000 мм в бухтах. Допускается поставка трубок длиной 1000—2000 мм.
Физико-химические и электрические показатели качества трубок в исходном состоянии и после различных воздействий приведены в табл. 12.11.
12.3.	ЭЛАСТОМЕРНЫЕ ТРУБКИ
Эластомерные трубки изготовляют или из одних нагревостойких резин или с применением шнур-чулок.
Таблица 12.12. Классификация эластомерных трубок
Марка	Исходный материал	ГОСТ или ТУ	Код ОКП	Класс наг ре- 1	ГОСТ 5865-7'1	Преимущественное назначение
ТКР ТРТ ТКРТ ТРФ тксп ткст тзэт	Кремнийоргани-ческая резина То же То же Резина на основе фторкаучука Кремнийоргани-ческая	резина. Шнур-чулок	из стекловолокна То же Кремнийоргани-ческая резина	ТУ 16-503.031-80 ТУ 16-503.205-80 ТУ 16-503.144-83 ТУ 16-503.144-83 ТУ 16-503.133-79 ТУ 16-503.206-80 ТУ 16-503.225-82	34 9144 0101 — 34 9144 0142 34 9144 0701— 34 9144 0729 34 9161 0101 — 349161 0115 34 9161 0301— 34 9161 0316 34 9143 0301 — 34 9143 0308 34 9144 0601 — 34 9144 0608 34 9144 0901— 34 9144 0911	и с с н н н с		Для изоляции выводных и монтажных проводов электрооборудования и радиоаппаратуры Стойкая против воздействия озона и полихлордифенила. Для изоляции проводов в изделиях с тепловым режимом до 200 °C. Допускается эксплуатация трубок до 250 °C в течение 3600 ч Озоиостойкая для тепловых режимов до 250 °C Температурный диапазон использования от —60 до +180 °C Для изоляции выводных концов и внутримашин-ных соединений. Озоностойкая То же В условиях воздействия вибронагрузок с ускорением до 100 м/с2 частотой до 2000 Гц. Озоиостойкая.
304
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 15
Классификация эластомерных трубок приведена в табл. 12.12.
Технологический процесс. Перед формованием трубок производят вальцевание (разогрев, пластикацию), а при необходимости смешение резиновой смеси.
Вальцевание (смешение) осуществляют на вальцах. Режим вальцевания (смешения) и оптимальный объем единовременной загрузки устанавливают в зависимости от состава смеси, свойств и физического состояния загружаемых материалов.
Формование заготовок трубок определенного размера осуществляют экструзией (шприцеванием) на червячных машинах. При изготовлении армированных трубок происходит напрессовка на шнур-чулок. Отформованные заготовки проходят вулканизацию, в некоторых случаях последующее термостатирова-ние. Технологические параметры в основном определяются рецептурой резиновой смеси.
Трубки марок ТКР и ТРТ. Для изготовления трубок марки ТКР применяют резиновые смеси марок К-69 и К-8 по ОСТ 38.03270-82, а для трубок марки ТРТ — резиновую смесь марки К-673 по ОСТ 38.03270-82.
На наружной поверхности трубок допускаются вмятины, иаплывы, риски, следы талька, не влияющие на электрические свойства трубок. Допускается эллипсообразная форма для трубок с внутренним диаметром свыше 10 мм. Внутренняя поверхность трубок не должна слипаться в местах перегибов и сжатий.
Размеры, а также средняя масса 1000 мм трубок приведены в табл. 12.13 и 12.14.
Таблица 12.13. Размеры и средняя масса трубок ТКР
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм		Средняя масса трубки, г
номинальный	предельное отклонение	номинальная	предельное отклонение	
0,4	±0,1	0,15	±0,05	0,34
0,7;0,9	+0,15; —0,10	0,15	+0,10; —0,05	0,53; 0,65
1,0; 1,5; 2,0	±0,4	0,9	±0,1	6,5; 8,3; 9,6
2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5	±0,7	0,9	±0,1	11,7; 13,2; 15,7; 16,9; 18,6
5	±0,7	1,3	±0,2	31,5
6; 7; 8; 10	±0,8	1,3	±0,2	36,3; 41,3; 46,3; 56,3;
12; 14; 16; 18	±1,0	1,6	±0,3	73,4; 95,7; 108,0; 118,1
20	±1,2	1,8	±0,4	149,8
22	±1,4	1,8	±0,4	164,1
24; 26; 28; 30	±1,4	2,0	±0,4	199,2; 214,6; 230,0; 245,2
32; 34; 36; 38; 40	±1,8	2,5	±0,8	330,6; 349,8; 369,7; 388,0; 405,0
58	±2,0	2,5	±0,8	579,4
73	±2,5	2,5	±0,8	723,0
Таблица 12.14. Размеры и средняя масса трубок ТРТ
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм		Средняя масса трубки, V
номинальный	предельное отклонение	номиниль-ная	। предельное откло-! некие	
1,2; 1,7; 2,2; 2,7; 3,2	±0,2	0,6	±0,1	4,55; 5,8; 7,1; 8,3;9,6
3,8; 4,3; 4,8; 5,3	±0,3	0,8	±0,1	15,5; 17,2; 18,9; 20;6
6,4; 7,4; 8,4; 9,4; 10,4	±0,4	1,1	±0,2	34,8; 39,4; 44,0; 48,7; 53,3
13; 15; 17; 19	±1,0	1,3	±0,2	78,3; 89,3; 100,2; 111,2
21,2; 23,2; 25,2	±1,2	1,6	±0,3	153,7; 167,2; 180,7
27,4; 29,4; 31,4	±1,4	1,8	±0,3	221,5; 236,7; 251,8;
33,8; 35,8; 37,8; 39,8; 41,8	±1,8	2,1	±0,5	317*7,’335,4; 353,0; 370,8; 388,4
Трубки выпускают отрезками длиной свыше 5000 мм в бухтах. Допускается поставка трубок длиной от 500 до 1000 мм в пачках.
Механические показатели трубок марки ТКР приведены в табл. 12.15. Трубки марки ТКР с внутренним диаметром менее 1,0 мм механическим испытаниям не подвергают. Предел прочности при растяжении трубок марки ТРТ первой категории должен быть не менее 3,9 МПа, а высшей — не менее 4,1 МПа. Относительное удлинение для обеих категорий не менее 250 %. Минимальные значения показателей каждого образца должны быть не менее 80 % приведенных значений.
Электроизоляционные показатели трубок марок ТКР и ТРТ приведены в табл. 12.16. Испытания напряжением трубок после выдержки в воде, ксилоле, при пониженных температурах выполняют на образцах, изогнутых на угол л вокруг стержня диаметром, равным трехкратному диаметру трубки. Трубки с внутренним диаметром свыше 12 мм могут быть
Таблица 12.15. Механические показатели трубок ТКР
Внутренний	Разрушающее напряжение при разрыве, МПа, не менее		Относительное удлпннение при разрыве, %, не менее	
Диаметр, мм	Первая категория	1 Высшая 1 категория	, Первая категория	। Высшая категория
1—5	4,1	4,5	275	300
6—10	3,1	3,4	275	300
12—30	2,6	2,9	275	300
32—40	2,1	2,3	275	300
58—73	2,1	2,3	275	300
§ 12.3
Эластомерные трубки
305
Таблица 12.16. Электроизоляционные показатели трубок ТКР и ТРТ
Показатель	Нормы для трубок ТКР диаметром, мм		Нормы для трубок ТРТ диаметром, мм			
	0,4—0,9	1,0—73,0	1,2-3,2	3,8—-5,3	6,4—10,4	13,0—11,8
Испытательное напряжение частотой 50 Гц в течение 1 мин кВ, не менее:						
при 15—35 °C и <р=45—75 %'	1,5	12,0	6,0	8,0	10,0	12,0
после выдержки 48 ч в термостате при 210+5 °C	1,2	10,0	“—	—	—	—
после выдержки 48 ч в термостате при 270+5 °C	—	—	4,0	6,0	8,0	10,0
после выдержки 24 ч в воде при 15— 35 °C	1,2	10,0	4,0	6,0	8,0	10,0
после выдержки 1 ч при —60+2 °C	1,2	10,0	4,0 (4,5)	6,0 (6,5)	8,0 (8,5)	10,0 (10,5)
после выдержки 8 ч в ксилоле при 15— 35 °C	—	6,0	2,0	4,0	6,0	8,0
после выдержки 1 ч в ксилоле при 110+5 °C и последующей 0,5 ч при 15— 35 °C под воздействием продавливающей нагрузки:		5,0 (6,0)				
при 15—35 °C	—-	7,0(8,0)	4,0	6,0	8,0	10,0
при 180 + 5 °C	—	6,0(7,0)	—	—	—	-—
Сопротивление изоляции, МОм, не менее	1000 (1100)	—	—	—.	—	—
Примечав! е. Значения, указанные в таблице, относятся к первой и высшей категориям. Значения в скобках — только к высшей, а аналогичные без скобок — только к первой.
испытаны как полосы или ленточные материалы по ГОСТ 6433.3-71.
При испытании трубок под воздействием продавливающей нагрузки масса груза должна составлять: для трубок марки ТКР с внутренним диаметром от 1 до 6 мм — 5 кг, свыше 6 мм — 6 кг; для трубок марки ТРТ с внутренним диаметром от 1,2 до 5,3 мм — 3 кг, от 6,4 до 19 мм — 5 кг, свыше 19 мм — 6 кг.
Трубки марок ТКСП и ТКСТ. Для изготовления применяют шнур-чулки из стеклонити по ТУ 17 РСФСР 8351-75 и ТУ 17 РСФСР 44-5873-77, резиновые смеси: К-69 по ОСТ 38.03270-82 и 14р-2 по ТУ 38-103321-76 для трубок марки ТКСП, К-1941 по ОСТ 38.03270-82 —для ТКСТ.
Допускается наличие на наружной поверхности трубок текстуры стеклошнур-чулка.
Номинальные размеры трубок и предельные отклонения от номинальных значений приведены в табл. 12.17. Трубки выпускают длинномерными отрезками длиной свыше 1000 мм в бухтах. Допускается поставка трубок длиной 500—1000 мм в пачках.
Жесткость, Н, не менее для трубок с внутренним диаметром:
от 1,0 до 5,0 мм..................40
свыше 5,0 до 8,0 мм.............. 60
Упругость (восстанавливаемость формы), %, не менее............................80
Сопротивление расслаиванию, Н, не менее .................................3,92
. азрывная нагрузка, Н, не менее для трубок с внутренним диаметром, мм:
1,0..........................  .	98
2,0 ...	....................  196
3,0; 4,0.......................  392
5,0............................  490
6,0; 7,0	..... ..................588
8,0............................  688
11—232
После выдержки трубок марок ТКСП и ТКСТ 48 ч в пропиточном лаке КО-916 при 15—35 °C не должно происходить коробления и растрескивания резиновой оболочки.
Коэффициент трения об эмальпровод ПЭТВ для трубок марки ТКСП составляет ие более 0,1. Испытание проводят на приборе, приведенном в ТУ 16-503.031-80.
Электрические показатели трубок приведены в табл. 12.18.
Пробивное напряжение трубок марки ТКСП после истирания эмальпроводом марки ПЭТВ диаметром 0,8 мм по ОСТ 16 0.505-001.80 определяют на шести образцах. Число двойных ходов составляет 150.
Прн испытании трубок под воздействием продавливающей нагрузки масса груза должна составлять: для трубок марки ТКСП — 6 кг; для трубок марки ТКСТ с внутренним диаметром от 1,0 до 2,0 мм — 3 кг, от 3,0 до 4,0 мм — 5 кг, от 5,0 до 6,0 мм—8 кг, свыше 6,0 мм—12 кг.
р трубок при 15—35 °C и относительной влажности воздуха 45—75 % при постоянном напряжении 500 В должно быть не менее 1012 Ом м.
Т аблица 12.17. Размеры трубок ТКСП и ТКСТ
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм	
номинальный	предельное отклонение	номинальная	предельное отклонение
1,0; 2,0	±0,5	0,65	±0,10
3,0; 4,0	±0,5	0,75	±0,10
5,0; 6,0; 7,0	±0,5	0,80	±0,10
8,0	±0,5	0,90	±0,10
306
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 12
Таблица 12.18. Пробивное напряжение, кВ, трубок ТКСП и ТКСТ
Вид воздействия	тксп	|				ТКСТ	
	с внутренним диаметром.				мм	
	1.0—5.0		6.0—8,0		1,0-5,0 | 6,0-8,0	
	Первая категория	Высшая категория	Первая категория	Высшая категория	Высшая	категория
Истирание внутренней поверхности при 15—	5,0	5,0	6,0	6,о	5,8	6,5
35 °C и относительной влажности 45—75%	4,0	4,5	5,0	5,5	——	—-
Выдержка 48 ч в термостате при 200 ±5 °C и 10 последующих знакопеременных перегибов на угол л/2 Выдержка в воде при 20 ±2 °C;	4,5	5,0	5,5	6,0	5,0	6,0
24 ч	4,5	4,5	5,0	5,0	—.	—•
48 ч	—	,—	—	—	3,5	4,0
Выдержа 2 ч при —60 ±2 °C и 10 последующих знакопеременных перегибов на угол л/2 Воздействие продавливающей нагрузки:	5,0	5,0	6,0	6,0	5,0	6,0
15—35 °C	4,0	4,0	5,0	5,0	4,0	5,0
175—185 °C	3,5	3,5	4,0	4,0	3,5	4,0
Пребывание 21 сут в среде с относительной влажностью 95±3 % при 40 ±2 °C	—		—	—	3,5	4,0
Трубки марок ТКРТ и ТРФ, Для изготовления трубок маски ТКРТ применяют оезино-вую смесь К-1941М, а для трубок марки ТРФ — резиновую смесь Ф-1 по технической документации, утвержденной в установленном порядке.
На наружной поверхности трубок допускается наличие единичных вмятин, наплывов, шероховатостей, следов талька, местных изменений цвета, не влияющих на диэлектрические свойства трубок.
Номинальные размеры и предельные отклонения, а также средняя масса 1000 мм трубок приведены в табл. 12.19, 12.20.
Физико-механические и электрические показатели качества трубок приведены в табл. 12.21.
При эксплуатации и хранении трубки ТКРТ должны сохранять указанные ниже показатели одинаковыми после любого из следующих
Таблица 12.19. Размеры и средняя масса трубок ТКРТ
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм		Средняя масса 1 м-трубки, г
номинальный	предельнее отклонение	номинальная	предельное отклонение	
1,2	±0,2	0,9	±0,1	8,0
1,7; 2,2	±0,2	0,9	±0,1	9,9; 12,0
2,8 3,3	±0,3	0,9	±0,1	14,5; 16,5
3,8; 4,3; 4,8;	±0,3	1,2	±0,1	25,7; 28,2;
5,3				30,7; 33,5
6,4	±0,4	1,2	±0,1	39,0'
7,4; 8,4;	±0,4	1,3	±0,2	48,6; 53,9;
10,4				64,9
12,4	±0,4	1,4	±0,3	80,5
воздействий: максимальная эксплуатационная температура в течение 48 ч; температура — 60±2°С в течение 2 ч; смена температур от —60±2°С до максимальной температуры эксплуатации; температура 40 ±2 °C и относительная влажность 95±2 %, соляной туман, вибрация в диапазоне частот от 1 до 5000 Гц с ускорением до 1000 м/с2; многократные удары с ускорением до 1500 м/с2; одиночные удары с ускорением до 5000 м/с2; линейные нагрузки с ускорением до 1000 м/с2-, пониженное атмосферное давление 1,3-10~8 Па при 155±2°С и при —60±2°С, При вышеизложенных условиях разрушающее напряжение при растяжении должно быть не менее 2,5 МПа, удлинение при разрыве не менее 50 %, испытательное напряжение 2 кВ. Испыта-тательное напряжение воздействием продавли-
Таблица
12.20. Размеры и средняя масса
трубок ТРФ
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм		Средняя масса 1 м трубки, г
номинальный	предель- ‘ ное отклонение	номинальная	предель- ; ное отклонение	
1,2	±0,2	0,65	±0,15	8,9
1,65	±0,1	0,28	±0,10	3,9
1,7; 2,2	±0,2	0,65	±0,15	11,2; 13,5
2,8; 3,3; 3,8; 4,3; 4,8; 5,3	±0,3	0,65	±0,15	16,2; 18,5; 21,2; 23,2" 25,5; 27,8
6,4	±0,4	0,65	±0,15	33,0
7,4; 8,4; 10,4	±0,4	0,9	±0,2	53,5; 59,9; 71,8
12,4	±0,4	1,3	±0,3	124,0
§ 12.3
Эластомерные трубки
307
Таблица 12.21. Важнейшие механические и электрические показатели трубок ТКРТ и ТРФ в исходном состоянии при 15—35 °C и относительной влажности воздуха 45—75%
Марка	га 8&S		Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	Испытательное напряжение, кВ	Испытательное nnnnawautiA нои	про-В	
	2 2 я га &) d Л С га оз к	растяжении., не менее				воздействии	давливающе 1 нагрузки, к:
ТКРТ	5,0		250	6		6	
ТРФ кроме	7,5		150	6		6	
диаметра 1,65 мм ТРФ диамет-	4,0		120	2		2	
ром 1,65 мм							
вающей нагрузки 4 кВ установлено только после выдержки при 15—35 °C и относительной влажности 45—75 % и 2 кВ после максимальной эксплуатационной температуры в течение 48 ч. Такие же требования после эксплуатации и хранения установлены для трубок ТРФ (кроме диаметра 1,65 мм), за исключением испытательного напряжения после воздействия температуры 15—35С'С и относительной влажности 45—75 %, а также максимальной эксплуатационной температуры в течение 48 ч и температуры— 60±2°С в течение 2 ч, которое принято 4 кВ. Что касается трубок ТРФ диаметром 1,65 мм, то для них только относительное удлинение установлено как и для других, а именно 50 %; остальные показатели понижены: разрушающее напряжение при растяжении до 1,0 МПа, испытательное напряжение под воздействием придавливающей нагрузки и без таковой •— 0,5 кВ. Кроме того, установлены нормы на испытательное напряжение под воздействием продавливающей нагрузки после пребывания 1 ч в ксилоле при 105±2°С; 4 кВ для трубок ТКРТ и ТРФ кроме диаметра 1,65 мм (для диаметра 1,65 мм — 0,5 кВ) и после пребывания 40 мин в масле РМЦ при 105±2°С и в масле МГЕ-10А при 90 ±2 °C 2 кВ для трубок ТКРТ и ТРФ кроме диаметра 1,65 мм (для диаметра 1,65 мм-—0,5 кВ).
Испытание напряжением производят на образцах, изогнутых па угол л вокруг стержня диаметром, равным трехкратному диаметру трубки.
При испытании трубок под воздействием продавливающей нагрузки масса груза должна составлять 6 кг, а для трубок марки ТРФ с внутренним диаметром 1,65 мм — 3 кг.
Испытание на стойкость к воздействию смены температур проводят методом 205-1 по ГОСТ 16962-71. Образцы подвергают воздействию трех непрерывно следующих друг за другом циклов, каждый из которых состоит из следующих этапов: выдержка 2 ч в камере холода при —60 ±2 °C; выдержка 2 ч в камере тепла при 250±Зс,С для трубок марки ТКРТ и 180±2°С для трубок марок ТРФ.
Испытание на влагостойкость проводят методом 207-2 по ГОСТ 16962-71 на образцах трубок с герметично заделанными концами. Образцы выдерживают 56 сут в камере влаж-11*
Таблица 12.22. Размеры трубок марки тзэт
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм	
номинальный	предельное отклонение	номинальная	предельное отклонение
4,0	4-0,8	1,1	±0,15
6,0; 8,0	+0,8	1,2	±0,15
10,0; 12,0	+1.0	1,5	±0,20
14,0; 16,0	+ 1.2	1,8	±0,20
18,0; 20,0;	+ 1.4	2,0	±0,30
24,0			
ности при 40±2°С и относительной влажности 95±2 %.
Испытания на воздействие соляного тумана проводят методом 215-1 по ГОСТ 16962-71 на образцах с герметично заделанными концами. Образцы выдерживают в камере 7 сут.
Механические испытания проводят на образцах трубок, плотно виток к витку навитых на цилиндр, диаметр которого равен пяти наружным диаметрам трубок. Цилиндры с образцами плотно крепят в горизонтальном положении к платформе стенда и по ГОСТ 16962-71 проводят следующие испытания: на вибропрочность, на ударную прочность, на воздействие одиночных ударов, иа воздействие линейных нагрузок.
Испытания на воздействие пониженного атмосферного давления 1,3-10"3 Па проводят методом 209-3 по ГОСТ 16962-71 на образцах длиной 90 мм.
Трубки марки ТЗЭТ. Для изготовления трубок применяют резиновую смесь марки К-69 или К-673 по ОСТ 38.03270-82 и плетенку металлическую ПМЛ по ТУ 22-3708-76.
Допускается наличие на наружной поверхности трубок текстуры плетенки.
Номинальные размеры трубок и предельные отклонения от номинальных значений приведены в табл. 12.22. Трубки поставляются длинномерными отрезками длиной не менее 2500 мм в бухтах. Допускается поставка трубок длиной от 500 до 2500 мм.
Механические показатели трубок приведены в табл. 12.23.
Испытание на воздействие нагрузки проводят на шести образцах длиной 300 мм. Верхний конец образца длиной 25 мм закрепляют в зажимном устройстве так, чтобы образец находился в вертикальном положении. На нижний конец образца закрепляют груз. Время выдержки 1 мин. После снятия груза трубку ви-
Таблица 12.23. Механические показатели трубок ТЗЭТ
Показатель	Норма для трубок с внутренним диаметром, мм	
	ДО 12	свыше 12
Нагрузка вдоль оси, Н, не менее	50	100
Сопротивление расслаиванию, Н/м, не менее	500	500
308
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 12
зуально осматривают иа наличие трещин, и отслоений резиновой оболочки.
Трубки должны выдерживать без повреждения резиновой оболочки десятикратные перегибы с радиусом изгиба, равным двум диаметрам трубки.
При воздействии топлив РТ (ТУ 38-101633-76) и ТС-1 (ГОСТ 10227-62) и масла ИПМ-10 (ТУ 38-00180-75) процент набухания трубок должен быть не более 1,0.
12.4.	ПЛАСТМАССОВЫЕ ТРУБКИ
Пластмассовые трубки представляют собой материалы из электроизоляционных полимеров или термопластичных пластических масс на их основе. Они бывают неокрашенные и окрашенные. Трубки поливинилхлоридные (ГОСТ 19034-82) разных марок изготовляют из пластиката разных марок и рецептур, окрашенного в разные цвета и неокрашенного. Для них установлены коды ОКП 22 4721 и 22 4724. Трубки ТВ-40А из пластиката марки ИТ-105 рецептуры Т-50 применяются в обычных климатических условиях при температурах от —40 до +105 °C, по нагревостойкости относятся к классу А. Все остальные поливинилхлоридные трубки относятся к классу нагревостойкости i и применяются в обычных климатических условиях, с некоторыми различиями по допустимым температурным диапазонам; исключение представляют трубки ТВ-40Т из пластиката марки 230Т рецептуры Т-230Т, которые могут работать и в условиях тропического климата; при обычных климатических условиях для них установлен диапазон температур от —40 до +70 QC. Трубки ТВ-40 из пластикатов марки И40-13 рецептур 230 и 250, а также марки И40-13А рецептуры 8/2 имеют диапазон рабочих температур от —40 до +70 °C. Для трубок ТВ-40 из пластиката рецептуры 355 установлен температурный диапазон от —50 до +70 °C; такой же диапазон установлен для трубок ТВ-50-14 из пластиката марки ИБО-14 рецептуры 350-1, но они отличаются от трубок ТВ-50 повышенными электроизоляционными свойствами. Для трубок ТВ-60 из пластиката марки И60-12 рецептуры 360-1 установлен рабочий диапазон температуры от —60 до +70 °C. Трубки фторопластовые изготовляют из пластиката неокрашенного н окрашенного в разные цвета по ГОСТ 22056-76 двух марок; фторопласт-4Д марки Э и фторопласт-4 ДМ марок Ш и Л. Эти трубки выпускают высшего и среднего сортов; по иагревостойкости они относятся к классу С; могут применяться в различных климатических условиях: химостойки и морозостойки. Код ОКП 22 4731.
Технологический процесс. Производство трубок из поливинилхлоридного пластиката является непрерывным процессом и состоит из ряда последовательных операций. Изготовление трубок осуществляют экструзией на трубных агрегатах, созданных на базе одночервячных экструдеров.
Для улучшения качества и повышения производительности сырье подсушивают (по мере необходимости) и подогревают до 80—100 °C.
Из сушилки материал поступает в червячный пресс, где расплавляется, гомогенизируется до однородного расплава и выдавливается
через кольцевое отверстие головки в виде трубной заготовки. Необходимые размеры формующего зазора получают подбором соответствующего формующего инструмента: дорна, закрепляемого в дорнодержателе, и полого цилиндрического мундштука. В теле дорна имеется канал, через который подается сжатый воздух в трубную заготовку, способствующий ее охлаждению и приобретению формоустойчиво-сти.
Заготовка подается в охлаждающую ванну, где по мере продвижения в проточной воде она постепенно охлаждается и приобретает необходимую жесткость, достаточную для упругого сопротивления деформационным усилиям тянущего устройства. Трубки большего диаметра охлаждают орошением водой.
Так как поливинилхлорид является аморфным материалом, хорошо сохраняющим форму в горячем состоянии, калибрующего устройства не требуется.
Фторопластовые трубки изготавливают методом экструзии, получившим название «экструзия пасты». Порошок фторопласта просеивают и в герметично закрытых смесителях смешивают со смазкой (бензин-растворитель для лакокрасочной промышленности в определенных пропорциях). После завершения процесса смешения пасту выдерживают 20—40 ч для созревания, при этом смазка равномерно распределяется в порошке.
На таблеточном прессе из пасты без нагрева формуют таблетку.
Сформированная заготовка трубки поступает в сушильную камеру, где в потоке горячего воздуха удаляются пары смазки. Проходя сквозь сушильную камеру, осушенная заготовка трубки попадает в печь, где происходит ее спекание при движении сверху вниз при температуре около 500 °C.
Готовая трубка поступает на приемное устройство. Иногда производят сушку и спекание трубных заготовок в виде бухт, свободно уложенных на противне, в периодически действующей печи.
Трубки из поливинилхлоридного пластиката изготавливают на основе поливинилхлоридного пластиката по ГОСТ 5960-72.
Допускается наличие мелких неметаллических включений, незначительной ряби и полос.
Цвета окрашенных трубок из поливинилхлоридного пластиката
ТВ-40, ТВ-40Т, ТВ-50-
14,	ТВ-60 ..... Белый, черный, серый, коричневый, красный, розовый, оранжевый, желтый, зеленый, светло-синий, голубой, фиолетовый
ТВ-40А , , . . . Черный, серый, коричневый, розовый, бордо, оранжевый, зеленый, синий
ТВ-50 ••«««. Черный
Номинальные размеры и средняя масса 1000 мм трубок приведены в табл. 12.24.
Трубки выпускают длинномерными отрезками длиной не менее 5 м в бухтах.
Показатели качества трубок приведены в табл. 12,25.
§ 12.4
Пластмассовые трубки
309
Электрическую прочность определяют по Удельное объемное электрическое сопро-ГОСТ 17675-80 при напряжении частотой тивлеиие определяют по ГОСТ 17675-80 при 50 Гц в среде трансформаторного масла по постоянном напряжении 1000 В.
ГОСТ 982-80.	Трубки из фторопласта выпускают по
Таблица 12.24. Размеры и средняя масса трубок из поливинилхлоридного пластиката
-Внутренний диаметр, мм		I исполнение с нормальной толщиной стенок						II исполнение с утолщенными стенками					
		Толщина стенки» мм		Средняя масса 1000 мм трубки, г				Толщина стенки, мм		Средняя масса 1000 мм трубки, г			
шпальный	дельное лопепие	шпальная	ф ф о S к я Л5 Ф к; ЕС си О	40, 40Т, 50-14	S	S	о	к СЗ К СЗ К X	дельнее лонение	40, 40Т, 50-14	8		< су
			ф X	гагага	га	га	га	S о	ф	гагага	га	га	га
я	к О	я	с о	ННН	ь-	н	ь-		с о	инн	н		н
0,50	±0,10	0,30	±0,10	0,97	0,92	0,90	0,94	-		.—-			___				
0,75	±0,10	0,30	±0,10	1,17	1,21	1,19	1,23	—-	—,	—	—.	-—	—
1,00	±0,20	0,40	±0,10	2,26	2,15	2,11	2,18	—	—	.—-	—-		—
1,50	±0,25	0,40	±0,10	3,06	2,92	2,87	2,96	—	.—	~—	—	—-	—
1,75	±0,25	0,40	±0,10	3,46	3,30	3,24	3,35	.—.	—	—.	—-	—.	—
2,00	±0,25	0,40	±0,10	3,87	3,69	3,61	3,74	1,0	±0,2	12,09	11,53	11,30	11,68
2,50	±0,25	0,40	±0,10	4,68	4,56	4,37	4,52	——	—	—.	—-	—	—
3,00	±0,25	0,40	±0,10	5,48	5,22	5,12	5,29	1,0	±0,2	16,12	15,37	15,07	15,57
3,50	±0,25	0,40	±0,10	6,28	5,99	5,88	6,07	—	—	—	—-	—	—
4,00	±0,25	0,60	±0,10	11,12	10,60	10,40	10,75	1,2	±0,2	25,15	23,98	23,51	24,30
4,50	±0,25	0,60	±0,10	12,33	11,76	11,53	11,91	1,2	±0,2	27,56	27,27	25,77	26,74
5	±0,25	0,60	±0,10	13,54	12,91	12,66	13,08	1,2	±0,2	29,97	28,57	28,03	29,09
6	±0,30	0,60	±0,10	15,96	15,21	14,92	15,42	—	—	—-	—	—	—
7	±0,50	0,60	±0,10	18,38	17,52	17,18	17,75	—-	—	—-	—-	—	—
8	±0,50	0,60	±0,10	20,80	19,82	19,44	20,09	—	-—.	-—.	—-	—	-—•
9	±0,50	0,60	±0,10	23,20	22,13	21,70	22,43	.—	.—_	-—	—-	—	—
10	±0,50	0,70	±0,10	30,19	28,78	28,22	29,16	-—	—	—	—.	-—•	—
12	±0,50	0,70	±0,10	35,83	34,16	33,50	34,61	—	—	—	—	—	—
14	±0,50	0,70	±0,10	41,48	39,54	38,77	40,07	—	—	—~	—		—
16	±0,80	0,90	±0,10	61,30	58,44	57,31	59,22	—	—	—	—	•—,	—
18	±0,80	0,90	±0,10	68,56	65,36	64,09	66,23	—	—	—	—	—	—-
20	±1,00	1,15	±0,20	98,04	93,43	91,65	94,70	-—.	.—_	•—-	-—	—	—
22	±1,00	1,15	±0,20	107,25	102.24	100,31	104,80	—.	—	—	—	—	—
25	±1,00	1,15	±0,20	121,21	115,54	113,31	117,09	—	—	—	—	-—	—
30	±1,30	1,40	±0,25	177,19	168,90	165,64	171,16	—-	—	—	—	—	—-
35	±1,30	1,40	±0,25	205,40	195,80	192,01	198,41	—	—	—	—	—	—
40	±2,00	1,75	±0,25	294,49	280,72	275,30	284,48	~—	—	—	—	-—	—_
50	±2,00	—	—	—	—•	—	—	4,5	±0,8	988,03	941,82	924,11	958,76
Таблица 12,25. Показатели трубок из поливинилхлоридного пластиката
Показатель	ТВ-40		ТВ-40Т		ТВ-40А		ТВ-50		ТВ -50* 14		ТВ-60	
	ВЫСШИЙ сорт	1-й сорт	высший сорт	j 1-й сорт	высший сорт	i 1-й сорт	! ВЫСШИЙ 1 сорт	О	ВЫСШИЙ сорт	1-й сорт	высший сорт	| 1-й сорт
Разрушающее напряжение, МПа, при растяжении не менее	16,3	15,3	16,3	15,3	13,7	11,8	12,7	9,8	14,7	11,8	9,8	9,8
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее Электрическая прочность, МВ/м, не менее:	220	200	220	200	250	180	220	200	180	120	280	240
при 15—35 °C и ф= - =45±75%; ' после выдержки 48 ч в термостате:	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15	15
при 105 ±2 °C,	12	10	12	10	—	—	12	10	12	10	:12	10
310
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 12
Продолжение табл. 12.25
Показатель	1 В-40		ТВ-40Т		ТВ-4ЦА		ТВ-50		ТВ-50-14		ТВ-60	
	Высший сорт	l-й сорт	: Высший сорт	| 1-й сорт	Высший сорт	'1-й сорт	Высший .сорт	О	Высш lift сорт	I 1-й сорт	Высший сорт	1-й сорт
при 120±2°С	.—_	.—				-	10	10	К—	—	—	—	—	—
после выдержки 24 ч при —60±2°С (температура хрупкости)	16	10	12	10	10	10	12	10	12	10	12	10
после выдержки 24 ч при 20±2°С и ф= =95±2 % р, Ом-м, не менее:	15	10	15	10	10	10	10	10	10	10	10	10
при 15—35 °C и ф= =454-75 %	Ю10	Ю1®	Ю9	Ю9	2-1010	2- 101®	10«	10s	1012	1011	101®	109
после выдержки 1 ч в термостате при 70±2°С	10s	10s	Ю7	10’	Не определяют		Ю7	10’	101®	О9	108	10’
ГОСТ 22056-76, фторопласта-4Д марки Э по ГОСТ 14906-77 или фторопласта-4ДМ по нормативно-технической документации. Допускается изготовление трубок из фторопласта-4Д марок Ш и Л по. ГОСТ 14906-77.
Допускается неровная наружная поверхность.
Трубки изготавливают неокрашенными и окрашенными в цвета: белый, красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, черный.
Таблица 12.26. Размеры и средняя масса трубок из фторопласта
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки		Средняя масса 1 м трубки, г
номинальный	предельное отклонение	। номннэль-1 кая, мм	, предельное откло-; нение, %	
0,3; 0,4; 0,5	±0,1	0,2	+30; —10	0,68; 0,81; 0,97
0,6; 0,7; 0,8; 0,9	±0,15	0,2	+30; —10	1,10; 1,23; 1,36; 1,52
1,0	±0,15	0,2; 0,3	+30; —10	1,65; 2,68
1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0	±0,15	0,3	+30; —10	3,08; 3,50; 3,70; 3,91; 4,30; 4,73
2,1; 2,2; 2,4; 2,5; 2,6.; 2,8;  3,0	±0,15	0,4	+30; —10	6,86; 7,13; 7,85; 7,96; 8,30; 8,84; 9,33
3,5; 3,8	±0,30	0,6	+ 15; —5 + 15; —5	16,90; 18,10
4,0	±0,30	0,6; 1,0		18,90; 26,60
4,2; 4,5	±0,30	0,6	+ 15;—5	19,70; 20,96
5,0	±0,30	0,6; 1,0	+15; —5	23,10; 41,20
5,5	±0,30	1,0	+ 15; —5	44,40
6,0	±0,30	1,0; 1,5.	+ 15; —5	48,50; 77,22
7,0	±0,30	1,0	+ 15;—5	54,80
8,0	±0,30	1,5;. 2,0	+15; —5.	97,90; 137,30
9,0; 10,0	±0,30	-1,5	+ 15; —5	108,00; 118,40
Размеры и средняя масса 1 м трубки приведены в табл. 12.26.
Трубки выпускают длинномерными отрезками длиной не менее 1 м. Допускается поставка трубок длиной не менее 0,1 м.
Механические показатели трубок приведены в табл. 12.27.
Прочность и относительное удлинение при разрыве определяют при скорости движения подвижного зажима разрывной машины Г00± ±10 мм/мин. р, относительная диэлектрическая проницаемость, tg 6 и электрическая прочность трубок должны быть не ниже указанных в ГОСТ 14906-77 на материал и проверке не подлежат.
Таблица 12.27. Механические показатели термоусаживающихся полиэтиленовых трубок из фторопласта
Показатель	Норма для трубок с внутренним диаметром			
	0,3-—7,0 мм		8,0—10,0 мм	
	ВЫСШИЙ сорт	1-й сорт	ВЫСШИЙ сорт	1-й сорт
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее:				
без дополнительной термообработки	32	31	27	26
с дополнительной термообработкой Относительное удлинение при разрыве, % не менее:	35	33	35	33
без дополнительной термообработки	250	250	250	230
с дополнительной термообработкой	200	200	200	200
§ 12.6
Методы испытаний
12.5.	ТЕРМОУСАЖИВАЮЩИЕСЯ ТРУБКИ
В настоящее время трубки выпускаются двух марок по ТУ 16-503.229-82: марки ТТЭ-С на основе полиэтилена марки 153-02К и ТТЭ-Т на основе полиэтилена марки 102-57; из ннх первая имеет класс нагревостойкости А, вторая — В.
Получение термоусаживающихся трубок основано на использовании характерных терморелаксационных свойств полимеров, так называемого «эффекта памяти». Он проявляется в том, что макромолекулы сшитого полимера, деформированные вблизи температуры плавления и зафиксированные в этом состоянии резким охлаждением, при повторном нагреве возвращаются к равновесному состоянию с восстановлением размеров и формы материала.
Трехмерную сшитую структуру полимера получают радиационным модифицированием (облучением частицами высоких энергий) или химическим модифицированием (введением перекисных соединений).
Трубки обеих марок выпускают естественного цвета и окрашенные (красные, зеленые, синие, желтые и черные). Трубки марки ТТЭ-С предназначены для работы в обычных климатических условиях при максимальной температуре 105°C, а трубки ТТЭ-Т-—в тех же условиях, но при максимальной температуре 130 °C. На марку ТТЭ-С существуют такие коды ОКП: первые 6 цифр 34 9145, последующие две в пределах 11—16, последние две — в пределах 01—14; на марку ТТЭ-Т — первые 6 цифр те же, последующие две —в пределах 21—26, последние две — в пределах 01—14.
Технология изготовления термоусаживающихся полиэтиленовых трубок имеет следующие основные стадии: экструзия, радиационное модифицирование, ориентация.
Производство заготовок трубок осуществляют экструзией на трубных агрегатах, созданных на базе одночервячных- экструдеров (см. технологический процесс производства пластмассовых трубок).
Таблица 12.28. Размеры и средняя масса термоусаживающихся полиэтиленовых трубок
Внутренний диаметр, мм		Толщина стенки, мм		Средняя масса 1 м, г
до усадки	после усадки в свободном СОСТОЯ НИИ	до усадки	после усадки в свободном состоянии	
2,0+0,5	1,0±0,5	0,55+0,15	0,8±0,1	4,16
4,0±0,5	2,0±0,5	0,65±0,15	1,0±0,1	8,67
5,0+0,5	2,0±0,5	0,55 ±0,15	1,0+0,1	8,67
6,0±0,5	3,0±0,5	0,60+0,15	1,0±0,1	11,56
8,0+0,5	4,0±0,5	0,60+0,15	1,0±0,1	14,44
10,0±0,5	5,0±0,5	0,60±0,15	1,0±0,1	17,33
12,0+0,5	6,0±0,5	0,55±0,15	1,0±0,1	20,43
14,0±0,5	7,0±0,5	0,55 ±0,15	1 ,(>±0,1	23,90
16,0±1,0	8,0±0,5	0,55±0,15	1,0±0,1	26,00
18,0±1,0	9,0±0,5	0,55±0,15	1,0±0,1	28,39
20,0±1,0	10,0±0,5	0,55±0,15	1,0±0,1	31,78
24,0±1,0	12,0±0,5	0,55±0,15	1,0±0,1	37,55
32,0±1,0	16,0±1,0	0,55±0,15	1,5±0,1	75,83
Температура подсушки сырья 70—90 °C. Температурный режим экструзии ПО—180 °C. Скорость экструзии в зависимости от размеров экструдируемых заготовок до 30 м/мин.
Ориентацию заготовок малых размеров осуществляют непрерывно на специальных установках. Процесс заключается в нагревании заготовок до необходимой температуры в «горячем» калибре электронагревательными элементами или в ванне с жидким теплоносителем и раздуве ее в радиальном направлении под действием внутреннего давления в заготовке или внешнего вакуума с последующей фиксацией конструктивных размеров в «холодном» калибре интенсивным охлаждением водой.
Заготовки трубок диаметром свыше 20 мм ориентируют мерными отрезками на специальных полуавтоматических установках.
На наружной поверхности допускается наличие текстуры, обусловленное технологией изготовления.
Размеры и средняя масса 1000 мм трубок приведены в табл. 12.28, Трубки поставляются длинномерными отрезками в бухтах. Параметры трубок:
Усадка по длине, %, не более .	10
Коэффициент усадки (отношение внутренних диаметров до и после усадки)..................... 2*
Усадка на оправку при температуре 180 ±2 “С................. Отсутст-
ствие повреждений
Стойкость к воздействию температуры —60+2 °C в течение 2 ч Тоже
Теплостойкость**, °C, для трубок марок:
ТТЭ-С........................... по
ТТЭ-Т........................... 150
Разрушающее напряжение при растяжении,	МПа, не менее	8,82
Испытательное напряжение в течение 1 мин частотой 50 Гц, кВ, не менее:
при 15—35 °C и <р=45—75 %	3
под воздействием продавливающей нагрузки при 120± ±2 °C***................... 1,5
Сопротивление изоляции пересчитанное на длину 1 м, МОм, не менее.................. . .	105
* Для трубки диаметром 2 мы — 2 или 2,5.
** По ГОСТ 16962-71, метод 201-1.
*** Масса груза: для трубок с внутренним диаметром после усадки от 1,0 до 2,0 мм — 1 кг; от 3,0 до 5,0 мм — 2 кг; от 6,0 до 7,0 мм — 4 кг; свыше 7,0 мм — 5 кг.
Перед испытаниями образцы трубок выдерживают 10—15 мин в термостате при 150— 180 °C и нормализуют.
12.6. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
В этом параграфе приведены основные положения наиболее характерных методов.
Перед испытанием образцы трубок должны быть нормализованы 6 ч при 15—35 °C и относительной влажности 45—75 %.
312
Электроизоляционные гибкие трубки
Разд. 12
Для каждого вида испытаний из трех мест проверяемой партии отбираются десять образцов трубок длиной не менее 150 мм каждый, если в стандартах или технических условиях на трубки определенных марок не предусмотрены другие количество и размеры.
Толщину стенки трубки определяют с погрешностью до 0,01 мм двумя способами.
По первому способу в полость образца трубки вставляют металлический стержень •диаметром, равным внутреннему диаметру трубки, и микрометром типа МК по ГОСТ 6507-78 с нажатием мерной пяты не более 0,20 Н или толщиномером по ГОСТ 11358-74 измеряют наружный диаметр. По разности диаметров определяют толщину.
По второму способу измеряют толщину продольной полоски шириной 1—2 мм, вырезанную из образца трубки, приборами, указанными выше, или стенкомером по ГОСТ 11951-82.
Эластичность трубок с внутренним диаметром до 7 мм определяют следующим образом. Один конец образца трубки сжимают в тисках или приспособлении, приведенном в ГОСТ 17675-80, таким образом, чтобы вертикально оставался свободный конец трубки длиной не менее 75 мм, который знакопеременно изгибают на угол л/2 в плоскости, перпендикулярной линии взаимного касания губок тисков (зажимов приспособления). За один перегиб принимают перегиб образца на угол л/2 в одну из сторон и обратно.
Для определения эластичности трубок диаметром более 7 мм в полость образца предварительно вставляют отрезок другой трубки наружным диаметром, равным 0,6—0,7 внутреннего диаметра испытуемого образца.
После контрольного числа перегибов образец трубки освобождают из тисков (приспособления) н осматривают с помощью лупы четырёхкратного увеличения. При отсутствии видимого повреждения (растрескивание, расслаивание) образец испытывают напряжением.
Проверка стойкости трубок к истиранию производится на любом приборе, принципиальная схема которого приведена в ГОСТ 17675-80.
Образец трубки закрепляют в зажимном устройстве и подвергают истиранию под нагрузкой в 19,6 Н проводом марки ПСД по ГОСТ 7019-80, протянутом внутри трубки и имеющим возвратно-поступательные движения с длиной хода в каждую из сторон по 85 мм.
Частота движения истирающего провода равна 25 циклам в минуту (50 возвратно-поступательных движений), фиксирующихся счетчиком. После выполнения необходимого числа циклов (двойных ходов) образец испытывают напряжением.
Проверка трубок на упругость и жесткость производится на шести образцах на приборе, приведенном в ГОСТ 17675-80.
Сопротивление расслаиванию или адгезионную прочность связи армирующего чулка и эластомерной оболочки определяют на шести образцах длиной 100 мм на разрывной машине по ГОСТ 7762-74.
Образцы разрезают вдоль, отделяют эластомерную оболочку от чулка на длину не более 50 мм. Расстояние между зажимами разрывной машины устанавливают 25±5 мм. При
расслаивании на шкале машины отсчитывается наибольшее усилие, которое принимается за искомое значение. Стойкость трубок к тепловому удару определяют методом 205-1 по ГОСТ 16962-71 на десяти образцах.
Испытание трубок на местное продавливание стенок проводят на восьми образцах.
Предварительно в образцы трубок вставляют металлические стержни-электроды диаметром, равным, внутреннему диаметру трубки. Затем на несгораемой изолирующей пластине (например, асбестоцемент) укладывают два параллельно расположенных образца с расстоянием между стенками в свету 50 ±5 мм. На них аналогично укладывают крест-накрест под прямым углом два других образца, которые также накрывают изоляционной пластиной. На пластину ставят груз. Через 15 мин к двум электродам одного из четырех перекрестков образцов трубок (к верхнему и иижиему) прикладывают на 1 мин испытательное напряжение и далее поочередно к остальным. Масса груза, температурные условия и нормы испытательного напряжения устанавливаются в стандартах или технических условиях на трубки определенных марок.
Пробивное (испытательное) напряжение определяют по ГОСТ 6433.3-71; удельное объемное сопротивление и сопротивление изоляции— по ГОСТ 6433.2-71; тангенс угла диэлектрических потерь — по ГОСТ 6433.4-71. Испытания проводят как в исходном, так и изогнутом состоянии прн 15—35 °C и относительной влажности воздуха 45—75 %.
В качестве внутреннего электрода применяют металлические стержни диаметрами, равными внутренним диаметрам испытуемых образцов, и длиной на 25—30 мм больше их длины. Для изогнутых образцов внутренними электродами являются пучки из медной проволоки диаметром 0,7 мм марки ММ (ГОСТ 2112-79) или из алюминиевой марки AM (ГОСТ 6132-79). Количество проволок в пучке, заполняющих полость образцов, в зависимости от их диаметров указано в ГОСТ 17675-80.
В качестве внешнего электрода применяют алюминиевую фольгу по ГОСТ 618-73 шириной 25 мм и толщиной 0,01 мм, которую при испытании образца накладывают на его среднюю часть или на место изгиба. Для изогнутых образцов допускается применять воду. При этом образцы погружают в воду на 3— 5 см. Не допускается применять воду в качестве внешнего электрода для трубок, свойства которых изменяются при воздействии воды.
Список литературы
Зубарев А. П. Электроизоляционные гибкие лакированные трубки. М.: Энергия, 1976. 152 с.
Пекин Н. Г., Шанин Н. П. Оборудование заводов резиновой промышленности. Л.: Химия, 1978. 400 с.
Кошелев Ф. Ф., Корнев А. Е., Буканов А. М. Общая технология резины. М.; Химия, 1978. 528 с.
Кацнельсон М. Ю., Балаев Г. А. Пластические массы. Справочник. Л.: Химия, 1978. 384 с.
Поливинилхлоридные пластикаты и их применение в кабельной технике/Ю. Н. Ван-Гаут, Ю. М. Котт, Ю. В. Ляхов, И. Д. Троицкий; Под ред.. И. Д. Троицкого. М.: Энергия, 1978. 152 с.
Паншин Ю. А.. Малкевич С. Г., Дунаевская Ц. С. Фторопласты. Л.: Химия, 1978. 232 с.
Фторуглеродные пластики. Каталог. М.: НИИТЭХИМ, 1978, 80 с.
§ 13.2
Листовые слоистые пластики
313
РАЗДЕЛ 13
СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ, ПРОФИЛЬНЫЕ СТЕКЛОПЛАСТИКИ И ПРЕПРЕГИ
Е. Ф. Зинин, Г. М. Дулицкая, И. Д. Вайсфельд, В. В. Коновалов
13.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Слоистые пластики представляют собой материалы, изготовленные посредством прессования или иамотки и термообработки волокнистых наполнителей (бумаг, тканей, нетканых рулонных материалов), предварительно пропитанных или лакированных термореактивным связующим. Слоистые пластики в общем виде— это полимерные материалы, армированные параллельно расположенными слоями наполнителя, что определяет анизотропию их свойств в направлениях параллельно и перпендикулярно расположению слоев наполнителя. В зависимости от назначения производят слоистые пластики преимущественно конструкционного, электроизоляционного, декоративного назначения.
В настоящем справочнике рассматриваются слоистые пластики преимущественно электроизоляционного назначения. Такие пластики обладают высоким уровнем физико-механических свойств в широком интервале температур, поэтому они применяются для изготовления (преимущественно механической обработкой) из листов деталей электроизоляционно-конструкционного назначения, которые находят широкое применение в электрических машинах, аппаратах, трансформаторах, приборах.
В зависимости от химической природы связующего и наполнителя электроизоляционные слоистые пластики пригодны для длительной (20 тыс. ч) работы при температуре до 180 °C н кратковременно при более высоких температурах.
Наиболее распространенными видами электроизоляционных слоистых пластиков являются листовые материалы и намотанные изделия.
Б последние годы все более широкое значение приобретают профильные стеклопластики, изготавливаемые непрерывным способом с применением малотрудоемкнх наполнителей — стеклоровингов (жгутов) и составов без растворителей. По существу, такие материалы с заданным сечением являются полуфабрикатами высокой степени готовности, которые применяют взамен листовых слоистых пластиков, избавляя потребителей от трудоемкой, вредной для работающего персонала операции механической обработки листов, поэтому информацию о профильных пластиках решено поместить в разд. 13. Это будет способствовать лучшей ориентации потребителей на более широкое применение профильных пластиков вместо листовых, что целесообразно с точки зрения экономии остродефицитных стекло- и хлопчатобумажных тканей.
В разд. 13 включены также сведения о препрегах — наполнителях листовых или рулонных, пропитанных термореактивным связующим в стадии Б. Такого типа материалы ранее в основном использовались как полуфабрикаты
для изготовления методом прессования листов, деталей или для намотки изделий, представляющих собой тела вращения.
В последние годы препреги такого типа с несколько специфическими свойствами стали все более широко применяться в качестве технологически удобных материалов при изолировке, в частности для скрепления витков проводников и стержней крупных электрических машин, в изоляции проводников трансформаторов и других электротехнических изделий, их ремонте, значительно облегчающих труд изолировщиков.
В настоящее время интенсивные работы в этом направлении проводятся как в СССР, так и за рубежом.
Здесь дана краткая информация о выпускаемых промышленностью препрегах, хотя, строго говоря, такие материалы не подходят под определение «слоистые пластики», однако изоляция из препрегов в большинстве случаев имеет слоистую структуру и является уже слоистым пластиком.
13.2. ЛИСТОВЫЕ СЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ
К числу листовых слоистых пластиков относятся гетинакс и текстолит с разными наполнителями и древеснослоистые пластики. Выпускаемые у нас гетинакс и текстолит в общем соответствуют стандарту ИСО на эти материалы № 1642-79.
ГЕТИНАКС ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ
Электротехнический гетинакс представляет собой листовой слоистый прессованный материал, изготовленный из двух и более слоев бумаги, пропитанной связующим — термореак-тивнон смолой. Гетинакс изготовляют по ГОСТ 25500-82, по ГОСТ 2718-74 (из сульфатцеллюлозной бумаги), по ТУ 16-503. 224-82 (из лавсановой бумаги и с облицовкой из лавсановой бумаги).
Классификация гетинакса представлена в табл. 13.1.
Технологический процесс изготовления гетинакса состоит из следующих основных операций.
Бумагу пропитывают раствором смолы определенной концентрации и сушат при 100— 140 °C на пропиточных машинах со скоростью 10—60 м/мин. На выходе из сушильных камер пропитанную бумагу нарезают на листы, которые затем сортируют и укладывают в пачки в зависимости от требуемой толщины готовых листов.
Прессование пачек производят в многоэтажных гидравлических прессах при 150—160 СС и давлении 6—10 МПа. Время выдержки принимают из расчета 2—5 мин на 1 мм толщины
314
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Таблица 13.1. Классификация гетинакса
Тип по ГОСТ 25500-82	Марка	КОД ОКП	Связующее	Диапазон толщин, мм	Длительная рабочая температура, °C	Назначение и отличительные свойства
ГН	I (ГОСТ 2718-74)	34 9111 0100	Фенольное	0,2—50	От—65 до~|-120	Для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды (<р=45-ь75 %, 15— 35 °C) и в трансформаторном масле при напряжении до 1000 В и частоте 50 Гц
	И (ГОСТ 2718-74)	34 9111 0300	»	0,4—50	То же	То же, но с расширенными допусками по толщине. Коробление не нормируется
	Ш(ГОСТ 2718-74)	34 9111 0400	»	5,0—50	» »	Для работы в корабельных условиях (<р<95 %, 20±2°С) при напряжении до 1000 В и частоте 50 Гц
211	У(ГОСТ 2718-74)	34 9111 1300	Эпокси дно диановое	1,0—50	» »	Для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности (<р=45-ь75 %, 15—35 °C) и в трансформаторном масле при напряжении свыше 1000 В и частоте 50 Гц для толщин 5—50 мм и при напряжении до 1000 В и частоте 106 Гц для толщин 1— 4,5 мм
113	VI (ГОСТ 2718-74)	34 0111 0800	Фенольное	0,4—4,0	» »	Для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды (<р=45-;--75 %, 15—35 °C) при напряжении до 1000 В и частоте Ю6 Гц; с поверхностью повышенной гладкости
113	VII (ГОСТ 2718-74)	34 9111 1000	»	0,4—4,0	» »	То же, пониженная стойкость к кратковременному нагреванию
112	Х(ГОСТ 2718-74)	34 9111 1400	»	0,2—2,5	» »	Для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды (<р=45-ь75 %, 15— 35 °C) н в трансформаторном масле при напряжении до 100 В и частоте 50 Гц, повышенная штампуемость без подогрева
251	ЛГ (ТУ 16. 503223-82)	34 91110900	Эпок-сидно-диановое	0,5—30	От—65 до-(-150	Для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды	(ф=45-^75 °/о,	15— 35 °C), а также б условиях ср—95 ±2 %, 40±2°C без дополнительного влагозащитного лакового покрытия
	VIII-B (ТУ 16-503. 223-82)	34 9111 1600	То же	0,5—1,0	От—65 доф-120	Для изготовления резисторов, работающих в условиях <р= ==95±2 %, 40±2°C
§ 13.2
Листовые слоистые пластики
315
прессуемого листа для гетинакса, изготавливаемого на основе фенольных смол, и 7—10 мин на 1 мм — для гетинакса на основе эпоксидных смол. После окончания выдержки при высокой температуре листы гетинакса охлаждают без снятия давления до комнатной температуры, затем снимают давление, пачки вынимают из пресса, разбирают листы материала, обрезают и упаковывают.
В соответствии с ГОСТ 2718-74 гетинакс изготавливают в листах шириной от 450 до 1060 мм и длиной от 600 до 2480 мм и толщиной (в зависимости от марок) от 0,2 до 50 мм.
Гетинакс марки I по ГОСТ 2718-74 (тип 111) и ГОСТ 25500-82 толщиной до 0,5 мм может быть изготовлен в виде рулонного материала. Основные физико-механические и электрические показатели качества гетинакса приводятся в табл. 13.2 и 13.3.
Сравнительно новая марка гетинакса X имеет повышенную штампуемость. Из этого гетинакса можно получить разные детали штампованием без подогрева. В связи с этим он с успехом заменяет слоистый пластик марки ПГТ — текстогетинакс (код ОКП 34 9116 0606), разработанный в свое время специально для замены текстолита в производстве штампованных деталей, описанный во втором издании справочника по электротехническим материалам, т. I. В связи с изложенным ПГТ не включен в третье издание справочника.
Гетинакс обладает неоднородностью свойств по площади листа, которая может быть вызвана как неоднородностью свойств применяемой бумаги (массы, впитываем ости), так и недостатками технологического процесса изготовления гетинакса, такими как неравномерность содержания связующего, летучих продуктов, текучесть, В результате в листе возникают неодинаковые внутренние напряжения, вызывающие коробление. Коробление может возникнуть и в готовом пластике, если листы будут увлажняться или подсыхать в неодинаковой степени с разных сторон листа в процессе его хранения или эксплуатации.
Сравнительно новым материалом является гетинакс марки ЛГ на основе лавсановой бумаги и эпоксидной смолы. Бумагу из лавсановых (полиэтилентерефталатных) волокон марки ЛЭ-120К изготавливают по ТУ 13-04.640-82. Отличительные особенности лавсанового гетинакса: высокие влагостойкость, механические и электрические свойства, повышенная способность к штампованию, в частности без подогрева, и другим видам механической обработки. Технические требования на этот материал изложены в ГОСТ 25500-82 (тип 251) и в ТУ 16.503.224-82. Гетинакс ЛГ успешно заменяет электротехнические текстолиты. Благодаря высокому уровню электрических свойств в условиях повышенной влажности детали из него не требуют лакировки.
Разработан и освоен в производстве также комбинированный влагостойкий гетинакс марки VIII-B (ТУ 16-503.223-82). Он представляет собой гетинакс типа 211 (марка VIII), облицованный с обеих сторон слоем лавсановой бумаги пропитанной эпоксидной смолой. Известно, что гетинакс, изготовленный на основе целлюлозной бумаги, является невлагостойким листовым материалом. Защита поверхностей слоем пропитанной лавсановой бумаги
повышает его влагостойкость, причем, чем тоньше лист гетинакса, тем эффективнее воздействие защитного слоя.
Стеклогетииакс. На основе стеклянной бумаги изготовляют опытно-промышленные партии стеклогетинакса различных марок в зависимости от вида связующего. По электрическим свойствам, теплостойкости и влагостойкости стелогетинакс находится на уровне соответствующих марок стеклотекстолита, а по механическим — на уровне гетинаксов, изготовленных на основе целлюлозной или синтетической бумаги. Некоторые показатели качества стеклогетинакса марок СГ и СГЭФ приведены в табл. 13.4.
ТЕКСТОЛИТ
Текстолит на основе хлопчатобумажных тканей представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный из двух или более слоев хлопчатобумажной ткани, пропитанной фенолоформальдегидной смолой. Текстолит применяется в ряде случаев традиционно как электроизоляционный материал для эксплуатации при температуре от —60 до +105 °C в условиях нормальной относительной влажности. Электротехнический текстолит выпускается в соответствии с ГОСТ 25500-82 и ГОСТ 2910-74. Классификация текстолита представлена в табл. 13.5.
Отличительной особенностью текстолита является повышенное сопротивление раскалыванию и истиранию.
В связи с тем, что для изготовления этого материала идет натуральное сырье — хлопчатобумажные ткани, сфера применения текстолита постепенно сокращается за счет использования других видов слоистых пластиков. Для изготовления текстолита (кроме марки Вч—тип 173) применяют хлопчатобумажные ткани (по ГОСТ 9821-71) ЭИ-2, типа бязи Т1 и Т2 (парусина ЭТ, карманная суровая ткань)  по заводским техническим условиям, а для марки Вч — шифон по ГОСТ 9310-75. В качестве связующего используются лаки на основе фенолоформаль-дегидных смол. Технологический процесс изготовления текстолита состоит в следующем.
Ткаиь пропитывают раствором смолы н высушивают при 100—120 °C на вертикальной пропиточной машине. Пропитанную ткань нарезают на листы, которые сортируют и укладывают в пачки. Прессование листов производят в гидравлических многоэтажных прессах при 150—160 °C и давлении 6 МПа. По истечении времени выдержки в прессе при повышенной температуре листы текстолита охлаждают, снимают давление, вынимают и обрезают. В зависимости от применяемого оборудования текстолит изготавливают листами длиной от 600 до 2480 мм, шириной от 450 до 1060 мм, толщиной от 0,5 до 50 мм.
Листы текстолита по тем же причинам, что и гетинакс, могут иметь коробление. Нормы коробления указаны в ГОСТ 25500-82. Поверхность листов текстолита должна быть ровной, гладкой, без воздушных и газовых включений. Основные физико-механические и электрические показатели качества текстолита, включая лавсановый, приведены в табл. 13.6.
316
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд-. 13
Таблица 13.2. Показатели качества гетинакса
Показатель	Тип				
	Ill	112	113	211	251
Плотность, кг/м3 Разрушающее напряжение при статическом изгибе перпендикулярно слоям, МПа, не менее:	1350—1450	1250—1350	1300—1450	1280—1400	1250—1350
вдоль листа	150/125	80	140/115	140/125	80
поперек листа Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее:	135/105	80	120/95	120/105	60
вдоль листа	100	95	110/100	90	60
поперек листа Ударная вязкость по Шарпи параллельно слоям на образцах с надрезом, кДж/м2, не менее:	80	65	80—70	70	45
вдоль листа	-—	—•	—	—	8
поперек листа	•—-		—	—	12
Сопротивление раскалыванию для листов толщиной 19 мм и более, кН/м, не менее	120	80	100	100	' 120
Теплостойкость по Мартенсу, °C, не менее	150	150	150	150	130
Стойкость к нагреванию в течение 24 ч, °C, не менее	125	130	150	130	180
Маслостойкость в трансформаторном масле в течение 4 ч, °C, не менее	105	105	105	130	130
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-°С) ТК 1 при 20—100 °C, °C-1 Модуль упругости при растяжении, МПа	2,04—2,44 для всех типов 2-10~5—3,5-10~5 для всех типов 10 000—18000 для всех типов				
р, Ом-м, после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/ /93 %, не менее для листов толщиной до 3,8 мм	106	10?	10?		
ps. Ом, после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/ /93 % не менее	10®	10s	10»	10»	101»
Сопротивление изоляции после 24 ч воздействия дистиллированной воды при 23 °C, МОм, не менее tg «5 при 50 Гц не более:	5-10	5-10	5-10		
после кондиционирования в условиях 96 ч/105°С/ /20 %	0,4	0,4	0,35	0,05	0,05
после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/ /93 %	1,0	1,0	0,08	0,1	0,1
Ег при частоте 50 Гц после кондиционирования в условиях 96 ч/105°С/20% не более	5,5	5,5	5,5	5,5	4,5
Пробивное напряжение параллельно слоям при расстоянии между осями электродов (0 5—5,6 мм) 25 мм (одноминутное проверочное испытание) в условиях 0О°С трансформаторное мас- . ло/кВ, не менее			20/16	40/32	40
§ 13.2
Листовые слоистые пластики
317
Продолжение табл. 13.2
Показатель	Тип				
	Ш	112	|	113	211	251
Электрическая прочность перпендикулярно слоям (одно-мииутное проверочное испытание) в условиях 90 °C/ /трансформаторное масло/ МВ/м, не менее для листов толщиной от 0,4 до 3 мм Водопоглощение, мг, для листов толщиной, мм:	—	’ г-	15,7—8,4 12,6—6,7	15,8—13 14,6—10,2	—
0,5	417	417	162	—	150
1,0	450	450	170	180	162
5,0	650	650	235	342	220
10,0	920	920	320	550	300
Примечания: 1. % в условиях кондиционирования означает влажность воздуха (здесь и в других таблицах}. Условия кондиционирования соответствуют ГОСТ 6433.1 71.
2. Первая категория качества отличается от высшей только по показателям, поставленным в знаменателе.
3. В од ©поглощение, здесь и далее выраженное в мг, измеряется по ГОСТ 4650-80 (метод А) на образцах, торцевая часть которых защищена связующим.
Таблица 13.3. Штампуемость гетинакса
	!	Тип				
	Ш	112	ИЗ	211	251
	в условиях				
Номинальная толщина, мм		О		-'Я	о
					о
	О		и о	и о	
	о	127	о	о	
	S	«3	?	S	I м/ 45-
0,5	2,00	2,00	2,00	2,00	1,00 0,83
0,6	1,67	1,67	1,67	1,67	
0,«	1,25	1,25	1,25	1,25	0,63
1,0	1,50	1,50	1,50	1,50	1,00
1,2	1,25	1,25	1,25	1,25	0,83
1,4	1,07	1,07	1,07	1,07	0,71
1,5	1,00	1,00	1,00	1,00	0,67
1,6	1,25	1,25	1,25	1,25	0,94
1,8	1,11	1,11	1,11	1,11	0,83
1,9	1,05	1,05	1,05	1,05	_J—
2,0	1,00	1,00	1,00	1,00	0,75
Примечание. Здесь и в других таблицах штампуемость оценивается по ГОСТ 24649-81.
Таблица 13.4. Показатели стеклогетинакссв
Показатель	СГ	СГЭФ
Разрушающее напряжение при статическом изгибе для листов толщиной 10 мм, МПа, не менее	90	130
р, Ом-м, не менее:		
в исходном состоянии	юн	1012
после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/ /93%	101®	10»
Электрическая прочность перпендикулярно слоям для образцов толщиной 1 мм при 50 Гц на воздухе при 20 — ±2 °C, МВ/м, не менее	15	25
Теплостойкость по Мартенсу, °C, не менее	180	250
Таблица 13.5. Классификация текстолита
Тип по ГОСТ 25500-82	Марка	Код ОКП	Связующее	Диапазон толщин, мм	Длительная рабочая температура, °C	Назначение и отличительные свойства
171	А (ГОСТ 2910-74)	34 9112 0100	Фенольное	0,5—50	От —65 до -|-105	Ограниченное применение. Для работы в трансформаторном масле и на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды (<р=45-ь75 %, 15—35°С) при 50 Гц, с повышенными электрическими свойствами
318
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Продолжение табл. 13.5
Тип по ГОСТ 25500-82	Марка	Код ОКП	Связующее	Диапазон толщин, мм	Длительная рабочая температура, °C	Назначение и отличительные • свойства
171	Г (ГОСТ 2910-74)	34 9112 0300		0,5—50	То же	То же, но с расширенными допусками по толщине
172	Б (ГОСТ 2910-74)	34 9112 0200		0,5—50		Ограниченное применение. Для работы на воздухе в условиях нормальной	относительной влажности окружающей среды (<p=45-s-75 %, 15—35°С) при 50 Гц, с повышенными электрическими свойствами
173	Вч(ГОСТ 2910-74)	34 91.12 0400		0,5—8,0	»	Ограниченное применение. Для работы на воздухе в условиях нормальной окружающей среды (<р=45-?-75 %, 15—35 °C) при 106 Гц
161	АСТ-А (ГОСТ 16360-70)	34 9114 0100		6,0—60	От —65 до 4-130	Общего назначения. Для работы на воздухе в условиях нормальной относительной влажности
	АСТ-Б (ГОСТ 1636-70)	34 9114 0200	»	4,0—60	То же	То же, но более мелкая структура
241	ЛТ (ГОСТ 2910-74)	34 9112 0500	Эпоксид-но-диановое	0,3—50	От —65 до 4-120	Для работы на воздухе в условиях повышенной относительной влажности окружающей среды (ф = 93—2 %, 40± ±2 °C)
Текстолит на основе лавсановой ткани (марка ЛТ, тип 241) выпускают в соответствии с ГОСТ 25500-82 и ГОСТ 2910-74 на основе лавсановой ткани (ГОСТ 15978-78), пропитанной эпоксифенолоформальдегидной смолой.
Текстолит предназначен для работы при повышенной влажности, включая условия влажного тропического климата. Размеры листов аналогичны указанным для текстолита на основе хлопчатобумажных тканей.
Отличительной особенностью текстолита ЛТ является очень высокая влагостойкость и вследствие этого высокая стабильность электрических свойств во влажной среде. Этот материал хорошо зарекомендовал себя в качестве изоляции, работающей в среде элегаза (SF6). Текстолит ЛТ хорошо штампуется без предварительного подогрева, работает на истирание, выдерживает высокие ударные нагрузки.
Асботекстолит изготавливают методом горячего прессования двух и более слоев асбестовой ткани, пропитанной фенолоформальдегид-ной смолой. Асботекстолит применяют как электроизоляционный, низковольтный материал для работы на воздухе при нормальных климатических условиях (при 15—35 °C и относительной влажности 45—75 %), в частности для изготовления клиньев, распорок роторов турбогенераторов.
Асботекстолит выпускают в соответствии с требованиями ГОСТ 25500-82 и ГОСТ 16360-70. Асботекстолит типа 161 изготавливают марок АСТ-А и АСТ-Б. Марка Б отличается от А более мелкой структурой и повышенными механическими свойствами. Для изготовления марки АСТ-А применяют асботкань марки АТ-2, а для АСТ-Б — асботкань марки АТ-1.
Для изготовления асботекстолита ткань пропитывают на вертикальных пропиточных машинах, сушка пропитанной ткани происходит при 95—120 °C. Резку, сортировку и сборку пакетов производят аналогично текстолиту: прессуют в гидравлических прессах при 150—160 °C и давлении 6—8 МПа. Физико-механические и электрические показатели качества асботексто-лита приведены в табл. 13.7.
Стеклотекстолит. Листовой стеклотекстолит представляет собой листовой слоистый прессованный материал, изготовленный нз двух и более слоев стеклянной ткани, пропитанной различными термореактивными связующими. Стеклотекстолиты разных марок выпускают согласно ГОСТ 25500-82 и ГОСТ 12652-74. Классификация листового стеклотекстолита дана в табл. 13.8.
Пропитку стеклянной ткани лаком производят на вертикальной пропиточной машине при 95—120 °C в зависимости от вида связующего. Стеклянные ткани, применяемые для изготовления электротехнического стеклотекстолита толщиной от 0,1 до 0,25 мм, изготовленные из нитей алюмобороснликатного стекла, содержащего не более 0,5 % окислов щелочных металлов, должны соответствовать ГОСТ 19907-74. Стеклянные ткани могут быть изготовлены с использованием в качестве замасли-вателя парафиновой эмульсии или «прямых» за-масливателей:	политерпенового, амино- и
эпоксисиланового и др. Применяют также термохимобработанные стеклоткани. Свойства стеклотекстолитов, изготовленных из термохим-обработанной стеклоткани илн ткани, содержащей «прямой» замасливатель, значительно превышают свойства стеклотекстолитов, изготов-
§ 13.2
Листовые слоистые пластики
319
Таблица 13.6. Показатели текстолита
Показатель	Тип			
	171	172	173	241
Плотность, кг/м3 Разрушающее напряжение при статическом изгибе перпендикулярно слоям, МПа, неменее	1300—1450	1300—1450	1300—1450	1250—1350
вдоль листа	105/90	115/110	115/110	120
поперек листа Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее:	90/80	100/90	100/90	НО
вдоль листа	50	55	90	100
поперек листа Ударная вязкость по Шарпи параллельно слоям на образцах с надрезом, кДж/м2, не менее:	35	45	70/45	50
вдоль листа	9,4/8,4	9,4/8,4	10,6/9,6	8,9
поперек листа Ударная вязкость перпендикулярно слоям, кДж/м2, не менее:	7,8/6,8	7,8/6,8	8,8/7,8	6,9
вдоль листа	12	15	12	25
поперек листа	10	13	13	20
Сопротивление раскалыванию для листов толщиной 10 мм и более, кН/м, не менее	225	235	225	250
Модуль упругости при растяжении, МПа ТК /, °C-1	4-10—6,5-103 для всех типов 2,4-10-5 для всех типов			
Теплостойкость по Мартенсу, °C, не менее Теплопроводность, Вт/(м-°С)	135	i 135 0,3—0,4 для всех типов		135	130
Маслостойкость в трансформаторном масле в течение 4 ч, °C, не меиее Водопоглощеиие, мг, для листов толщиной, мм:	130	130	130	130
0,8	133	201	201	18-
1,5	144	218	218	19
5,0	175	275	275	25 .
10,0 р, Ом-м, не менее:	209	319	319	34
после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °С/93 % для листов толщиной	IO®	103	10’	—
до 3,8 мм, после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % > для листоь толщиной до 8 мм	—	—	—	5-10®
Сопротивление изоляции после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/ дистиллированная вода, МОм	10/0,5	10/0,5	—	
Пробивное напряжение параллельно слоям (одноминутное проверочное испытание) в условиях 90 °C/ трансформаторное масло, кВ, не менее	15	15	15	40
Электрическая прочность перпендикулярно слоям (одноминутное проверочное испытание) в условиях 90 °C/трансформаторное масло, МВ/м, для листов толщиной от 0,4 до 3 мм	—	—	—	16,9—11,5 13,5—9,0
Примечание. Первая категория качества отличается от высшей только по показателям, поставленным в знаменателе.
лепных из стеклянной ткани, содержащей за-масливатель парафиновая эмульсия.
Содержание связующего в пропитанной стеклоткани для различных марок стеклотекстолита колеблется в пределах 28—45 %. Количество летучих продуктов от 0,3 до 6 %. Пропитка, сортировка и сборка навесок и пакетов для прессования производится, как и для дру
гих листовых пластиков. Прессование стеклотекстолита производят на гидравлических прессах при 160—250 °C, давлении 1—8 МПа и выдержке в прессе.от 3 до 20 мин на 1 мм толщины прессуемого материала в зависимости от типа и марки. Стеклотекстолиты на основе эпоксидных смол могут быть применены в изделиях с рабочим напряжением свыше 1000 В
320
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд 13
Таблица 13.7. Показатели асботекстолита
Показатель	АСТ-А	АСТ-Б
Плотность, кг/м3	1500— 1700	1500— 1700
Разрушающее напряжение прн статическом изгибе, МПа, не меиее Ударная вязкость перпендикулярно слоям образцов, вырезанных вдоль основы ткани, кДж/м2, не менее:	95	ПО
для листов толщиной до 8 мм	20	20
от 8 до 60 мм	20	24
Сопротивление раскалыванию для листов толщиной 10 мм, кН/м, ве менее	233	233
Модуль упругости при растяжении, ГПа	14	10
Стойкость к кратковременному нагреванию, °C, не менее	155	155
Маслостойкость в трансформаторном масле в течение 4 ч, "С, не менее Водопоглощение, %, не более:	105	105
ДЛЯ листов толщиной до 5,0 мм	—.	5,0
от 5 до 8 мм	3,5	3,5
р Ом • м, не менее Электрическая прочность перпендикулярно слоям для лис тов, толщиной до 3 мм на воздухе при 50 Гц, МВ/м, не менее	10е	10г
	1,5	1,6
Пробивное напряжение параллельно слоям для листов толщиной 8 мм и более при 50 Гц и 20±2°С в трансформаторном масле, кВ, не ме нее	8	8
тропического исполнения при условии дополнительной проверки изделий на работу в тропических условиях.
Основные физико-механические и электрические показатели качества стеклотекстолитов приведены в табл. 13.9.
Стеклопластики на основе нетканых стекловолокнистых наполнителей. С целью экономии стеклотканей последние годы начали использовать в качестве наполнителей нетканые материалы, из которых наибольшее применение иашел вязально-прошивной стеклонаполнитель марки ВПЭ-04 на политерпеновом замаслива-теле по ТУ 6-11.286-73. Физико-механические и электрические показатели стеклопластиков на основе этого материала находятся на достаточно высоком уровне, но по сравнению со стеклотекстолитом, изготовленным с применением стеклоткани, имеют несколько больший разброс вследствие более грубой структуры наполнителя.
Стеклотекстолиты иа основе вязально-прошивного материала ВПЭ-04 (типы 131 и 231) являются более экономичными вариантами стеклотекстолитов типов 121 н 221.
Полупроводящий стеклотекстолит предназначен для уплотнения статорных обмоток крупных электрических машин. Изготовляется он в виде плоских (марка СТЭФ-П) и гофрированных (марка СТЭФ-ПВ) листов по ТУ 16-503.168-78. Размер листов: ширина 450— 980 мм, длина 600—1480 мм, толщина 0,35— 5,0 мм. Двойная амплитуда волны стеклотекстолита СТЭФ-ПВ для толщин 6,4 и 0,6 мм должна быть 4 или 5 мм, для толщин 0,8 и 1,0 мм — 4 мм. Шаг волны (расстояние между смежными гребнями) — 50 мм. В качестве связующего для полупроводящего стеклотекстолита применяют состав из эпоксиднофе-нолоформальдегидной смолы и коллоидного графита. Физико-мехаиические и электрические показатели качества стеклотекстолита марок СТЭФ-П и СТЭФ-ПВ должны соответствовать нормам, указанным в табл. 13.10.
Рулонный стеклотекстолит РЭМ выпускают длиной не менее 10 м. шириной от 600 до 1000 мм и толщиной от 0,3 до 0,8 мм. Материал представляет собой прессованный слоистый пластик из стеклоткани, пропитанной эпоксиднофенолоформальдегидной смолой. Его изготовляют путем намотки на оправку пропитанной стеклоткани с разделительным слоем из триацетатной или другой пленки.
В процессе намотки производится уплотнение. Материал получают в соответствии с ТУ 16-503.023-81. Поверхность рулонного стеклотекстолита должна быть без пузырей, трещин и посторонних включений. Материал должен допускать изгибание вокруг оправки без излома, расслоения и растрескивания.
Показатели стеклотекстолита РЭМ Плотность, кг/м3, не менее............1400
Разрушающее напряжение при растяже-
нии, МПа, не менее:
в продольном	направлении	.	.	.	255
в поперечном	направлении	.	.	.	200
Водопоглощение, %, ие более ....	1
Стойкость к кратковременному нагрева-
нию, °C, не менее................... 200
Маслостойкость в трансформаторном масле при 130 “С, ч, не менее ...	4
р, Ом-м, не менее:
в исходном состоянии..............1013
после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °С/93 % ................Id?
Электрическая прочность перпендикулярно слоям, МВ/м, иа воздухе при частоте 50 Гц ие менее...............20
tg 6 прн 50 Гц не более...............0,02
Стеклопластик рулонный марки СР-ПЭИ представляет собой однослойный электроизоляционный материал, изготавливаемый методом отверждения стеклоткани, пропитанной полиэфиримидным связующим. Технология его изготовления в целом аналогична технологии производства стеклолакотканей. Материал предназначен для использования в системах изоляции электрических машин и аппаратов, работающих при температуре от —65 до +155 °C. Стеклопластик изготавливают в соответствии с ТУ 16-503.226-82 в рулонах шириной от 700 до 1150 мм в виде непрерывного полотна толщиной 0,2—0,4 мм.
Показатели качества стеклотекстолита СР-ПЭИ приведены в табл. 13.11.
§ 13.:
Листовые слоистые пластика
321
Таблица 13.8. Классификация стеклотекстолитов
Тип по ГОСТ 25500-82	Марка	Код ОКП	Связующее	Наполнитель		Диапазон толщин, мм	Длительная рабочая температура, °C	Назначение и отличительные свойства
	СТ (ГОСТ 12652-74)	22 9611 0400	Фенольное	Стеклян- ная ткань		1,5—30	От—65 до+130	Общего назначения Для работы на воздухе при нормальной относительной влажности (ф-=45-75 %, 15—35 °C) при напряжении 1000 В, частоте тока 50 Гц
121	СТ-1 (ГОСТ 12662-74)	22 9611 0500	»	То же		0,5—30	То же	То же, но с более мелкой и однородной структурой
	СТ-П (ГОСТ 12652-74)	22 9611 0700	»	»		0,5—3,6	От—65 До +155	То же, но с повышенной жесткостью при рабочих температурах
131	СТ-НТ (ГОСТ 12652-74)	22 9611 2200	»	Нетк энный стек-ломатериал		3,0—50,0	От -65 До+130	То же. но с более грубой структурой
221	СТЭФ (ГОСТ 12652-74)	22 9611 1500	Эпоксидно-Лиановое	Стеклянная ткань		1,5—50,0	От—65 до+155	Для работы на воздухе прн нормальной относительной влажности (ф— = 45-75 %, 15-35 °C) при напряжении свыше 1000 В, частоте 50 Гц, а также для работы в условиях повышенной влажности (ср=93±2 % при 40± ±2 °C) при напряжении до 1000 В и частоте 50 Гц. Высокая механическая прочность прн комнатной температуре. Стабильность электрических свойств при повышенной влажности
221	СТЭФ-1 (ГОСТ 12652-74)	22 9611 1600	То же	То же		0,5—50,0	То же	То же, но с более однородной мелкой структурой
222	СТЭД (ГОСТ 12652-74)	22 9611 2900				0,5—50	От—65 до+130	То же, но с более высокими механическими и электрическими свойствами для работы в трансформаторном масле
223	СТЭБ (ГОСТ 12652-74)	22 9611 3000	Эпоксид-но-тетра-бромди-ановое		»	1,5—50,0	От—65 до+140	То же, но с пониженной горючестью
224	СТЭН (ГОСТ 12652-74)	22 9611 2800	Эпоксино-волачное			0,5—50,0	От—65 до+155	То же, но с повышенными механическими свойствами при рабочих температурах
225	СТ-ЭТФ (ГОСТ 1S652-74)	22 9611 2400	Эпокситрифенол ьное			0,35—50,0	От—65 до+180	То же, но с повышенной теплостойкостью
226	СТЭФ-НТ (ГОСТ 12652-74)	22 9611 2100	Эпоксид-но-диано-вое	Нетканый стек-ломатери-ал		2,0—50,0	От—65 до+155	То же, но с более грубой структурой и худшей механической обрабатываемостью
321	СТК (ГОСТ 12652-74)	22 9611 1000	Кремний -органическое	Стеклянная ткань		0,5—30,0	От—65 до+180	Для работы на воздухе при <р=4Б—75 %, 15—35 °C при напряжении свыше 1000 В, частоте 50 Гц, а также для работы на воздухе в условиях повышенной	влажности (ср=93±2 %, 40±2°С), при напряжении свыше 1000 В и частоте 50 Гц
322	СТЕК (ГОСТ 12652-74)	22 9611 2700	То же	Ткань нз кремнеземного стекловолокна		0,35—30,0	То же	То же, но с высокой стабильностью электрических свойств при повышенной влажности
	СТЭФ-П, СТЭФ -ПВ (ТУ 16- 503-168- 78)	22 9611 1800	Эпоксид-но- диановое	Стеклянная ткань		0,4—5,0	От—65 до+155	Обладает полупроводящими свойствами, предназначен для уплотнения обмоток в пазах электрических машин
	РЭМ (ТУ 16-503- 167-78)	22 9625 0100	То же	То же		0,3—0,8	То же	Рулонный материал для работы на воздухе при нормальной относительной влажности ((р=45-й <ь75.%, 15—35СС)
322
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Таблица 13.9. Показатели стеклотекстолита
Показатель	Тип									
	121	131	221	222	223 |	224 |	225 |	231 |	321 |	322
Плотность, кг/м0	1600—	1600—	1600—	1600-	1750—	1600—	1700—	1600-	1600—	1600—
	1850	1850	1900	1900	2050	1900	•2000	1900	1800	1800
Разрушающее напряжение										
при статическом изгибе перпендикулярно слоям, МПа, ие менее:									140/70	
вдоль листа	160/125	140/105	390/320	400	390	400	390	340/320		140
поперек листа	140/95	140/105	340/280	400	340	340	340	340/320	120/60	120/100
Разрушающее напряжение										
при растяжении, МПа, не менее: вдоль листа	90	90	300	300	300	300	250	220	110	100
поперек листа	70	90	200	200	200	200	200	220	90	80
Ударная вязкость по Шарли										
параллельно слоям иа образцах с надрезом, кДж/м2,										
не менее:								45/40		
вдоль листа	27'11	—	45/40	45	45	45	ж			—•
поперек листа	25/9	—	37/30	37	37	37	37	37/30	25	—
Ударная вязкость перпенди-										
кулярно слоям, кДж/м2, не										
менее:										
вдоль листа	20	20	60	60	60	60	60	60	20	20
поперек листа	15	15	50	50	50	50	50	50	15	15
Сопротивление раскалыва-	85	85	170	170	170	170	170	170	54	70
нию, кН/м, не менее Теплостойкость по Мартен-	185	185	200	180	180	150	280	200	300	300
су, °C, не менее Маслостойкостъ в трансфер-	130	130	130	130	130	130	130	130	130	130
маторном масле в течение 4 ч, °C, не менее										
р, Ом-м, ие меиее для лис-										
тов толщиной до 8 мм:									10s	
после коидиционирова-	W	W7	10“	5-10“	5-Ю10	1О10	10"	10‘с		—
ния в условиях 24 ч/ /23 °С/93 % после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °C/ 93 %	—	—	—	—	—	—	—	—	—	Ю0
ps, Ом, не менее после кон-	10s	I09	10'2	10'2	1012	10’2	1012	10’2	10s	10“
Акционирования в условиях 24 ч/23 °С/93 % Сопротивление изоляции по-	102/1,0	—	5-10!/ №	5-Ю4	5-10»	5-Ю4	5-10*	5-101/ 10*	10е/ 0,05	10»
еле кондиционирования в условиях 24 ч/23 °С/дистил-										
										
лированная вода, МОм, ие менее										
tg 6 при 10® Гц после воз-			.—	0,04	0,04	0,04	0,04	0,04	0.04	0.07	0,04
действия дистиллирован-										
ной воды при 23 °C в течение 24 ч не более										
ег при 106 Гц после коиди-	—	—	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	6,0	6.0
ционирования в условиях 24 ч/23 °С/дистиллирован-										
ная вода, не более Пробивное напряжение па-	20/13	20/9	35/28	40	35	35	35	35/28	25/20	25/20
раллельио слоям (одноминутное проверочное испы-										
таиие) в условиях 90 °C/ /трансформаторное масло/										
кВ, не менее										
Электрическая	прочность	10,2—6,5		16,1—11,5	14,2	14,2	14,2	14,2			
										
перпендикулярно слоям для листов толщиной от 0,4 до 3,0 мм (одноминутное проверочное нспыта-- иие) в условиях 90 °C/ /трансформаторное масло/ мВ/м, не мене	8,2—5,1		13,5—9,0							
Бодопоглощеине, мг, для										
ЛИСТОВ ТОЛЩИНОЙ, мм;										
0,5	110	ПО	17	17	17	17	17	17	29	7
1,0	128	128	18	18	18	18	18	18	32	9
5,0	289	289	25	25	25	25	25	25	60	17
10,0	491	491	34	34	34	34	34	34	75	27
Примечание. Первая категория качества отличается от высшей только по показателям, поставленным в знаменателе.
13.2.
Листовые слоистые пластики
323
Таблица 13.10. Показатели полупроводящего стеклотекстолита
Показатель	СТЭФ-П	СТЭФ-ПВ
Плотность	1600— 1900	1600— 1900
Разрушающее напряжение при статическом изгибе образцов, вырезанных вдоль утка ткани, МПа, не менее		225.
Стойкость к кратковременному нагреванию, °C, не менее р, Ом-м:	180	180
перпендикулярно слоям	20—3000	20—9000
параллельно слоям	0,03—30	0,03—90
Сохранность волны после 24 ч в распрямленном состоянии при 100°C, %, не менее	60	
гидная смола резольного типа. Листы шпона пропитывают раствором фенолоформальдегид-ной смолы и после подсушки укладывают в пакеты в соответствии с требуемым расположением волокон. Прессование пластиков ведут на гидравлических прессах при давлении 15— 17 МПа и 145—155 °C. Готовые доски обрезают по торцам. Древеспослоистые пластики изготовляют прямоугольной формы в виде листов толщиной менее 15 мм и плит толщиной от 15 до 60 мм. Древеснослоистые пластики выпускают длиной 700—5600 мм, шириной 750— 1500 мм, толщиной 15—60 мм для марки ДСП-Б-э н 1—60 мм для марки ДСП-В-э.
Древеснослоистые пластики изготовляются двух типов: цельные, склеенные из целых по длине листов шпона; составные, склеенные из нескольких листов шпона по длине, уложенных внахлестку или встык. Основные физико-механические показатели качества древеснослоистых плит приведены в табл. 13.12, а листов ДСП-В-э —в табл. 13.13.
По электрическим свойствам листы и плиты древеснослоистых пластиков марок ДСП-
Т а б лица 13.11. Параметры стеклопластика СР-ПЭИ
Показатель	Толщина материала, мм		
	0,2	0,3	0,4
Содержание связующего, %	50—58	50—58	45—52
Содержание растворимого связующего, %, не более	5	5	5
Разрывная нагрузка, Н/см, не менее	300	300	300
Сопротивление надрыву в угловой скобе, Н, не менее Жесткость, Н*:	60	100	100
в исходном состоянии и после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °С/93 % Пробивное напряжение, кВ, не менее:	80—400	150—600	150—600
в исходном состоянии	6	6	6
после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °С/93 %	4,5	4,5	4,5.
после кондиционирования в условиях 24 ч/150 °С/воздух	6	6	6
* Методика описана в ТУ 16-503.226-82.
ДРЕВЕСНОСЛОИСТЫЕ ПЛАСТИКИ
Электроизоляционные древеснослоистые пластики представляют собой листовой материал, изготовленный из листов древесного шпона, склеенных бакелитовыми смолами и спрессованных при высоких давлении и температуре. В некоторых случаях они используются взамен более дорогостоящих слоистых пластиков.
Электроизоляционные древеснослоистые пластики выпускаются по ГОСТ 13913-78 двух марок:
ДСП-Б-Э — древеснослоистый пластик электротехнического назначения с чередованием 8—12 слоев с параллельным направлением волокон и одного слоя, в котором направление волокон перпендикулярно направлениям их в смежных слоях;
ДСП-В-Э — древеснослоистый пластик электротехнического назначения с взаимно перпендикулярным расположением волокон во всех смежных слоях.
Для изготовления пластиков используется шпои толщиной до 0,5 мм и фенолоформальде-
Б-Э и ДСП-В-Э должны соответствовать
пока-
зателям, приведенным ниже:
ps, Ом, не менее:
после 4 ч при 60±2°С .....	10й
с последующей выдержкой 24 ч при 15—35°C и <р=45-:-75 %:
после 24 ч в дистиллированной во-
де при 20±2°С...................  Ю8
р, Ом-м, не менее:
после 4 ч при 60 ±2 °C с последую-
щей выдержкой 24 ч при 15—35 °C
и №=45-^75 %..................... Ю9
после выдержки 24 ч в дистиллиро-
ванной воде при 20±2°С .... Ю6 tgS при частоте 50 Гц, напряжении 1 кВ
на толщине 3 мм, не более .... 0,1 Sr при частоте 50 Гц, не более ....	8
Испытание напряжением в течение 5 мин
в трансформаторном масле при частоте 50 Гц, кВ, не менее, перпендикуляр-
но слоям:
толщина 3 мм при 20 ±2 °C . < . 25
при 90 ±2 °C . . . ................Ю
324
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Продолжение
Параллельно слоям при расстоянии между центрами электродов 15 мм,
кВ, не менее при 20±2°С....................16
при 90±2°С...................8
Испытание напряжением стержневых образцов квадратного, прямоугольного или круглого сечения между кольцевыми электродами при расстоянии между ними 420±2 мм при 60 ±5 °C в течение 60 мин без нагрева, перекрытия и пробоя, кВ, не менее ... 140
То же при расстоянии между кольцевыми электродами 100 мм при 20±2°С в течение 5 мии без нагрева, перекрытия и пробоя, кВ, не менее , , , , 40
Продолжение табл. 13.2.
Показатель	ДСП-Б-Э		дсп-в-э	
	цельные	составные	цельные	Составные
Твердость торцевой поверхности, МПа, не ме-	196		196	
нее Стойкость к иа-	<	>4		24
греванию при температуре воздуха 105± ±2 °C, ч Маслостойкость	6			6
при температуре трансформаторного масла 105±2°С, ч				
Примечание. На образцах после определения стойкости к нагреванию и маслостойкости не должно быть пузырей, на кромках образцов не должно быть трещин с проникновением в них щупа толщиной более 0,08 мм по ГОСТ 882-75 на глубину более 5 мм.
Таблица 13.12. Физико-механические показатели древесиослоистых плит
	ДСП-Б-Э		дсп-в-э	
Показатель	цельные	составные	цельные	составные
Плотность, кг/м3, не менее Влажность, %, не более Водопоглощенне за 24 ч, %, не более для плит толщиной: 15—20 мм 25—50 мм 55, 60 мм	1300 6 3 2 I		1300 6 3 2 I	
Разрушающее напряжение при растяжении вдоль волокон, МПа, не меиее	265	216	137	108
Разрушающее напряжение при сжатии вдоль волокон, МПа, не менее	157	152	122	118
Разрушающее напряжение при статическом изгибе вдоль волокон, МПа, не менее	274	255	176	147
Ударная вязкость по Шарпи вдоль волокон наружного	слоя, кДж/м2, не менее	78	69	29	59
Разрушающее напряжение при скалывании по клеевому слою, МПа, не мен'ее	7,8	6,9	6,9	5,9
Таблица 13.13. Физико-механические показатели древеснослоистых листов ДСП-В-Э
Влажност», %
Водопоглоще-ние за 24 ч, %  не более
Разрушающее напряжение при растяжении не менее, МПа: вдоль волокон поперек волокон под углом 45°
15	10	7
157	147	147
—	132	132
—	78	78
!—8
5 10	7 5
147		137
132		108
78		69
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕПРЕГИ
Препреги марок ПО (обмоточные) изготавливаются на основе стеклянной ткани; в зависимости от толщины ткани выпускаются ПО-01 (стеклоткань толщиной 0,10 мм), ПО-0,06 (стеклоткань толщиной 0,062 мм), ПО-0,043 (стеклоткань толщиной 0,043) и ПО-0,04(с) по ТУ 16-503.197-80.
Препрег марок ПЭ и ПЭ-1 является прокладочным (ТУ 16-503.216-81), изготавливается из лавсановой бумаги (ПЭ — из бумаги с массой 120 г/м2, ПЭ-1 —25 г/м2).
§ 13.3
Профильные стеклопластики
325
Таблица 13.14. Показатели препрегов
Показатель	ПО	ПЭ	ПЭ-1
Код ОКП	34 9134 2100	34 9154 0601	34 9154 0602
Масса I м2, г	—	550+100	120±30
Содержание связующего, %'	56—70	60—80	60—80
Содержание растворимой смолы, %'	92—100	90—100	90—100
Текучесть связующего, %, не менее	20	40	40
Толщина после опрессовки, мм	—	0,35+0,05	0,06+0,02
Электрическая прочность перпендикулярно слоям при частоте 50 Гц и 15—35 °C, МВ/м, не менее*	•—	20	20
Водопоглощение, %, не более* Эластичность (огибание вокруг оправки — визуальная оценка) по ГОСТ 6806-73 Срок хранения, мес, не менее:	—	3	3
	Без повреждений	—	
при положительной температуре	6	3	3
при отрицательной температуре	6	6	6
 * Свойства даны для опрессованных образцов.
Примечание. Водопоглощение здесь и далее выраженное в % измеряется по ГОСТ 4650-80 (метод А) на образцах, торцевая часть которых не защищена связующим.
Связующее в препреге находится в неот-вержденном состоянии, поэтому по мере необходимости он перерабатывается методом горячего прессования при температуре не менее 120 °C, давлении не менее 1,0 МПа, выдержке не менее 20 мин с последующим охлаждением до 35—60 °C.
Препрег ПО поставляют в рулонах шириной не более 1200 мм или в роликах шириной 20—40 мм.
Препрег ПЭ поставляют в рулонах шириной не менее 900 мм или в листах шириной не менее 200 мм и длиной 700 мм.
Показатели качества препрегов приведены в табл. 13.14.
13.3. ПРОФИЛЬНЫЕ СТЕКЛОПЛАСТИКИ
И СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫЕ ТРУБКИ
Профильные стеклопластики изготовляют методом протяжки ровинга (жгута) из стеклянных нитей, пропитанного термореактивным составом без растворителя через формующую фильеру. В качестве связующего могут использоваться полиэфирные (на рабочие температуры до 130°C), эпоксидные (на рабочие температуры до 150 и 155°C), полиэфиримидные составы (на рабочие температуры до 180 °C).
Профильные стеклопластики — сравнительно новый и весьма перспективный материал. Непрерывная технология производства, использование сравнительно дешевых и доступных наполнителей, высокие скорости протяжки, применение составов без растворителей, достаточно высокий уровень механических и электрических свойств, отсутствие необходимости в механической обработке — все это вызывает постоянно растущий к ним интерес. Однако они имеют свои специфические особенности, с которыми приходится считаться. Строение профильных стеклопластиков предопределяет сильную анизотропию свойств. Обладая
очень высоким разрушающим напряжением при растяжении, профильные стеклопластики имеют очень низкое значение электрической прочности в этом_направлении. Это обстоятельство явилось сдерживающим фактором применения стеклопластиковых профильных стержней в качестве основы полимерных подвесных изоляторов вместо фарфоровых на линиях электропередачи, хотя выгода от такой замены несомненна. В настоящее время проводятся интенсивные исследования по созданию профильных стеклопластиков, имеющих электрическую прочность вдоль волокон 7—12 МВ/м, что позволит создавать легкие подвесные изоляторы достаточно высокой надежности. Обладая высокой прочностью при растяжении и изгибе, профильные стеклопластики имеют низкую прочность на срез при отрыве волокон друг от друга, так как в этом случае наполнитель не работает. Исходя из вышеизложенного наибольшее применение нашли профильные стеклопластики для изготовления деталей, не работающих на срез, например статорные пазовые клинья, трансформаторные рейки, изолирующие штанги, колодки, шпильки и т. п.
С целью повышения прочности на срез разработаны различные виды поперечной армиров-ки. В частности, для повышения прочности пазовых клиньев на срез разработана специальная технология упрочнения боковых граней клиньев, которая позволила успешно применить такой стеклопластик (марка СПП-ЭУ) для роторных клиньев.
Профильные стеклопластики по поперечному сечению разделяются на два вида: 1) со сплошным сечением разной формы (прямоугольной, трапецеидальной, круглой, полукруглой, сегментной и др.); 2) с кольцеобразным сечением (трубки). Материалы первого вида — прутки разной длины, обычно 4500 мм; материалы второго вида — трубки, длина которых оговаривается потребителем и изготовителем.
Профильные стеклопластики сплошного сечения. В зависимости от вида связующего и на-
326
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Таблица 13.15. Показатели профильных стеклопластиков
Показатель	спп-п	спп-э	СПП-ЭУ	СПП-ЭА	СПП-ЭП	СПП-БИД
Плотность, кг/м3	1850—	1900—	1900—	1800—	1900—	1900—
	2110	2100	2100	2100	2100	2100
Разрушающее напряжение при статическом изгибе перпендикулярно волокнам, МПа, не менее	250	—	900'	700	900	900
Разрушающее	напряжение при растяжении, МПа, не менее	200	320	—	—	—•	600
Ударная вязкость по Шарпи перпендикулярно волокнам, кДж/м2, не меиее	140	200	300	250	350	250
Водопог лощение, %, не более	1,0	0,5	0,2	0,2	0,2	0,7
Стойкость к кратковременному нагреванию, °C, не менее	200	200	200	200	200	250
ps, Ом, не менее	Юм	10“	10“	10“	10“	10“
Пробивное напряжение вдоль волокон, кВ, не менее	20	15	—	25	—	25
Разрушающее напряжение на срез вдоль волокон при 140 ±2 °C, МПа, не менее	—	—	50	—		—
Примечание. Коды ОКП для марок: СПП-П — 22 9642 МСО, СПП-ЭУ — 22 9642 1200, СПП-ЭА — 22 9642 0900, СПП-ЭП — 22 9642 1100, СПП-БИД — 22 9642 0300.
значения их выпускают следующих шести марок:
	Марка про-	
Вид связующего	фильного	ТУ
	стеклопластика	
Полиэфирное	СПП-П	16-503.049-78
Эпоксидное .	СПП-Э	16-503.152-76
	СПП-ЭП	16-503.179-78
	СПП-ЭА	16-503.139-75
	СПП-ЭУ	16-503.180-78
Полиэфири-	СПП-БИД	16-503.170-78
мидное . . .
Поверхность стеклопластика должна быть ровной, однотонной, без расслоений, трещин и посторонних включений. Стеклопластик должен допускать распиловку поперек волокон без расщепления концов и без отслаивания пучков стекловолокна. Показатели качества профильных стеклопластиков сплошного сечения приведены в табл. 13.15.
Стеклопластиковые трубки представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, изготовленные путем протяжки стек-ложгутов, пропитанных эпоксидным связующим, через специальную фильеру; применяются в качестве электроизоляционного материала и предназначены для длительной работы при температуре от —65 до + 155 °C. Стеклопласги-ковые трубки марки ТСПЭ выпускают по ТУ 16-503.163-77. Изготовляют их с внутренним диаметром 10—60 мм, толщиной стенки 2—6 мм (для диаметров 10—30 мм) и 4—10 мм (для диаметров 32 и 60 мм). Длина трубок оговаривается при поставке. По соглашению между потребителем и изготовителем могут поставляться трубки с иными диаметрами и толщиной.
Для изготовления трубок применяют ровинг из стеклянных нитей, эпоксидную диановую смолу, отвердитель и ускоритель. Ровинг с
бобин поступает в ванну со связующим и затем тянущим устройством протягивается через специальную фильеру, где формуется трубка требуемого диаметра. Фильера снабжена электрообогревом, обеспечивающим за время прохода материала через нее отверждение связующего. По выходе из фильеры готовые трубки обрезают на заданную длину.
Внутренняя и наружная поверхности трубок должны быть гладкими, ровными, без пузырей и посторонних включений. Края трубок должны быть ровно обрезаны, не должно быть расслоений и трещин на торцах. Трубки допускают механическую обработку (распиловку, фрезерование, сверление, точение) без образования трещин и сколов. Стрела прогиба трубок не должна превышать 0,8 % при толщине трубок от 2 до 3 мм, 0,6 % при толщине свыше 3 до 6 мм и 0,4 % при толщине свыше 6 мм.
Показатели качества стеклопластиковых трубок. Код
ОКП........................ 22 9651 2500
Плотность, кг/м3 ......	1800—2200
Разрушающее напряжение,
МПа, не менее:
при статическом изгибе .	300
при сжатии вдоль оси .	150
Стойкость к кратковременно-
му нагреву, °C, не менее .	180
Маслостойкость в трансформа-
торном масле при 130 °C, ч, не менее.......................... 4
р, Ом - м, не менее:
в исходном состоянии* .	5-10х2
после 24 ч в камере влаж-
ности** ....................... Ю10
Пробивное напряжение перпендикулярно слоям при испытании на воздухе при 155 °C
§ 13.4
Поведение в эксплуатации
327
Продолжение и 50 Гц, кВ не менее, для
.толщины стенки, мм: 2.................................. 12
3	  14
4	 16
5	  .	18
6	.	.	20
7	 22
8	 24
9.................................. 26
10................................. 28
* При 15—35 °C и ф-45^75 %.
** При 20 °C и «р-95 %.
Рис. 13.3. Зависимость разрушающего напряжения при сжатии слоистых пластиков перпендикулярно слоям от температуры:
/ — стеклотекстолит СТ-ЭТФ; 2— стеклотекстолит СТЭФ; 3 — стеклотекстолит СТ; 4 —текстолит А;
5 — гетинакс I
13.4. ПОВЕДЕНИЕ В ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛИСТОВЫХ И ПРОФИЛЬНЫХ ПЛАСТИКОВ
К числу важнейших внешних факторов, оказывающих влияние на качество листовых слоистых пластиков при эксплуатации деталей, изготовленных из этих материалов, относятся нагревание, увлажнение и тепловое старение.
Рис. 13.4. Зависимость разрушающего напряжения при статистическом изгибе стеклотекстолитов от температуры:
1 — стеклотекстолит СТЭФ; 2— стеклотекстолит СТ-ЭТФ
Рис. 13.1. Зависимость разрушающего напряжения при растяжении гетинакса и текстолита
Рис. 13.2. Зависимость разрушающего напряжения при статическом изгибе текстолита и гетинакса от температуры:
I — текстолит А; 2 — гетинакс I
Рис. 13.6, Зависимость tg6 слоистых пластиков при 50 Гц от температуры:
/ — гетинакс I; 2 — стеклотекстолит СТ: 3 — гетинакс V:.*/ — стеклотекстолит СТЭФ; 5 — стеклотекстолит СТ-ЭТФ; 6 — стеклотекстолит СТК
Рис. 13.5. Температурная зависимость динамического модуля сдвига стеклотекстолитов: 1 — стеклотекстолит СТЭФ; 2 — стеклотекстолит
СТ-ЭТФ
32?
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Рис. 13 7. Зависимость р слоистых пластиков от температуры:
1 — стеклотекстолит СТК; 2 — стеклотекстолит СТ-ЭТФ; 3 — стеклотекстолит СТЭФ; 4 — стеклотекстолит СТ;' 5 — гетинакс V
Рис. 13.10. Зависимость р от времени увлажнения слоистых пластиков при относительной влажности воздуха 93 % и 23 °C:
1 — стеклотекстолит СТЭФ; 2 — стеклотекстолит СТК; 3 — стеклотекстолит СТ; 4-гетинакс I; 5 — текстолит А
Рис. 13.8. Зависимость сопротивления изоляпии слоистых пластиков от температуры:
1 — стеклотекстолит СТЭФ; 2 — стеклотекстолит СТК;
3 — асбогетинакс А-2; 4 — стеклотекстолит СТ; 5 — гетинакс I
Рис. 13 9. Зависимость 1g 6 при 50 Гц от времени увлажнения слоистых пластиков при относительной влажности воздуха 93 % и 40 °C: / — гетинакс 1; 2— стеклотекстолит СТ; 3 — гетинакс IV; 4 — стеклотекстолит СТЭФ; 5 — текстолит ЛТ
Влияние температуры на физико-механические и электрические свойства слоистых пластиков показано на рис. 13.1—13.8. Из рисунков видно, что увеличение температуры приводит к ухудшению прочностных и электроизоляционных свойств материалов.
Отрицательное влияние увлажнения на электрические свойства слоистых пластиков иллюстрируется рис. 13.9—13.11. Для повышения влагостойкости материалов в ряде случаев ис-
Рис. 13.11. Зависимость сопротивления изоляции от времени увлажнения слоистых пластиков при относительной влажности воздуха 93 % и 40 °C:
1 — гетинакс ЛГ; 2. 4 — текстолит А: 3, 5 — гетинакс VI (2, 3 — поверхность образцов обработана лаком УР-231)
0	3 6 Э 72 15
Рис. 13.12. Зависимость водопоглощеиия за 24 ч от толщины слоистых пластиков:
1 — гетинакс I; 2 — текстолит А; 3 — гетинакс Ш
пользуется лакирование изделий. Исключение составляют изделия, изготовленные из лавсанового гетинакса марки ЛГ, которые не требуют лакировки.
§ 13.4
Поведение в эксплуатации
329
Невели.
Рис. 13.13. Зависимость водопоглощения от длительности выдержки слоистых пластиков в воде:
1 — гетинакс I; 2 — гетинакс VII: 3 — текстолит Б; 4 — асбстекстолнт; 5 — стеклотекстолит СТ
Рис. 13.16. Зависимость электрической прочности перпендикулярно слоям от времени старения материалов при 160 °C (измерения при
23 °C):
1 — стеклотекстолит СТ; 2— гетинакс I
Рис. 13.14. Изменение разрушающего напряжения при статическом изгибе от времени старения материалов при 160 °C (измерения при 23 °C):
1 — стеклотекстолит СТ; 2 — гетинакс I
Рис. 13 17. Зависимость разрушающего напряжения при статическом изгибе от времени старения стеклотестолита СТ-ЭТФ при различных температурах (измерения при 23°C): 7 — 260 °C; 2 — 240'С; 3 — 220 °C; 4—200 °C
Рис. 13.15. Зависимость ударной вязкости от времени старения материалов при 160 °C (измерения при 23°C):
1 — стеклотекстолит СТ; 2— гетинакс I
Рис. 13.18. Зависимость электрической прочности перпендикулярно слоям от времени старения стеклотекстолита СТ-ЭТФ при различных температурах (измерения при 23 °C):
<• — 260 °C; 2 — 240°С; 3 — 220 °C; 4 — 200 °C
На рис. 13.12, 13.13 приведены зависимости водопоглощения слоистых пластиков от толщины материалов и от времени их выдержки в воде.
Зависимости изменения механических и
электрических свойств пластиков при тепловом старении представлены на рис. 13.14— 13.19.
Приведенные данные свидетельствуют о гом, что созданные в последнее время материа-
330
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Рис. 13.19. Зависимость температурного уровня длительной работы стеклопластика СПП-БИД от относительного снижения ударной вязкости, принятого за критерий выхода материала из строя:
1 — изменение температурного индекса материала при ресурсе 5000 ч; 2 — изменение температурного индекса материала при ресурсе 20 000 ч
лы, такие как гетинакс ЛГ, стеклотекстолит СТ-ЭТФ. профильный пластик СПП-БИД, обладают улучшенным комплексом свойств и повышенной стойкостью к воздействию внешних факторов.
13.5. НАМОТАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
НАМОТАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ БУМАГИ И ТКАНЕЙ
Классификация намотанных изделий дана в табл. 13.16.
Бумажно-бакелитовые трубки представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, состоящие из слоев целлюлозной бумаги, лакированной термореактивным фено-лоформальдегидным лаком; применяются главным образом в высоковольтном электротехническом оборудовании и аппаратуре в качестве барьерного электроизоляционного материала.
Бумажно-бакелитовые трубки выпускаются по ГОСТ 8726-80 и предназначены для работы в трансформаторном масле и на воздухе при относительной влажности воздуха 45— 75 %, 15—35°C и 50 Гц. Трубки выпускают в диапазоне внутренних диаметров от 6 до 1200 мм (ранее в ГОСТ трубки диаметром свыше 80 мм назывались пилиндрами).
Бумажно-бакелитовые трубки с внутренним диаметром 6—30 мм изготавливают с толщиной стенок от 1,5 до 10 мм н длиной от 200 до 1000 мм. Трубки с внутренним диаметром 32— 1200 мм изготавливают с толщиной стенок от 2 до 25 мм и длиной от 200 до 2200 мм. По соглашению между потребителем и изготовителем могут выпускаться трубки с диаметрами и длинами, отличающимися от приведенных. ГОСТ 8726-80 регламентирует только трубки марки ТБ —Код ОКП 34 9118 2020.
Для изготовления трубок используются специальная электроизоляционная намоточная бумага толщиной 50 и 70 мкм с низкой впитывающей способностью и спиртовые растворы фенолоформальдегидных смол, содержащих в
своем составе не более 12 % летучих продуктов. В последнее время начали применять бумагу толщиной 85 и 100 мкм по ГОСТ 1931—80 и ТУ 81-12-22-79 соответственно.
На лакировальной машине намоточная бумага равномерно покрывается с одной стороны фенолоформальдегидным лаком. Далее бумага с лаковым слоем при прохождении через шахту лакировальной машины подвергается интенсивной тепловой обработке, в процессе которой удаляется большая часть летучих продуктов и происходят структурные изменения в лаковом слое. При этом лак на бумаге переходит в такое состояние, при котором его клеящие свойства могут проявляться только при воздействии повышенных температур. На выходе машины лакированная бумага охлаждается до 15—25 °C и наматывается в рулон.
Трубки изготавливают путем намотки лакированной бумаги на металлические оправки с диаметрами, соответствующими внутренним диаметрам трубок. Намотка производится на специальных намоточных станках с электрообогревом опорных валов и под воздействием давления прижимного вала. В период соприкосновения нелакированной стороны бумаги с передним опорным валом, нагретым до 120— 170 °C, связующее на поверхности бумаги расплавляется, а в момент намотки на оправку под давлением прижимного вала происходит приклейка к предыдущему намотанному на оправку слою бумаги. Намотка лакированной бумаги ведется до достижения заданного наружного диаметра трубки. Далее намотанные трубки для отверждения связующего подвергают окончательной тепловой обработке в камерных печах в течение нескольких часов при 120—140 °C. После охлаждения из трубок извлекают оправки, обрезают трубки на заданную длину, зачищают их поверхность и несколько раз лакируют фенолоформальдегидным лаком с промежуточной тепловой обработкой поверхностного лакового покрытия в камерных печах после каждой лакировки.
В последние годы расширяется использование прогрессивного метода одновременной намотки и тепловой обработки бумажно-бакелитовых изделий. Тепловая обработка по этому способу осуществляется посредством инфракрасных излучателей, установленных непосредственно на намоточном станке и обогревающих последовательно каждый приклеенный поверхностный слой лакированной бумаги. Таким образом, по окончании намотки связующее в изделии полностью отверждено, необходимость в тепловой обработке его в камерных печах отпадает и изделие сразу же после намотки снимают с оправки.
Наружная и внутренняя поверхности трубок должны быть гладкими без механических включений, пузырей, вздутий, складок и царапин, нарушающих целостность лакового покрытия. Края трубок должны быть ровно обрезанными и не иметь расслоений с торцов. Материал трубок должен допускать механическую обработку и при соблюдении режимов обработки не должен расслаиваться при распиловке, сверловке, обточке и фрезеровке.
Бумажно-бакелитовые трубки имеют резко выраженное чередование бумажных и смоляных слоев, вследствие чего облегчается проникновение влаги с торцевых поверхностей вдоль
§ 13.5
Намотанные изделия
331
Таблица 13.16. Классификация намотанных изделий
Тил материала, ГОСТ или ТУ	Связующее	Наполнитель	Длительная рабочая температура, °C	Назначение и свойства
Бумажно-бакелитовые трубки по ГОСТ 8726-80	Феноль-ное	Бумага	из сульфатной целлюлозы	От —65 до 4-105	Для электротехнического оборудования широкого применения
Бумажно-бакелитовые цилиндры крупнога- . .баритные по ТУ 16-538.075-75	То же	То же	От —60 до 4-105	Для работы на воздухе при нормальных условиях и в трансформаторном масле
Бумажно-бакелитовые цилиндры по ТУ 16-538.016-75	»	» »	От —60 до 4-105	Для барьерной изоляции в маслонаполненных высоковольтных вводах
Радиоконтурные цилиндры и трубки пэ ТУ 16-538.025-80	»		От —40 до 4-105	Для каркасов высокочастотных контуров и высоковольтного оборудования. Повышенная влагостойкость
Фибробакелитовые трубки по ТУ 16-538.069-70	>>	Для бумажнобакелитовой части бумага из сульфатной целлюлозы	От —60 до 4-50	Трубчатые разрядники на напряжение 3— НО кВ
Текстолитовые цилиндры и трубки по ТУ 16-503.032-75	»	Хлопчатобумажная ткань	В	трансформа- торном магле от —65 до 4-Ю5, на воздухе от 15 до 35 °C при влажности от 45 до 75 %	Для высоковольтного оборудования и аппаратуры
Стеклоэпоксифенольные цилиндры и трубки по ГОСТ 12 496-77	Эпоксид-но-фенольное	Стеклянная ткань	От —65 до 4-155	Для высоковольтного электротехнического оборудования, работающего в условиях нормальной и повышенной влажности
Стеклоэпоксиноволач-ные цилиндры по ТУ 16-503-203-80	Эпоксидной ово-лачное	То же	От —65 до 4-155. Кратковременно, суммарно	до 50 тыс. ч допускается до 170	Для разного электротехнического оборудования. Имеют повышенные механические свойства при 155 °C
Нагревостойкие цилиндры и трубки по ТУ 16-538, 155-77	Крем-нийор-гаииче-ское	» »	От —65 до 4*180	Для оборудования, работающего при повышенной температуре
Стеклопластиковые трубы по ТУ 16-503.140-79 марок ТСПВ, ТСПМ, ТСПО, ТСПС	Эпокси дно-лиановое	Стеклоровинг	ТСПВ и ТСПМ от —60 до 4-90; ТСПО и ТСПС от —60 до 4-155	ТСПВ для воздуховодов и вводов высоковольтных воздушных выключателей, для работы на воздухе и в масле; ТСПМ для масляных трансформаторов и выключателей; ТСПО общего применения для работы в масле и на воздухе; ТСПС для сухих трансформаторов
Стеклопластиковые цилиндры	по	ТУ 16-503.219-81	То же	»	В	трансформа- торном масле от —60 до +90 °C, на воздухе при относительной влажности	до 97 % и 35 °C	Для работы в масле и на воздухе
Стеклопластиковые цилиндры для воздушных выключателей по ТУ 16-538.150-78		»	Могут	приме- няться от —60 до 4-155	Для деталей воздушных выключателей
332
Слоистое пластики, : профильные стеклопластики
Разд. 13:
Продолжение табл. 13.16
Тип материала, ГОСТ или ТУ	Связующее	Наполнитель	Длительная рабочая температура, °C	Назначение и свойства
Стеклобапдажные коль-		Стеклоровинг	От —60 до +120	Крепление лобовых час-
ца для турбогенераторов по ТУ 16-503.164-77	Эпоксид-нo-диa-новое			тей обмоток турбогенераторов
Стеклопластиковые на -жимные кольца для трансформаторов по ТУ 16-503.127-74	То же		В	трансформа- торном масле от —60 до +95; на воздухе от —60 до +155	Для осевой стяжки об-' моток трансформаторов
Стеклопластиковые трубки	по	ТУ 16-503.163-77	»		От —65 до +155	Для разного электротехнического оборудования
Конденсаторные втулки	Феноль-	Бумага	из	От —60 до +90	Для	высоковольтных
для высоковольтной аппаратуры по ТУ 16-538.070-76	ное	сульфатной целлюлозы		ВВОДОВ
Остовы для высоковольтных вводов по ТУ 16-538.325-78	Эпок-сидно-каучу-ковое	То же	От —40 до +95	Для	высоковольтных вводов трансформаторного типа
Намотанные прессован-	Феноль-	Хлопчатобу-	От —65 до +120	Для работы в трансфор-
ные	текстолитовые стержни по ГОСТ 5385-74	ное	мажная ткань		маторном масле и на воздухе при нормальных условиях влажности
слоев бумаги. Поверхностный лаковый слой на трубках не предотвращает внутреннее увлажнение, а лишь кратковременно задерживает его. Поэтому бумажно-бакелитовые трубки обладают более низкой влагостойкостью, чем гетинакс.
При повышении рабочей температуры происходит заметное увеличение tg 6. При 90 °C его значение для бумажно-бакелитовых трубок достигает 0,05. ег трубок не превышает 5,0. Показатели качества трубок по ГОСТ 8726-80 приведены в табл. 13.17.
Бумажно-бакелитовые крупногабаритные цилиндры изготовляют по технологии, полностью аналогичной технологии производства бумажно-бакелитовых трубок, и выпускают по ТУ 16-538.075-75. Цилиндры изготавливают внутренним диаметром от 405 до 1400 мм, толщиной стенки не менее 6 мм и длиной от 800 до 2000 мм. В отличие от бумажно-бакелито-вых трубок бумажно-бакелитовые крупногабаритные цилиндры имеют более высокие максимальные значения внутренних диаметров и расширенные допуски на размеры для этих диаметров. Код ОКП 34 9118 2010.
Бумажно-бакелитовые цилиндры для высоковольтных маслонаполненных вводов являются разновидностью бумажно-бакелитовых трубок и выпускаются по ТУ 16-538.016-75. Изготовляют их путем намотки на оправку или токоведушую трубу лакированной бумаги с фольговой обкладкой или без нее или с обмоткой нелакированной бумаги с фольговой обкладкой; применяют в качестве барьерного электроизоляционного материала в маслонаполненных высоковольтных вводах для длительной работы при температуре от —65 до +105 °C-. Код ОКП 34 9118 3040.
Цилиндры выпускают следующих марок: ЦБФ — цилиндр бумажно-бакелитовый с фольговой обкладкой внутри намотки; ЦБФО —- цилиндр бумажно-бакелитовый с фольговой обкладкой на поверхности и последующей обмоткой нелакированной бумагой поверх обкладки; ЦБФО/С — то же, что цилиндр марки ЦБФО, но составной; ЦБТ — цилиндр бумажно-бакелитовый, намотанный на токоведущен трубке; ЦБС — цилиндр бумажно-бакелитовый составной (без токоведущей трубы и фольговых обкладок) .
Размеры цилиндров указываются потребителем и не должны превышать:
для марки ЦБФ — диаметр не более 250 мм, длина не более 1500 мм,
для марки ЦБФО — диаметр 45—300 мм, длина не более 2100 мм,
для марки ЦБФО/С — диаметр не более 420 мм, длина не более 2500 мм,
для марки ЦБТ — диаметр 45—100 мм, длина не более 1500 мм,
для марки ЦБС — диаметр не более 420 мм, длина не более 4000 мм.
Технология изготовления цилиндров для. маслонаполненных вводов аналогична технологии производства бумажно-бакелитовых трубок с той лишь разницей, что намотка может вестись вместо оправки на токоведущую трубу и по ходу намотки на требуемом диаметре закладывается обкладка из медной или алюминиевой фольги. Составные цилиндры собираются из готовых на внутренних манжетах, так-; же изготавливаемых из цилиндров соответствующих диаметров. Места соединений проклеиваются клеем БФ. Цилиндры всех марок поставляются с нелакированной поверхностью, вследствие этого увлажнение цилиндров проис-
§ 13.5
Намотанные изделия
333.
Таблица 13.17. Показатели бумажно-бакелитовых трубок
 Показатель	Нормы ГОСТ для трубок внутренним диаметром, мм		
	от 6 до 10	свыше 10 до 100	свыше 100
Плотность, кг/м3, не менее Разрушающее напряжение, МПа, не менее;	1030	1050	1100
при статическом изгибе	•—'	80	—
при сжатии вдоль оси	—	40	•—
при скалывании	——	—	2
Маслостойкость в трансформаторном масле при 130 °C, ч, не	4	4	4
менее			
Стойкость к воздействию температуры в течение 24 ч, °C* ps, Ом, не менее:	120	120	120
в исходном состоянии**	5- 10й	5- Ю11	5-10“
после пребывания 24 ч в камере влажности***	5-Ю9	5-10s	5-Ю9
tg б при 50 Гц** не более Пробивное напряжение перпендикулярно слоям при 50 Гц в	—	0,025	0,025
трансформаторном масле при 90 °C, кВ, не менее для толщины стенок, мм:			
1,5	25	22	—
2,0	27	26	27(28)
2,5	30	28	30(31)
3,0	34	30	34(35)
4,0	38	34	39(40)
5,0	41	38	42(43)
6,0	43	42	44(45)
7,0	—	45	45(46)
8,0 и более	—	47	46(47)
Пробивное напряжение параллельно слоям (для трубок с тол-	—	27	29(30)
щиной стенок свыше 8 мм) при 50 Гц в трансформаторном масле при 90 °C, кВ, не менее		12	.12
Испытание напряжением на поверхностный разряд в воздухе	—		
после 24 ч в камере влажности***, кВ, не менее			
*	По отсутствию визуально обнаруживаемых вспучиваний и пузырей. *	* В условиях ф=45-^75 % при 15—-35 аС.			
*** В условиях ф=95 % при 20 °C.			
Примечания: 1. Пробивное напряжение в трансформаторном масле при 90°C перпендикулярно слоям для трубок толщиной свыше 8 мм не проверяется.
2. Значения показателей пробивного напряжения в трансформаторном масле перпендикулярно и парал-  лельно слоям при 90 °C, указанные в скобках, установлены для трубок внутренним диаметром от 105 до 300 мм.
ходит быстро и соответственно их физико-механические и электрические свойства несколько ниже, чем приведенные для бумажно-бакелитовых трубок. Так, разрушающее напряжение при скалывании составляет не менее 1,5 МПа, tg б ие превышает 0,03 (для бумажно-бакелитовых трубок соответственно 2,0 и 0,025).
Фибробакелитовые трубки марки ТФБ также являются разновидностью бумажно-бакелитовых трубок и выпускаются по ТУ 16-538. 069-76; изготавливаются путем намотки лакированной бумаги на фибровую трубку с закладкой электрода из фольги или без него.
 При диаметре фибровой трубки от 8 до 20 мм наружный диаметр фибро-бакелитовых трубок составляет 33—72 мм, а длина — 283— 1080 мм.
Технология изготовления фибробакелитовых трубок аналогична технологии производства бумажно-бакелитовых трубок. При намотке на требуемом диаметре в случае необходимости закладывается электрод из медной или алюминиевой фольги. Трубки выпускаются с нелакированной поверхностью.
Стрела прогиба трубок не должна превышать 0,3 мм на длине 1 м. Плотность не менее 1050 кг/м3, предел прочности на скалывание не менее 1,5 МПа, испытательное напряжение на разряд по поверхности в воздухе не менее 4 МВ/м. Код ОКП 34 9118 2040.
Радиоконтурные цилиндры и трубки применяются главным образом для каркасов высокочастотных контуров и в высоковольтном электротехническом оборудовании и аппаратуре как материал, обладающий повышенной влагостойкостью по сравнению с бумажно-бакелитовыми трубками.
Радиоконтурные цилиндры и трубки выпускают по ТУ 16-538.025-80 двух марок: ТР — трубки радиоконтурные и ЦР — цилиндры радиоконтурные. Они предназначены для работы преимущественно на воздухе при относительной влажности 45—75 % и 15—35 °C. Радиоконтурные трубки выпускают диаметром от 10 до 80 мм, толщиной стенки от 2 до 10 мм и длиной не менее 300 мм. Цилиндры.вы? пускают диаметром от 82 до 150 мм, толщиной от 2,5 до 15 мм и длиной не менее 300 мм.
334
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 1'3
Таблица 13.18. Показатели радиоконтурных трубок и цилиндров
Показатель	ТР	ЦР
Код ОКП	34 9118 2090	34 9118 ЗОЮ
Плотность, кг/м3, не менее: для диамет-	1050		
ров	10— 30 мм для диамет-	1070		
ров	32— 80 мм для диамет-			1100
ров	82— 150 мм Водопоглощение	3	3
при 20°С после пребывания 24 ч в дистиллированной воде, %, не более ps, Ом, не менее: в исходном	101°	10“
состоянии* после 24 ч в	108	108
камере влажности** р, Ом-м, не менее: в	исходном	10“	1010
состоянии* после 24 ч в	10’	10’
камере влажности** tg 6 при 106 Гц не более: в исходном	0,05	0,05
состоянии* после 24 ч в	0,07	0,07
камере влажности** ег при 106 Гц не	9,0	9,0
более Пробивное напря-женйе перпендикулярно слоям при 50 Гц в трансформаторном масле при 20 °C, кВ, не менее для толщины стенок, мм: 2,0	16	
2,5	18	18
3,0	22	22
4,0	26	26
5,0	30	30
6,0	34	34
7,0	38	38
8,0	40	40
9,0	42	42
10,0	44	44
Свыше 10,0	45	45
* В условиях <p=45-t-75 % при 1S—За °C.
** В условиях q>=95 % при 20 °C.
Длину цилиндров и трубок и ее максимальное значение устанавливают по соглашению между потребителем и изготовителем. Также по соглашению между ними могут выпускаться цилиндры и трубки с внутренним диаметром и толщиной стенок, отличающимися от приведенных.
При изготовлении радиоконтурных цилиндров и трубок используют электроизоляционную пропиточную бумагу и спиртовые растворы фенолоформальдегидных смол. Пропитка бумаги производится на горизонтальных или вертикальных пропиточных машинах. Бумага после прохождения через ванну с лаком попадает в сушильную шахту, где происходит удаление растворителя и летучих продуктов, выделяемых в начальной части реакции поликонденсации. На выходе машины пропитанная бумага охлаждается до окружающей температуры и наматывается в рулон. При этом лак теряет свои клеящие свойства и проявляет их только в условиях повышенных температур.
Намотку трубок диаметром до 30 мм на оправку производят вручную, а затем их укатывают на намоточном станке без обогрева валов и завершают процесс намотки на этом же станке, но с включенным обогревом валов. Намотку трубок с большим внутренним диаметром и цилиндров ведут на намоточных станках при температуре переднего вала 60—80 °C. Конечная тепловая обработка производится в камерных печах при 120—140 °C в течение нескольких часов. После охлаждения трубок и цилиндров из них извлекают оправки, обрезают на заданную длину и зачищают торцы, внутреннюю и наружную поверхности.
Трубки и цилиндры должны иметь ровно обрезанные края без расслоений и трещин с торцов. На их поверхности не должно быть вмятин, выкрашиваний смолы, складок и следов срезанных пузырей. Изделия с толщиной стенок не менее 2,5 мм должны допускать обточку, фрезерование, шлифование и нарезку метрической резьбы с шагом 0,5 мм без расслаивания и выкрашиваний. Стрела прогиба (кривизна) трубок не должна превышать 1 мм на длине 500 мм.
Показатели качества радиоконтурных трубок и цилиндров приведены в табл. 13.18.
В отличие от трубок по ГОСТ 8726-80 ра-диоконтурные трубки и цилиндры имеют менее резко выраженное чередование бумажных и смоляных слоев за счет глубокой пропитки бумаги связующим и поэтому у них более низкое водопоглощение (на уровне гетииакса). Радио-контурные цилиндры и трубки вследствие такой структуры материала допускают также нарезку более мелких резьб без выкрашивания.
Пониженное водопоглощение по отношению к бумажно-бакелитовым трубкам делает более ' предпочтительным применение . радиоконтурных трубок и цилиндров для работы в электротехническом оборудовании, на воздухе, в помещениях.
Текстолитовые цилиндры и трубки представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, состоящие из слоев хлопчатобумажной ткани, пропитанной термореактивным фенолоформальдегидным лаком; применяются главным образом в высоковольтном электротехническом оборудовании и аппаратуре в качестве барьерного электроизоляционного
§ 13.5
Намотанные изделия
335
материала с повышенными физико-механическими характеристиками.
Текстолитовые цилиндры и трубки выпускают по ТУ 16-503.032-75. Код ОКП 34 9118 3070.
Текстолитовые трубки выпускают диаметром 10—80 мм, с толщиной стенки 2,5—10 мм и длиной 630 и 830 мм. Цилиндры изготавливают диаметром 85—400 мм, толщиной 4— 20 мм и длиной 630 и 830 мм. По соглашению между потребителем и изготовителем могут выпускаться цилиндры и трубки с иными диаметрами, толщиной стенок и длиной.
Производятся три марки текстолитовых трубок и цилиндров: ТХ — трубки на основе хлопчатобумажной ткани, ЦХ1—цилиндры на основе хлопчатобумажной ткани массой не более 120 г/м2, ЦХ2 — цилиндры на основе хлопчатобумажной ткани массой более 120 г/м2.
Цилиндры марки ЦХ1 изготовляют только диаметром 85—200 мм, а цилиндры марки ЦХ2 — диаметром 210—400 мм и длиной только 630 мм; трубки марки ТХ изготовляют диаметром 6—80 мм, длиной до 1000 мм.
Для изготовления трубок и цилиндров марок ТХ и ЦХ1 используется шифон или хлопчатобумажная ткань марки ЭИ, а для производства цилиндров марки ЦХ2 — хлопчатобумажные ткани марок Т1 и Т2. Для пропитки применяется спиртовой раствор фенолофор-мальдегидной смолы.
Пропитку ткани и намотку трубок и цилиндров производят аналогично технологии изготовления радисконтурных цилиндров и трубок. Текстолитовые цилиндры и трубки не должны иметь на внутренней и наружной поверхностях вмятин, выкрашиваний, складок и следов срезанных пузырей. На горцах не должно быть расслоений и трещин. Цилиндры и трубки допускают механическую обработку (фрезерование, сверление и обточку) без образования трещин и сколов. Стрела прогиба трубок не должна превышать 0,8 %.
Показатели качества текстолитовых цилиндров и трубок приведены в табл. 13.19.
В целях экономии натуральных тканей в настоящее время производство текстолитовых цилиндров и трубок планомерно сокращается. Во вновь создаваемом электротехническом оборудовании и аппаратуре целесообразно использовать различные виды стеклопластиковых цилиндров и трубок, а также вновь разрабатываемые намотанные изделия на основе рулонных синтетических волокнистых материалов.
НАМОТАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ СТЕКЛОНАПОЛНИТЕЛЕЙ
Стеклоэпоксифенольные цилиндры и трубки представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, состоящие из слоев стеклянной ткани, пропитанной эпоксифенолофор-мальдегидным лаком. Стеклоэпоксифенольные цилиндры . и трубки выпускают по ГОСТ 12496-77 и подразделяют на три марки: ТСЭФ — трубки стеклотекстолитовые эпокси-фенольные, ЦСЭФ — цилиндры стеклотекстолитовые эпоксифенольные, ЦСЭФВ — цилиндры стеклотекстолитовые эпоксифенольные для малообъемных масляных выключателей.
Трубки и цилиндры марок ТСЭФ и ЦСЭФ преимущественно предназначены для работы в
Таблица 13.19. Показатели текстолитовых трубок и цилиндров
Показатель	Нормы ТУ		
	ТХ	ЦХ1	ЦХ2
Плотность, кг/м3, не менее для диаметров, мм: 10—30	1050		
32—80	1080	—	—
85—400	——	1150	1080
Разрушающее	напря- жение, МПа, не менее: при статическом изги-	70		
бе трубок внутренним диаметром до 50 мм при сжатии вдоль оси	60				
на скалывание	—	2,5	1,5
Водопоглощение	при 20 °C после 24 ч в дистиллированной воде, %, не более для толщины стенок, мм: до 3	6		(
свыше 3 до 5	5	5	5
свыше 5 до 10	4	4	4
свыше 10	—	3	3
Маслостойкость в тран-	130	130	130
сформаторном масле в течение 4 ч, °C, не менее Пробивное напряжение перпендикулярно слоям при 50 Гц в трансформаторном масле 90 °C, кВ, не менее для толщины стенок, мм: 2,5	6,5		
3,0	7,0	-—	•—.
4,0	9,0	9,0	8,5
5,0	11,0	п,о	10,5
6,0—8,0	13,0	13,0	12,5
9,0—10,0	15,0	15,0	14,5
свыше 10	—	17,0	16,5
трансформаторном масле и на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды (относительная влажность 45—75 % при 15—35°C), а также для работы на воздухе в условиях повышенной влажности (относительная влажность 95 % при 20 °C) и при 50 Гц. Цилиндры марки ЦСЭФВ, кроме того, допускают работу при относительной влажности 95 % и 35 °C.
Трубки марки ТСЭФ выпускают с внутренним диаметром 10—100 мм, толщиной 2— 10 мм (для трубок диаметром 10—80 мм) и 3—20 мм (для трубок диаметром 85—100 мм), длиной 650, 750, 850 и 950 мм.
Цилиндры марки ТСЭФ выпускают внутренним диаметром 105—600 мм, толщиной 3—20 мм и длиной 650, 750, 850 и 950 мм. Цилиндры марки ЦСЭФВ выпускают внутренним диаметром 90—140 мм, толщиной 10— 20 мм и длиной 275, 300, 320, 420, 640 и 840 мм. По соглашению между потребителем и изготовителем могут поставляться трубки и цилиндры другими диаметром, толщиной и длиной.
336
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Для изготовления цилиндров и трубок в качестве наполнителя применяют электроизоляционную стеклянную ткань ЭЗ и конструкционную Т-13, а в качестве связующего — эпоксидную смолу, отверждаемую фенолофор-мальдегидной смолой резольного типа. Пропитку стеклоткани производят на вертикальных пропиточных машинах при прохождении ее через ванну с раствором связующего. В дальнейшем в шахте машины при 80—100 °C происходит сушка пропитанного материала. На выходе машины пропитанная стеклоткань охлаждается до окружающей температуры и наматывается в рулон.
Намотку трубок и цилиндров на металлические оправки с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру изделия, осуществляют на специальных намоточных станках с электрообогревом переднего опорного вала до 60— 90 °C. В этих условиях происходят размягчение связующего и под давлением прижимного вала — склейка слоев материала между собой. По достижении заданного наружного диаметра оправку с заготовкой снимают со станка и помещают в камерную печь, где при 140—150 °C в
течение нескольких часов производят окончательную тепловую обработку. Затем трубки и цилиндры снимают с оправок, обрезают на заданную длину, зачищают их поверхность и при необходимости несколько раз лакируют эвок-сифенолоформальдегидным лаком с промежуточной тепловой обработкой поверхностного покрытия в -камерных печах после каждой лакировки.
Наружная и внутренняя поверхности трубок и цилиндров должны быть ровными, без пузырей и посторонних включений, торцы — ровно обрезанными, на них не допускаются трещины и расслоения. Цилиндры и трубки всех марок должны допускать механическую обработку резанием без образования' трещин и сколов. Цилиндры марки ЦСЭФВ поставляются только лакированными и в соответствии с утвержденным эталоном.
Стрела прогиба трубок не должна превышать 0,8 % длины при толщине от 2 до 3 мм, 0,6 % при толщине от 3 до 5 мм и 0,4 % при толщине свыше 5 мм. Параметры стеклоэпок-сифенольиых трубок и цилиндров приведены в табл. 13.20.
Таблица 13.20. Показатели стеклоэпоксифенольных цилиндров и трубок
Показатель	Нормы ГОСТ		
	ТСЭФ	ЦСЭФ	1 ЦСЭФВ
Код ОКП	22 9651 0200	22 9651 0600	22 9651 0800
Плотность, кг/м3, не менее	1450	1500	1550
Разрушающее напряжение, ДШа, не менее*: при статическом изгибе	200	—	—.
при сжатии вдоль оси	80	—,	100
на скалывание	—	8,5	10
Испытательное гидравлическое давление в течение 1 мин, МПа*, не менее при толщине стенки, мм: 10—12,5			156 h/d***
13—15	—	-—	130 hid***
15,5—20	-—	—	100 hl а***
Стойкость к кратковременному нагреву, °C, не менее	165	165	165
Маслостойкость в трансформаторном масле при 130 °C,	4	4	4
ч, не менее р, Ом-м, не менее: в исходном состоянии*	5-1010	5-10»	5-101°
после 24 ч в камере влажности**	109	10»	10»
tgS при 50 Гц* не более	—	0,025	0,01
Пробивное напряжение перпендикулярно слоям при 50 Гц на воздухе при 155 °C, кВ, не менее для толщины, мм: 2	9,0	10,0	
3	11,0	12,0	—
4	13,0	14,0	—
5	14,0	15,0	——
Пробивное напряжение параллельно слоям (для изде-	18	18	—•
лий с толщиной свыше 5 мм) при 50 Гц в трансформаторном масле при 90 °C, кВ, не менее Испытание импульсным напряжением перпендикулярно					3,1
слоям на 1 мм толщины стенки, кВ* Испытание напряжением вдоль слоев после 48 ч в камере влажности при 40 °C и относительной влажности 95 %, кВ*, не менее при длине, мм: 235—290			60
300—350	—	—	75
* В условиях <р=45-?75 % пси 15—35 °C.
** В условиях ф=95 % при 23 °C.
**« д — толщина стенки цилиндра; d — внутренний диаметр цилиндра.
§ 18.5
Намотанные изделия
337
Стеклоэпоксивоволачные цилиндры аналогичны стеклоэпоксифенольным, но изготовляются на другом связующем. Выпускаются они по ТУ 16-503.203-80; имеют повышенные механические свойства при 155 °C; применяются в качестве электроизоляционного материала при изготовлении электротехнического оборудования, работающего при —65ч—Ь155 °C. Допускают кратковременное превышение температуры до 170 °C, суммарно не более 50 тыс. ч. Выпускают цилиндры только марки ЦСЭН внутренним диаметром 95—600 мм, толщиной стенок 3—20 ии и длиной 650, 750, 850 и 950 мм. По согласованию между потребителем и изготовителем цилиндры могут производиться другими диаметром, толщиной и длиной. При изготовлении цилиндров марки ЦСЭН (в отличие от цилиндров стеклоэпоксифенольных) применяется полифункциональная эпоксиноволач-ная смола, отверждаемая феиолоформальде-гидной новолачной смолой.
Цилиндры марки ЦСЭН (Код ОКП 22 9651 3000) должны иметь следующие показатели:
Разрушающее напряжение при статическом изгибе, МПа, не менее:
в исходном состоянии	......	250
при 150 °C...................... 125
Стойкость к кратковременному нагреву, °C, не менее........................200
Остальные параметры цилиндров марки ЦСЭН должны быть такими же, как для стеклоэпоксифенольных цилиндров марки ЦСЭФ.
Нагревостойкие цилиндры и трубки представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, состоящие из слоев стеклянной ткани, пропитанной кремнийорганиче-ским лаком. Нагревостойкие цилиндры и трубки выпускаются двух марок: ЦСК — цилиндры стеклотекстолитовые кремнийорганические, ТСК — трубки стеклотекстолитовые кремнийорганические.
Трубки марки ТСК изготовляют внутренним, диаметром 10—100 мм, толщиной стенок 2—10 мм и длиной 650 и 750 мм.
Цилиндры производят внутренним диаметром 105—400 мм, толщиной стенки 4—10 мм и длиной 650, 750, 850 и 950 мм. По соглашению между потребителем и изготовителем трубки и цилиндры могут выпускаться и с иными размерами.
В качестве наполнителя для изготовления цилиндров и трубок применяют электроизоляционную стеклянную ткань типа ЭЗ, а в качестве связующего — кремнийорганический лак марки КО-926. Процессы пропитки, намотки и тепловой обработки нагревостойких трубок и цилиндров аналогичны технологии изготовления стеклоэпоксифенольных цилиндров и трубок с той лишь разницей, что сушка пропитанной стеклянной ткани ведется при температуре шахты пропиточной машины 99—110 °C, намотка — при температуре переднего вала намоточного станка 130—150 °C, а тепловая обработка в камерных печах — по ступенчатому режиму с максимальной температурой 200 °C. Готовые трубки и цилиндры дважды покрывают кремнийоргаиической эмалью марки КО-911 с тепловой обработкой после каждой лакировки.
Внутренняя и внешняя поверхности трубок 12—232
Таблица 13.21. Показатели нагревостойких цилиндров и трубок
Показатель	ТСК	ЦСК
Код ОКП	22 9651 1600	22 9651 1700
Плотность, кг/м3, не менее р, Ом-м, не менее:	1400	1500
В исходном состоянии*	10“	10“
после 24 ч в камере влажности** tg6 при 50 Гц не более:	109	109
В исходном состоянии*	—	0,03
при 180 °C Испытание напряжением частотой 50 Гц перпендикулярно слоям в течение 1 мин в исходном состоянии, кВ, не менее для толщины стенок, мм:		0,20
2,0	4	
3,0	9	—
4,0	11	17
5,0	12	18
6,0	13	19
от 7—10	20	20
* При 15—35 °C и q>=45-r,75 %.
** Прч 20 °C и q>=95 %
и цилиндров не должны иметь следов срезанных пузырей, складок и вздутий. Торцы должны быть ровно обрезаны и не иметь расслоений и трещин. Стрела прогиба трубок не должна превышать 2 м,м на длине 500 мм. Изделия допускают механическую обработку (фрезерование, распиловку и сверление) без расслоений.
Показатели качества нагревостойких цилиндров и трубок приведены в табл. 13.21.
Намотанные стеклопластиковые изделия за последние годы получают все большее распространение и как новый вид намотанных изделий повышенной готовности, и как цилиндры и трубки, заменяющие стеклотекстолитовые изделия. Изготовленные методом пропитки стеклоровин-га (жгута, состоящего из определенного количества стеклонитей) эпоксидным связующим с одновременной намоткой,, стеклопластиковые изделия позволяют не только обеспечить экономию трудоемкой в производстве стеклоткани, но и получить материал с повышенными свойствами в заданном направлении.
В отличие от стеклотекстолитовых цилиндров и трубок, длина которых зависит от ширины стеклоткани и обычно не превышает 1 м, стеклопластиковые изделия могут быть изготовлены длиной несколько метров (до 6—10 м). При их производстве на поверхности изделия могут формоваться заданной конфигурации
38
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
бортики, резьбы и т. п. В зависимости от диаметра элементарного стекловолокна, вида связующего и отвердителя, угла и метода намотки и других факторов существенно меняются физико-механические и электрические свойства стеклопластиковых намотанных изделий.
Стеклопластиковые трубы представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, изготовленные путем намотки на оправку стеклонитей или ровинга, пропитываемых в процессе намотки эпоксидным связующим; применяются главным образом в высоковольтном оборудовании и аппаратуре в условиях нормальной и повышенной относительной влажности воздуха; выпускаются по ТУ-5ОЗ. 140-79 нескольких марок.
Трубы марки ТСПВ применяют для воздуховодов и вводов высоковольтных воздушных выключателей при относительной влажности до 97 %, а также для работы в трансформаторном масле. Рабочая температура от —60 до 4-90 °C. Трубы этой марки выпускаются диаметром 38—100 мм*, толщиной стенки 4—10 мм и длиной до 6000 мм.
Трубы марки ТСПМ применяют для узлов и деталей масляных трансформаторов и выключателей для работы в трансформаторном масле и на воздухе при относительной влажности до 97 % и 4-35 °C. Рабочая температура от .—60 до 4-90 °C. Трубы выпускают внутренним диаметром 90—140 мм, толщиной стенки 10— 20 мм и длиной до 1200 мм.
Трубы марки ТСПО применяют как узлы или детали общего применения, работающие в трансформаторном масле при температуре от —60 до 4-90 °C или на воздухе при относительной влажности до 97 % и рабочей температуре от —60 до 4-115 °C; выпускают внутренним диаметром от. 38 до 400 мм, толщиной стенки от 4 до 40 мм и длиной до 6000 мм.
Трубы марки ТСПС применяют для узлов и деталей сухих трансформаторов, работающих на воздухе при относительной влажности до 97 % и температуре от —60 до 4-155 °C; выпускают внутренним диаметром 200—580 мм, толщиной стенки от 4—20 мм н длиной до 2000 мм.
По согласованию между потребителем и изготовителем трубы всех марок могут изготовляться с иными размерами по диаметру и толщине.
Для изготовления труб применяют стеклянные комплексные нити или ровинг из стеклянных нитей, эпоксидно-диановую смолу, отвердитель или ускоритель. Нити с бобин, собираемые в жгут (ровинг), поступают в пропиточную ванну, где пропитываются связующим. Излишки связующего отжимаются обратно в ванну, а пропитанный жгут (ровинг) поступает на перемещающийся вдоль оправки укладчик и далее по установленному закону распределения укладывается на вращающуюся в опорах оправку. После намотки на заданный размер производят термообработку изделия на вращающейся оправке до его полного отверждения, а затем снимают с оправки и обрезают на заданную длину.
Внутренняя и наружная поверхности труб должны быть ровными, без пузырей и посторонних включений; торцы должны быть ровно обрезаны и не иметь расслоений. Допуск профиля продольного сечения трубы 5 мм на дли
не 1000 мм. Изделия допускают механическую обработку (фрезерование, точение, сверление) без образования трещин и сколов. Показатели качества стеклопластиковых труб приведены в табл. 13.22.
Стеклопластиковые цилиндры аналогичны стеклопластиковым трубам по технологии, но отличаются от них размерами. Их выпускают по ТУ 16-503.219-81, и предназначаются они преимущественно для маломасляных выключателей иа напряжение 10 кВ промышленной частоты; имеют одну марку: ЦСПМ. Код ОКП 22 9651 0100; выпускаются по чертежу потребителя и имеют минимальные размеры; внутренний диаметр 90 мм; наружный 110 мм и длину 630 мм. Цилиндры имеют на внутренней поверхности бортик и уменьшенную толщину со стороны внутренней поверхности на краях цилиндра. Требования к поверхности и механической обработке цилиндров такие же, как для стеклопластиковых труб. По плотности, разрушающему напряжению при сжатии вдоль оси и на скалывание, стойкости к кратковременному нагреву, маслостойкости, удельному поверхностному сопротивлению, tg6, испытанию импульсом напряжения перпендикулярно слоям и водопоглощению нормы показателей должны быть такими же, как для стеклопластиковых труб марки ТСПМ. При испытании на разрыв гидравлическим давлением трубы должны выдерживать 6 МПа. р в исходном состоянии должно быть не менее 5-10® Ом-м, а после выдержки 24 ч в камере с относительной влажностью 95 % и при 20°C — не менее НО7 Ом-м. Испытательное напряжение при 50 Гц вдоль слоев после 48 ч пребывания в камере влажности при 40 °C и относительной влажности 95 % должно составлять 45 кВ на длине цилиндра 210—275 мм. Испытательное напряжение для других длин цилиндра должно быть таким же, как для стеклопластиковых труб марки ТСПМ.
Стеклопластиковые цилиндры для воздушных выключателей являются такими же изделиями, как стеклопластиковые трубы, и изготовляются по аналогичной технологии. Выпускают их по ТУ 16-538.150-78; предназначены для изоляции вводов, опорной изоляции и изоляции резисторов дугогасительных модулей воздушных выключателей типа ВНВ на напряжение НО—1150 кВ частотой 50 Гц. Выпускают четыре марки цилиндров: ЦВ — цилиндры для вводов, ЦОМ — цилиндры опорные модульные, ЦОМ-Д — цилиндры опорные модульные длинные, ЦОР — цилиндры опорные резисторные.
Цилиндры изготовляются с установленной по чертежу потребителя конфигурацией наружной и внутренней поверхностей и имеют основные габаритные размеры:
ЦВ — внутренний диаметр 266 мм, наружный 390 мм и длина 1465 мм;
ЦОМ — внутренний диаметр 100 мм, наружный 155 мм и длина 1240 мм;
ЦОМ-Д — внутренний диаметр 120 мм, наружный 155 мм и длина 2630 мм;
ЦОР — внутренний диаметр 100 мм, наружный 155 мм и длина 615 мм.
Внутренняя и наружная поверхности должны быть ровными, гладкими; торцы цилиндров должны быть ровными, без расслоений и трещин. Поверхности цилиндров должны быть покрыты эпоксифенольным- лаком (для цилиндров
§ 13.5
Намотанные изделия
339
Таблица 13.22. Показатели стеклопластиковых труб
Показатель	тспв	тспм	тспо	тспс
Код ОКП	22 9642 0500	22 9642 0700	22 9642 0800	22 9642 0600
Плотность, кг/м3 Разрушающее напряжение, МПа, не менее;	1800—2000	1800—2000	1800—2000	1800—2000
при статическом изгибе	—	—	250	-—
при сжатии вдоль оси	150	150	150	150
на скалывание	—-	9	—	10
Давление воздуха при испытании на герметичность, МПа	4,0		—	-—
Испытание на разрыв гидравлическим давлением, МПа	—	200	—	—
Испытание импульсом сжатого воздуха, МПа	3,2	—	—	—
Испытательная напряженность частотой 50 Гц по поверхности, МВ/м	0,265	—	—	'—
Стойкость к кратковременному нагреву, °C, не менее р, Ом-м, не менее:		165	165	165
в исходном состоянии*	5-Ю11	5-Ю11	5-10U	5- Юн
после 24 ч в камере влажности** р5,0м не менее:	109	Ю9	Ю9	Ю9
в исходном состоянии*	Ю14	Ю14	ЮМ	—
после 24 ч в камере влажности**	1011	1011	1011	—
tg 6 при 50 Гц не более Пробивное напряжение перпендикулярно слоям при 50 Гц и 155 °C, кВ, не менее для толщины стенок, мм:		0,015		0,015
4,0	—	—	13	14
5,0	—	—	14	15
6,0	-	—-	16	16
7,0		— 	18	18
8,0	 д	—	20	20
9,0	—	—.	22	22
10,0	—	—	24	24
Электрическая прочность параллельно слоям в трансформаторном масле при 90 °C, МВ/м, не менее	—		0,5	—
Испытание импульсом напряжения перпендикулярно слоям на 1 мм толщины, кВ	—	3,5	—	•
Испытание напряжением на разряд по поверхности после 24 ч в камере влажности, кВ, не менее** Испытательное напряжение при 50 Гц вдоль слоев после выдержки 48 ч в камере влажности при 40 °C и относительной влажности 95%, кВ, не менее при длине, мм:	12			
275—290	75	60	—	25
300—350	.—	75	—	—
360—400	—,	90	—			
410—500	—	100	——	—
500 и более	—	120	—	—
Водопоглощенне при 20 °C после выдержки в дистиллированной воде, %, не более	0,5	0,6	0,6	
• При 15—35 °C и ф=45--75 %.
** После выдержки при 20 °C и ^>=95 %.
12*
340
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
Таблица 13.23. Показатели стеклопластиковых цилиндров для воздушных выключателей
Показатель	ЦБ	цом	цом-д	ЦОР
Код ОКП	22 9651 1100	22 9651 1200	22 9651 1300	22 9651 1400
Испытательное внутреннее давление, МПа	12	12	12	—
Давление воздуха при испытании на герметичность, МПа	6	6	6	—,
Разрушающее внутреннее давление, МПа, не менее	25	25	25	—
Водопоглощение после выдержки 24 ч в дистиллированной воде при 23 °C, не более	0,4	0,4	0,4	0,4
tg б при 50 Гц не более* Электрическая прочность параллельно слоям при 50 Гц, МВ/м, не менее:	0,05	0,05	0,05	0,10
в исходном состоянии*	2,0	2,0	2,0	4,0
при 155СС	—	—	—	3,0
Испытательное напряжение, кВ: промышленной частотой в течение 5 мин	300	265	490	300
полным грозовым импульсом	625	600	1190	625
* При 15—35 °C и <р=45=75 %.
марки ЦОР — лаком» МЛ-92). Цилиндры должны выдерживать без снижения механических и электрических свойств три цикла изменения температуры от —60 до 4-60 °C с выдержкой прн каждой из указанных температур в течение 5 ч. Показатели качества цилиндров для воздушных выключателей приведены в табл. 13.23.
Стеклопластиковые кольца представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, изготовленные путем намотки на оправку стекложгута с пропиткой в процессе намотки эпоксидным связующим. Стеклопластиковые кольца изготавливаются с применением основных материалов и по технологии, аналогичным производству стеклопластиковых труб. Промышленностью выпускаются два типа стеклопластиковых колец: бандажные для турбогенераторов и нажимные для трансформаторов.
Стеклопластиковые бандажные кольца для турбогенераторов изготавливаются одной марки КСБ по ТУ-503764-77.
Стеклопластиковые бандажные кольца изготовляют по чертежу потребителя в пределах значений наружных диаметров от 1400 до 3950 мм и высотой от 50 до 850 мм. По согласованию между потребителем и изготовителем» могут изготовляться кольца других размеров и конфигураций.
Внутренняя и боковая поверхности колец должны быть ровными, гладкими, без пузырей и трещин. Ребра колец с внутренней и наружной поверхностью должны быть зачищены.
Показатели стеклопластиковых бандажных колец:
Код ОКП.....................
Плотность, кг/м3 , , . . .
Содержание неполимеризован-ной смолы, %, не более
Разрушающее напряжение при сжатии поперек волокон, МПа.
22 9651 2000 1700—2000
10
не менее:
в исходном состоянии* ,
при 120 °C...............
Разрушающее напряжение при статическом изгибе, МПа, не менее:
в исходном состоянии* .
при 120 °C................
Модуль упругости при изгибе, МПа, не менее................
р перпендикулярно плоскости кольца в исходном состоянии*, Ом-м, не менее...............
ps перпендикулярно плоскости
кольца в исходном состоянии*, Ом, не менее .... Электрическая прочность перпендикулярна плоскости кольца при 50 Гц в трансформаторном масле, МВ/м, не менее ..........
Продолжение
70
30
700
155
2,8-104
10»
Юн
8
* При 15—35 °C и <р=45=75 %.
Стеклопластиковые нажимные кольца для трансформаторов выпускаются только одной марки КСИ по ТУ 16-503.127-74.
Стеклопластиковые нажимные кольца изготовляют внутренним диаметром 125—700 мм, внешним диаметром 190—1000 мм и высотой от 6—80 мм. По согласованию между потребителем и изготовителем могут изготовляться нажимные кольца с иными размерами.
Требования к качеству поверхности нажимных колец такие же, как к бандажным» кольцам. Нажимные кольца должны допускать механическую обработку (обточку, фрезерование и сверление) без образования трещин и сколов.
§ 13.6
Конденсаторные втулки и основы для вводов
.341
Показатели качества стеклопластиковых нажимных колец
Код ОКП...................... 22 3651 7000
Плотность кг/см3 ............ 1900—2100
Содержание неполимеризован-
ной смолы, %, не более . . Ю
Разрушающее напряжение при
статическом изгибе перпендикулярно плоскости кольца, МПА, не менее.............. 560
Ударная вязкость, кДж/м2, не менее........................	196
ps Ом, не менее..............	Ю18
Испытательное напряжение перпендикулярно плоскостям кольца при 50 Гц и 90 °C в трансформаторном масле на 1 мм высоты кольца, кВ, не
менее............................ 3,0
tg б при 50 Гц в исходном состоянии* не более ....	0,03
Содержание связующего, %	20—30
* При 15—35'С и ф=45-:-75 %.
13.6. КОНДЕНСАТОРНЫЕ ВТУЛКИ И ОСТОВЫ ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВВОДОВ
Конденсаторные втулки (см. табл. 13.16) представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, изготовленные методом намотки на медные или латунные трубки или стержни бумаги, лакированной термореактивным фенолоформальдегидньш лаком с прокладкой в процессе намоткн на расчетных диаметрах в соответствии с чертежом алюминиевых фольговых прокладок. Конденсаторные втулки изготовляют на напряжение 35 кВ; они предназначены для работы в аппаратах высокого напряжения наружной установки; подразделяются на марки: ВТИ-Т — втулки с твердой изоляцией на трубке; ВТИ-С — втулки с твердой изоляцией на стержне.
Втулки марки ВТИ-Т выпускают со следующими размерами изоляционной части: внутренний диаметр (наружный диаметр медной или латунной трубки) 32 мм, внешний диаметр 82 мм и длина 920 мм. Код ОКП 34 9118 1020. Втулки марки ВТИ-С выпускают 13 типоразмеров в пределах: внутренних диаметров (наружных диаметров медного стержня) 22 — 60 мм, наружных диаметров 82—118 мм и длин 920—1154 мм. Код ОКП 34 9118 1010. Втулки обеих марок в соответствии с чертежом имеют концевые конусные части.
Для изготовления конденсаторных втулок применяют те же материалы (намоточная бумага и лак), что и в производстве бумажнобакелитовых трубок. Технология лакировки бумаги, намотки изделия и его тепловой обработки также аналогичны с той лишь разницей, что в процессе намотки на заданных диаметрах в тело наматываемой втулки закладывают алюминиевые прокладки, служащие обкладками цилиндрического конденсатора Количество обкладок обычно составляет 9—11. Медные трубки или стержни, на которые наматываются втулки, после термической обработки изделий не извлекаются из них и служат при эксплуатации
токопроводниками. После термообработки втулки протачивают на конусы с обеих сторон, а в средней части протачивается канавка, в которую плотно укладывается бандаж из медной проволоки, электрически соединяемый с последней заземляемой обкладкой. Готовые втулки лакируют по поверхности и торцам фенолофор-мальдегидным и затем масляным лаком типа МЛ-92 с последующей тепловой обработкой после каждого покрытия.
Конденсаторные втулки должны иметь ровную, без пузырей и вздутий поверхность. Медная (латунная) "’рубка или стержень должны сидеть в теле втулки плотно, не проворачиваясь и не сдвигаясь вдоль оси. Втулка должна иметь плотную намотку слоев бумаги и обкладок по всему сечению. Осевое и радиальное расположение обкладок должно соответствовать чертежу.
Показатели качества конденсаторных втулок:
Плотность образцов, вырезанных из втулки (без фольги), кг/м3, не менее 1050 Испытательное напряжение частотой
50 Гц, кВ, не менее................ 105
tg6 при 10 кВ и 50 Гц не более . .	0,015
Маслостойкость в трансформаторном
масле при 105 °C, ч, не менее . .	6
Испытательное импульсное напряже-
ние, кВ, не менее:
полной волной 1,2/50 мкс ...	195
срезанной волной 2—5 мкс ,	240
Остовы для высоковольтных вводов (см. табл. 13.16) представляют собой изделия с кольцеобразным поперечным сечением, изготовленные методом намотки на медные или латунные трубы бумаги, лакированной крезолофор-мальдегидным или композиционным эпоксидным лаком, с нанесением в процессе намотки печатным способом уравнительных обкладок, из полупроводящего состава. Остовы с твердой изоляцией предназначаются для высоковольтных вводов трансформаторного типа на напряжение 110 кВ, работающих при температуре окружающего воздуха от —40 до +55 °C и температуре масла в трансформаторах до +95 °C; имеют укороченную нижнюю часть, устанавливаемую в трансформаторы без фарфоровой рубашки, что позволяет существенно сократить габариты трансформаторов; выпускаются по ТУ 16-538.325-78 и поставляются по чертежам потребителя; имеют следующие ориентировочные габаритные размеры: внутренний диаметр 40—60 мм, наружный— 140—180 мм и длину 1400—1800 мм. Код ОКП 34 9118 1030.
Для изготовления остовов применяют намоточную электроизоляционную бумагу, кре-золоформальдегидный или композиционный эпоксидный лак. Лакировка бумаги на горизонтальной лакировальной машине и намотка остова на специальном намоточном станке, снабженном устройством для печатания обкладок, производятся по технологии, аналогичной процессу производства бумажно-бакелнтовых трубок, но с повышенными температурными режимами лакировки и намотки. В процессе намотки остова на медную трубу электронный толщиномер по заданной программе включает механизм печатающего устройства намоточного станка и на бумагу с нелакированной стороны перед ее поступлением на намоточные валы,
342
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
без остановки движения, наносится полупроводящий печатный раствор. Ширина и длина нанесенного слоя строго регламентированы для каждого номера обкладки. Количество обкладок составляет 30—50. Затем остовы подвергают тепловой обработке для отверждения связующего и механической- обработке в соответствии с чертежом. Поверхность готового остова лакируют эпоксидным компаундом холодного отверждения.
Остовы должны иметь гладкую лакированную поверхность, без трещин и пузырей. Верхний и нижний концы должны быть залиты эпоксидным компаундом. На цилиндрической части должно быть отверстие до медной пластины, наложенной на последнюю заземляемую обкладку. Токоведущая труба в остове не должна проворачиваться и смещаться вдоль оси.
Электрические показатели остовов с
твердой изоляцией иа ПО кВ:
tgS при 50 Гц и напряжении 37 кВ, %, не более....................... 0,009
Прирост tg 6 прн изменении напряже-
ния от 37 до 148 кВ, не более . .	0,25
Испытательное напряжение частотой
50 Гц, кВ, одноминутное ....	265
Испытание напряжением при плавном подъеме, кВ ....... .	295
Импульсное испытательное напряже-
ние, кВ:
полной волной 1,2/50 мкс . . .	480
срезанной волной 2—5 мкс . .	600
Остовы должны быть стойкими к тепловому пробою при погружении нижней части в трансформаторное масло с температурой 90 °C при температуре окружающего воздуха 15—
35 °C. После нагрева остова в течение, не менее 10 ч до стабилизации tgS и емкости с по, следующим приложением напряжения 98 кВ в течение не менее 3 ч tgS и емкость должны оставаться неизменными и величина тангенса угла диэлектрических потерь не должна быть более 0,019.
Остовы  должны быть герметичными при 15—35 °C и давлении воздуха 0,14 МПа в течение 15 мин. При этом не должно быть признаков прохождения воздуха вдоль слоев изоляции и в местах заливки компаундом у трубы.
13.7. НАМОТАННЫЕ ПРЕССОВАННЫЕ ТЕКСТОЛИТОВЫЕ СТЕРЖНИ
Стержни представляют собой слоистый материал с круговым поперечным сечением, изготовленный путем намотки и прессования хлопчатобумажной ткани, пропитанной фенолофор-мальдегидной смолой, применяются в качестве электроизоляционного материала в электротехнической аппаратуре. Код ОКП 34 9113 0200.
Текстолитовые стержни изготавливают следующих диаметров: 8, 13, 18, 25, 40, 50 и 60 мм. Длина стержней 350, 500 и 550 мм. По соглашению между потребителем и изготовителем могут выпускаться стержни других диаметров и длин.
Для изготовления стержней применяют хлопчатобумажные ткани марок ЭИ-2, ЭТ и Т и фенолоформальдегидиый лак. Пропитка хлопчатобумажной ткани производится на вертикальных пропиточных машинах, после тепловой обработки в машине связующее на ткани переходит в состояние, при котором его клея
Таблица 13.24. Показатели намотанных прессованных текстолитовых стержней
Показатель	Нормы для стержней диаметром, мм						
	8	13	18	ж	40	50	60
Плотность, кг/м3	1300—	1280—	1250—	1250—	1250—	1250—	1250—
	1400	1400	1380	1380	1380	1380	1380
Разрушающее напряжение при статическом изгибе, МПа, не менее*	—	—	—	120	100	100	100
Разрушающее напряжение при растяжении, МПа, не менее*	90	80	50	50	40	40	40
Водопоглощенне после 24 ч в дистиллированной воде при 20 °C, %, не более	0,9	0,9	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Стойкость к кратковременному нагреву, °C, не менее	130	130	130	130	130	130	130
Маслостойкость в трансформаторном масле после 4 ч при температуре, °C, не менее	120	120	120	120	120	120	120
в исходном состоянии, Ом, не менее*	—	101С	101°	5-109	5-Ю9	5-10»	5-Ю9
Внутреннее электрическое сопротивление в исходном состоянии, Ом, не менее*	—	10»	5-Ю8	5-Ю8	10®	108	10s
Пробивное напряжение параллельно слоям в трансформаторном масле при 20 °C, кВ, не менее	—	12	11	11	10	10	10
При 15—35 “С и ф-45-5-75 %.
§ 13.8
Механическая обработка
343
щие свойства проявляются только при воздействии повышенных температур. Затем предварительно нарезанная по массе пропитанная ткань закатывается вручную на горячей плите и далее заготовка уплотняется на специальном закаточном станке с нагретым барабаном. Уплотненные заготовки укладывают в пресс-формы и прессуют на гидравлическом прессе При давлении 110—115 МПа и 150—160 СС. Торцы готовых стержней обрезают на дискоаой виле и зачищают.
Поверхность текстолитовых стержней должна быть гладкой, с зачищенными швами и ровно обрезанными краями, без расслоений и трещин на торцах. Стержни должны допускать механическую обработку: точение, сверление, фрезерование и нарезание резьбы.
Показатели качества стержней приведены в табл. 13.24.
В последние годы с целью экономии хлопчатобумажных тканей производство текстолитовых стержней сокращается. Для вновь создаваемой электротехнической аппаратуры, а также для замены в действующей аппаратуре целесообразно использовать новые виды стек-лопласгиковых профильных изделий, описанных выше, а также вновь разрабатываемые промышленностью стержни на основе синтетических рулонных материалов.
13.8. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
Слоистые пластики могут подвергаться всем видам механической обработки, которые применяются для изготовления деталей из металлов. Однако в силу особенностей этого вида материалов режимы резания и геометрия режущего инструмента отличаются от применяемых для изготовления деталей из металлов.
В отличие от металлов слоистые пластики обладают меньшей теплопроводностью (в 200— 1500 раз меньшей, чем сталь или медь), в связи с этим следует учитывать, что при неправильных режимах резания может происходить подгорание пластмасс с поверхности или возникновение в результате перегрева процессов деструкции, приводящих к ухудшению физикомеханических и электрических свойств материала.
Эффективным методом охлаждения может быть подача струи холодного газа, а для влагостойких слоистых пластиков, например стеклотекстолита разных марок и лавсанового ге-тинакса, охлаждающей жидкости к месту контакта режущего инструмента и материала. Более эффективным средством для отвода тепла, когда уменьшается контактная площадь соприкосновения режущего инструмента с поверхностью пластмассы, является применение такого инструмента, у которого главные и вспомогательные задние углы максимально увеличены. Одновременно меньшая механическая прочность и твердость слоистых пластиков требуют меньших усилий резания (в 6—20 раз меньше, чем у металлов). Это позволяет делать режущую часть инструмента заостренной, без опасения потерь ее прочности.
Слоистые пластики, особенно стеклотекстолиты, оказывают большое влияние на износ режущего инструмента, поэтому приходится использовать алмазный инструмент.
Некоторого уменьшения износа режущего инструмента можно достигнуть путем интенсивного удаления стружки и пыли, которые могут способствовать преждевременному износу режущего инструмента. Поэтому оборудование, применяемое для обработки, должно быть снабжено надежным отсасывающим устройством.
Разрезка и распиливание. Тонкие листовые слоистые пластики могут разрезаться на ножницах гильотинного типа. Однако удовлетворительная кромка в этом случае получается только при толщинах, обычно ие превышающих 2—3 мм. Для ровной обрезки листы материала должны быть хорошо прижаты к столу гильотинных ножниц в местах, непосредственно прилегающих к нижнему лезвию. Угол между режущими кромками обычно берут равными 6—8°.
Гетинакс, текстолит и древесиослоистый пластик толщиной 3—25 мм распиливают циркулярными пилами, выше 25 мм — ленточными пилами. Поверхность разреза тем чище, чем меньше выступает диск пилы над поверхностью распиливаемого материала. Вместе с тем это приводит к более быстрому затуплению зубьев и уменьшению производительности пилы вследствие необходимости уменьшения подачи во избежание подгорания материала. Поэтому высоту установки дисковой пилы в зависимости от требуемой чистоты разрезаемой поверхности подбирают практически.
Дисковые пилы могут быть с разведенными или неразведенными зубьями. В последнем случае диск пилы должен иметь вспомогательный угол в плане ие менее 1—2°. Дисковые пилы должны быть из быстрорежущей стали твердостью Rc, равной 62—64, с хорошо отшлифованной поверхностью. При этом скорость резания должна находиться на уровне 2000— 3000 м/мин. Подача материала при обрезке колеблется в зависимости от толщины от 12 м/мин (для толщины 4 мм) до 2 м/мии (для толщины 20 мм). При условии необходимости получения чистой поверхности величина подачи должна быть уменьшена.
Ленточные пилы не дают достаточно чистой поверхности. Однако с их помощью можно разрезать гетинакс или текстолит толщиной даже до 250 мм. Полотна ленточных пил должны иметь развод зубьев в половину толщины ленты пилы в каждую сторону. Число зубьев 2—3 на 10 мм. Скорость полотна пилы 1200— 1500 м/мин. Подача колеблется от 2 (для толщины 20 мм) до 0,4 м/мии (для толщины 100 мм).
Применение вышеупомянутого инструмента для разрезки стеклотекстолита вследствие быстрого износа режущего инструмента оказывается неэффективным. Для разрезки стеклотекстолита следует применять абразивные, лучше алмазные круги. Однако и при применении абразивных кругов наблюдается их большой износ, приводящий к тому, что их приходится менять почти каждую смену. В этом отношении алмазные круги типа АСМ или АСБ оказываются в 25—30 раз более стойкимщ чем абразивные.
Сверление, Для сверления отверстий с малым диаметром глубиной до 6 мм можно применять перовые сверла. Для сверления отверстий диаметром 10 мм и глубиной до 10 мм применяют спиральные сверла. Для сверления
344
Слоистые пластики, профильные стеклопластики
Разд. 13
отверстий диаметром 10—25 мм можно рекомендовать сверла с режущими кромками из твердого сплава Перовые и спиральные сверла должны быть изготовлены из быстрорежущих сталей Р-9 и Р-18. Твердосплавные режущие кромки должны изготовляться из твердых сплавов ВК-6, ВК-8 или ВК-ЗМ. Твердость рабочей части сверла после закалки и многократного отпуска должна находиться на уровне Rc, равном 62—64. Угол заострения резца для текстолита должен составлять 55—60°, гетинакса 100—110°. Задний угол на периферии следует принимать равным 10—15°. Скорость резания при работе со спиральными сверлами из быстрорежущей стали зависит от диаметра отверстий и не должна превышать 60 м/мин (во избежание подгорания стенок материала). Подача должна быть не свыше 0,3 мм/оборот, но не меиее 0,05 мм/оборот.
При сверлении отверстий сверлами с режущей частью из твердых сплавов скорость резания можно увеличивать в 2—-2,5 раза. Во избежание расслоения слоистых пластиков необходимо соблюдать следующие условия: хорошее крепление обрабатываемого материала, плотное прилегание его к опорной поверхности, применение подкладок, хороший отвод стружки. Во всех случаях следует учитывать, что благодаря спружиниванию материала слоистого пластика диаметр отверстия получается на 0,01—0,05 мм меньше, чем диаметр сверла.
Нарезание резьбы. Для нарезания наружной резьбы применяют резьбонарезные головки с круглыми гребенками. Для получения внутренней резьбы пользуются метчиками. Инструмент должен быть изготовлен из быстрорежущей стали с широким и круглым профилем зуба и углом заточки 60°. Для отвода стружки метчики должны быть с тремя канавками. Перо не должно быть широким во избежание увеличения трения и опасности забивания канавки стружкой. Углы режущей кромки: передней у=15°, задней а=5-1-8°. При нарезании резьбы производится смазка резьбового инструмента маслом, пчелиным воском; тальком и т. п.
Обтачивание. Для токарной обработки текстолита и гетинакса применяют резцы из быстрорежущей стали Р-9 и Р-18 твердостью Rc, равной 62—64, или резцы с наконечниками из твердого сплава ВК-ЗМ. Применение последних позволяет увеличивать скорость резания до 3000 м/мнн для гетинакса и текстолита и до 150 м/мин для стеклотекстолита.
Подача зависит от требуемой чистоты обработки и колеблется для гетинакса и текстолита от 0,1 до 0,5 мм/оборот, а для стеклотекстолита— от 0,05 до 0,25 мм/оборот.
Резцы имеют передний угол 10—15°, задний — 8—10° для быстрорежущей стали; 1—15° для переднего угла и до 34° для заднего угла при условии применения наконечника из твердых сплавов.
Строгание. При строгании применяют резцы из быстрорежущей стали или с наконечником из твердого сплава той же марки, что и для обтачивания. Передний угол резца 15°, задний — 10° с углом наклона режущей кромки 6°. Подача 0,2—0,6 мм. Скорость резания для резцов из быстрорежущей стали 15— 20 м/мин, для резцов с наконечником из твердого сплава 30—40 м/мин.
Фрезерование. В качестве режущего . инструмента применяются стандартные фрезы из быстрорежущей стали для гетинакса и текстолита и из твердого сплава (ВК-ЗМ) для стеклотекстолита. Углы резания: передний 8°, угол <р=45°, задний угол а=20 4-25°. Подача 0,05— 0,025 мм/зуб. Скорость резания резцами из быстрорежущей стали для текстолита и гетинакса 100—200 м/мин и 80—90 м/мин для стеклотекстолита. При применении твердых сплавов эти скорости могут быть повышены в 1,5— 2 раза.
Штампование —- вырубка и пробивание. Для успешного осуществления этих операций необходимо применение штампов с плотным прижимом листа и изделия в рабочий момент. Режущие кромки пуансона и матрицы должны быть острыми, а зазор между пуансоном и отверстием матрицы ие превышать 10—15 % толщины листа (лучшие результаты получаются, когда этот зазор не превышает 0;025—0,05 мм).
Конусность пуансона для его выемки во избежание образования отрыва материала («ореолы») рекомендуется выдерживать в 5° (задний угол). Материал штампа — углеродистая сталь У-9, имеющая твердость после закалки и отпуска Rc=54=56. При вырубке прямоугольных отверстий необходимо закруглить острые углы радиусом не менее 0,5 мм. Диаметр штампуемого отверстия, как правило, не должен быть меньше толщины материала. Расстояние вырубаемого отверстия от края, а также расстояние между вырубаемыми отверстиями должно не менее чем в 2—3 раза превышать толщину штампуемого материала.
Способность к штампованию слоистых пластиков находится в прямой зависимости от относительного удлинения, к которому способен материал при мгновенном его разрыве.
В этом отношении слоистые пластики электротехнического назначения могут быть расположены по степени штампуемое™ в порядке убывания в следующем порядке: текстолит ЛТ, гетинакс Л Г, текстолит А и Б стеклотекстолит, гетинакс Для каждого вида слоистых пластиков существует свой предел толщины, выше которого не удается получать детали удовлетворительного качества. Эта предельная толщина колеблется от 2 до 3—4 мм (начиная с гетинакса и кончая текстолитом ЛГ). Лучшие результаты получаются при подогреве слоистых пластиков до 60—70 °C. Однако такие материалы, как текстолит ЛТ, гетинаксы ЛГ и X и текстолит А и Б, можно штамповать без подогрева. При подогреве материалов перед штампованием, следует учитывать усадку, которая связана с температурным коэффициентом линейного расширения слоистых пластиков, лежащим в пределах от 1,7-10 5 до 3,5-10-5 °С~1.
Одновременно следует учитывать способность слоистых пластиков к спружиниванию, которое колеблется в пределах 0,02—0,13 мм (для стеклотекстолита, гетинакса и текстолита). Оценку степени штампуемости производят согласно ГОСТ 24649-81.
Список литературы
Барановский В. В., Дулицкая Г. М. Слоистые пластики электротехнического назначения. М.: Энергия, 1976. 288 с.
§ 14.1
Общие сведения
345.
Бобылев О. В., Кудрявцев В. В., Левин Б. И. Производство электроизоляционных материалов. М.: Высшая школа, 1982. 279 с.
Андрианов К. А. Высокомолекулярные соединения для электрической изоляции. М. Госэнергоиздат, 1961. 328 с.
Бахман А., Мюллер К. Фенопласты. М.: Химия, 1978. 288 с/
Шалун Г. Б., Сур жен ко Е. М. Слоистые пластики. Л.: Химия, 1978. 232 с.
Тихомиров Р. А., Николаев В. И. Механическая обработка пластмасс. Л.: Машиностроение, 1975. 208 с.
Семко М. Ф., Сустаи Г. К., Дрожжин В. И. Обработка резанием электроизоляционных материалов. М.: Энергия, 1974. 176 с.
РАЗДЕЛ 14
БАЗИСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
А. В. Васильев, В. И. Смирнова, Д. И. Житомирская, Н. И. Лазарева
14.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Базисные материалы применяют для изготовления печатных плат в производстве низковольтной аппаратуры, радиотехнической аппаратуры, в вычислительной технике, приборостроении, электронике, телефонии и во многих других отраслях народного хозяйства.
Раньше базисными материалами для производства печатных плат были фольгированные материалы, представляющие собой слоистые электроизоляционные пластики или синтетические пленки, облицованные с одной или двух сторон металлической! фольгой толщиной 35 мкм и более. В настоящее время наряду с традиционным методом изготовления печатных плат — субтрактивным (селективное удаление металлического покрытия) применяются полу-аддитивный и аддитивный методы изготовления (гальваническое осаждение меди на участках согласно заданной схемы).
Для полуаддитивного и аддитивного методов изготовления печатных плат используют электроизоляционные материалы, облицованные с одной или двух сторон металлической фольгой толщиной 5 мкм или не облицованные фольгой.
Появление новых материалов вызвало изменение названия данного раздела по сравнению с разд. 12 второго издания справочника.
Печатные платы, изготавливаемые на основе базисных материалов, могут быть одно- или двусторонними. В производстве одно- и двусторонних печатных плат наибольшее распространение получили три основных метода изготовления:
метод травления фольги (химический);
метод химического или гальванического осаждения (электрохимический);
комбинированный метод (негативный или позитивный).
Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры привела к созданию многослойных печатных плат (МПП).
В производстве МПП наибольшее распространение получили следующие методы изготовления: открытых контактных площадок, выступающих выводов, попарного прессования,
послойного наращивания, металлизации сквозных отверстий и различные комбинации этих методов.
При изготовлении МПП методом металлизации сквозных отверстий необходима очистка отверстий перед металлизацией. Наибольшее распространение получил способ очистки стенок отверстий химическим подтравливанием диэлектрика в смеси серной и плавиковой кислот. Для изготовления МПП данным методом были созданы травящиеся фольгированные диэлектрики.
Аддитивная технология изготовления МПП подразделяется на две группы методов:
химические, в которых нанесение проводников осуществляется путем химического восстановления ионов металла;
химико-гальванические (полу аддитивные), в которых наряду с химическим наращиванием производится электрохимическое формирование проводников.
Для облицовки изоляционного основания фольгированных материалов применяется медная электролитическая фольга.
Для склеивания фольги с основанием применяют различные клеи и адгезивы. Клеи и адгезивы наносят иа фольгу на специальных клеенаносных машинах с последующей подсушкой. Толщина клеевого слоя на фольге находится в пределах 40—50 мкм.
Все базисные материалы с обеих сторон должны иметь ровную гладкую поверхность без пузырей и посторонних включений. На качество поверхности листов со стороны фольги и диэлектрика утверждаются эталоны.
В табл. 14.1 представлены общие сведения о базисных материалах для производства печатных плат и их классификация.
Определение электрических и физико-механических свойств (прочности на отслаивание после воздействия различных факторов, стойкости к воздействию припоя и т. д.) базисных материалов проводят по методикам, содержащимся в ГОСТ 10316-78 «Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. Общие технические условия» и в соответствующих технических условиях на материалы. Условия кондиционирования соответствуют ГОСТ 6433 1-71.
346
Материалы для печатных плат
Разд. 14
Таблица	14.1. Классификация базисных материалов для			
изготовления печатных плат по преимущественному применению				
Наименование материала	Марка	гост, ТУ	Код ОКП	Преимущественное применение
Гетинакс фольгированный галь-	ГФ-1-35Г	ГОСТ 10316-78	34 9119 0200	Изготовление печат-
ваностойкий	ГФ-2-35Г		34 9119 0600	ных плат для радио-
	ГФ-1-50Г		34 9119 0900	электронной апиара-
	ГФ-2-50Г		. 34 9119 0800	туры широкого применения
Гетинакс фольгированный само-	ГФС-1-35Г	ТУ 16-503.193-79	34 9119 0400	То же
затухающий галь в а нестойкий Гетинакс фольгированный обще-	ГОФ-1-35Г	ТУ 16-503.195-83	34 9119 1100	» »
го назначения гальваностой-кий	ГОФ-2-35Г		34 9119 1200	
Гетинакс фольгированный обще-	ГОФВМ-1-35Г	ТУ 16-503.195-83	34 9119 1300	» »
го назначения влагостойкий гальваностойкий	ГСФВМ-2-35Г		34 9119 1400	
Стеклотекстолит фольгирован-	СФ'1-35Г	ГОСТ 10316-78	22 9613 0700	Изготовление печат-
ный гальваностойкий	СФ-2-35Г		22 9613 0900	ных плат с повышен-
	СФ-1-50Г		22 9613 0800	яыми диэлектричес-
	СФ-2-50Г		22 9613 1000	кнмн свойствами
Стеклотекстолит фольгирован-	СФ-1Н-35Г	ГОСТ 10316-78	22 9613 7900	Изготовление печат-
ный нагревостойкнй и гальва-	СФ-2Н-35Г		22 9613 8000	ных плат с повышен-
нестойкий	СФ-Ш-50Г		22 9613 1100	ными диэлектричес-
	СФ-2Н-50Г		22 9613 1200	кими свойствами, допускающих воздействие повышенной тем-
				пературы
Стеклотекстолит общего казна-	СОНФ-1	ТУ 16-503.204-80	22 9613 8600	Изготовление печат-
чения негорючий фольгирован-	СОНФ-2		22 9613 8700	ных плат для радио-
ный				аппаратуры
Диэлектрик фольгированный	ФДГ-1	ТУ 16-503.141-78	22 9613 6002	Изготовление печат-
гальваностойкий	ФДГ-2		22 9613 6102	ных переключателей С гальваническим по-
				крытием (серебрением, палладировани-ем)
Диэлектрик	фольгированный	СФГ-230-1-35	ТУ 16-503.120-78	22 9613 4900	Изготовление печат-
гальваностойкий и теплостой-	СФГ-230-2-35		22 9613 5000	ных плат, в том чис-
кий	СФГ-22П-1-50		22 9613 5100	ле многослойных, до-
	СФГ-230-2-50		22 9613 5200	пускающих воздействие повышенной тем-
				пературы
Диэлектрик	фольгированный	ФДМ-1	ТУ 16-503.084-77	22 9613 4501	Изготовление много-
тонкий (нетравящийся)	фДМ-2		22 9613 4602	слойных	печатных
	ФДМЭ-1		22 9613 4401	плат и мнкроэлект-
	ФДМЭ-2		22 9613 4601	ронных устройств
Стеклотекстолит фольгирован-	ФТС-1-20	ТУ 16-503.154-76	22 9613 1510	Изготовление много-
иый (травящийся)	ФТС-2-20		22 9613 1600	слойных печатных
	ФТС-1-35		22 9613 1900	плат методом метал-
	ФТС-2-35		22 9613 2000	лнзации	сквозных отверстий
Стеклотекстолит теплостойкий	СТФ-1	ТУ 16-503.161-83	22 9613 3200	Изготовление обыч-
фольгированный (травящийся)	СТФ-2		22 9613 3300	ных и многослойных печатных плат методом металлизации сквозных отверстий или другими метода-
Стеклотекстолит теплостойкий негорючий	фольгированный (травящийся)	СТНФ-1 СТНФ-2	ТУ 16-503.161-83	22 9613 7300 22 9613 7400	ми То же
Диэлектрик	фольгированный общего назначения (травящий-	ДФО-1 ДФО-2	ТУ 16-503.202-80	22 9613 6500 22 9613 6600	Изготовление обычных и многослойных
				печатных плат мето-
				дом	металлизации сквозных отверстий
Диэлектрик	фольгированный самозатухающий (травящийся)	ДФС-1 ДФС-2	ТУ 16-503.202-80	22 9613 6700 22 9713 6800	То же
Стеклотекстолит теплостойкий (для полуаддитнвной технологии)	СТПА-5-1 СТПА-5-2	ТУ 16-503.200-80	22 9613 7600 22 9613 7500	Изготовление печатных плат, в том числе и многослойных с увеличенной плотностью монтажа, по полуаддитивиой технологии
				
				
				
				
Стеклотекстолит листовой с адгезивным слоем	СТЭК	ТУ 16-503.201-80	22 9611 3500	Изготовление печат-
				ных плат по аддитивной технологии
				
§ 14.2
Высокочастотные материалы для печатных плат
347
Продолжение табл. 14.1
Наименование материала	Марка	ГОСТ, ТУ	Код ОКП	Преимущественное применение
Лавсан фольгированный	ЛФ-1	ТУ 16-503.196-80	22 9613 7700	Изготовление гибких печатных плат, кабелей и шлейфов
Полиимид фольгированный	ПФ-1 ПФ-2	ТУ 16-503.208-81	22 9613 1401 22 9613 6900	Изготовление гибких печатных плат, в том числе многослойных кабелей н шлейфов
Диэлектрик	фольгированный (арилоке)	ФЛАН	ТУ 16-503.148-80	22 9613 4800 .	Изготовление полосковых печатных плат
Диэлектрик	фольгированный (поликарбонат)	ПКТ	ТУ 16-503.156-77	22 9613 2200	То же
Примечание. В указанной таблице после буквенного обозначения марок материала цифра 1 обозначает, что материал облицован с одной стороны фольгой, а цифра 2 — что материал облицован с двух сторон фольгой. Следующие затем цифры 20, 35, 50 обозначают толщину фольги в микронах. В материалах. Где не указана толщина фольги, применяется фольга толщиной 35 мкм. Буква Г, следующая за цифрой толщины фольги, обозначает, что применяется гальваностойкая фольга. Для марки СТПА цифра 5 указывает толщину фольги, а следующая за ней цифра 1 или 2 обозначает, что материал облицован фольгой с одной или двух сторон.
Все марки, кроме ФЛАН и ПКТ, преимущественно применяются при частотах до 10е Гц, ФЛАН и ПКТ — до 10'° Гц.
Наименования материалов даны в соответствии с принятыми в ГОСТ или ТУ.
14.2. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ БАЗИСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Фольгированные гетинакс и стеклотекстолит. Фольгированный гетинакс представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе бумаги, пропитанной тер-мореактивным связующим, и облицованный с одной или двух сторон медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой.
Фольгированные гетинаксы изготавливают листами размером не менее 800X900 мм и толщиной 1,0—3,0 мм.
Показатели качества фольгированных ге-тинаксов даны в табл. 14.2.
Фольгированный стеклотекстолит представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивным связующим', и облицованный с одной или двух сторон медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой.
Фольгированные стеклотекстолиты изготовляют листами следующих номинальных размеров:
стеклотекстолит всех марок толщиной до 1,0 мм включительно — не менее 400X600 мм;
стеклотекстолит всех марок толщиной 1,5 мм и более — не менее 600X700 мм.
Фольгированный диэлектрик марки СФГ-230 изготовляют листами размером не менее 400X600 мм и толщиной от 0,13 до 2,5 мм.
Фольгированный диэлектрик марки ФДГ изготовляют листами размером не менее 200Х Х250 мм и толщиной 1,5 и 2,0 мм.
Стеклотекстолит марки СОНФ изготавливают листами размером не менее 400x600 мм и толщиной от 0,8 до 3,0 мм.
Показатели качества фольгированных стеклотекстолитов марок СФ и СОНФ даны в табл. 14.3, марок СФГ-230 и ФДГ — в табл. 14.4.
Стеклотекстолит марки ФДМЭ изготавливают листами размером не менее 400x 600 мм и толщиной от 0,10 до. .0,15. мм,. марки ФДМ -^ листами того же размера и толщиной от 0,20 до 0,35 мгм.
Показатели качества стеклотекстолитов марок ФДМ и ФДМЭ даны в табл, 14.5.
Травящиеся фольгированные стеклотекстолиты выпускаются марок: ФТС-1, ФТС-2, СТФ-1, СТФ-2, СТНФ-1, СТНФ-2, ДФО-1, ДФО-2, ДФС-1, ДФС-2. 	•
Фольгированные стеклотекстолиты указанных марок, кроме марки ФТС, выпускаются листами размером 1050X1250 мм и толщиной от 0,060 до 3,0 мм'. Стеклотекстолит марки ФТС выпускают листами размером не менее 400x600 мм и толщиной 0,08—0,5 мм.
Показатели качества травящихся фольгированных стеклотекстолитов приведены в табл. 14.6.
Стеклотекстолиты для полуаддитивной и аддитивной технологии изготовления печатных плат. Стеклотекстолит теплостойкий марок СТПА-5-1 и СТПА-5-2 представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный из стеклоткани, пропитанной связующим, и облицованный с одной или двух сторон медной электролитической фольгой толщиной 5 мкм с гальваностойким покрытием, защищенный снаружи медной или алюминиевой фольгой (протектором) толщиной 50—70 мкм.
Стеклотекстолит марок СТПА-5-1 и СТПА-5-2 изготовляют листами размером не менее 400x600 мм, и толщиной от 0,1 до 2,0 мм (толщина без протектора).
Стеклотекстолит листовой марки СТЭК изготовляют без фольги с двусторонним адгезивным слоем.
Стеклотекстолит марки СТЭК изготовляют листами размером не менее 400x600 мм и толщиной от 1,0 до 2,0 мм.
Показатели качества стеклотекстолитов для полуаддитивной и аддитивной технологии изготовления печатных плат приведены в табл. 14.7.
34?
Материалы для печатных плат
Разд. 14
Таблица 14.2. Показатели фольгированных гетинаксов ГФ, ГФС, ГОФ, ГОФВМ
Показатель	ГФ-1-35Г, ГФ-2-35Г. ГФ-1-50Г, ГФ-2-50Г	ГФС-1-35Г	ГОФ-1-35Г. ГСФ-2-35Г	ГОФВМ- 1-35Г ГОФВМ-2-35Г
Поверхностное электрическое сопротивление после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 %, Ом, ие менее	10»/108	—	108	10»
р после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93 %, Ом-м, не менее	5-108/106	10»	5-10»	10w
Сопротивление изоляции на электродах-гребенках, Ом, не менее	—	10»	—	—
tg6 (10е Гц) после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % не более	0,05/0,085	0,05	0,05	0,05
Er (Ю6 Гц) после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % не более Прочность иа отслаивание на полосках 3 мм, Н, не менее:	5,5/7,0	5,5	5,5	5,5
в исходном состоянии	3,75/2,7	3,8	4,0	4,0
после кондиционирования в парах трихлорэтилена в условиях 2 мин /84—90 °C/	3,75/2,7	3,5	3,8	3,8
после кондиционирования в гальваническом растворе в условиях 20 мин/ /70 °C/	1,8/1,8	1,8	2,0	3,4
после воздействия теплового удара в условиях 10 с/260°С/ Водопоглощение после кондиционирования в условиях 24 ч/23°С/, мг, не более при толщине, мм	3,75/2,7		3,8	3,8
0,5—0,8	30/—	—	—	—
0,8—1,5	40/120	——	100	40
1,5—3,0	65/180	—	150	65
Стойкость к воздействию припоя в условиях 260+5 °C, с, не менее Горючесть:	5/-	10	5	10
время горения, с, не более	—	15	15	15
длина сгоревшего участка, мм, не более Степень штампуемости не более в условиях 60—70сС/<20 % для толщины, мм:		25	25	25
0,5—1,0	2,0/2,0	2,5	—	—
1.5	1,3/1,3	2,0	—	—
2,0 То же в условиях 15—35°С/<45—75 % Для толщины, мм:	1,5/1,5	2,0	—	
0,5—0,8	—	—	—	—
1,0		—	1,5	1,5
1.5		—	1,0	1,0
2,0	—	—	1,0	1,0
Примечания- 1. Для марок ГФ числитель дроби относится к материалу высшей категории качества, знаменатель — к материалу первой категории качества.
2. Для марок ГФС и ГОФ нормы соответствуют первой категории качества.
3. Для марок ГОФВМ нормы соответствуют высшей категории качества.
Фольгированные диэлектрики для изготовления гибких печатных плат. Фольгированный лавсан марки ЛФ-1 представляет собой гибкий материал на основе полиэтилентерефталатной пленки, облицованной с одной стороны медиой электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм.
Изготавливают материал марки ЛФ-1 листами размером не менее 400X650 мм или в рулонах шириной не менее 400 мм.
Фольгированный полиимид марок ПФ-1 и ПФ-2 представляет собой гибкий материал на основе полиимидиой пленки, облицованной с одной или двух сторон медной электролитиче-
§ 142
Высокочастотные материалы для печатных плат
349
Таблица 14.3. Показатели фольгированных стеклотекстолитов СФ, СОНФ
Показатель	СФ-1-35Г, СФ-2-35Г. СФ-1-50Г, СФ-2-50Г	СФ-1Н-35Г, СФ-2Н-35Г, СФ-1Н-50Г, СФ-2Н-50Г	СОНФ-1, СОНФ-2
Поверхностное электрическое сопротивление после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93 %, Ом не менее	5-10м/10W	5-10Ю/10Ю	10м
р после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/ /93 %, Ом • м, не менее	5-100/5-108	5-100/5-Ю8	101°
tgS (106 Гц) после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % не более	0,035/0,04	0,035/0,055	0,035
е, (10е Гц) после кондиционирования в условиях 96 ч/40 ° С/93 % не более Водопоглощенне после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °С/мг, не более при толщине, мм:	5,5/6,0	5,5/6,0	5,5
0,5—1,5	20/35	20/—	20
2,0—3,0 Прочность на отслаивание на полосках 3 мм, Н, не менее:	25/45	25/—	25
в исходном состоянии	4,5/3,0	4,5/4,2	4,4
после кондиционирования в парах трихлорэтилена в условиях 2 мин/84—90 °C/	4,5/3,0	4,5/4,2	4,2
после кондиционирования в гальваническом растворе в условиях 20 мин/70 °C/	3,6/2,5	3,6/3,3	4,0
после воздействия теплового удара в условиях 10 с/260°С/ Горючесть:	4,5/3,0	4,5/4,2	4,3
время горения, с	—	—	10
длина сгоревшего участка, мм, не более Степень штампуемости не более в условиях 60—70 °C/ /<20 %, для толщины, мм:			25
0,5	2,0/2,0	2,0/2,0	—
0,8	2,0/2,0	2,0/2,0	1,25
1,0	1,5/1,5	1,5/1,5	1,5
1,5	1,0/1,0	1,0/1,0	1,0
2,0	1,3/1,3	1,3/1,3	1,0
Примечания: 1. Для марок СФ числитель дроби относится к материалу высшей категории качества, знаменатель — к материалу первой категории качества.
2. Для марок СОНФ нормы соответствуют высшей категории качества.
Таблица 14.4. Показатели фольгированных стеклотекстолитов СФГ-230 и ФДГ
Показатель	СФГ-230-1-35, СФГ-230-2-35, СФГ-230-1-50, СФГ-230-2-50	ФДГ-1, ФДГ-2
ps после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93%, Ом, не менее	5-10И/101»	10»*
р после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93 %, Ом-м, не менее tg6 (106 Гц) не более:	5-101»/10м	
в исходном состоянии	—	—
после кондиционирования в условиях: 48 ч/40°С/93 %	-—.	0,04
96 ч/40 °С/93 % 8Г (10е Гц) не более:	0,026/0,035	—
в исходном состоянии	5,4/6,0	
после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93 %	—-	6,0
Приведена норма поверхностного сопротивления образца, соответствующего ТУ<
350
Материалы для печатных плат
Разд. 14
Продолжение табл. 14.4
	СФГ-230-1-35, СФГ-230-2-35,	ФДГ-1, ФДГ-2
Показатель	СФГ-230-1-50, СФГ-230-2-Е0	
		
Сопротивление изоляции нт электродах-гребенках, Ом, ие меиее:	1010/1010	
в исходном состоянии		—
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 %	ЮЭ/ 1Q8	—
Прочность на отслаивание на полосках 3 мм, Н, не менее:		
в исходном состоянии: фольга 35 мкм	3,5/2,5	2,3
фольга 50 мкм после воздействия 1 ч температуры 230 °C	3,5/3,0	
для толщины; мм: 0,13—0,25	2,4/1,5	——*
0,5—0,8	2,7/1,9	—•
1,0—2,5 после кондиционирования в условиях 48 ч/40 "С/93 % для	3,6/3,0	
толщины, мм: 0,13—0,25	2,4/1,9	—
0,5—0,8	2,7/2,4	—
1,0—2,5 после кондиционирования в условиях 20 с/260°С/для толщины, мм 0,13—0,25	3,6/3,0	—
	3,3/1,9	—
0,5—0,8	3,3/2,4		»
1,0—2,5	4,2/3,0	—
после воздействия 10 ч температуры 150 ±5 °C	—	2,3
Примечания: 1. Для марок СФГ числитель дроби соответствует материалу высшей категории качества, знаменатель — материалу первой категории качества.
2. Для марок ФДГ нормы соответствуют первой категории качества.
Таблица 14.5. Показатели фольгированных диэлектриков ФДМ и ФДМЭ
Показатель	ФДМ-1. ФДМ-2, ФДМЭ-1. ФДМЭ-2
Поверхностное электрическое сопротивление, Ом, ие меиее:	101О/10Ю
в исходном состоянии	
после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93 % р, Ом-м, не менее:	5-10э/5-108
в исходном состоянии	юи/ю»
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % tg6 (106 Гц) не более;	5-10М/108
в исходном состоянии	0,03/0,03
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 %	0,035/0,05
er (10е Гц) в исходном состоянии не более Сопротивление изоляции на электродах-гребенках, Ом, не менее:	5,4/5,4
в исходном состоянии	10Ю/Ю1О
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 %	109/10»
Епт на воздухе перпендикулярно слоям в исходном состоянии, МВ/м, ие менее	35/15
Продолжение
Показатель	ФДМ-1, ФДМ-2, ФДМЭ-1, ФдМЭ-2
Прочность на отслаивание на полосках 3 мм, Н, не менее: в исходном состоянии	4,5/3,0
после 15 ч при 120±2°С	4,573,0
после кондиционирования в	4,2/2,5
условиях 96 ч/40 °С/93 % после кондиционирования	4,0/—
в гальваническом растворе 20 мин/70°С после кондиционирования	4,5/3,6
в расплавленном припое в условиях: 2 раза по 10 с/ /5с/260 °C Водопоглощенне после кондиционирования в условиях 24 ч/23°С/, мг, ие более при толщине., мм: 0,1 и 0,13	7/10
от 0,15 до 0,25	12/17
от 0,3 до 0,35	15/20
Изменение линейных размеров после травления, %, не более: при толщине ОД и 0,13 мм	0,1/0,1
для остальных толщин	0,05/0,1
Примечание. Числитель дроби соответствует материалу выачей категории качества, знаменатель дроби — материалу первой категории качества.
§ 14.2	Высокочастотные материалы для печатных, плат	351
Таблица 14.6. Показатели фольгированных стеклотекстолитов ФТС, СТФ, СТНФ, ДФО, ДФС
Показатель	ФТС		СТФ-1, СТНФ-1		СТФ-2. СТНФ-2		ДФО-1, ДФО-2, ДФС-1. ДФС-2		
	Толщина, мм		Толщина, мм		Толщина, мм-		Толщина, мм		
	0,08—0,15	0,18—0,5	0,08— 0,35	0,5— 3,0	0,18— 0.35	0,5— 3.0	0.06-0.08	0,1— 0,4	0,5— 2,0
Поверхностное элект-	5-1010/10»	б-Юю/Ю»	5-101°	5-101°	5-101°	5-101°	юн	1011	1011
рическое сопротивление после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °C/ /93 % Ом, не менее р, Ом • м, ие менее: в исходном сос-	5-Юп/Юю	5-1011/10Ю							
тоянии после кондицио-	10Ю/10»	10Ю/10»	101»	10Ю	10Ю	10Ю	101°	10Ю	101°
пирования в условиях 96 ч/ /40 °С/93 % tgS (106 Гц) не более: в исходном сос-	0,025/0,025	0,025/0,025							
ТОЯНИИ после кондицио-	0,035/0,05	0,035/0,05	0,035	0,03	0,035	0,03	0,025	0,025	0,025
нирования в условиях 96 ч/40 °C/ /93 % ег (10е Гц) не более: в исходном сос-	5,5/5,5	5,5/5,5							
ТОЯНИИ после кондициони-	5,5/5,7	5,5/5,7	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5	5,5
рования в условиях 96 ч/ /40°С/93 % Сопротивление изоляции на электродах-гребенках, Ом, ие не менее: в исходном сос-	ion/юн	ion/юн							
тоянии после кондицио-	10»/10»	10»/10»	—	—	—	—,	—	—	—
нирования в условиях 24 ч/40 СС/ 93 % Прочность на отслаивание на полосках 3 мм, Н, не менее: в исходном состоянии: фольга 18 мкм	3,1/2,1	3,2/2,1	3,2	3,6	3,2	3,6	3,2		
фольга 35 мкм	3,8/3,0	4,0/3,0	4,0	4,5	4,0	4,5	—.	4,0	4,5
после воздействия 15 ч температуры + 120 °C: фольга 18 мкм	3,1/2.1	3,1/2,1							
фольга 35 мкм	3,6/3,0	3,6/3,0	—	—		—-	—	—	—
352
Материалы для печатных пла.т
Разд. 14
Продолжение табл. 14.6
Показатель	ФТС		СТФ-1, СТНФ-1		СТФ-2, СТНФ-2		ДФО-1, ДФО-2, ДФС-1, ДФС-2		
	Толщина, мм		Толщина, мм		Толщина, мм		Толщина, мм		
	0.08—0.15	0.18—0,5	0,08— 0,35	0,5— 3,0	0,18— 0,35	0,5— 3,0	0,06— 0,08	0,1— 0,4	0,5— 2,0
после +180 °C в течение 16 ч: фольга 18 мкм			3,0	3,2	3,0	3,2			
фольга 35 мкм	—	—	3,8	4,0	3,8	4,0	—	—	—
после —60 °C в течение 16 ч (для ФТС — 6 ч): фольга 18 мкм	3,0/2,1	3,0/2,1	3,0	3,4	3,0	3,4	3,0		
фольга 35 мкм	3,6/3,0	3,6/3,0	3,8	4,3	3,8	4,3	—	3,8	4,3
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °C/ 793 %: фольга 18 мкм	2,171,9	2,1/1,9							
фольга. 35 мкм	2,6/2,1	2,6/2,1	—	—	—	—	—	—	—
после воздействия теплового удара в условиях 30 с/ /260 °C: фольга 18 мкм	3,0/2,4	3,0/2,4	3,0	3,4	3,0	3,4	3,0		
фольга 35 мкм	3,8/3,0	3,873,0	3,8	4,3	3,8	4,3	—	3,8	4,3
после кондиционирования в расплавленном припое в условиях 260 °C: фольга	2,5/2,0	2,5/2,0							
18 мкм — 15 с фольга	3,6/2,9	3,6/2,9	—		—	—	—	—	—
35 мкм — 25 с после кондиционирования в гальв аническо м растворе в условиях 20 мин/ 70 °C/: фольга 18 мкм	2,6/1,8	3,072,0	3,0	3,2	3,0	3,2	3,0		
фольга 35 мкм	3,0/2,7	3,8/3,0	3,8	4,0	3,8	4,0	—	3,9	4,0
'после кондиционирования в парах трихлорэтилена в условиях 2 мин/88 °C: фольга 18 мкм			2,4	3,6	2,4	3,6	2,4		
фольга 35 мкм	—	——	3,2	4,5	3,2	4,5	3,0	—	—
Водопоглощенне после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/, мг, не более: фольга 18 мкм	8/10	8/10		20		20	20	20	20
фольга 35 мкм	8/10	8/10	—-	25	•—	25	20	20	20
Изменение линейных	0,05/0,09	0,04/0,09	0,04	—	0,04	—	0,05	0,03	0,03
размеров	после .травления, %, не более									
§ 14.2
Высокочастотные материалы для печатных плат
3S3
Продолжение табл. 14.6
Показатель	ФТС		СТФ-1, СТНФ-1		СТФ-2, СТНФ-2		ДФО-1, ДФО-2, ДФС-1, ДФС-2		
	Толщина, мм		Толщина, мм		Толщина, мм		Толщина,		ММ
	0,08—0,15	0,18—0,5	0,08— 0.35	0,5— 3,0	0,18-0,35	0,5— 3,0	0.06— 0.08	0,1— 0,4	0,5— 2.0
Горючесть: время горения, с длина сгоревшего	—-	—	10* 25	10* 25	10* 25	10* 25	15*** 300	15*** 300	10*** 25
.участка, мм, не более Стойкость к кипяче-			1,5**	1,5**	1,5**	1,5**	—				. _
нию в воде, ч, ие менее									
* Только для марок СТНФ-1 и СТНФ-2.
** Только для марок СТФ-1 и СТФ-2.
*** Только для марок ДФС-1 и ДФС-2.
Примечания: 1. Для марок ФТС числитель соответствует материалу высшей категории качества, знаменатель дроби — материалу первой категории качества.
2. Для остальных марок нормы соответствуют высшей категории качества.
3. Значения водопоглощения после кондиционирования вусловиях 24 ч/23°С/, мг для СТФ-1 и СТНФ-1 толщиной 0,08—0,35 мм и СТФ-2 и СТНФ-2 толщиной 0,08—0,35 мм находятся в стадии пересмотра.
Таблица 14.7. Показатели стеклотекстолитов для аддитивной и полу аддитивной технологии изготовления печатных плат
	СТПА-5-1		СТПА-5-2		СТЭК
Показатель	Толщина, мм				
	0,1—0,8	1,0—2,0	0,1—0,8	1,0—2,0	1,0; 1,5; 2,0
Поверхностное электрическое					
сопротивление, Ом, не менее:					
после кондиционирования в .условиях 96 ч/40 °С/93 %	5-Ю11	5-10»	5- 10»	5-10»	—
р, Ом-м, не меиее:					
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 %	10»	10»	Юн	10»	5-108
fg6 (106 Гц) не более:					
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 %	0,025	0,025	0,025	0,025	0,04
e,r (106 Гц) не более:					
после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93%	5,4	5,4	5,4	5,4	6,0
Прочность на отслаивание на					
полосках 3 мм, Н, не менее:					4,0
после гальванической металлизации	3,2	3,2	3,2	3,2	
					
после воздействия 18 ч температуры —60 °C	2,9	2,9 2,9	2,9 2,9	2,9 2,9	—
после воздействия 125 ч температуры -1-125 °C после кондиционирования в расплавленном припое в условиях:	2,9				
					
			2,9	2,9	
30 с/260 °C/	2,9	2,9			—
10 с/260 °C/	__	—	—	—	3,0
354
Материалы для печатных плат
Разд. 14
Продолжение табл, 14.1,
	СТПА-5-1		СТПА-5-2		СТЭК
Показатель		Толщина, мм			
	0,1—0,8	1,0—2,0	0,1—0,8	1,0—2,0	1,0; 1,5; 2,0
после кондиционирования в парах трихлорэтилена в условиях 2 мин/84—90 °C/	2,7	2,7	2,7	2,7	—
после кондиционирования в гальваническом растворе в условиях 20 мин/70 °C/	2,9	2,9	2,9	2,9	
после трехкратного циклического воздействия температур —60 -ь 4-100 °C по 1 ч		—	—	—	3,0
Сопротивление изоляции на электродах-гребенках, Ом, не менее:	—	—	—	—	10»
после кондиционирования в условиях 24 ч/40 °С/93 % при 100±2°С		—		—	2-108
Изменение линейных размеров после травления, %, не более	0,04	—-	0,04	—	—•
Водопоглощение после кондиционирования в условиях 24 ч/ 123 °C, мг не более	20	20	20	20	—
Примечания: Для марок СТПА и СТЭК значения соответствуют высшей категории качества.
Таблица 14.8. Показатели гибких фольгированных материалов ЛФ и ПФ
Показатель	ё ч	ПФ-1-35-0,1	СО КО со ё с
р, Ом-м, не менее:			
в исходном состоянии	1012	1012	1012
после кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % Поверхностное электрическое сопротивление, Ом, ие менее:	10Ю	1011	1011
в исходном состоянии	10«	101?	Юн
после кондиционирования в условиях 96ч/40°С/93% tg6 10е Гц не более:	10s .	1011	101°
в исходном состоянии	0,03	0,025	0,035
после кондиционирования в условиях 96 ч/40°С/93 % cr 106 Гц ие более:	0,035	0,035	0,035
в исходном состоянии	3,5	3,5	4,0
после кондиционирования в условиях 96ч/40°С/93 %	4,0	4,0	4,0
Продолжение табл. 14.8
Показатель	ЛФ-1	ПФ-1-35-0,1	ПФ-2-35.0,16
Водопоглощение после кондиционирования в условиях 24 ч/23 °C/, мг, не более Прочность на отслаивание на полосках 3 мм, Н, не менее:	—	9,0	10,0
в исходном состоянии	2,4	2,4	2,4
иосле кондиционирования в условиях 96 ч/40 °С/93 % после кондиционирования в расплавленном припое в условиях		2,2	2,2
30 с/280 °C/	—	2,4	2,4
после кондиционирования в гальваническом растворе в условиях 20 мин/70 °C/	2,0	2,2	2,2
Изменение линейных размеров после травления, %, не более	0,5	0,25	0,25
Стойкость к многократным перегибам	400	600	125
Примечание. Для всех материалов соответствуют высшей категории качества.			нормы
§ 14.3
Фольгированные сверхвысокочастотные материалы
355
Таблица 14.9. Показатели фольгированных сверхчастотных материалов
Показатель	ФЛАН-2,8	ФЛАН-3,8	ФЛАН-5,0	ФЛАН-7,2	ФЛАН-10	ФЛАН-16	пкт-зф	ПКТ-5ф	ПКТ-Юф
Ez (1О‘« Гц):									
в исходном состоянии	2,8+0,1	3,8±0,1	5+0.2	7.2+0,3	10+0.8	16±0,8	3+0.15	5+0,25	10±0,5
после кондиционирования в условиях 30 сут/40 °С/93 % tg д (1010 Гц) не более:	2,8+0,2	3,8+0.2	5+0,4	7,2±0,5	10+0.8	16+1,0	3+0,2	5+0,3	Ю±0,8
в исходном состоянии	1.5-10—3	1.2-1(Г-3	1,5-10—3	1,5-10—3	1,5-10—3	1.5-10—3	5-10—3	4,8-10—3	4.5-10—3
после кондиционирования в условиях 30 сут/40 °с/93 % Прочность на отслаивание иа полосках 3 мм, Н, не менее:	4-10—3	4-10—3	4.10—3	4-10—3	4,5-10“3	5.10“3	8-10—?	8-ЮГ"3	8-10—3
в исходном состоянии	2,7	2.7	2.7	2,7	2.7	2,7	2,4	2.4	2,4
после кондиционирования в условиях 30 сут/40 *'С/93 %	1.8	1,8	1.8	1,8	1.8	1.8	1,8	1.8	1,8
после выдержки Ю с в расплавленном припое при 260+5 °C	1,8	1,8	1.8	1.8	1.8	1.8		—	—
Разрушающее напряжение при статическом изгибе, МПа, не менее	80	80	80	80	80	80	80	60	50
Температура размягчения по Внка. °C, не менее	190	200	200	200	200	200	—		
Примечания: 1. Для всех марок нормы соответствуют первой категории качества.
2. Цифры в обозначениях марок ФЛАН соответствуют значениям ег.
ской гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм.
Изготавливают фольгированный полиимид листами размером не менее 480x1220 мм.
Показатели качества гибких фольгированных диэлектриков иа основе пленочных материалов приведены в табл. 14.8.
Прокладочные стеклянные ткани. Для склеивания отдельных слоев многослойных печатных плат методом прессования предназначена стеклянная ткань прокладочная (СП). Она представляет собой стеклянную ткань, пропитанную термореактивным связующим. Прокладочную стеклянную ткань выпускают шести марок. На ткань марки СП-1, СП-2 и СПТ-3 действуют ТУ 16-503.085-75, марки СТП-4 — ТУ 16-503.215-81, марок СПО и СПС — ТУ 16-503.230-82.
14.3.	ФОЛЬГИРОВАННЫЕ
СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Фольгированный диэлектрик ФЛАН представляет собой листовой материал, изготовленный на основе наполненного арилокса, облицованный с двух сторон медной электролитической гальваиостойкой фольгой толщиной 35 мкм.
Материал ФЛАН выпускают в листах размером 260X340 мм и толщиной 1 и 2 мм.
Фольгированный диэлектрик ПКТ представляет собой листовой материал, изготовленный иа основе наполненного поликарбоната, облицованный с двух сторон медиой электролитической фольгой толщиной 35 мкм.
Материал ПКТ выпускают в листах размером 250X340 мм или 200X300 мм и толщиной 1, 2 и 3 мм.
Сверхвысокочастотные материалы изготовляют прессованием в специальных пресс-формах.
Показатели качества сверхвысокочастотных материалов приведены в табл. 14.9.
Список литературы
14.1.	Смельницкий Ф. С.» Горелов Н. В.. Коновалов П. Г. Фольг'нроваииые слоистые пластики для печатных плат. М.: Энергия, 1969. 176 с.
14.2.	Шалун Г. Б. Фольгированные диэлектрики для печатных плат. Л,: ЛДНТП, 1965. 232 с.
14.3.	Конструирование и технология печатных плат/А. Т. Жигалов, Е. П. Котлов, К. Н. Шикаев, Б. А. Хохлов. М.: Высшая школа, 1973. 216 с.
14.4.	Федулова А. А., Котлов Е. П., Явич Э. Р. Многослойные печатные платы. М.: Советское радио, 1977. 247 с.
14.5.	Медведев А. М. Контроль и испытания плат печатного монтажа. М.: Энергия, 1975. 152 с.
14.6.	Луид П. Прецизионные печатные платы: конструирование и производство/Пер. с англ, М.2 Эиергоатомиздат, 1983. 360 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
АГД (автоматическое гелеобразование под дав-.лением) 176
Адсорбент 84 Азот 27, 45, 74 Алкиды 125 — глифталевые 127 — пентафталевые 127 Алкилбензолы 89 Алмаз 27 Алюминий 39 — оксидированный 61, 69 Аммиак 27
Антиокислители 72
Антиокислительные присадки 86
Аргон 44, 74
Асбест природный 265
-----амфиболовый 265
----- серпентиновый 265
— синтетический 265
Асбодин 267
Асботекстолит 318, 320
Асботканъ 318 Асфальты 146 Ацетилен 74 Ацетилцеллюлоза 144 Ацетон 149, 150
Б
Бакелит — см. Полимеры фенолформальдегидные
БДМА (бензилметиламин) 132 Бензилцеллюлоза 144 Бензин-растворитель 148, 150 Бензол 27
Биоразложение (биодеградация) 72 Битумы 39, 146 — нефтяные 146 — природные 146 Бумага:
адсорбентная 216
арамидная 232 ацетилированная 230 бакелизированиая 271 борированная 217 длинноволокнистая 232 для электролитических конденсаторов 229 из модифицированной целлюлозы 230 кабельная 21.3, 224
— полупроводящая 225 конденсатор иая 212, 215, 222 крепированная 229, 230 лавсановая 232 микалентная 228 .
намоточная 227 полиэфирная 233 пропиточная 227 стабилизированная 231 стеклянная 262 телефонная 225 трансформаторная 226 целлюлозная 39
цианэтилированная 230
Бутан 74
Бутилацетат 149, 150
Бязи 247, 249
В
Вазелин 209
Взрывоопасность жидких диэлектриков 69
Виксииты 193
Вискозиметры 42
Влагопоглощаемость 40
Влагопроницаемость 41
Влажность материала 40
относительная 40, 41
равновесная 41
ВМС (высокомолекулярные соединения) 92
Водопоглощаемость 41
Водопроницаемость 42
Водород 27, 44, 74
Воздух 39, 42, 44, 45, 54, 55, 58, 74
Волновое сопротивление 26
Волокна магнийалюмосиликатные 263
—- синтетические 231
— стеклянные 251, 253, 261
---непрерывные 251, 252
---однонаправленные 251
—	—- полу пр сводящие 252, 255
—	- .— токопроводящие 255
—	— цветные 255
---штапельные 251
—	термопластичные 231
—	филаментные 247
Вольфрам 61
Воски 206
Втулки конденсаторные 331, 332, 341
Высокомолекулярные соединения 92
Вязкость 42, 65
—	динамическая 42
—	жидких диэлектриков 71
—	кинематическая 42
—	условная 42
Г
Газообразные диэлектрики 43
Г азостойкость 77
— жидких диэлектриков 68
Газы инертные 64
Гарпиус — см. Канифоль
Гексагидрофталевый ангидрид 132, 134
Гексаметилендиамин 132
Гексафторбутиронитрил 49
Гексафторид серы (элегаз) 44, 49
Гексафторциклобутан 49
Гексафторэтан 44
Гексол 82, 84
Гелий 27, 44
Германий 39
Гетинакс 39, 313, 314, 343, 346, 348
— фольгированный 347
Гигроскопичность 40
Глет 27
Гомополимеризация 94
Горючесть жидких диэлектриков 69
Предметный указатель
357
Градирование изоляции 25
Графит 39
Грунтовка эпоксидная 78
Д
Давление критическое в газах 53
Двуокись титана 39
Дезактиваторы металлов 76
Декафторциклопентан 49
Депрессаторы 73
Диарилалкан 91
Дибутилпаракрезол 76
Дикрезол каменноугольный 149, 150
Диметакрилат триэтиленгликоля 128
Диметилсилоксан 91
Дисалицилиденпропилендиамин 76
Дисалицилиденэтилендиамин 76
Дифенилы 89
— полихлорированные 65, 82—85, 91
Дифтордихлорметан (хладон) 44, 49, 88, 112—114
Дихлордифторметан 44
Дихлортетрафторэтан 44
Дихлорэтан 149
Дициандиамид 132
Диэлектрики активные управляемые 17
—	гетерополяриые 17
—	гомеополяриые 17
—	изотропные 18
—	однородные 18
—	на основе фторорганических соединений 89
------хлорфторорганических соединений 89
—	нелинейные 24
—	неполярные 17, 27
		твердые 28
—	полярные 17, 28
—	технические жидкие 65, 72
—	фольгированные 346, 349, 350, 355
Диэлектрическая восприимчивость:
абсолютная 24
относительная 24
Диэлектрическая проницаемость 26, 27
•----абсолютная 22, 26
— — относительная 22, 45
Диэлектрические потери 30, 45, 65
Добротность изоляции 31
Додецилбензол 91
Доски асбоцементные 270
Древесина 214
Дугогасящая способность газа 63
Ж
Железо 39
Жидкости:
алкилароматические 91
кремнийорганические 91
на основе фторорганических соединений (ФОСЖ) 88, 89
— хлорфторорганических соединений
(ХФОСЖ) 88, 89
перфторированные 88
полиметилсилоксаиовые (ПМСЖ) 85—87 полиметилфенилсилоксановые (ПМФСЖ) 85—87
полиорганосилоксановые (ПОСЖ) 84, 85 полихлор (фтор) органосилоксановые (ПХ(Ф)ОСЖ) 85—87
полиэтиленсилоксановые (ПЭСЖ) 85—87 полярные 69
углеводородные 69
фторуглеводородные (ФУЖ) 88, 89 хлорфторуглеводородные 88
3
Закон:
—	В альдена 67
—	Генри 41
—	Пашена 47
— Стокса 42
Захват диссоциативный 50
—	радиационный 50
—	со стабилизацией в соударении с третьим телом 50
Зикеевская земля 78
И
Изододеценилянтарный ангидрид 132
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид (изо-
МТГФА) 132
Инвар 61
Ингибиторы 78
—	естественные 75
Ионизация диссоциативная 50
—	электронным ударом 50
Ионол 76
Испаряемость жидких диэлектриков 71
К
Кабель бумажно-масляный 63
Каландрирование 274
Кальцит 27
Канифоль (гарпиус) 144
Капрон — см. поли-е-капроамид
Картоны 212, 234—236, 238, 239—242
Катализаторы 75
Кварц кристаллический 39
—	плавленый 39
Керосин осветительный 149
Кетоны. 149
Кислород 27, 44, 74
Кислота антраниловая 76
Кислотное число 40, 69, 76
Классы нагревостойкости 37
Клеи 197—203
резиновые 197
термопластичные 197
термореактивные 197
электроизоляционного назначения 145
эпоксидные 205
Коллоксилин 144
Кольца стеклопластиковые 332, 340, 341
Компаунды 128, 145, 179—196
битумные 195, 196
герметики 188, 193
для напыленной изоляции 181
заливочные.174, 187, 188, 197
кремнийорганические 193
метакриловые 191
на основе синтетических полимеров 174
полиуретановые 195, 196
полиэфирные 191, 192
порошкообразные 176, 185
пропиточные 174, 187
— горячего отверждения 183, 185
— холодного отверждения 183, 185
тиксотропные 191
эпоксидные 176
Кордиерит 33
Коэффициент адсорбции 70
—	влагопроницаемости 41
—	влагорастворимости 41
358
Предметный указатель
—	внутреннего трения 42
—	диффузии 42
—	диэлектрических потерь tg 6 31
—	кратности обмена 63
—	неоднородности поля 25
—	температуропроводности 39
Краевой угол смачивания 42
Кремний 39
Кривая газостойкости 76
—	Пашена 60
Критерий LD50 72
Ксилол 149, 150
Л
Лавсан фольгированный 347
Лаки:
алкидно-фенольные 151
бакелитовые 151
битумно-масляные 151, 152
водио-эмульсионные 151
для обмоточных проводов 171
—	эмалирования проводов 173
клеящие 168, 169
—	кремнийорганические 171
—	масляно-алкидные 170
—	масляно-битумные 170
—	полиэфирные 170
—	эпоксидные 170
кремнийорганические 152, 155, 158
маслосодержащие 145
масляно-канифольные 151
масляно-фенольные 151
покрывные 159—162
—	масляно-битумные 164
—	масляно-канифольные 164
—	полиуретановые 164
— эпоксидные 164, 167
полиуретановые 154
полиэфирноэпоксидиые 151
полиэфирные 151
пропиточные 152—159
алкидно-меламиновые 152
—	водно-эмульсионные 156
—	масляно-алкидные 151, 152
—	маслосодержащие 156
—	полиэфирноизоциануратные 154
—	полиэфирноэпоксидиые 154, 155
—	термореактивные 156
— фенолоалкидные 152
синтетические 171
электроизоляционные 145
Лакобумаги 271, 294, 295
Лакоткани 39, 247, 250, 271, 273—283,289,293
липкие 271
масляные 273, 278
резииостеклолакоткани 271, 293
самосклеивающиеся 271
хопчатобумажные 273
шелковые 273, 277
Ленты асбестовые 267—269
—	кремнеземные 264
—	лавсановые батистовые 250
----миткалевые 250
— — тафтяные 250
— липкие прорезиненные 294, 295
— смоляные 295
— стеклянные 256, 259—261
— хлопчатобумажные батистовые 247
----киперные 247
----миткалевые 247
----тафтяные 247
-------разреженные 247
Летучесть жидких диэлектриков 71
М
Магнитная постоянная 26
—	проницаемость абсолютная 26
Малеиновый ангидрид (МА) 132, 134, 135
Масла нефтяные 72—81
—	растительные 146
—	трансформаторные 74, 79
Масса молекулярная 72, 92
Материалы нетканые из стекловолокна 251
—	тканые из стекловолокна 251
Медь 39, 61
Метай 44, 74
Метафенилендиамии 132
Метилгексагидрофталевый ангидрид (МГГФА) 132, 134
Метилметакрилат (ММА) ПО
М-метил-2-пирролидон 149, 150
Метилтетрагидрофталевый ангидрид (МТГФА)
132, 134, 135
Метилэндикангидрид (МЭА) 132
Метилэтилкетон 149, 150
Молибден 61
Мономеры 92
Монохлорбензол 27
Муллит 33
Н
Нагревостойкость 37, 38
Наполнители:
армирующие 175
неволокнистые 175
специальные 175
Напряжение перекрытия в газах 54, 57
Нити асбестовые 266
—	кварцевые 263
—	стеклянные 258, 259
Нитроцеллюлоза 144
Новолаки 123
О
Окись алюминия 39
—	бериллия 39
—	магния 39
—	углерода 74
Октафторциклобутан 44
Октафторциклопентан 49
Октол 90
Олеовакс 210
Олигомеры 92
—	глифталевые 125
—	диэпоксидиые 130
Олигоэфиракрилаты — см. Полиэфиракрилаты Олигоэфиры ненасыщенные — см. Полиэфиры ненасыщенные
Отвердители 130, 133, 148, 168
—	электроизоляционных лаков 147 эпоксидных смол 132
П
Парафин 21, 27, 208
Пассиваторы металлов 76
Пентон 129, 131
Перфторбутилтетрагидрофуран 49
Перфторпропан 44, 74
Печатные платы 245
—	— многослойные (МПП) 245
Пигменты 150
—	для электроизоляционных эмалей 148:
Пироксилин 144
Пластики древеснослоистые 313, 323, 343
Предметный указатель
359
— слоистые 92, 313, 343
---листовые 327
Полиакрилаты (ПАК) 102, 117, 118, 126, 127
Полиакрилонитрил (ПАКН) 119
Полиамидокислоты (ПАК) 138
Полиамиды (ПА) 96, 101, 102, 136, 137
—	ароматические 137
—	однокомпонентные 137
— смешанные 137
Полиамидимиды (ПАИ) 139
Полиангидриды 96
Полиацетали 102
Полиацетаты 96
Полнбензимидазолы 97, 139
Полибеизоксазолы 97, 139
Полибутены 89, 90
Полибутилены
Поливинилацетали (ПВАЦЛ) 117
Поливиинлацетат (ПВАЦ) 117
Поливинилбутираль (ПВБ) 117
Поливинилбутиральфурфураль (ПВБФ) 117
Поливинилиденфторид (ПВДФ) 102, 112, 118
Поливинилидеихлорид (ПВДХ) 111
Поливинилкарбазол (ПВК) 121
Поливинилкеталь (ПВКТ) 117
Поливинилтолуол 121
Поливинилформаль (ПВФМ) 117
Поливинилформальэтилаль (ПВФЭ) 117
Поливинилфторид (ПВФ) 102, 112
Поливинилхлорид (ПВХ) 42, 92, 101, 102;
107—109, 111
Полигексаметиленадипамид 137
Полигидантоииы 140
Полидисперсность 92
Полидихлорстирол 122
Полиизобутилены 89
Полиизопрен 101
Полиимиды (ПИ) 97, 101, 102, 138
Поли-е-капроамид 137
Поликарбонаты (ПК) 101, 102, 126, 128
Поликонденсация 94, 95, 97
Поликоординация 94
Полимераналогичные превращения 98
Полимеризация 94
—	блочная 95
—	в газовой фазе 95
—	в растворе 95
—	ионная 95
—	радикальная 95
—	стереоспецифическая 95
—	суспензионная 95
—	твердофазная 95
— эмульсионная 95
Полимеры 91, 98
анилиноформальдегидные 134
атактические 92
виниловые с циклическими заместителями
119
гетероцепные синтетические органические 125
гомоцепные 94
индивидуальные (гомополимеры) 92
карбоцепные 94
кремнийорганические (КО) 91, 141
линейные 92
неорганические 94
неполярные 101
органические 91, 94
перхлорвиниловые НО, 111
полярные 101
синдиотактические 92
синтетические 94
стеклообразные 101
стереорегулярные 92
сшитые 92
термопластичные 99
термореактивные 99
феиолоформальдегидные 124, 125
элементоорганические 94
эпоксидные 135
Полиметакрилаты (ПМА) 118
Полиметаллоорганосилоксаны 143
Полиметилендифенилоксиды 129
Полиметилстирол 122
Полиметилфенилсилоксан 85
Полимочевины 96
Полиоксадиазолы 97, 140
Полиолефины 102, 103
Полиорганосилазаны 143
Полиорганосилоксаиы (ПОС) 84, 141—143
Полипараксилилен 124, 125
Полипропилен (ПП) 89, 102, 107
Полирекомбинация 94
Полисилоксаны 97, 102
Полисоединения 94
Полистирол (ПС) 27, 92, 102, 119
—	ударопрочный 121
Полисульфоны 140
—	ароматические 96
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 42, 101, 102, 114—116
Политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ) 42, 102, 113, 114
Полиуглеводороды 96
Поли-со-уидеканамид (ундекан) 137
Полиуретаны (ПУР) 96, 102, 138
Полифениленоксид 101, 129, 131
Полиформальдегид (ПФ) 129, 131
Полихлордифенил 82
Полихлорстирол 121, 122
Полиэтилен 92, 101—106
Полиэтиленполиамины 132
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) 125—127
Полиэфиры 96, 98
—	ненасыщенные (ПН) 102, 128
—	простые 129
—	сложные (ПЭФ) 125
Полиэфиракрилаты (ПЭАК) 126, 128
Полиэфирбензимидазолы 125
Полиэфиримиды (ПЭИ) 125, 139
Полиэфирмалеинаты 126
Полиэфируретаны 125
Поли-со-эиантоамид (энант) 137
Полиэфирэпоксиды 125, 134 полупроводниковые материалы 17
Поляризация 21
—	дипольная 27, 44
—	ионная 26, 44
— электронная 26, 44
Поляризованность 23
Потенциалы ионизации газов 47
Предельно допустимая концентрация (ПДК) 72
Пробивное напряжение 35
------ газов 47, 51, 54, 59, 61
---жидких диэлектриков 65, 79, 86
--- лакотканей 277
--- стеклолакотканей 282
Пробой электрохимический 36
—	ионизационный 36
—	поверхностный (перекрытие) 36
—	электрический 36
—	электромеханический 36
—	электротепловой 36
360
Предметный указатель
Проводимость изоляции:
объемная 17
поверхностная 17
Пропан 74
Пропилдифенил 91
Пропилен 74
Профиль нагревостойкости 38
Пряжа:
асбестовая 266
хлопчатобумажная 247, 248
—	гребенного кручения 248
		мерсеризованная 248
—	крученая кордная 248
Пьезодиэлектрики 17
Р
Разрядное напряжение в газах 54, 61
Распределение Вейбулла 65
Растворимость 40
—	газа 70
Растворители 148
Растворяемость 40
Регенерация масел 80
Резиностеклолакоткани 284—289
Резит 123
Резитолы 123
Резолы 123
Рутил 27
С
Световоды волоконные 251
Сегнетоэлектрики 17
Сера 27
Сиккативы 146, 168
—	линолеатные 146
—	резииатные 146
Сквозной ток проводимости 32
Скипидар живичиыи 149, 150
Смачиваемость 65
Смолы алифатические 134
—	амидоальдегидные 135
—	аминоформальдегидные 102, 124
— карбамидоформальдегидные (КФ) 96, 136
— кумароно-инденовые (КИС) 122, 123
— меламиноформальдегидные (МФ) 97, 124, 136
—	мочевиноформальдегидные 124
—	новолачные 123
—	природные 143
—	резольные 123
— фенолоальдегндные 96, 123
— фенолоформальдегнднце ФФ 102, 123, 124
— эпоксидные 101, 102, 130
---азотсодержащие 130,
---алифатические 130
---галогенсодержащие 130
------- диановые 132
---циклоалифатические 130
— эпоксииоволачные 134
Совтол 70, 82
Сольвент 149, 150
Сополимеризация 94
Сополимеры (СПЛ) 92, 98, 109—111, 114—116, 141
—	винилиденфторида 102
-	— винилидеихлорида 102
—	винилидеихлорида с акрилонитрилом 111
— винилхлорида (ВХ) 111
--- с винилацетатом 111
------- бутилакрилатом ill
-------винилиденхлоридом 111
---— метилакрилатом ПО
—	диенов 102
—	привитые 92
—	пропилена 102
—	статические 92
—	стирола 121
—	тетрафторэтилена 102, 114
— трифторхлорэтилена (СТФХЭ) 102, 114
---с винилиденфторидом 114
-------гексафторпропиленом 115
---— перфторалкилперфторвиниловыми эфирами 116
— -----этиленом 114, 115
— чередующиеся 92
— этилена 102, 106
Сопротивление изоляции 17, 21
--- объемное 18
------- удельное 18
— — поверхностное 18, 19
Спирты:
изобутиловые 149, 150
изопропиловые 149, 150
многоатомные 149
одноатомные 149
поливиниловые (ПВСП) 116
Сталь нержавеющая 61
Старение изоляции термическое (тепловое) 37
— термоокислительное 70, 77
Стеатит 39
Стекловолокно алюмоборосиликатиое 283
Стеклогетинакс 315
Стеклолакоткани 271, 278, 281, 287, 289
Стекломикаиит 261
Стеклопластик 320, 323, 325
Стеклотекстолит 315, 317, 318, 320, 322; 327, 343
—	полупроводящий 320
—	фольгированный 347
Суспензии 20
Т
Текстолит 250
Текстогетинакс (ПГТ) 315
Теломеризация 95
Температура застывания жидких диэлектриков 71
—	плавления полимеров 95, 98
—	стеклования полимеров 98
—	текучести полимеров 98
Теория слабого звена 65
—	экстремальных машин 65
Теплопроводность 39, 72
Теплостойкость 37, 38
Термическая деструкция 85
Термическое сопротивление полное 39
--- удельное 39
---электрической изоляции 39
Термоокислительная стабильность 75
Термостойкость 37, 38
Термоудары 37
Тетраформ 27
Тетрафторметан 44
Титан:
оксидированный 62
полированный 62
Ткани:
асбестовые 267, 268
капроновые 250
кварцевые 263
кремнеземные 264
Предметный указатель
361
лавсановые 250
пропитанные 296
стеклянные 258, 259, 261, 279, 318
— кварцевые 263
шелковые технические 250
Ток абсорбции 32
— утечки 18
--поверхностный 18
--- сквозной 17
Толуол 27, 149, 150
Топанол 0 76
Точка гелеобразования полимера 99
Трансформаторы элегазовые 63
Триацетат целлюлозы 42, 144
Трикрезол каменноугольный 149, 150
Трихлорбензол 82
Трихлордифенил (ТХД) 69, 82—84, 91
Триэтаноламинтитанат 132
Трубки асбестовые 266
— бумажно-бакелитовые 330, 331, 333
—	гибкие 297
—	пластмассовые 308
---из поливинилхлоридного пластиката
308, 310
— из фторопласта 308—310
—	радиокоитурные 333, 334
—	стеклопластиковые 326
—	стеклотекстолитовые 337
—	стеклоэпоксифенольные 331, 335, 336
—	текстолитовые 335
—	термоусаживающиеся 311
—	фибровые 243
—	эластомерные 303—307
У
Углеводороды:
алифатические 148
ароматические 148
перфторированные 50, 88
фторированные 69
хлорированные 69, 149
циклоалифатические 148
Углекислый газ 44, 74
Угол диэлектрических потерь 31
Удельная (объемная) активная проводимость
31
Удельная (объемная) проводимость 18
Удельная теплоемкость 39
Удельные диэлектрические потери 30
Ундекан (поли-со-ундеканамид) 137
Упругость паров жидких диэлектриков 71
Ускорители электроизоляционных лаков 147
Ф
Фарфор 21, 39
Фенилксилилэтан (ФКЭ) 91
Фенилои 137
Фибра 233
— электротехническая листовая 244
Фибриды 231
Фольгированные материалы 345
Фталевый ангидрид (ФА) 132
X
Химостойкость 40
Хладоиы (фреоны) 88, 89
Хлорбензол 149
Хлористый натрий 27
Хлорофор-м 27
Хлоруглеводороды 68
Холодостойкость изоляции 38
U
Церезин 208
Циклогексанон 149, 150
Цирконий оксидированный 62
— полированный 62
Целлулоид 144
Целлюлоза 213
— сульфатная небеленая 211
а — целлюлоза 210
Целлюлозосодержащие материалы 68
Цилиндры бумажио-бакелитовые 331, 332
— радиокоитурные 333, 334
— стеклопластиковые 331, 338, 340
— стеклотекстолитовые 337
— стеклоэпоксиноволачные 331, 337
— стеклоэпоксифенольные 331, 335, 336
—	текстолитовые 335
Ш
Шелк триацетатный 250
Шеллак 143
Шнур-чулки 259
Шнуры асбестовые 266
— стеклянные 259, 261
Э
Элегаз 44, 45, 50—53, 55, 56, 63, 74
Электрическая прочность 35, 47, 52, 53, 65, 66 82
—	стойкость нефтяных масел 72
Электрическое смещение 24
Электрокартон 233, 234, 236, 243, 244
—	жесткий 235
—	нагревостойкий 239
—	трансформаторный 234
—	целлюлозный 237, 238
Электронит 267, 270
Электроотрицательные высокомолекулярные газы 49
Электропроводность 20, 45
—	ионная 20
—	молиоиная 20
—	электронная 20
Электрострикция 74
Электрофорез 20
Эмали:
покрывные 159, 163
—	бутилметакрилатные 165
—	кремнийорганические 167
—	масляно-алкидные 165
—	нитроцеллюлозные 165
—	полиэфирные 165
полупроводящие 166
токопроводящие 166
электроизоляционные 168
Эмульсии 20
Энант — см. Поли-<в-энантоимид
Эидик-ангидрид (ЭА) 132
Энергия электрического поля 22
Эпоксидные стабилизаторы 84
Этан 74
Этилацетат 149, 150
Этилен 27, 74
Этиленгликоль 149, 150
Этилцеллозольв 149, 150
Этилцеллюлоза 144
Этролы 144
Эфиры:
простые 149
сложные 84, 89, 149
целлюлозы 144
Я
Янтарь 21, 144
УКАЗАТЕЛЬ МАРОК
Асботекстолиты:
АСТ-А, АСТ-Б 318, 320
Асботкани:
АТ-1, АТ-2 318
Бумаги:
АНКОН 215
АНКОН В 215, 216, 222
БКК-40 230
БмД-6, БмД-8, БмД-11, БмД-15, БмД-20
262
БмД-ИТ-25, БмД-ИТ-32, БмД-ИТ-40 262
БНД-40/60 230
БН-111-у 230
БПБ БЛБ 296
БЭ, БЭ-1 267, 269
БЭП 232
ДПВ-1, ДПВ-2 232
К-080, К-170 224, 225
КВМ-080, КВМ-170, КВМ-120 224, 225
КВМС-080, КВМС-170 224, 225
КВМСУ-080, КВМСУ-120 224, 225
КМ-120, КМ-140, КМ-170 224, 225
КМП-120 224, 225
KMT-120, КМТ-170 231
КМТУ-080 213, 214, 230, 231
КМТУ-120 231
КОН, КОН-Н 215, 216, 219
КОН-1, КОН-2 294
КП ДУ-080, КПДУ-120 225
КПУ-080, КПУ-120 225
КЭ-10, КЭ-13, КЭ-27, КЭ-35, КЭ-55, КЭ-75,
КЭ-95 229
ЛЭ-34, ЛЭ-120К 232, 233
МКОН 215, 219
Н216
ОКОН, ОКОН В, ОКОН ОВ, ОКОН НВ, ОКОН О, ОКОН ОНВ 215, 219
Т-080, Т-120 226, 227
ТВ-120, 226
ТВУ-080 213, 226, 227, 230, 231
ТМ-125 231, ТМ-120 226
ТМП-120 226
ЭИП-50, ЭИП-66А, ЭИП-66Б, ЭИП-78,
ЭИП-120 227, 228
ЭИПХ-120 227
ЭК-1, ЭК-2 229
ЭКТМ 229
ЭМКОН, ЭМКОН Н, ЭМКОН В, ЭМКОН
НВ 216, 221
ЭН-50, ЭН-70, ЭН-100, ЭН-85 227, 228
Бязи:
TI, Т2 247, 249
Вазелин ВК-3/10Э 209
Волокна магнийалюмосиликатные:
ВМП 263
УП-67 263
Воски:
МП-3, МП-5 206
МП-4 207
Втулки конденсаторные:
ВТИ-Т, ВТИ-С 331, 341
Гетинаксы:
ГОФ 346
ГОФВМ 346, 348
ГФ 346, 348
ГФС 346, 348
ЛГ 313, 314, 343
ЭФ 346, 348
I, II, III, V, VI, VII, VIII-B, X 313, 314, 343
Грунтовки эпоксидные:
ЭП-0010, ЭП-0020 78
Дибутилпаракреозол ДВРС 76
Диметакрилаттриэтиленгликол:, ТГМ-3 128 Дифенил полихлорированный (полихлордифенил)
ПХД 65, 82—85, 91
Диэлектрики фольгированные:
ДФО 346, 349, 350, 355
ДФС 346, 349, 350, 355
СФГ 346, 349, 350, 355
ПКТ 346, 349, 350, 355
ФДГ 346, 349, 350, 355
ФДМ 346, 349, 350, 355
ФДМЭ 346, 349, 350, 355
ФЛАН 346, 349, 350, 355
Жидкости ПМСЖ:
ПМС-10, ПМС-20, ПМС-50, ПМС-60 86
Жидкости ПМФСШ:
ФМ-5, ФМ-1322 86
Жидкости ПХ(Ф)ОСЖ:
ФС-5, ФС-56 87
Жидкости ПЭСЖ:
ПЭС-Д, ПЭС-3 87
Зикеевская земля Д 78
Картоны:
А 234—236, 239
AM 234—236, 239
Б 234—236
БН 238, 239
В 238
Г 234, 236
Е 238
ЭВ 240—242
ЭВА 240—242
ЭВП 240—242
ЭВС 240—242
ЭВТ 240—242
Клеи:
Б, БМК, БФ, БФР, ВК, ВКТ, ВР, ВС, Д, К, КМЦ, кпт, КС, кт, Л, МФ, ПУ, п и Пр, СКДА, ТМ, УК, УП, ФК, Фл, ХВК-2А, ЭПО, ЭПЦ 198—203
Кольца стеклопластиковые:
КСБ 332, 340, 341
КСН 332, 340, 341
Компаунды;
КП-18, КП-34, КП-50, КП-103 128
АС, Б-ИД, БПЭ, Вклад, Д, ДМ, ДС, К. КГ, КГМС, КМ, КП, КТ, КФ, КЭ, МБК, МФВГ, ПК, пэк, пэкл, ПЭП, УП, ЭВП, ЭД, ЭЗК, ЭКА, ЭКАМ, ЭКД, экс, ЭПБ, эпк, эпк-с, эпк-ст, эпк-т,
Указатель марок
363
ЭПК, ЭПСК, ЭТЗ, ЭТП 177—196 Лавсан фольгированный ЛФ-1 347 Лаки:
АД-9113, АД-9103, АД-9103ПС 172, 173
АФ-17 153
БТ-980, БТ-987, БТ-988 152, 153
БТ-963 154
БТ-95 169
БТ-99 159, 160, 162
ВА-558 172
ВЛ-278, ВЛ-931, ВЛ-941 172, 173
ВЭИ-Ю 154
ГФ-95, ГФ-9140 152, 153
ГФ-937, ГФ-956, ГФ-957, ГФ-962, ГФ-984, ГФ-996 169
ГФ-985, ГФ-996 172—174
ДФ-271 153
ДЭП 153
ИД-9152 153
ИД-9142 172
ИФ-П, ИФ/ЭД-6-КГ 154
КЛ-1 172
КО-990, КО-940 152, 161, 162
КО-916, КО-916 А 152, 161, 162, 172, 174
КО-991-1, КО 991-3, КО-964, КО-964Н, КО-916К 153
КО-991-4, КО-991-6, КО-916,	КО-919,
КО-922, КО-946, КО-978 169, 171
КО-991-5, КО-915, КО-921, КО-926 154
К-41, К-44, К-55 154
КФ-965 159, 160, 162
МА-595А, МА-585Б 153
МА-585А 273
МА-972 154
МГМ-8, МГМ-16 153
МЛ-92 153
НЦ-995, НЦ-995А, НЦ-995Б 160, 161
O-9I9T 169
ПЭ-939, ПЭ-943, ПЭ-955, ПЭ-999 172, 173
ПЭ-935, ПЭ-936, ПЭ-969, ПЭ-970 169, 170
ПЭ-933, ПЭ-9132 155
ПЭ-951, ПЭ-966, ПЭ-942 154
ПЭ-9131 159, 160, 162
СЭНП-526 169, 170
УР-9144 153
УР-976, УР-9130 159, 160, 162
УР-973, УР-9119 172, 173
ФА-97 153, 172
ФА-9136, ФА-9137, ФА-9138 172, 173
ФЛ-947 153
ФЛ-590, ФЛ-9100, ФЛ-9107, ФЛ-9107П, ФЛ-9107Л, ФЛ-5111 154
ХС-9105 159, 160
ЭФ-5Т 154
ЭТР-5 153
ЭФ-ГГ, ЭФ-ЗБСУ 153
ЭП-5122 154
ЭП-730 159, 160, 162
ЭП-96, ЭП-9114 160, 162
Э П-934 169
ЭПС-1 154
ЭПТ-1 154
ЭЦ-959, ЭЦ-9101 160, 161
Лакобумаги:
БКЛ, БХЛ 294, 295
Лакоткани-
лкм,' лкмс, лктм, лктмм, ЛСБ, ЛСБК, лек, ЛСКК, лскл, лскл-с, ЛСКР, ЛС, ЛСЛСБ, лсм, лемм, ЛСП, ЛСТР, леэ, леэпл, ЛСЭПЛМ, ЛШБ, ЛШМ, ЛШМС, ЛХБ, ЛХМ,
ЛХММ, ЛХМС, РСК, Ф-ЧД 273—283 Ленты асбестовые:
ЛАЛЭ-1, ЛАЛЭ-2, ЛАСЭ-1, ЛАСЭ-2, ЛАТ, ЛАЭ-1, ЛАЭ-2 267—269
Ленты кремнеземные:
КЛ-11 264
Ленты прорезиненные:
ШОЛ, 2ПОЛ, 2ППЛ, 1Ш0Л, 2ШОЛ 295 Ленты стеклянные:
ЛЭ ВМП, ЛЭС, ЛЭСБ 259—261
ЛСП-0 256
ЛСП-10 259
ЛСБ-В, ЛСБ-Г 261
Масла:
Азнефтехим-3 ФКЭ 91
ГК 74, 79, 80
КМ-25 81
МН-4 81
ПТ 70, 71, 77, 80
С-220 81
Т-750 71, 77, 79, 80
Т-1500 71, 74, 75, 77, 79, 80
ТАп 77, 79, 80
ТКп 74, 75, 77, 79, 80
ТСп 74, 77, 79, 80
Нити кварцевые:
КС, КС-11 263
Нити стеклянные:
БС, БС-3, БС-4, БС-5, БС-6, БС-7, БС-9, БС-10 258
МС-6 259
Отвердитель АМ-2 148
Парусина ЭТ 247
Парафины:
Bi, В2, Вз, Вз 207, 208
Нс, Н„ 207, 208
Т, С 207
Перкали:
Б-Э 247, 249, 273
В 247, 273
Пластики:
АБС 121, 122
ДСП-Б-э, ДСП-В-э 323
Полибутен СК 90
Полиимид фольгированный ПКТ 347, 355
Полипропилен ПП 107
Полистиролы СНП-2, УП-1Э 122
Полиэтилены:
ПХС 106
ПЭСД 104, 105
ПЭВД 104, 105
ПЭНД 104, 105
Полиэфиракрилаты:
МГФ-1, МГФ-9 128
ТГМ-3 128
Полиэфиры:
ПН-1, ПН-3, ПН 40, ПН-69 128
Препреги электротехнические:
ПО, ПЭ, ПЭ-1 324, 325
Пропиточные составы:
Б-ИД-9127,	Б-ИД-9127Э,	Б-ИД-9147
Б-ПЭ-9128, 128
Резиностеклолакоткани:
ЛСКЛ-155, ЛСПЛМ, ЛСТР, ЛСЭПЛ 287— 289
ЛСКР, ЛСЛ, ЛСЛК, ЛСЭ 284—286 Ровница асбестовая АРЭ 266 Силикагели:
КСКГ 78
СКС 78
364
Указатель марок
Сикативы:
ЖК-1, ЖК-2, ЖК-3 147
Смолы аминоформальдегидные АФ 134, 135
Смолы фенолоформальдегидные ФАФ 135
Смолы эпоксидные:
УП-563, УП-599, УП-610, УП-612, УП-632,
УП-640,	УП-640Т, УП-643, УП-647,
УП-647Э, УП-650Д, УП-653, УП-653Н, УП-656, УП-661, УП-665 130
Э-40, Э-41, Э-45, Э-49П 130
ЭА 130
ЭД-4, ЭД-8, ЭД-14, ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, ЭД-24 130
ЭДН 130
ЭКР-18-С, 130
ЭН-6 130
ЭТФ-10, ЭТФ 130
ЭЦ, ЭЦ-Н, ЭЦ-К 130
ЭЭТ-1 130
Совтол-10 10, 84
Сополимеры стирола:
МС, МСН, СА, СВ, САМП, СП 120, 121
Сополимеры этилена СЭ 106
Стеклогетинаксы:
СГ, СГЭФ 315, 317
Стеклолакоткани фторопластовые:
Ф-4Д-Э01, Ф-4Д-Э003, Ф-4Д-М-1-006 283, 284
Стеклопластики:
СПП-П, СПП-Э, СПП-ЭА, спп-эп, спп-ЭУ, СПП-БИД 325, 326, 330
СР-ПЭИ 320, 323
Стеклотекстолиты:
СТ, СТ-1, ст-п, ствк, СТК, ст-нт, СТЭБ, СТЭД, СТЭН, СТ-ЭТФ, СТЭФ, СТЭФ1, СТЭФ-НТ, СТЭФ-П, СТЭФ-ПВ, РЭМ 320, 321, 323, 327—329
СОНФ, СТИФ, СТНФ, СТПА, СТФ, СТЭК, СФ, ФТС 346, 347, 349, 351—354
Текстогетинакс ПГТ 315
Текстолиты:
А, АСТ-А, АСТ-Б, Вр, Г, ЛТ 313, 315, 343 Ткани:
ЭИ-1, ЭИ-2, ЭИ-3, ЭИ-4 247, 249, 273
АЛТ-1, АЛТ-2, АТ-1, АТ-2, АТ-3, АТ-10 (асбестовые) 267, 268
Эксцельсиор I (шелковые) 250
Эксцельсиор 2, Эксцельсиор 3 (капроновые) 250
ТС (кварцевые) 263
ПС-ИФ, ПС-ИФ/ЭП, ПСС-ИФ/ЭП, СП, СПТ, ТВФЭ-2 (пропитанные) 29
Э1, Э1/1, Э2, Э2/1, ЭЗ, ЭЗ/З, Э4, Э4/4, Эс4 (стеклянные) 260
Т-9Т, Т-10Т, Т-П-Р, ТУПР (стеклянные) 259
Триэтаноламинтитанат ТЭАТ-1 132
Трубки лакированные:
ТКС, ТЛВ, ТЛМ, ТЛНК, ТПС, ТСП, ТЭС 299—303
Трубки радиокоитурные ТР 333, 334
Трубки стеклопластиковые:
ТСПВ, ТСПМ, ТСПО, ТСПС 331, 338, 339
Трубки стеклотекстолитовые ЦСК 337
Трубки стеклоэпоксифенольные ЦСЭВ, ЦСЭФ
331, 335, 336
Трубки текстолитовые ТХ 335
Трубки термоусаживающиеся ТТЭ-С, ТТЭ-Т 311
Трубки фибровые:
ВВ, НВ, К 243
Трубки эластомерные:
ТЗЭТ, ТКР, ТКРТ, ТКСП, ТКСТ, ТРТ, ТРФ 303—307
Ускорители:
УП-0628, УП-606/2, УП-606/3 148
НК-1 148
Фибра листовая ФЭ 244
Хладоны (дифтордихлорметаны) :
хладон-12 44, 49
хладон-112, хладон-113, хладон-114 88
Цилиндры бумажно-бакелитовые:
ЦБС, ЦБТ, ЦБФ, ЦБФО, ЦБФОС 331, 332
Цилиндры радиокоитурные ЦР 333, 334
Цилиндры стеклопластиковые:
ЦБ, ЦОМ, ЦОМ-Д, ЦОР, ЦСПМ 331, 338, 340
Цилиндры стеклотекстолитовые ТСК 337
Цилиндры стеклоэпоксиноволачные ЦСЭН 331, 337
Цилиндры стеклоэпоксифенольные ТСЭФ 331, 335, 336
Цилиндры текстолитовые ЦХ1, ЦХ2 335
Шнуры асбестовые:
ШАВТ, ШАГ, ШАМ, ШАП-1, ШАП-2, ШАПТ, ШЛИ-1, ШЛИ-2, ШЛОН, ШЛТ 266
Шнуры стеклянные:
АСЭЧ(б), ШБЭС, ШЭС-1, ШЭС-2 259, 261
Эмали:
АС-95 163
ГФ-92ХС, ГФ-92ГС, ГФ-913, ГФ-916,
ГФ-927, ГФ-952 163
КО-959, КО-97, КО-911, КО-935, КО-936,
КО-976 165
НТ-929 163
ПФ-910, ПФ-922, ПФ-934, ПФ-939, ПФ-954,
ПФ-964 163, 166
ХВ-785 163
ХВ-973, ХС-982 163
ЭП-91, ЭП-919, ЭП-921, ЭП-925, ЭП-933,
ЭП-968, ЭП-979 165, 167
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . i . в	.
Введение.............................
Ю. В. Корицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев
Список литературы ......
Раздел 1. Общие справочные сведения Б. М. Тареев
1.1. Единицы и размерности физических величин .......................
Общие сведения..................
Единицы СИ и их обозначения . Кратные и дольные приставки Соотношения между различными единицами ......................
Геометрические, механические и общефизические величины Термические величины	. .	.
Электромагнитные величины Световые величины .	. .	.
Радиационные величины Относительные и логарифмические величины .......................
1.2. Важнейшие физические постоянные Список литературы ................
Раздел 2. Общие свойства электроизоляционных материалов
Б. М. Тареев
2.1.	Определение, назначение и классификация электроизоляционных материалов .........................
2.2.	Электропроводность диэлектриков 2.3. Поляризация диэлектриков 2.4. Диэлектрические потери
2.5.	Пробой диэлектриков
2.6.	Термические свойства электроизоляционных материалов
2.7.	Различные физико-химические свойства электроизоляционных материалов ...........................
Список литературы ......
Раздел 3. Газообразные диэлектрики М. И. Сысоев
3.1.	Общие сведения .
3.2.	Диэлектрическая проницаемость
3.3.	Электропроводность и диэлектрические потери ........................
3.4.	Развитие разрядов в газах
3.5.	Электрическая прочность газовых промежутков. Закон подобия разрядов ..............................
3.6.	Газы с высокой электрической прочностью..........................
3.7.	Электрическая прочность сжатых газов .	.....................
3	3.8. Разряд в газе вдоль поверхности
4	твердого диэлектрика ...	54
3.9.	Электрическая прочность газовых-
промежутков при высокой частоте	57
6	3.10. Электрическая прочность воздуш-
ных промежутков в сильнонеоднородном электрическом поле .	.	59
3.11. Электрическая прочность вакуумных промежутков ....	60
3.12. Применение газов в качестве элек-
у	трической изоляции .	.	.	.	63
17 Список литературы.....................	64
7 8
Раздел 4. Жидкие диэлектрики
8 Д. С. Варшавский, Г, Д. Головань
8	4.1.	Общие сведения..................64
11	4.2.	Основные свойства электроизоля-
12	ционных жидкостей .	.	.	.	65
14	4.3.	Нефтяные электроизоляционные
14	масла ........	72
4.4.	Жидкие диэлектрики на основе
14	хлорированных углеводородов .	81
15	4.5.	Жидкие диэлектрики на основе по-
16	лиорганосилоксановых (кремний-
органических) соединений (ПОСЖ)	84
4.6.	Жидкие диэлектрики на основе
фторорганических (ФОСЖ) и хлорфторорганических (ХФОСЖ) соединений .......................- 88
4.7. Жидкие диэлектрики на основе сложных эфиров. Касторовое Масло. 89
16	4.8. Жидкие диэлектрики на основе
17	синтетических углеводородов .	89
21 Список литературы ......	91
30
35
Раздел 5. Электроизоляционные поли-
37 меры
К. С. Сидоренко, Э. 3. Аснович, Ю. К. Петрашко, Э. И. Хофбауэр
40
42	5.1. Общие сведения..................91
5.2. Органические синтетические	карбо-
цепные полимеры .	.	.•	.- .	ЮЗ
Полиолефины............... ЮЗ
Полимеры галогенпроизводных' непредельных углеводородов	.	107
43	Поливиниловый спирт и его	слож-
43	ные эфиры...................116
Полиакрилаты, полиметакрилаты,
45	полиакрилонитрил .	.	.	.	117
46	Виниловые полимеры с циклическими заместителями .	.	. .	119
Полимеры с фениленовой группой
47	в основной цепи.................123
5.3. Органические синтетические гетеро-
49	цепные полимеры ....	125
Сложные полиэфиры ....	125
51	Простые полиэфиры ....	129
366
Оглавление
Эпоксидные смолы и полимеры на их основе...................... 130
Полимеры с атомами азота в основной цепи.....................134
Полимеры с гетероциклами в цепи 138
Полимеры с атомами серы в основной цепи (полисульфоны) .	.	140
5.4. Кремнийорганические полимеры	141
5.5. Природные смолы и эфиры целлюлозы .	.	.....	143
Список литературы ....................144
Раздел 6. Лаки, эмали, компаунды, клеи
|К. И. Эабырина\, В. В. Астахин,
Г. Л. Бочкарева, А. К. Варденбург,
К. С. Сидоренко, В. В. Трезвое
6.1.	Общие сведения .....	145
6.2.	Классификация электроизоляционных паков..........................145
6.3.	Исходные материалы, применяемые для изготовления электроизоляционных лаков, эмалей и компаундов ...........................146
6.4.	Производство электроизоляцион-ч ных таков...................... 151
(6.5. Пропиточные лаки .	.	.	.	152
Назначение и общие требования	152
Марки и области применения	.	152
Свойства маслосодержащих пропиточных лаков................152
Свойства пропиточных лаков на основе модифицированных синтетических полимеров .	.	.	152
Свойства пропиточных лаков на основе немодифицированных синтетических полимеров .	.	.	155
6.6.	Покрывные лаки.................159
Назначение и общие требования	159
Марки и области применения	159
Свойства покрывных лаков .	.	159
6	7. Покрывные эмали .	.	.	.	159
Назначение и общие требования	159
Способы получения эмалей и их применение......................168
Марки, области применения и свойства эмалей .	.....	168
6.8.	Клеящие лаки...................168
Назначение и общие требования	168
Марки, области применения и свойства клеящих лаков .	.	.	.	168
6.9.	Лаки для обмоточных проводов	171
Лаки для эмалирования проводов	171
Лаки для проводов с эмаль-стек-ловолокнистой изоляцией .	.	174
6.10.	Компаунды .	.....	174
Общие сведения..................174
Исходные продукты, применяемые для изготовления компаундов .	174
Приготовление и применение компаундов ........................175
Свойства компаундов .	.	.	176
Битумные и другие компаунды .	195
6.11.	Клеи..........................197
Общие сведения..................197
Марки и области применения .	204
Свойства клеев ................ 204
Список литературы ......	206
Раздел 7. Воскообразные диэлектрики Р. С. Холодовская, В. П. Вайсфельд
7.1.	Общие сведения .....	206
7.2.	Полиэтиленовый и полиизобутиленовый воски........................206
7.3.	Парафин........................207
7.4.	Церезин........................208
7.5.	Вазелин .	.	.»	...	209
7.6.	Олеовакс ......	210
Раздел 8. Древесина, бумага, картон, фибра
Т. Б. Жиляев, Д. С. Варшавский»
Л. С. Линова, Е. А. Чайкина
8.1. Общие сведения о природных ма-
териалах .......................210
8.2.	Древесина как электроизоляционный материал........................214
8.3.	Конденсаторная	бумага .	.	.	215
8.4.	Кабельные и трансформаторные бумаги..............................224
8.5.	Разные бумаги из природных волокон ............................. 227
8.6.	Бумаги из синтетических волокон	231
8.7.	Электроизоляционные картоны .	233
8.8.	Фибра...........................243
8.9.	Специфические методы испытаний	244
Список литературы......................246
Раздел 9. Органический текстиль
| М. И. Мантров\, В. П. Вайсфельд
9.1.	Общие сведения................
9.2.	Текстильные материалы из натуральных волокон ...................
9.3.	Искусственные и синтетические волокна и материалы из них
Раздел 10. Неорганические волокнистые материалы
247
247
250
[М. С. Асланова!, Е. А. Чайкина
10.1. Стеклянное волокно и изделия
из него..........................251
10.2.	Состав и свойства стекол для изготовления волокна ....	252
10.3.	Физико-химические свойства неорганических волокон и материалов на их основе .	.	.	252
10.4.	Электрические свойства .	.	.	254
10.5.	Ассортимент изделий из непрерывного стеклянного волокна 257
10.6.	Высоконагревостойкие волокна и нитевидные кристаллы .	. .	262
10.7.	Асбест и изделия из него	. .	265
Список литературы..................... 270
Раздел 11. Пропитанные волокнистые материалы
К. И. Забыринс\, [В. В. Кудрявцев! >
М. Б. Фромберг!
11.1.	Общие сведения................271
11.2.	Классификация лакотканей .	.	271
11.3.	Хлопчатобумажные и шелковые лакоткани...........................273
11.4.	Стеклолакоткани...............278
11.5.	Стеклолакоткани на основе фторопластов ..........................283
11.6.	Резиностеклолакоткани . . .	284
Оглавление
367
11.7.	Липкие и самосклеивающнеся стеклолакоткани и резиностеклолакоткани ........................
1-1.8. Поведение лакотканей в эксплуатации ............................
11.9.	Лакобумага..................
11.10.	Изоляционная липкая прорези-. ненная лента ...................
11.11.	Изоляционная смоляная лента
11.12.	Бакелизированная бумага
11.13.	Пропитанные ткани
Раздел 12. Электроизоляционные гибкие трубки
В. А. Масловский, О. И. Ицелев
12.1. Общие сведения .	.	. .
12.2. Лакированные трубки
. 12.3. Эластомерные трубки
12.4.	Пластмассовые трубки
12.5.	Термоусаживающиеся трубки
12.6.	Методы испытаний .	.	.	.
Список литературы...................
Раздел 13. Слоистые пластики, профильные стеклопластики и препреги Е. Ф. Зинин, Г. М. Дулицкая, И. Д. Вайсфельд. В. В. Коновалов
13.1. Общие сведения .	. . .
13.2. Листовые слоистые пластики Гетинакс электротехнический Текстолит .........................
Древеснослоистые пластики	.	323
Электротехнические препреги	.	324
287	13.3.	Профильные стеклопластики	и
стеклопластиковые трубки .	.	325
289	13.4. Поведение в эксплуатации листо-
294	вых и профильных пластиков .	327
13.5.	Намотанные изделия .	.	.	330
294	Намотанные изделия на основе
295	бумаги и тканей .....	330
296	Намотанные изделия на основе
296	стеклонаполнителей .	.	.	335
13.6.	Конденсаторные втулки и остовы для высоковольтных	вводов	341
13.7.	Намотанные прессованные текстолитовые стержни ....	342
13.8.	Механическая обработка	, .	343
299 Список литературы................  344
303 308 Раздел 14. Базисные материалы для ЗП	производства печатных плат
311	А. В. Васильев, В. И. Смирнова,
312 Д. И. Житомирская, Н. И. Лазарева 345
14.1.	Общие сведения................345
14.2.	Высокочастотные базисные материалы для производства печатных плат............................347
14.3.	Фольгированные сверхвысокоча-
313	стотные материалы ....	355
313	Список литературы...................  356
313	Предметный указатель..................356
315	Указатель марок	362
СПРАВОЧНИК ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМ
МАТЕРИАЛАМ. Т.1
Редактор |и. В. А н т и к|
Художественный редактор А. А. Белоус Технический редактор А. С. Давыдова Корректор Л. С. Тимохова
ИБ № 916
Сдано в набор 12.06.85. Подписано в печать 14.02.86. Т-00524. Формат 70X108V16. Бумага типографская № 1. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 32,2. Усл. кр.-отт. 32,2. Уч.-изд. л. 48,65. Тираж 60 000 зкз. Заказ № 232. Цена 2 р. 90 к.
Энергоатом из дат, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Владимирская типография Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7