Яковлев АД 2020

Поскольку большинство изделий эксплуатируется в условиях пе­ ременной влажности или при повышенной температуре, электроизо­ ляционные покрытия должны быть водо­, масло­ и нагревостойкими. В частности, предельно допустимое значение коэффициента водопро­ ницаемости для покрытий на электро­ и радиодеталях, работающих в сложных климатических условиях, составляет 2 • 10­ 1 4 м2 /(ч • Па).

Наиболее высокая нагревостойкость электрической изоляции (до 800 °С) обеспечивается применением покрытий на неорганической основе ­ металлофосфатных, стеклокерамических. Рабочие темпера­ туры органических покрытий, как правило, не превышают 300 °С.

Покрытия электротехнического назначения, работающие при по­ вышенных температурах, характеризуют температурными индексами. Температурный индекс соответствует температуре (в °С), при кото­ рой срок службы материала равен 20 000 ч. Наиболее высокий темпе­ ратурный индекс имеют покрытия на основе полиимидов (рабочая температура 220­240 °С), полиамидоимидов (200 °С), полиорганоси­ локсанов (180 °С), полиэфироимидов (155­180 °С). Промышленно вы­ пускается широкий ассортимент лаков, эмалей и компаундов элек­ троизоляционного назначения. Примером могут служить лаки для эмалирования проводов ­ полиимидный ПАК­1, полиамидоимидный АД­9113, полиэфироимидный ПЭ­955, полиэфирный ПЭ­939, по­ лиуретановый УР­973, на основе ацеталей поливинилового спирта ВЛ­941 (лак метальвин); лаки, эмали и компаунды для пропитки и лакирования стекловолокнистой изоляции проводов и пропитки обмоток электрических машин ­ полиэфирные и кремнийорганиче­ ские ПЭ­933, КО­96, КО­964, компаунды КП­18, КП­34, КП­101 и др., для герметизации резисторов, а также деталей и узлов электротехни­ ческих машин ­ органосиликатные ОС­91­26, ОС­92­03, ОС­92­25. Все более широкое применение для целей электроизоляции находят порошковые краски и компаунды (П­ЭП­91, П­ЭП­971, УП­2191К) на эпоксидной основе, а также эпоксидно­силиконовые ­ ЭК­901.

Электропроводящие покрытия. Назначение электропроводящих покрытий ­ обеспечить прохождение электрического тока или отвод с поверхности возникающего статического электричества. Электро­ проводящими считаются покрытия, у которых pV < 105 Ом • м.

Повышенная электрическая проводимость покрытий достигается: 1) применением пленкообразователей с большой электронной (полу­ проводники) или ионной (полиэлектролиты) проводимостью; 2) ис­ пользованием электропроводящих наполнителей; 3) введением в со­ став покрытий или обработкой их поверхности ПАВ.

Кпленкообразователям­полупроводникам относятся соединения

ссистемой сопряженных двойных или тройных связей (полиимиды,

162

коллоидных металлов, и особенно металлов в состоянии наноча­ стиц.

Если использовать ферромагнитные наполнители, например кар­ бонил никеля, а формирование покрытий проводить в магнитном поле, то наполнитель распределяется по силовым линиям непрерыв­ ными тяжами; в результате получаются покрытия с особенно высо­ кими электропроводящими свойствами: p V = 10­ 5 ­10­ 6 Ом • м.

Для устранения седиментации токопроводящих красок вместо ме­ таллов широко применяют керн­пигменты ­ частицы минеральных наполнителей и стекломикросфер, покрытые тонким слоем металла.

Повышение электропроводности покрытий достигается при при­ менении ПАВ, в первую очередь катионоактивных. Особенно полез­ но их сочетание с сажей, учитывая положительное влияние ПАВ на ее диспергирование.

Разновидностью токопроводящих покрытий являются антиста­ тические. Их основное назначение ­ снятие статического электриче­ ства с поверхности диэлектриков, каковыми являются большинство полимеров и покрытий, и, нередко, обеспечение электропроводности субстратов­диэлектриков при нанесении на них жидких или порош­ ковых красок в электрическом поле высокого напряжения. Для антистатических покрытий наиболее важным показателем является удельное поверхностное сопротивление pS, которое должно быть не более 1010 Ом, а также цвет, особенно при окрашивании помеще­ ний. В этом отношении многие электропроводящие составы, в пер­ вую очередь с углеродными наполнителями, не всегда оказываются пригодными.

В основном используется три способа получения антистатиче­ ских покрытий:

1)обработка поверхности растворами ПАВ;

2)введение ПАВ в состав покрытий;

3)применение электропроводящих наполнителей.

Наименее стабильные результаты дает первый способ. С течени­ ем времени из­за испарения и миграции ПАВ внутрь пленки (или субстрата) антистатические свойства утрачиваются, pS возрастает. Более стабильными получаются покрытия при введении ПАВ в со­ став лакокрасочных материалов. Хорошие результаты, в частности, получены при применении катионоактивных ПАВ (соли четвертич­ ных аммониевых оснований пиридиния, амидазония, алкамона ДС, алкамона ГН и др.) в количестве 0,3­0,5 %.

Обширную группу антистатиков представляют композиции с электропроводящими наполнителями ­ оксидами металлов: олова, сурьмы, стронция, индия, представляющими собой высокодисперсные

164

порошки или чешуйки. При их введении в состав пленкообразователей в количестве 0,5­5,0 % образуются прозрачные (лаковые) покрытия с pS порядка 108 Ом, равно как и пигментированные любого цвета.

Пленкообразователями для получения электропроводящих (в том числе и антистатических) покрытий могут служить разные полиме­ ры и олигомеры ­ полиакрилатные, виниловые, эпоксидные, крем­ нийорганические, полиэфирные, полиуретановые. В частности, полу­ чили распространение электропроводящие эмали АК­5260, АС­588, ХВ­5211, ХВ­5235, В­АС­980 и др.

Электропроводящие покрытия нашли применение для изготовле­ ния печатных плат, в производстве термоэлементов (для обогревае­ мой одежды, спальных принадлежностей, стеновых панелей и др.), в качестве подслоя при металлизации пластмасс, для экранирования аппаратуры и конструкций от действия электромагнитных полей и защиты от излучений сверхвысоких частот. Детали с электропроводя­ щими покрытиями легко свариваются. Но основное назначение анти­ статических покрытий ­ защита пластмасс и других токонепроводящих материалов от возникновения статического электричества (покрытия на топливных стеклопластиковых цистернах, пластмассовых трубо­ проводах для перекачивания нефтепродуктов и прочих изделиях).

Трекингостойкие покрытия. Под трекингостойкостъю пони­ мают способность изолятора противостоять воздействию поверхно­ стных частичных электрических разрядов. С явлением трекинга часто сталкиваются при эксплуатации полимерной (например, стеклопла­ стиковой) электроизоляции высоковольтного оборудования, рабо­ тающего при сверх­ и ультравысоких напряжениях. При низкой тре­ кингостойкости изоляция нарушается, на поверхности образуется науглероженный след (трек). Чем больше время до образования тре­ ка, тем выше трекингостойкость.

Применение лакокрасочных покрытий ­ один из путей повыше­ ния трекингостойкости изоляции. Эффективность их действия, од­ нако, избирательна. Наилучшими являются покрытия, обладающие высокой адгезией к подложке и низкими значениями водопоглоще­ ния и электрической проводимости (pV = 101 6 ­101 7 Ом • м). Так, по стеклопластику и стеклотекстолиту применяются покрытия на основе полиуретановых лаков (УР­293, УР­1161), циклоалифатических эпок­ сидных олигомеров и полиорганосилоксанов. Трекингостойкость повышается при введении некоторых наполнителей (например, кар­ боната бария) и с увеличением толщины покрытий. При толщине 100 мкм трекингостойкость покрытий из лака УР­1161 ­ 14 ч, из лака УР­293 (с наполнителями) ­ 22­24 ч; трекингостойкость стеклопла­ стика без покрытий ­ не более 1,5 ч.

165

4.6.3. МЕТО Д Ы О ПРЕДЕЛЕНИЯ Э ЛЕКТРИЧЕС КИХ С ВО ЙС ТВ

Для определения электрических свойств лакокрасочных покры­ тий существуют тестированные методы и приборы. В частности, удельное объемное сопротивление определяют по ГОСТ 6433.2­71, диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических по­ терь в зависимости от частоты ­ по ГОСТ 6433.4­71 или ГОСТ 22372¬ 77, а электрическую прочность ­ по ГОСТ 6433.3­71. Для определения пользуются приборами типа ПУС­1, М­218, ИТН­6 или тераомметром Е6­3 (МОМ­4). Принцип измерения основан на оценке напряжения и силы тока, который проходит через образец, находящийся между двумя электродами. В случае порошковых красок применяют табле­ тированные образцы. Значение p V рассчитывают по формуле:

pV = KR„

где К ­ постоянная, определяемая геометрическими размерами электродов; Rx ­ значение сопротивления по показаниям прибора.

Диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь определяют с помощью высокочастотного измерителя индук­ тивности и емкости Е­7­5А, моста Р­571, куметров типа КВ­1, Е4­7, измерителей добротности типа Е­9­4, Е­9­5 и других приборов. Значе­ ние е находят путем сопоставления емкости конденсатора с образцом между обкладками Сд с емкостью воздушного конденсатора Св:

еСд/ Св.

Тангенс угла диэлектрических потерь рассчитывают по формуле:

tg 5 = coRQ,

где со = 2nf ( f ­ частота, обычно f = 50 Гц); R ­ сопротивление; С к ­ емкость конденсатора.

Электрическую прочность определяют на установке АИИ­70 и др. путем кратковременного воздействия электрическим током высокого напряжения на покрытие, находящееся на медной подложке (фольга, пластинка). Отмечают значение напряжения, при котором происхо­ дит пробой, и относят его к толщине покрытия в месте пробоя.

4.7. ТЕПЛО ФИЗИЧЕС КИЕ С ВО ЙС ТВА

Наиболее важными теплофизическими характеристиками покры­ тий, как и любых материалов, являются теплопроводность, темпера­ туропроводность, теплоемкость, коэффициент теплового линейного (или объемного) расширения.

Температуропроводностъ а связана с теплопроводностъю X сле­ дующей зависимостью:

166

Г Л А В А 5

ОС НО ВЫ КО РРО ЗИИ

ИЗА ЩИТЫ МЕТАЛЛО В

проблема коррозии и защиты металлов приобрела особую остроту и актуальность в последние три четверти века в связи с развити­ ем промышленности и строительства, интенсификацией технологиче­

ских процессов, резким увеличением количества выплавляемого и на­ ходящегося в обращении металла. Именно тогда учение о коррозии металлов стало складываться в самостоятельную науку. Большая за­ слуга в этом принадлежит видным отечественным ученым В. А. Кистя­ ковскому, Н. А. Изгарышеву, Г. В. Акимову, А. Н. Фрумкину, Н. Д. То­ машову, И. Л. Розенфельду, Я. М. Колотыркину и другим. По мере увеличения объемов выплавки металлов ужесточились условия их эксплуатации: возросли рабочие температуры, скорости и давления, разнообразнее стали эксплуатационные среды. Все это отрицательно сказалось на сохранности металлов и усилило требования к их защи­ те. Подсчитано, что в результате коррозии теряется ежегодно от 1 до 1,5 % имеющегося в обращении металла. Ведущее место в борьбе с коррозией металлов принадлежит лакокрасочным покрытиям, и для успешного их применения необходимо иметь полное и ясное пред­ ставление о протекающих коррозионных процессах и методах защи­ ты от коррозии.

5.1. О С НО ВНЫЕ ПО НЯТИЯ

5.1.1. О ПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛА С С ИФИКА ЦИЯ КО РРО ЗИИ

Коррозия ­ процесс разрушения металлов при химическом или электрохимическом воздействии окружающей среды. Это самопро­ извольный процесс, связанный с переходом системы металл ­ среда в более термодинамически устойчивое состояние, поэтому его проте­ кание можно контролировать по изменению поверхностной энергии Гиббса. Особенность коррозии ­ ее гетерогенный характер. Она вы­ зывается воздействием на металл жидких или газообразных продук­ тов и, как любой гетерогенный процесс, начинается с поверхности раздела фаз. Наиболее распространены и уязвимы в коррозионном отношении черные металлы, однако большое внимание приходится уделять защите цветных и даже редких металлов.

169