Физико – химические характеристики

Растворимость – важное свойство для подбора растворителей лаков, пластификаторов, для оценки стойкости электроизоляционных материалов к действию различных жидкостей, с которыми эти материалы соприкасаются в процессе изготовления изоляции ( например, при покрытии лаком ) и в процессе эксплуатации (например, изоляция маслонаполненных трансформаторов).

Растворимость твердых материалов можно оценить по количеству материала, переходящему в раствор за единицу времени с единицы поверхности материала, соприкасающейся с растворителем, или по тому наибольшему количеству вещества, которое может быть растворено в данном растворителе, т.е. по концентрации насыщенного раствора. При повышении температуры растворимость сильно увеличивается.

Химостойкость- это стойкость к коррозии различными химичес­ки активными веществами - газами, водой, кислотными и щелочными растворами. Для каждого материала и конкретных условий эксплуата­ции она определяется экспериментально.

У жидких диэлектриков это свойство оценивается кислотным числом, характеризующим содержание в материале свободных кис­лот. Эта величина определяет технологические особенности материа­ла, а также способность его вызывать коррозию соприкасающихся с ним тел, например металлов.

Кислотное число - количество граммов КОН, которое требуется для нейтрализации всех свободных кислот, содержащихся в 1 кг, ис­пытываемого материала (например,0,4 г. КОН/кг., или 0,4 мг. КОН/кг).

Светостойкость-способность материала сохранять свои эксплу­атационные характеристики под действием светового излучения. Световое, особенно ультрафиолетовое излучение, может оказывать опре­деленное воздействие на диэлектрики и полупроводники, вызывая фо­топроводимость, различные химические изменения и ускоряя старение органических минералов. Под действием светового облучения некоторые материалы теряют механическую прочность и эластичность, в ре­зультате чего в них появляются трещины, лаковые покрытия отстают от подложки.

Радиационная стойкость характеризует способность материалов сохранять свою работоспособность в условиях интенсивного облуче­ния или после радиационного воздействия. Не менее важным является радиационное воздействие на материалы с целью полезного измене­ния структуры, улучшения или придания им новых свойств (радиаци­онная сварка полимеров, легирование полупроводников).

Жесткое электромагнитное излучение, электроны высоких энергий, тяжелые заряженные частицы (протоны, альфа-частицы), нейтроны поглощаются веществом, создавая различного рода радиационные эф­фекты. Со временем количество дефектов накапливается, поэтому ра­диационная

стойкость определяется суммарной дозой излучения, поглощенного веществом.

Единицами поглощения дозы рентгеновского и гамма излучений является рентген (Р) и Кл/кг (1Р=2,58 * 10^-4Кл/кг). Часто радиационную стойкость выражают общим числом радиоактивных частиц, попа­дающих на единицу площади вещества и вызывающих заметное ухудше­ние его основных параметров, например, нейтрон/м².

Полупроводниковые материалы и приборы заметно повреждаются реакторным излучением дозой 10¹⁸нейтрон/м². Многие диэлектрики

обладают значительно большей радиационной стойкостью, выдерживая дозы до 10²² нейтрон/м².

Вязкость - у твердых тел - способность необратимо поглощать энергию при их пластическом деформировании; у жидкостей и газов - оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Если вязкость велика, жидкость густая и ее частицы имеют малую подвижность. Если же вязкость мала, частицы жидкости подвижны т.е. она обладает хорошей текучестью. Вязкостью определяется пропитывающая способность жидких диэлектриков. Чем меньше вяз­кость пропиточных электроизоляционных составов (лаков, компаун­дов), тем глубже проникают они в поры волокнистой изоляции. С воз­растанием вязкости пропитывающая способность жидких диэлектриков уменьшается.

Вязкость оценивается коэффициентом внутреннего трения. Раз­личают кинематическую (м²/с) и условную -С-(стокс) вязкости.1 Стокс = 10^-4 м ² /c.

Вязкость всех жидкостей уменьшается с ростом температу­ры. Это объясняется уменьшением сил взаимодействия между частица­ми жидкости.

Водопоглощение позволяет оценить способность диэлектрика противостоять воздействию воды, которая проникая в поры материала, вызывает снижение его электрических характеристик. Для оценки водопоглощения образцы твердых диэлектриков вначале взвешивают, а затем погружают в сосуд с водой при комнатной температуре. По ис­течении 24 часов

образцы извлекают из воды и снова взвешивают.

Водопоглощение материала (в %) оценивают по формуле:

W=[(G₂-G₁)/G₁ ] 100%

где: -G₁- масса образца материала в высушенном состоянии, -G₂ -масса образца после выдержки в воде 24 ч.

Тропическая стойкость характеризует электроизоляционные материалы, предназначенные для электрооборудования, работающего в условиях тропического климата.

Эти условия характеризуются высокой температурой окружающе­го воздуха (45-55°С).резким изменением температуры в течение су­ток (на 40°С и больше),высокой влажностью воздуха (90-95%%) боль­шой интенсивностью солнечной радиации, воздействием плесневых грибков и различных микроорганизмов, повреждающих многие электро­изоляционные материалы органического происхождения, насекомых и грызунов, повреждающих изоляцию в электрооборудовании открытого типа, воздуха, содержащего соли и пыль.

Разрушающему действию подвергаются как органические матери­алы, так и многие пластмассы с древесными наполнителями.

Изделия из этих материалов можно применять только в герме­тически закрытых кожухах, или защищенными толстым слоем тропичес­ких компаундов типа эпоксидных.

Наиболее стойки к тропическим воздействиям материалы неор­ганического происхождения - электрокерамика, бесщелочное стек­ло, многие синтетические диэлектрики органического происхождения (бакелитовые, эпоксидные смолы, фторопласты и др.).

Тропическую стойкость электроизоляционных материалов опре­деляют специальными испытаниями.

Вопросы для контроля.

1.Перечислите основные механические свойства электротехни­ческих материалов и единицы их измерений.

2.Перечислите основные электрические свойства электротехни­ческих материалов и единицы их измерений.

3.Как изменяется удельное электрическое сопротивление диэлектриков, полупроводников и проводников при изменении температу­ры?

4.Перечислите основные тепловые характеристики электротех­нических материалов.

5.Перечислите основные физико-химические характеристики электротехнических материалов.