Электроизоляционные покрытия
Электроизоляционные покрытия предназначены для защиты узлов и деталей электрических машин, аппаратов, радиотехнической и радиоэлектронной аппаратуры от воздействия влаги, масел, растворителей, других химических реагентов, пыли, электрической дуги и др. Покрытия должны иметь хорошие электроизоляционные свойства, сохраняющиеся в течение длительного времени при эксплуатации в различных условиях [10, с. 135].
В зависимости от назначения покрытий преобладает роль тех или иных электрических показателей. От покрытий, создаваемых для защиты радиотехнических изделий (магнитопроводы, пьезокерамичес- кие элементы, конденсаторы и др.), требуется низкая электрическая проводимость и малые диэлектрические потери в широком диапазоне частот; при изоляции кабелей, проводов, трансформаторов, обмоток электрических машин особое внимание наряду с электрическим сопротивлением обращается на электрическую прочность; особыми свойствами должны обладать полупроводящие покрытия для противокоррозионной защиты изоляции пазовых и лобовых частей обмоток высоковольтных электрических машин. При заметном повышении температуры диэлектрические характеристики ухудшаются у алкидных, полиэфирных, эпоксидных покрытий, значительно меньше - у кремнийорганических.
В условиях воздействия атмосферы высокой влажности хорошую устойчивость проявляют эпоксидные, кремнийорганические и фторопластовые покрытия. Коэффициент водопроницаемости для электроизоляционных покрытий не должен превышать 2-КН*1 м2/(г*Па). Высокими влагозащитными свойствами характеризуются битумно-мас- ляные, полиэфирные, полиуретановые, фенолоалкидные покрытия. В мягких условиях эксплуатации для электроизоляции применяют большое число лакокрасочных материалов. При длительной эксплуатации покрытия должны обладать хорошей адгезией. Эпоксидные покрытия обладают высокими механическими свойствами и адгезией к разным материалам. Хорошей адгезией обладают алкидные, фенолоалкидные, полиуретановые, полиэфирные покрытия; более слабая адгезия - у кремнийорганических покрытий. Твердость эпоксидных покрытий по маятниковому прибору составляет 0,8-0,9, для остальных покрытий твердость находится в пределах 0,4- 0,8. При повышенных температурах твердость кремнийорганических покрытий заметно снижается.
Широкое применение находят пигментированные электроизоляционные лакокрасочные материалы. При введении пигментов уменьшается проницаемость покрытий, в том числе влагопроницаемость. Пигменты и наполнители обусловливают специфические свойства
полупроводящих покрытий для высоковольтной изоляции. Применение технического углерода и графита в покрытиях для пазовой части обмоток дает возможность достичь удельного поверхностного сопротивления J02- НИ Ом.
В среднем электрическая прочность лаковых пленок составляет 80—120 МВ/м (кВ/мм), пленок эмалей - 50-80 МВ/м; удельное объемное электрическое сопротивление равно соответственно 1012— 1014 и 1010-Ю12 Ом-м. г
Электроизоляционные лакокрасочные материалы по основному назначению можно разделить на следующие группы:
пропиточные лаки (МЛ-92, ГФ-95, ФЛ-582, ПЭ-933, КО-916, ДФ, КО-918, КО-921, КО-946, КО-964 и др.);
покровные лаки (КФ-965, ЭП-9114, МЛ-92, КФ-916, ДФ-971 и др.); лаки для эмалирования проводов (ВЛ-931, ПЭ-943, ПЭ-943Б, ПЭ-939 и
др-);
покровные эмали (ГФ-913, ГФ-952, ЭП-919, ЭП-91, КО-911, ЭП-974, КО-935, ОС-92-07 и др.).
В табл. 6 и 7 Приложения приведены типичные примеры электрических характеристик покрытий на основе органорастворимых материалов.
В табл. 7.1 сопоставлены электроизоляционные свойства покрытий на основе водоразбавляемых материалов - грунта ФЛ-093 и эмали В-ЭП-2100, наносимых методом анафореза, и органорастворимой эмали ЭП-274.
Установлено, что, несмотря на небольшую толщину электрофорез- ных покрытий (15—25 мкм), они обладают хорошими электроизоляционными показателями как до, так и после воздействия влаги и превосходят по устойчивости к снижению показателей pv и Unp при увлажнении для более толстого покрытия на основе традиционной эмали.
Необходимо отметить, что природа металлической подложки также оказывает влияние на качество покрытий: покрытия, сформированные на дюралюминии, более влагостойки, чем покрытия, сформированные на стали. По-видимому, определенный'металл или его оксиды могут каталитически влиять на процессы отверждения и характер структуро- образования в пленках покрытий.
Покрытия на основе порошковых красок из термопластичных пленкообразователей обладают высокими диэлектрическими свойствами.
Покрытия из полиолефинов. Диэлектрические показатели покрытий, за исключением покрытий, наполненных техническим углеродом, незначительно отличаются от показателей исходных полимеров и мало изменяются с частотой от 50 до 106 Гц. Покрытия из ПЭНД, пигментированного оксидом хрома, характеризуются следующими показателями: е' =2,8; tg6=10J; ру = 1017 Ом-м. После теплового старения при 70 °С в течение 500 ч эти свойства сохранились, однако заметно снизились после 200 ч испытания в гидростате и везерометре [74, с. 74; 75, с. 96].Покрытия из поливинилбутираля. Диэлектрические свойства покрытий достаточно высоки и не изменяются в процессе длительного (500 ч) теплового старения при 70 °С. Например, краска П-ВД-212 - порошкообразная смесь, содержащая 80% поливинилбутираля, 5% пластификаторов, 15% пигментов и наполнителей. Двухслойное покрытие краской толщиной 160-250 мкм характеризуется масло-, бензо- и водостойкостью. Интервал рабочих температур от - 60 до 60 °С; удельное объемное электрическое сопротивление 1017 Ом-м; диэлектрическая проницаемость - 3,8; tg б =2-10-3 - 13" 10-3; электрическая прочность - 50 мВ/м. После выдержки в везерометре и гидростате показатели ру и Епр резко снижаются [74, с. 77; 75, с. 99].
Покрытия из поливинилхлорида. Диэлектрические показатели невысоки, что объясняется присутствием большого количества низко молекулярных пластификаторов. При частоте 103 Гц е' = 6,6; tg б =0,10; р, = 1,5-1013 Ом-м [74, с. 80; 75, с. 102].
Полиамидные Покрытия характеризуются высокой механической прочностью, хорошими антифрикционными свойствами, удовлетворительными диэлектрическими показателями.
Покрытия из фторопластов отличаются низким коэффициентом трения, устойчивостью к абразивному износу, хорошими электроизоляционными свойствами. Диэлектрические свойства покрытий из фторопласта 40ДП при частоте 106 Гц практически не изменялись при тепловом старении при 200 °С в течение 2000 ч: е' =3,2; tg б = 7-10~3; pv = 101* Ом-м.
Покрытия из пенталласта - 3,3-бис(хлорметил)оксациклобутана - имеют хорошие диэлектрические характеристики, сохраняющиеся и при 120 °С: е' = 3,1; tg б = 1,1-Ю"3, р, = 2,5-10“ Ом-м [74, с. 90; 75, с. 111].
Ниже будут рассмотрены покрытия на основе порошковых красок
из термореактивных пленкообразователей.
Эпоксидные покрытия. Для производства красок применяют в основном диановые олигомеры. Свойства покрытий зависят от температуры отверждения, с повышением которой они улучшаются, что обусловлено достижением более высокой степени сшивки. Краски предназначены для нанесения электроизоляционных и противокоррозионных покрытий на металлические изделия. Краска П-ЭП-219 при толщине 325-375 мкм должна иметь электрическую прочность не ниже 20 МВ/м.
Все изложенное выше показывает возможность получения изоляционных лакокрасочных покрытий с требуемым комплексом электрических показателей.
Наиболее широко в технике применяются эпоксидные и кремнийорганические покрытия, которые обладают высокими диэлектрическими свойствами.