Электроизоляционные кремнийорганические покрытия
.По потреблению кремнийорганических соединений электротехническая промышленность занимает одно из первых мест. Применение кремнийорганической изоляции дает возможность обеспечить надежную работу изделий при увеличении мощности электрических машин без изменения их габаритов или уменьшить размеры изделий при сохранении их мощности и надежности.
Большинство кремнийорганических соединений являются диэлектриками с проводимостью в пределах 10~15—10—8 См/м.Молекулы кремнийорганических соединений имеют в основной лепи слабополярную связь Si—О—Si. Дипольный момент ее мал вследствие близости угла связей у атома кислорода к 1 SO". При увеличении степени полимеризации (например, линейных полидиметилсилокса- нов) от единиц до нескольких десятков (до размера сегмента) их электропроводность снижается, е' повышается, температурная область гфоявления релаксационных давлений и энергия активации подвижности возрастают. Дальнейшее увеличение степени полимеризации до предельных практически реализуемых величин, как и введение небольшого числа сшивок, вызывает незначительное увеличение е' и сдвиг области релаксации в сторону более высоких температур.
Величина е' у полимеров этого типа как в стеклообразном, так и в высокоэластическом состоянии не превышает 3,0- 3,5, a tg б в области максимума дипольно-сегментальных потерь может достигать 10-2 и зависит от частоты электрического поля.
На основе кремнийорганических полимеров созданы материалы, обеспечивающие длительную эксплуатацию покрытий при температуре даже более 180 °С, а кратковременную - при 500-600 °С. При действии высоких температур (250-400 °С) и наличии в атмосфере кислорода у полимеров происходит окисление боковых органических групп. Основная цепь сшитого полимера начинает разрушаться только при температурах, близких к 500 °С. Учитывая, что доступ кислорода внутрь изоляции затруднен, термоокислительная деструкция проходит медленно, и эксплуатационные свойства сохраняются длительное время.
По химическому составу различают полиметилсилоксановые, поли- метилфенилсилоксановые, полиэтилфенилсилоксановые, полифенил- силоксановые полиалюмоорганосилоксановые лаки. Кроме чисто по- лиорганосилоксановых применяются лаки, модифицированные полиэфирными и эпоксидными смолами. Электрические свойства таких материалов являются промежуточными между свойствами полиорганоси- локсанов и эпоксидных смол, причем модификация способствует повышению адгезии и улучшению механических характеристик пленок.
Лаковые покрытия на основе полиалкилсилоксанов имеют хорошие диэлектрические свойства. При электрическом пробое на лаковой пленке не остается проводящего обугленного следа, как это происходит при пробое пленок карбоцепных полимеров.
Недостатком большинства кремнийорганических лаков является .высокая температура их отверждения. Для снижения температуры и сокращения продолжительности отверждения применяют катализаторы - органические,кремнийорганические, злементоорганические.Так, модификация органическими олигомерными соединениями часто дает возможность снизить температуру отверждения: например, лаки КО-919 и КО-945 высыхают при комнатной температуре. В табл. приведены характеристики ряда кремнийорганических покрытий.
В качестве пленкообразователей применяются полиорган оси лаза новые полимеры, содержащие в основной цепи связи Si-NH-Si. Покрытия на их основе обладают хорошими диэлектрическими характеристиками, мало зависящими от температуры. Ниже приведены электричес кие свойства пленок полиметилсилазана (I), полиметилвинилсилазана (II) и полиметилфенилсилазана.Такие лаковые покрытия отличаются хорошей влагостойкостью и высокими диэлектрическими показателями, мало изменяющимися при воздействии влаги. В качестве примера можно привести лаки К0960 и КО-961П, высыхающие при комнатной температуре.Сочетание высокой термостойкости, инертности к агрессивным средам и хорошие диэлектрические свойства в широком температурно-частотном интервале присущи олигометаллоорганосилоксанам. Природа металла влияет на интенсивность роста tg б при высоких температурах, причем увеличение tg б покрытий из олигомеров, содержащих у атома кремния фенильные радикалы, по сравнению с другими органосилоксановыми олигомерами наблюдается при более высоких температурах.
В табл. представлены в качестве примера значения e', tg б при частоте 103 Гц, pv и£пр, а также Тхар, при которой величина tg 6 становится равной 0,1, для покрытий на основе олигометаллоорганосилок- санов.
Полученные покрытия могут использоваться для защиты прецизионных потенциометров, работающих при повышенных температурах и вибрации (температура эксплуатации 250-270 °С).
Вместе с тем при введении металлсодержащих олигоорганосилокса- нов в алкидные лаки улучшаются электрические характеристики алкидных покрытий. Эффективность введения модификатора определяется природой органических групп у атома кремния, количеством введенного модификатора и наличием в модификаторе металла.На основе кремнийорганических лаков производят эмали для получения влаго и термостойких покрытий, которые сохраняют свои свойства в морской и пресной воде и в различных условиях тропического климата; они стойки к воздействию различных газов и паров, а также некоторых агрессивных химических сред.
В табл. приведены характеристики некоторых эмалевых покрытий.
Широко применяются кремнийорганические эмали КО-834 воздушной сушки на основе полиметилфенилсилоксанового лака, отверждаемого полиорганосилазаном. На их основе получены покрытия, продолжительное время работающие при температурах до 300 °С. При введении в систему полиорганосилазана в 2 раза снижается потеря массы при 300 °С, а также уменьшается способность к размягчению при повышении температуры выше 100 °С. Полученные покрытия имеют высокие диэлектрические свойства: рv = 6*1013 Ом-м; е'=3,5; tg б = = 0,007; потеря массы при 300 °С в течение 1000 ч составляет 10%.