Размещено на http://www.allbest.ru/

Липецкий государственный технический университет

Кафедра Электрооборудования

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

по дисциплине Электротехническое и конструкционное материаловедение

Исследование свойств электроизоляционных материалов

Студент Боровских А. Д.

Группа ЭЭ-11-3

Руководитель Костина И. И.

Липецк 2012 г.

Содержание

Введение

1. Классификация пластмасс

2. Гетинакс

2.1 Общие характеристики

2.2 Применение

3. Текстолит

4. Стеклотекстолит

Заключение

Список источников

электроизоляционный материал пластмасса текстолит стеклотекстолит

Введение

Неметаллические материалы находят все возрастающее применение в различных отраслях техники. Достаточная прочность, жесткость, эластичность при низкой плотности, химическая стойкость во многих агрессивных средах. Обладание этими диэлектрическими свойствами при их технологичности делают неметаллические материалы незаменимыми. По происхождению неметаллические материалы различают: природные, искусственные, синтетические. Искусственные органические материалы получает с природных полимерных продуктов.

Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных повторяющихся элементарных звеньев, представляющих собой одинаковую группу атомов. Молекулярная масса таких молекул составляет от 500 до 1000000.

Пластическими массами, или пластмассами, называют материалы, изготовленные на основе полимеров и обладающие, на некоторой стадии переработки, свойством пластичности. Пластичностью, называется, способность тела к пластической деформации, которая заключается в изменении формы тела под влиянием внешних механических усилий, без нарушения связи между частицами, причем новая форма сохраняется после прекращения внешнего воздействия. Как правило, полимер, входящий в состав пластмассы, в период формования изделия находится в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразной (аморфной) или кристаллической форме.

Состав композиций разнообразен: простые пластмассы - это полимеры без добавок, сложные пластмассы - это смеси полимеров с различными добавками (наполнители, стабилизаторы и т.д.).

1. Классификация пластмасс

Пластмассы делятся на следующие классы:

а) по способу синтеза полимеров:

1) на основе полимеров, получаемых цепной полимеризацией, т.е. когда полимер состоит из структурных звеньев, соответствующих элементарному составу мономеров;

2) на основе полимеров, получаемых ступенчатой полимеризацией или поликонденсацией, т.е. когда полимер имеет структурные звенья, отличные от элементарного состава мономеров;

3) на основе химически модифицированных природных продуктов.

б) все пластические массы по поведению при нагревании делятся на:

1) термопластические (термопласты), допускающие многократное размягчение при нагревании и становящиеся твердыми при нормальных условиях;

2) термореактивные (реактопласты), необратимо переходящие при нагревании в твердое состояние.

в) по степени пластичности и эластичности: пластомеры (пластики) и эластомеры (эластики);

г) в зависимости от структуры: гомогенные (однофазные) и гетерогенные (многофазные);

д) по виду наполнителя: с твердым (например, слоистые) или с газообразным наполнителем;

е) по применению пластмассы можно разделить на: конструкционные, прокладочные, фрикционные, антифрикционные, электроизоляционные, теплоизоляционные, облицовочно-декоративные.

Наполнители - это органические и неорганические вещества в виде порошков, волокон, листов. Их добавляют в количестве 40 - 70 % для повышения механических свойств, снижения стоимости, изменения других параметров. В качестве наполнителей применяют специальные сорта пропиточной бумаги (в гетинаксе), хлопчатобумажные ткани (в текстолите) и бесщелочные стеклянные ткани (в стеклотекстолите). Перечисленные наполнители сначала пропитывают бакелитовыми или кремнийорганическими лаками, сушат и режут на листы определенного размера. Подготовленные листовые наполнители собирают в пакеты заданной толщины и подвергают горячему прессованию, в процессе которого отдельные листы при помощи смол прочно соединяются друг с другом.

Слоистые пластики - это материалы, изготовленные горячим отвердением, предварительно пропитанных синтетическими смолами, и уложенных слоями полотен ткани, бумаги, древесного шпона и т.д. Представляют собой группу самых прочных и универсальных по применению конструкционных пластмасс. Листовые наполнители, уложенные слоями, придают материалам анизотропность.

Слоистые пластики играют большую роль при изготовлении различного вида машин и оборудования, особенно электротехнического назначения. Рост электротехнической промышленности и совершенствование электрических машин и аппаратов, требует как неуклонного увеличения объемов производства, усовершенствования самих слоистых пластиков, так и рационального их применения.

Обычно слоистый пластик содержит около 50% полимера; при меньшем его содержании материал более экономичен, но зато менее прочен и хуже удерживает влагу.

Способ укладки листов в слоистой пластмассе особенно важен, когда сами листы наполнителя неоднородны по структуре и свойствам. Для древесного шпона различие в прочности вдоль и поперек волокон общеизвестно. В тканях наибольшую однородность свойств обеспечивает полотняное переплетение. Здесь нити основы и нити утка равномерно переплетены друг с другом. В кордной ткани, напротив, прочность максимальна вдоль нитей основы, а нити утка расположены редко и предназначены только для сплетения основы.

Важнейшими из слоистых электроизоляционных пластмасс являются гетинакс, текстолит и стеклотекстолит.

4. Гетинакс

4.1. Общие характеристики

Гетинакс представляет собой слоистый пластик, получаемый на основе модифицированных фенольных, анилиноформальдегидных и карбамидных смол и различных сортов бумаги. Гетинакс устойчив к действию химикатов, растворителей, пищевых продуктов. Обладает высокими электроизолирующими свойствами, особенно хорош в условиях повышенной влажности атмосферы.

По назначению гетинакс подразделяют на электротехнический и декоративный. Гетинакс электротехнический листовой представляет собой слоистый материал, полученный методом горячего прессования бумаги, пропитанной термореактивным связующим на основе фенолформальдегидных или эпоксидных смол. Длительно допустимая рабочая температура гетинакса от -65 °С до +120 °С. Электротехнический листовой гетинакс бывает различных марок: гетинакс марки I, гетинакс марки V, гетинакс марки X, гетинакс марки ЛГ (Таблица 1).

Таблица 1. Характеристики гетинакса

Гетинакс, как и все слоистые пластики, является анизотропным материалом. Его свойства неодинаковы в различных направлениях. Поэтому при описании этих свойств указывают, к какому направлению относится упомянутый показатель. Анизотропия наблюдается как в механических, так и электрических свойствах. Анизотропия электрических свойств может быть иллюстрирована примером, когда электрическая прочность высоковольтного гетинакса в направлении, перпендикулярном слоям, составляет 25 - 30 МВ/м, в то время как вдоль слоев (параллельно слоям) она всего 1 - 2 МВ/м.

Некоторые виды электротехнического гетинакса с одной стороны облицовываются электролитической медной фольгой толщиной 35 мкм. Такое покрытие придает материалу дополнительную нагревостойкость и способностью к самозатуханию.

Гетинакс, как и все слоистые пластики, поддается обычным способам механической обработки: обточке, сверлению, фрезерованию, распиловке и штамповке.

2.2 Применение

Электротехнический гетинакс применяют в качестве электроизоляционного материала в производстве электромашин, в трансформаторах и телефонной аппаратуре, в радиотехнике, в высоковольтной аппаратуре. Из него изготавливают электроизоляторы, пластинчатые и трубчатые панели, колодки зажимов, изолирующие шайбы, прокладки, трубы и цилиндры. Фольгированный гетинакс применяют для изготовления плат для печатных схем.

Декоративный гетинакс используется для внутренней облицовки стен кают, коридоров, салонов кораблей, самолетов, автобусов, троллейбусов и железнодорожных вагонов, а также для отделки мебели и в строительстве.

5. Текстолит

Текстолит - слоистый пластик, изготовляемый в виде листов из хлопчатобумажной ткани, пропитанной резольной фенолоформальдегидной смолой. Для изготовления текстолита различных марок применяется ткань различной плотности и переплетения. Обычно применяют ткани гладкого полотняного переплетения основы и утка, при котором число перекрытий основы утком максимальное. Иногда также применяют ткани сатинового переплетения с меньшим числом перекрытий основы утком, что способствует увеличению прочности материала при растяжении. Характер переплетения нитей оказывает существенное влияние и на другие свойства текстолита: ударную вязкость, стойкость к раскалыванию и др. По толщине используемые ткани делятся на легкие (до 150г/м2), средние (до 300 г/м2) и тяжелые (свыше 300 г/м2). Наиболее широко применяют бязь, миткаль, шифон, бельтинг, ремень.

Текстолит выпускается в виде листов различной толщины (от 0,2 до 100мм) различных длин и ширин. Текстолит каждой марки имеет свое преимущественное назначение. Поделочный текстолит марок ПТ, ПТК высшего и первого сорта выпускает толщиной от 0,5 до 70 мм с ровной светло-коричневой или темно-коричневой поверхностью по ГОСТ 5-78. Текстолит марок А и Б является электротехническим материалом.

Свойства текстолита зависят от типа применяемой ткани. Материал на основе тяжелой ткани имеет более высокую ударной вязкость по сравнению с материалом на основе легкой ткани, но по другим показателям уступает. Прочность материала пропорциональна количеству слоев ткани единицу толщины материала. Наибольшие значения получаются при соотношении смолы и ткани 1:1 или некотором близком к этому. На свойства материала влияют также условия прессования. Высокое давление при содержании смолы 42-48% приводит к получению материала с более низкими физико-механическими свойствами. Текстолит обладает более высокой прочностью на сжатие, удар и лучше сопротивляется к раскалыванию, чем гетинакс, однако электроизоляционные свойства немного ниже. Свойства листов неодинаковы в продольном и поперечном направлениях, поскольку прочность ткани по основе превышает прочность по утку. Предел прочности на сжатие и изгиб значительно выше в направлении, перпендикулярном к слоям. Сопротивление раскалывание зависит от прочности склейки слоев ткани. Эта же величина определяет способность материала к механической обработке. Водостойкость и сопротивление раскалыванию чаще всего снижаются при при нарушении режима пропитки и сушки ткани и прессования. Более высокая влажность пропитанной и высушенной ткани, и пересушка (уменьшение содержания растворимой части смолы) и недостаточное содержание смолы - основные причины снижения прочности склейки слоев ткани.

Текстолит может длительное время эксплуатироваться при 90-105? С под нагрузками, составляющими 50-60% от предела прочности, определенного при температуре эксплуатации.

Замена хлопчатобумажной ткани на нейлоновую, позволяет получить материал, обладающий хорошими электроизоляционными свойствами и более высокой стойкостью к действию влаги и плесени. Такой материал имеет более высокую прочность на удар и выдерживает механическую обработку.

4. Стеклотекстолит

Стеклотекстолит представляет собой слоистый листовой материал, состоящий из нескольких слоев стеклоткани, склеенных между собой методом горячего прессования, с добавлением термореактивным эпоксифенольным связующим. Стеклотекстолит листовой используется в качестве электроизоляционного материала во многих отраслях промышленности. Стеклотекстолит экологически чистый материал, обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами, тепло- и влагостойкостью, долговечностью.

Стеклотекстолит СТЭФ получил самое широкое распространение. Его изготавливают из стеклоткани со средней внутренней и поверхностной структурой, с добавлением эпоксидной смолы в качестве термореактивного связующего. Обладает высокой механической прочностью при умеренной температуре, высокой стабильностью электрических свойств, при повышенной влажности. Длительно допустимый рабочий диапазон температур составляет от -65°C до +155°С. Также стеклотекстолит СТЭФ выдерживает кратковременный нагрев, до +155°С. Предназначен, для работы в агрессивной среде трансформаторного масла и воздушной среде в условиях нормальной и повышенной влажности.

Стеклотекстолит СТЭФ-1 (Таблица 2) обладает теме же свойствами, что стеклотекстолит СТЭФ. Основное отличие состоит в том, что марка СТЭФ-1 изготавливается из стеклоткани с более мелкой внутренней и поверхностной структурой, вследствие чего стеклотекстолит СТЭФ-1 более пригоден для механической обработки.

Таблица 2. Виды Стеклотекстолита

Стеклотекстолит листовой нашел широкое применение для изготовления электротехнических деталей применяемых в электротехническом оборудовании, судостроении, металлургии, приборо- и станкостроении, машиностроении, нефтехимическое и химическое, судостроении и во многих других областях.

Стеклотекстолит не токсичный материал, не взрывоопасен, но относится к горючим материалам. Температура воспламенения +340°C - +500°С, а температура самовоспламенения +505°C - +600°С. При механической обработке выделяется пыль из стекловолокна, поэтому рабочее помещение должно быть оборудовано по всем нормам пожарной безопасности. Выполняться работы со стеклотекстолитом должны в спецодежде, в соответствии с отраслевыми нормами.

Заключение

Слоистый пластик играет большую роль при изготовлении различного вида машин и оборудования, особенно электротехнического назначения. Рост электротехнической промышленности и совершенствование электрических машин и аппаратов, выпускаемых ею, требует как неуклонного увеличения производства, усовершенствования технологии, так и рационального их применения.

Слоистые пластики, электротехнического назначения, находят широкое применение для изготовления из них электроизоляционных деталей, путем механической обработки и главным образом в тех случаях, когда изготовление деталей из пресскомпозиций нецелесообразно либо по техническим причинам (недостаточная механическая прочность пресскомпозиции, недостаточная электрическая прочность прессованных деталей), либо по экономическим, например громоздкость и дороговизна прессформ и прессового оборудования при ограниченном количестве требующихся деталей.

Список источников

1. Брацыхин Е.А. Технология пластических масс. Л.: Химия. 1975

2. Воробьев В.А., Андрианов Р.А. Технология полимеров: Учебник для вузов. М.: Высшая школа. 1980.

3. Кацнельсон М.Ю., Балаев Г.А. Полимерные материалы. Справочник. Л.: Химия. 1982.

4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение. 1990.

5. Пик И.Ш., Азерский С.А. Технология пластических масс. М.: Высшая школа. 1975.

Размещено на Allbest.ru