高分子绝缘材料又称高分子电介质。用来隔离带电的或不同电位的导体,使电流能按一定方向流动的聚合物材料。其体积电阻率一般大于109Ω·cm。高分子材料绝大多数都具有优良的绝缘性,品种繁多,原料来源广泛,易于加工,性能可靠,因此应用十分广泛。20世纪80年代,在一些发达国家的消费量占高分子材料总消费量的 5%~15%以上。
高分子绝缘材料图片
中文名称 | 高分子绝缘材料 | 外文名称 | insulating polymeric material |
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高分子绝缘材料的耐热性对其使用影响很大,通常可分为 Y、A、E、B、F、H、C七个耐热等级。
高分子绝缘材料今后发展的新课题是进一步提高材料的耐热性,发展F级、H级及更高耐热性的新材料;研制超导用的超低温绝缘材料;研制耐水性能优良的绝缘材料和耐辐射、耐氟利昂的绝缘材料;研制耐高温、加工性能好的高频介质材料以及发展具有其他特殊性能(如导热、高纯、感光等)的绝缘材料。
高分子绝缘材料根据用途可分为电工绝缘材料和电子绝缘材料两大类。
主要用于电机、电器,如在发电机、电动机中作电枢槽楔、定子绕组、转子绕组的绝缘。按形状分为 6类:
①绝缘漆、树脂液和胶粘剂类。例如绝缘浸渍漆、硅钢片漆、漆包线漆、灌封树脂液和多种胶粘剂等常用的有环氧树脂、聚酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚酰亚胺醇酸树脂(见醇酸树脂涂料)等。
②浸渍纤维制品类。如以树脂浸渍各类棉、丝、合成纤维和玻璃纤维或织物所得的绝缘布、带等制品。
③层压制品类。各种有机或无机底材浸渍树脂后的层压材料制品,如多种层压板。
④塑料制品类。由树脂中添加各种有机或无机填料制得,如电视机壳,仪器、仪表外壳,电器开关接插件外壳等。
⑤薄膜、合成纸及其复合制品类。例如各种高分子薄膜电容器介质材料,常用的有聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等薄膜;各种合成纤维绝缘纸,如芳香族聚酰胺纤维纸、聚酯纤维纸;各种绝缘胶粘带、绝缘胶布等。
⑥橡胶制品类。例如各种电线电缆绝缘层与护套、热收缩管、硅橡胶绝缘端子等。
主要用于半导体元器件及其电子设备的绝缘保护。
①印刷电路版,即覆铜箔版。底材为树脂层压板者,称为刚性覆铜箔版,常采用环氧、酚醛等树脂板;底材为高分子薄膜或单层耐热玻璃漆布者,则称挠性覆铜箔版,常采用聚酯、聚酰亚胺、含氟聚合物薄膜。
②封装材料,用于防止外界潮气和杂质对半导体元器件参数的影响。目前,大约90%以上的半导体元器件采用塑料封装。主要是用环氧树脂和有机硅树脂,其次是酚醛树脂、聚酯、聚丁二烯等。
③半导体器件用绝缘膜,是大规膜集成电路等半导体元器件的表面保护膜(包括接点涂膜、钝化膜、防潮防震膜、防止软误差的α 射线遮蔽膜等)和层间绝缘膜。如以聚酰亚胺为主的芳杂环聚合物。
电线电缆在实际运行过程中,如果不了解高分子绝缘材料的耐热特性,电缆会因过热而导致击穿;另一方面绝缘材料的软硬程度应与导体的种类相匹配,避免资源的浪费和带来使用上的麻烦。论述了电线电缆导体的工作温度、导体种类与高分子绝缘材料的特性关系,帮助用户在电线电缆的使用上做出正确选择。
高分子概论高分子合成材料
耐候性
高压架空电缆绝缘,除必须满足较高的电气性能要求外,还要求有很好的耐候性 ,才能长期在日光辐照下安全地工作。现有的架空电缆绝缘材料是由高分子绝缘材料和一定量的碳黑掺合而成。因为高分子绝缘材料可以把能量占94%以上的可见光和红外光拒之,使其无法渗入高分子聚合物内部来,但仍有少量(占总能量的6%)的超紫外光(俗称VA光)可以渗入绝缘内部,在长期作用下使高分子裂解,绝缘表面变得粗糙甚至开裂,最终使绝缘破坏。如果绝缘内参入2%以上的碳黑就完全可以阻止VA光的入侵,但这样对电缆的电气绝缘性能来说是不利的,将会使gt乙值急剧升高。为解决这个矛盾,电缆绝缘是经过不同配方并多次试验后确定的最佳耐候交联绝缘配方,该配方已由国内一些厂家试生产成功,用这种料生产的交联二架空电缆也已正式投入运行。
绝缘水平
架空电缆使用时,由于对地电压并不完全是加在电缆绝缘上 ,其对地大部份是由空气介质承担,由此架空电缆的绝缘性能较高,且明显优于一般的普通油纸以及交联电缆。因为油纸电缆的铅包以及交联电缆的屏蔽层通常都是接地的,所以电缆通过的电压完全是加在主绝缘上,而架空电缆则是由主绝缘和空气介质共同承担。因此各国有关标准都规定了架空电缆比地敷普通电缆的绝缘厚度要取得薄一些,一般欧美和日本等国的架空电缆绝缘厚度均比普通电缆薄10一20%。同时架空电缆在长期电压作用下,绝缘品质不会明显下降,不象埋地敷设电缆在长期运行时会产生水树,水树达到饱和时,电缆击穿电压将下降1/3一1/2,而架空电缆一般不会产生水树。因此,综合地看,架空电缆的绝缘性能是较高的。
内、外半导电屏蔽层
1KV的低压架空电缆,由于导体表面电场强度很低,不需要采用内半导电屏蔽层 。当架空电缆接近接地体时,10kV架空电缆导体表面的电场强度为2~3kV/mm,35kV架空电缆导体表面的电场强度可高达5kV/mm左右,这就非要采用内半导电层不可。因电缆中的导体和绝缘层是粘合不牢的,在温度的变化下两层会相互脱开,遇阴雨天气,脱开的部分充满水汽,使其耐电强度降低。干燥时空气的耐电强度可达3kV/mm,而湿空气仅0.5一1KV/mm。这样电缆在正常情况下运行时,导体表面和绝缘间隙间形成一层电晕,除造成电晕放电损耗外,而且很容易破坏绝缘介质。为此世界各国,10kV以上的架空电缆均采用导体的内半导电屏蔽层。
分相单芯架空电缆不必采用外半导电屏蔽层,但10kV以上的三芯纹合架空电缆就一定要采用外半导电屏蔽层。因为三芯纹合的架空电缆其对外电场是不均匀的,如果没有外半导电屏蔽层,则在空气潮湿时,将会产生很强的电晕放电。
灌封胶水,又称电子胶,就是将液态聚氨酯复合物用机械或手工方式灌人装有电子元件、线路的器件内,在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料,广泛用于电子元器件的粘接、密封、灌封和涂覆保护。
绝缘罩由天然用硅橡胶、热缩材料和抗老的高分子绝缘材料制造。 在寒冷天气下仍能保持良好的柔软性,可以防止臭氧及及紫外线损害。能有效的防止各类裸露接头,由于种种因素(湿闪、污闪、盐雾化学气体腐蚀、人为碰触、小动物或杂物搭线等)引起的相间短路或接地所造成的停电、损坏电力设备及触电等事故发生。从而确保电力设备安全运行。