Смоли. Воскоподібні діелектрики

Смоли – це складні суміші органічних високомолекулярних речовин. При низьких температурах смоли є аморфними, скло-подібними масами. При нагріві смоли пом’якшуються, стаючи при цьому пластичними, а потім рідкими. В більшості випадків смоли нерозчинні у воді, мало гігроскопічні, розчинні у відповідних розчинниках. Зазвичай вони характеризуються клейкістю і при переході з рідкого стану в твердий міцно прилипають до твердих речовин.

За своїм походженням смоли діляться на синтетичні та природні.

Фенольно-формальдегідні смоли належать до найбільш ранніх синтетичних смол. Це продукти поліконденсації фенолу Н ₅ С ₆ – ОН з формальдегідом Н ₂ СО. Поділяються на резольні (тер-мореактивні) та новолачні (термопластичні). Виготовляються на-грівом в закритому котлі водного розчину фенолу і формальдегіду в присутності каталізатора.

Бакеліт є термореактивною смолою з високою електрич-ною міцністю і застосовується для просочування дерева, при виго-товлені гетинаксів, текстолітів. Бакеліт є твердим, хрупким, мало гігроскопічним полярним діелектриком, тому його діелектрична проникність висока. Застосовується для просочування при виготов-ленні пластмас, текстолітів, гетинаксів.

Новолак є термопластичною смолою і після нагріву збері-гає плавкість і розчинність, використовується для виготовлення пластмасових виробів. Широкому застосуванню цих смол заважа-ють їх понижені електроізоляційні властивості, особливо у воло-гому середовищі, і низька стійкість до іскрових розрядів.

Епоксидні смоли характеризуються наявністю в їх молеку-лі епоксидних груп. В чистому виді вони є термопластичними матеріалами, легко розчиняються в ацетоні, можуть довго збері-гатись, не змінюючи своїх властивостей. Однак після добавлення до них затверджувача смоли швидко затвердівають, набуваючи поверхневу будову. Цей процес являє собою чисту полімеризацію без виділення води та інших низькомолекулярних речовин.

Великою перевагою епоксидних смол є їх відносно мала усадка при затвердіванні (0,5-2)%, що здатна для отримання монолітної ізоляції. Іншою перевагою є їх висока адгезія по відношенню до пластмас, кераміки, металів. Завдяки високій нагрівостійкості вони можуть заміняти більш дорогі кремній-органічні смоли. Для виготовлення лаків, клеїв, заливочних компаундів, наприклад, для заливки малопотужних трансфор-маторів або вузлів апаратури, застосовуються епоксидні смоли або їх композиції з іншими матеріалами.

В склад кремній-органічних смол поряд з вуглецем входить кремній, як складова частина неорганічних діелектриків: слюди, азбесту, кераміки. Основу їх молекул створює силоксанова група атомів кремнію і кисню. Вони широко застосовуються в лаках, пластмасах, деякі з них еластичні. Електроізоляційні властивості кремній-органічних з’єднань високі навіть при підвищених темпе-ратурах. Нагрівостійкість їх вказує на цілеспрямованість її вико-ристання в композиції з нагрівостійкими неорганічними матеріа-лами (слюда, скло) у вигляді міканітів, склотканин. Крім цього ці смоли володіють малою гігроскопічністю. Покриття цими з’єднан-нями целюлозних матеріалів, пластмас, кераміки, створює гідро-фобізацію оброблюючих матеріалів. Однак, кремній-органічні мА-теріали порівняно дорогі, мають низьку механічну міцність, мають низьку адгезію до більшості інших матеріалів.

Каніфоль – хрупка смола, що отримується з природної смо-ли сосни після видаленння її рідких складових (скипідару). Кані-фоль в основому складається з органічних кислот. Каніфоль є роз-чинною в нафтових маслах (особливо при нагріві) та інших вугле-воднях, рослинних маслах, спирті, скипідарі. Вона застосовується при виготовленні просочувальних і заливочних компаундів.

Основні характеристики смол подані в табл.2.3.

Табл.2.3.

Тип смоли Параметр	Фенольно-формальде-гідна	Епоксидна	Кремній-органічна	Каніфоль
Густина, Мгр/м3	1,25-1,3	1,1-1,25	1,6-1,75	1,0-1,1
Нагрівостійкість, 0С	105-120	120-140	180-220	50-70
Коефіцієнт теплопровідності γТ, Вт/(м·К)	0,13-0,25	0,2	0,08	0,2
Питомий опір, Ом·м	1011-1012	1012-1013	1012-1014	1012-1013
Діелектрична проникність	5-6,5	3-4	3,5-5
	1-10	1-3	1-3	1-15
Епр, МВ/м	10-20	20-80	15-25	10-15

Воскоподібні матеріали є твердими легкоплавильними речовинами, що мають кристалічну будову, низьку механічну міц-ність і гігроскопічність. Застосовуються для просочування і заливки. Суттєвим недоліком їх при використанні в якості просочувальних мас є значна усадка при застиганні, що становить 15-20%. Тому значна частина об’єму пор ізоляції є заповненою повітрям, що приводить до зменшення електричної міцності просоченої ізоляції. В зв’язку з цим воскоподібні речовини із застосуванням їх в установках високих напруг не застосовуються.

Парафін – найдешевший і широко відомий неполярний ді-електрик. Отримують його із фракції дистилату парафінованої нафти. Очищений парафін має густину D = 0,85-0,9 Мгр/м³, і тем-пературу плавлення 50-55 ^оС. Діелектрична проникність e = 2-2,2, значення tg d = (3-7)·10^-4, питомий опір ρ = 10¹⁶ Ом·м, напруженість пробою складає Е_пр = 20-25 МВ/м. При робочих температурах парафін володіє високою хімічною стабільністю, але при темпе-ратурі 130-140 ^оС на повітрі швидко окислюється. При цьому питомий опір зменшується більш ніж на два порядки.

Парафін іноді застосовують для просочування паперових конденсаторів низької напруги, дерева, картону, для заливки котушок з невисокою робочою температурою. Парафін, як і інші вуглуводневі речовини нерозчинний у воді, спирті, але розчиняє-ться в нафтових маслах, бензині тощо. При випаровуванні розчин-ника парафін не утворює суцільної міцної плівки, тому він непри-датний для виготовлення лаків.