绝缘材料的发展与应用

作者: 东莞市美鑫绝缘材料有限公司 日期: 2014-11-28 人气: - 评论: 0

    物体内部如果有能够自由移动的电子或者离子,它就可以导电,物体传导电流的能力叫做导电性。传导电流的能力越好。导电性能越强.如果物体内部的电荷几乎都被束缚在原子或分子的范围内,不能自由移动。它就不容易导电,绝缘就是不通电的意思,绝缘性越好。越不容易通电、漏电。不同材料的导电性能不同,容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体.所以说,物质的导电性也是物质的一种基本属性。不同的物质导电性一般不同。

    在生活和生产中,离不开绝缘材料,绝缘材料又称电介质,通俗地讲,绝缘材料就是能够阻止电流在其中通过的材料。常用的绝缘材料有:气体(如空气、六氟化硫等)、液体(如变压器油、电缆油、电容器油等)、固体材料(包括两类.可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料).常用的无机绝缘材料有:云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫黄等。主要用作电机、电器的当中以及开关的底板等。无机固体绝缘材料主要是由硅、硼及多种金属氧化物组成,以离子型结构为主,主要特点为耐高温,工作温度一般大于180℃ ,稳定性好,抗老化、耐腐浊及长期在电场作用下的抗老化性能好,但脆性高.耐冲击强度低.耐压高而抗张强度低;工艺性差等等.有机绝缘材料有:虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等,大多用以制造绝缘漆。绕组导线的被覆绝缘物等.有机材料一般为聚合物,其耐热性通常低于无机材料。含有芳环、杂环和硅、钛、氟等元素的材料其耐热性则高于一般线链形高分子材料.而电工中常用的混合绝缘材料则是由以上两种材料经过加工制成的各种成型绝缘料,用作电器的底座、外壳等。

    最早使用的绝缘材料为棉布、丝绸、云母、橡胶等天然制品.在20世纪初,工业合成塑料酚醛树脂首先问世,其绝缘性能好.耐热性高。以后又相继出现了性能更好的脲醛树脂、醇酸树脂。三氯联苯合成绝缘油的出现使电力电容器的特性出现了一次飞跃(但因有害人体健康,后已停止使用)

    20世纪30年代以来人工合成绝缘材料得到了迅速发展,主要有缩醛树脂、氯丁橡胶、聚氯乙烯、丁苯橡胶、聚酰胺、三聚氰胺、聚乙烯及性能优异称之为塑料王的聚四氟乙烯等。这些合成材料的出现,对电工技术的发展起了重大作用.如缩醛漆包线用于电机,使其工作温度和可靠性提高,而电机的体积和重量大大降低.玻璃纤维及其编织带的研制成功及有机硅树脂的合成又为电机绝缘增加了更高的耐热等级。

    20世纪40年代以后不饱和聚酯、环氧树脂问世。粉云母纸的出现使人们摆脱了片云母资源匮乏的困境.50年代以来,合成树脂为基础的新材料得到了广泛应用。如不饱和聚酯和环氧等绝缘胶可供高压电机线圈浸渍使用.聚酯系列产品可在电机槽衬绝缘、漆包线及浸渍漆中使用,使电机的体积和重量进一步下降.六氟化硫开始用于高压电器。并使之向大容量小型化发展.断路器的空气绝缘及变压器的油和纸绝缘部分地被六氟化硫所取代。

    20世纪60年代新的耐热树脂得到了大发展.如聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚等更高耐热等级的材料相继问世。聚丙烯薄膜在这一时期也成功地用于电力电容器。

    20世纪70年代以来新材料的开发研究相对比较少,这一时期主要是对原有材料进行各种改进及扩大应用范围。对矿物绝缘油采用新方法精制以降低其损耗;环氧云母绝缘在提高其机械性能和实现无气隙以提高其电性能方面做了很多改进。电力电容器由纸膜复合结构向全膜结构过渡.1000千伏级特高压电力电缆开始研究用合成纸绝缘取代传统的天然纤维纸。无公害绝缘材料20世纪70年代以来也发展很快,如以无毒介质异丙基联苯、酯类油取代有毒介质氯化联苯,无溶剂漆的扩大应用等.随着家用电器的普及,其绝缘材料着火而导致重大火灾事故屡有发生,所以对阻燃材料的研究引起了重视。

    绝缘材料的研制和开发的水平是影响制约电工技术发展的关键之一,从今后的发展趋势来看,要求发展耐高压、耐热绝缘,无公害绝缘,复合绝缘,耐腐蚀、耐水、耐油、耐深冷、耐辐照等新型绝缘材料.重点是发展用于高压大容量发电机的环氧云母绝缘体系;高压输变电设备用的六氟化硫气态介质:取代氯化联苯的新型无毒合成介质;高性能绝缘油;合成纸复合绝缘:阻燃性橡塑材料和表面防护材料等,同时要积极加速传统电工设备用绝缘材料的更新换代。

    导体和绝缘体之间没有不可逾越的鸿沟,绝缘材料在某些外界条件,如加热、加高压等影响下,会被“击穿”而转化为导体.如常温下的玻璃是绝缘体,但在红炽状态下就是导体了。再如空气是绝缘体。但被高压电离之后就是导体(所以不能接触甚至不能靠近高压带电体)。另外干燥的木棒是绝缘体,潮湿的木棒就变成导体;纯净的水是绝缘体,含有杂质的水是导体等等。

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