Коллектив авторов - История электротехники

В конце 30-х — начале 40-х годов одним из важнейших направлений в области полимеров являлся синтез полиэфирных смол, главным образом алкидных, на основе продуктов поликонденсации фталевого ангидрида и глицерина.

Глифталевые смолы широко применяются в изоляционном производстве, и особенно для изготовления изоляционных лаков. Были синтезированы немодифицированные глифталевые смолы, а также глифталевые смолы, модифицированные жирными кислотами, маслами и продуктами окисления парафина. Наиболее широко распространены полиэфирные смолы, представляющие собой продукты поликонденсации многоосновных кислот и многоатомных спиртов. Общие свойства полиэфирных смол — высокие электрические характеристики, хорошая адгезия к металлам и различным изоляционным материалам, значительная стойкость к действию масел и различных растворителей. Нагревостойкость полиэфирных смол зависит от кислот и спиртов, примененных для их синтеза.

В середине 50-х годов отечественной промышленностью был создан ряд полимеров, в том числе полиуретаны и эпоксидные смолы. Полиуретаны обладают высокой химо-, масло- и влагостойкостью, прочностью на истирание, эластичностью, адгезией к металлам и хорошими электрическими свойствами. Полимеры на основе полиуретанов используются при изготовлении лаков для эмальпроводов, заливочных компаундов и лаков для стеклолакотканей.

Для изоляции различных электротехнических изделий широко применяются эпоксидные смолы. Благодаря высокой адгезии к большинству электроизоляционных материалов и к металлам эпоксидные смолы являются хорошими клеями. Они применяются для изготовления стеклопластиков, отличающихся большой механической прочностью, и в качестве связующего в слюдяных изоляционных материалах. Способность эпоксидных смол отверждаться в толстых слоях без давления с малой усадкой позволила широко использовать их для изготовления литой изоляции.

Для заливки трансформаторов тока и напряжения, предназначенных для работы при низких температурах, разработаны компаунды на основе эпоксидных смол с отвердителями ангидридного типа (малеиновый ангидрид, смесь малеинового и фталевого ангидридов), а также пластифицированные полиэфирами компаунды. Введение в эпоксидную смолу до 20% полиэфира улучшает физические свойства полимера, практически не снижая электрических свойств компаунда. Эпоксидно-полиэфирные компаунды К-168 и К-293 и другие применяются для защиты полупроводниковых приборов и схем от влаги.

Среди электроизоляционных лаков различного назначения особое место занимают разработанные в ВЭИ под руководством К.А. Андрианова в начале 60-х годов композиции эпоксидных смол с полиэфирами и полиорганосилоксанами, позволившие создать комплекс электроизоляционных материалов высокой нагревостойкости. К ним относятся: пропиточный лак ПЭ-933, лак ПЭ-942 для стеклоткани и стекло лакочулок, лак ПЭ-948 для гибких слюдяных материалов, смола ТФП-18 для формовочного и коллекторного миканитов, лаки ПЭ-935 и ПЭ-936 для гибких слюдинитовых материалов, эмаль ЭП-9], стеклолакоткань ЛСП, а также компаунд ЭК. Эта группа лаков и материалов рекомендуется для изоляции кранового, тягового электрооборудования и электродвигателей прокатных станов.

Большой интерес представляют органические полимеры с ароматическими и гетероциклами в основной цепи, обладающие высокой нагревостойкостью. К таким полимерам относятся полиимиды — продукты взаимодействия ангидридов поликарбоновых кислот (пиромеллитовой, тримеллитовой) и ароматических диаминов (диаминодифенилоксид, диаминодифенилсульфид и др.), полимеры на основе ароматических амидов (типа фенилона), а также полиоксидифенилы. Полиимиды наиболее огнестойкие среди органических полимеров, отличаются хорошими электроизоляционными и механическими свойствами при температурах 250–350 °С, чрезвычайно устойчивы к воздействию атмосферы, радиации и химических реактивов. Полиоксидифенилы обладают хорошей цементирующей способностью при температуре от 120 до 300 °С, что свидетельствует об их низкой термопластичности и высокой твердости лаковых пленок. Эти свойства позволяют использовать полиоксидифенилы для получения пропиточных лаков и бандажных лент.

В настоящее время в ВЭИ разрабатываются новые электроизоляционные лаки и материалы на основе полиимидов (эмаль-лаки для эмаль-проводов, пропиточные лаки, стеклолакоткани). Ведутся работы по созданию полимеров на основе оксидифенила.

Разработаны и проходят стадию технологического опробования цианэтилированные целлюлозные материалы, а также ацетилированные бумаги. По сравнению с аналогичными материалами, изготовленными на обычной целлюлозе, нагревостойкость цианэтилированных целлюлозных материалов приблизительно на 20 °С выше, водопоглощение ацетилированных целлюлозных бумаг примерно на 50% ниже, удельное сопротивление на два-четыре порядка выше. Снижается также зависимость сопротивления от температуры. В ВЭИ созданы стеклянные бумаги, изготовляемые сухим формованием и методом растяжки срезов стекловолокон. Новые материалы обладают высокой нагревостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами, высокой прочностью на разрыв. Качество асбестовых бумаг, выпускаемых промышленностью, не отвечает основным требованиям, предъявляемым к электроизоляционным материалам. В связи с этим ВЭИ разработана технология изготовления тонких асбестовых бумаг на основе хризотилового асбеста с повышенными электрическими характеристиками. Нагревостойкость различных электроизоляционных материалов, в которых применены эти бумаги, 400 °С.

В электротехнике (в трансформаторостроении, кабельной технике) широко применяются нефтяные масла. Однако они имеют существенный недостаток — способны окисляться при повышенных температурах, в результате чего образуются осадки, изменяющие физико-химические и электрические характеристики масел. Кроме того, нефтяные масла горючи и взрывоопасны, имеют низкую диэлектрическую проницаемость. Все это обусловило необходимость форсирования работ, связанных с получением синтетических жидких диэлектриков. В ВЭИ, ВНИИЭМ и ряде других организаций интенсивно ведутся работы по синтезу электроизоляционных жидкостей различного химического состава (хлор- и фторсодержащие углеводороды, жидкие полиизобутилены, кремнийорганические жидкости).

Наибольший интерес для электротехнической промышленности представляют жидкие хлордифенилы — смеси индивидуальных хлорпроизводных дифенила. Хлордифенилы негорючи, взрывобезопасны, имеют высокие электрические характеристики и термически стабильны. К таким электроизоляционным материалам относятся: совол, хлордифенил и совтол, производство которых уже освоено промышленностью.