CC BY
175
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №3/2016 ISSN 2410-700Х_
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 541.6
Алоев Владимир Закиевич,
доктор химических наук, профессор Жирикова Заира Муссавна,
старший преподаватель ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова», г.Нальчик, Российская федерация
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ТЕРМОСТАРЕНИЯ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Показано, что влияние длительного теплового старения на диэлектрические характеристики полимерных лаков можно объяснить конкуренцией процессов ставится и диструкции молекулярных целей.
Ключевые слова
Электроизоляционные лаки, диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, тепловое старение, сшивание, деструкция.
Электроизоляционные лаки, эмали и компаунды находят широкое применение в производстве электрических машин, турбо- и гидрогенераторов, аппаратов, трансформаторов, распределительных устройств и высокочастотной техники [1]. В зависимости от применения к лакам, эмалям и компаундам предъявляются разнообразные требования. В одних случаях от них требуется высокое удельное сопротивление, в других - малые диэлектрические потери, в третьих - высокая электрическая прочность, в четвертых - высокий коэффициент теплопроводности [2,3]. Основное требование, предъявляемое к лакам, эмалям и компаундам, - стабильность свойств в процессе эксплуатации. Многие электроизоляционные материалы могут кратковременно выдерживать высокую температуру, но при продолжительном воздействии высокой и даже невысокой температур старятся, необратимо ухудшая при этом свои свойства.
В связи с этим, целью настоящей работы является исследование стабильности диэлектрических и термогравиметрических характеристик полимерных клеев при различных температурах.
В качестве объектов исследования использованы полимерные клеи марки ВТ-9, ВТ-25, ИТ и Эласил 11-01. Клей ВК-9 представляет собой эпоксидную композицию холодного отверждения, состоящую из эпоксидной и полиамидной смолы, модифицированной кремнийорганическим соединением и минеральными наполнителями (нитрид бора, диоксид титана). Клей ВК-25 представляет собой трехкомпонентную композицию состоящей из эпоксикремнийорганической смолы, аминного отвердителя и наполнителя. Клей-герметик Эласил 11-01 представляет собой однокомпонентный герметик на основе кремнийорганических соединений.
Для оценки областей применения электроизоляционных полимерных лаков использован диэлектрический метод [4].
Измерение диэлектрической проницаемости (е) и диэлектрических потерь (tgS) проводили с помощью измерителя добротности ВМ-560 фирмы "Тесла" на частоте 800 кГц при температуре 20°С в соответствии с ГОСТ 22372-77. Погрешность измерений составляло 5 и 10% для е и tgS сооотвественно.
Результаты исследования полимерного клея марки ИТ приведены на рис. 1. Можно видеть, что с увеличением времени старения при температурах 150 и 170°С диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери сначала уменьшаются незначительно со временем, а затем увеличиваются. В процессе термостарения клея ИТ при 200°С в течение 3000 ч образцы трескаются и дальнейшее исследование диэлектрических характеристик становится невозможным. Установлено, что с увеличением температуры
МЕЖД УНАРОД НЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ»
№3/2016
ISSN 2410-700Х
старения от 150 до 200°С потери массы возрастают. Потеря массы клея ИТ при 150 и 170°С в течение 6000 ч составляет соответственно 2 и 4%, а при 200°С в течение 5000 ч - 6,3%.
Исследование клея ВТ-25 при температурах 150 и 170°С в течение 2000 ч показало, что образцы потрескались. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери клея ВТ-25 при 150°С с увеличением времени старения увеличиваются соответственно на 17,1 и 37,8%. Потери массы клея ВТ-25 при 150°С в течение 6000 ч составляет 2,6%. Потеря массы клея ВТ-25 при 170 и 200°С в течение 5000 ч достигает соответственно 4,3 и 7,5%.
Рисунок 1 - Зависимость диэлектрической проницаемости е(а) и тангенса угла диэлектрических потерь tg 3 (б) клея ИТ от времени термостарения т при различных температурах, °С: 1 - 150; 2 - 170; 3 - 200
При измерении диэлектрической проницаемости £ и диэлектрических потерь tg 3 клея ВК-9 при температурах 150, 170 и 200°С установлено, что в процессе термостарения клея ВК-9 при 150°С в течении 6000ч эти показатели увеличиваются соответственно на 12,2 и 18,2%. Исследование диэлектрических свойств клея ВК-9 в зависимости от времени старения при 170 и 200°С показывает, что с увеличением времени старения до 4000ч диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери уменьшаются соответственно на 16,2 и 43,6 %. По истечении 4000 ч образцы клея ВК-9 растрескивались, и дальнейшее исследование этих характеристик становилось невозможным. Измерение массы клея ВК-9 в процессе длительного старения при 150, 170 и 200°С показало, что потеря массы ВК-9 при 150°С в течение 6000 ч составляет 1,8%, при 170 и 200°С в течение 5000 ч - соответственно 5,2 и 10,2%.
В процессе термостарения клей-герметика Эласил марки 11-01 при 150°С в течение 6000 ч диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери увеличиваются соответственно на 34,2 и 24%. С увеличением времени старения этого компаунда при 170 и 200°С эти показатели сначала уменьшаются, а затем увеличиваются.
Следует отметить, что потеря массы образца 11-01 при 150 и 170°С в течение 6000 ч составляет соответственно 0,29 и 0,39%, а при 200°С в течение 5000 ч - 0,69%.
Влияния длительного термостарения на диэлектрические характеристики полимерных лаков можно объяснить конкуренцией процессов сшивания отдельных цепей полимеров, ведущих к образованию пространственных трехмерных структур и разрыва молекулярных цепей.
Экспериментальные результаты, полученные в работе, позволять решить проблему долгосрочного прогнозирования реальных сроков эксплуатации полимерных электроизоляционных лаков в условиях
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ»» №3/2016 ISSN 2410-700Х_
длительного воздействия высоких температур. Список использованной литературы:
1. Гладков А.З. Электроизоляционные лаки и компаунды. М., «Энергия», 1973, 248с.
2. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. М., «Энергия», 1976, 320 с.
3. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М., «Энергия», 1973, 328с.
4. Сажин Б.И. Электрические свойства полимеров. Л., Химия, 1977, 192с.
© Алоев В.З., Жирикова З.М., 2016
УДК 544.034
Бажанов Виталий Идельевич
доктор хим. наук, профессор МАМИ
г. Москва, РФ e-mail: [email protected]
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ДИФФУЗИИ ИЗ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАН
Аннотация
С помощью литературных данных по измерению коэффициентов проницаемости воды в мембранах, изготовленных из ацетата целлюлозы, для различных типов диффузии были получены значения коэффициента диффузии D в этих мембранах. При этом величина D, полученная из экспериментальных данных различных авторов для различных типов диффузии с точностью порядка 25% оказалась одинаковой, равной 8.1 10"12 м2/сек.
Выведена формула для расчета коэффициента диффузии, и с ее помощью оценено расстояние между «вакансиями» в мембранах, которое по порядку величины достаточно хорошо согласуется с расстоянием между цепями полимеров.
Ключевые слова
Диффузия воды в мембранах, коэффициент диффузии, коэффициент проницаемости.
Мембраны, изготовленные из полимерных материалов, успешно используются для опреснения воды, устройств контролируемого выделения и в других целях. Эти устройства основаны на высокой селективности мембран, т.е. их способности пропускать только воду. Многие работы посвящены количественным измерениям параметров, характеризующих диффузию в полимерных мембранах: коэффициентов проницаемости по воде. В этих работах изучаются самодиффузия, гидравлическая диффузия и диффузия, обусловленная осмотическим эффектом - осмотическая диффузия. Для различных типов диффузии и для мембран, изготовленных из различных полимеров, измеряются коэффициенты проницаемости.
При анализе различных диффузионных процессов в мембранах определяющим является коэффициент диффузии, и определение этой величины является одной из важнейших задач. Получим коэффициент диффузии воды в мембранах, изготовленных из ацетата целлюлозы с помощью экспериментальных данных, полученных в работах [1, с.1117; 2, с.124; 3, с.1164]. В этих работах были измерены скорости v
диффузионного потока воды, которые определяются как объем воды AV , проходящий через мембрану
толщиной S , площадью S за время A t .С помощью измеренных значений скоростей были получены
коэффициенты проницаемости для тяжелой воды (самодиффузия) ) , осмотической ^ ] и
