ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Материалы из тугоплавких стеклянных, кварцевых, кремнеземных и других волокон из "Электроизоляционные материалы высокой нагревостойкости " Для получения электроизоляционных материалов, способных длительно работать при высоких температурах, могут также использоваться бумаги па основе волокон из тугоплавких стекол, длительная нагревостойкость которых достигает 700—800°С и выше [299], в то время как нагревостойкость широко распространенных волокон из алюмоборосиликатного стекла не превышает 450—500°С. [c.206] Еще более высокую нагревостойкость имеют кварцевые, кремнеземные (кварцоидные), керамические и другие волокна, температура плавления которых достигает 1750—1800°С. Методы получения и свойства кварцевых, кремнеземных и керамических волокон каолинового или другого составов, представляющих интерес для создания нагревостойких бумаг, подробно описаны в литературе [291]. [c.206] Кварцевое волокно имеет высокое электрическое сопротивление при повышенных температурах (удельное объемное сопротивление кварцевого стекла при 600°С равно г-Ю Ом-м), малый температурный коэффициент расширения, высокую механическую прочность, химическую стойкость. Средний диаметр кварцевых волокон составляет 5—10 мкм, а их механическая прочность достигает 1500 МПа. Вследствие фазовых превращений, проходящих при высоких температурах, сопровождающихся изменением объема, кварцевое волокно претерпевает усадку, что следует учитывать при его использовании [285, 300]. В настоящее время производятся кварцевые нити, ткани, ленты, вата и войлок. [c.206] Кремнеземные волокна, получаемые выщелачиванием легкоплавких окислов и кислотной обработкой волокон натрийборосили-катного состава, содержат около 98% двуокиси кремния [301]. Максимальная рабочая температура кремнеземного волокна при длительной эксплуатации 1000—1200°С. Кремнеземное волокно— микропористое, в воздушно-сухом состоянии содержит до 14% воды, которая может быть полностью удалена нагреванием при 600—700 С. Механическая прочность этих волокон составляет около 800 МПа. [c.206] Керамические волокна каолинового состава получают путем сплавления природных или синтетических АЬОз с 5102 в электро-дуговых печах с последующим раздувом струи расплава высокоскоростным потоком пара или раскаленного газа. При этом образуются очень тонкие, но сравнительно короткие керамические волокна [302]. [c.207] Керамическое волокно каолинового состава может длительно работать до 1100°С, оно имеет высокие диэлектрические свойства, сохраняющиеся на достаточном уровне до 800°С, ничтожно малую гигроскопичность и механическую прочность, достигающую 1400 МПа. За рубежом волокна этого типа называются файбер-фракс [285]. [c.207] Кроме коротковолокнистых материалов изготавливаются также керамические волокна большой длины (до 250 мм) из сырья, в состав которого входят глинозем, кварцевый песок и двуокись циркония. Такие волокна имеют средний диаметр 4 мкм и применяются для изоляции проводов и кабелей, а также нагревательных элементов. Из них изготавливаются ткани, шнуры, бумаги, картоны и другие материалы. [c.207] Сырьем для керамического волокна под названием каовул служит чистый каолин. Этот материал может длительно работать до 1100°С и кратковременно — до 1200°С. [c.207] Разработаны способы получения волокон из бокситов, борсодержащих пород и другого сырья [285]. [c.207] Тонкие кварцевые, кремнеземные, а также каолиновые волокна, не содержащие неволокнистых компонентов, легко диспергируются в воде и пригодны для получения бумаг толщиной от 30 до 400 мкм [289]. Наиболее подходящими для отлива бумаги являются волокна диаметром от 0,5 до 10 мкм и длиной 4—6 мм. Существенным недостатком некоторых минеральных волокон, например кремнеземных, является их хрупкость. Несмотря на то что многие волокна могут быть получены малого диаметра (1 мкм и меньше) и обладают прекрасной эластичностью, бумаги из них не выдерживают прессования и особенно каландрирования. Но, несмотря на это, в настоящее время известен ряд электроизоляционных материалов, полученных на основе минеральных волокон и способных длительно работать при 750—800°С. Например, кварцевая бумага толщиной 30—40 мкм с применением в качестве проклеивающего состава смеси кремнийорганического лака и бентонита используется как электроизоляционный материал, свойства которого при высокой частоте находятся на следующем уровне е= 4 б при 20—700°С равен 1,5-10 пр=5н-7 МВ/м Ораст=1,5 МПа. [c.207] Электрическая прочность бумажных материалев из неорганических волокон в большей степени зависит от структуры листа бумаги, его плотности, обусловливаемой степенью упаковки волокон в листе бумаги, что в свою очередь зависит от их толщины и эластичности. Чем тоньше и эластичнее волокна, тем легче достигнуть их тесного переплетения и более эффективного действия вводимого связующего [289]. [c.208] В табл. 8.4 приведены значения электрической прочности бумаг, полученных из различных видов неорганических волокон с применением в качестве связующего эмульсии кремнийорганического лака в количестве 5—6% (по массе) сухих волокон. [c.208] Из табл. 8.4 видно, что, несмотря на выгорание органической части связующего при 850°С, электрическая прочность иенытанных бумаг практически не снизилась. Бумага из каолинового волокна обладает во влажном состоянии большей механической прочностью, чем в сухом. Введение бентонитовой связки в каолиновую бумагу повышает плотность бумаги, уменьшает пористость и придает бумаге значительную механическую прочность [288]. [c.208] Положительным свойством бумаг из неорганических волокон и электроизоляционных материалов на их основе является влагостойкость. Так, при повышсипой влажности удельное объемное электрическое сопротивление материалов на основе кварцевых бумаг находится па уровне Ом-м, что очень важно в условиях эксплуатации при переменном воздействии влаги и высокой температуры. Вместе с тем следует отметить, что в стеклянных, кварцевых, кремнеземных и других волокнах этого класса при высоких температурах происходит рекристаллизация, приводящая к усадке материала и потере механической прочности. Таких недостатков не имеют бездислокационные тугоплавкие поли- и монокристаллы из окислов, нитридов и других неорганических соединений металлов. [c.209] Разработано несколько способов получения поликристалличе-ских волокон из окиси циркония. Один из них основан на быстром высушивании стабилизированных суспензий, содержащих 0,5—25 % окиси циркония. Полученные при этом волокна подвергаются термообработке для увеличения механической прочности и термостойкости. Волокна этого типа имеют лентообразную форму. [c.209] Для предотвращения больших объемных изменений, происходящих при фазовых переходах окиси циркония, в суспензию окиси циркония вводят в небольшом количестве (около 5%) окись кальция или другие окислы. В качестве электрической изоляции используют бумажные материалы на основе поликристаллических волокон окиси циркония, окиси алюминия и нитрида бора, стойких к действию агрессивных сред, проникающей радиации и пригодных для работы при 2000—2500°С в инертной среде и до 1000 С — в окислительной. [c.209] Большое значение для получения различных высоконагревостойких электроизоляционных композиционных материалов, в том числе и бумаг, имеют волокнистые монокристаллы, образующиеся при разнообразных химических реакциях в форме тонких нитей из окислов и нитридов металлов окиси алюминия, окиси магния, окиси бериллия, нитрида кремния, нитрида алюминия и др. [c.209] Нитевидные кристаллы отличаются высокой тугоплавкостью, механической прочностью, легкостью, а также химической инертностью, коррозионной стойкостью и удовлетворительными диэлектрическими свойствами. [c.209] Вернуться к основной статье