绝缘材料论文

绝缘纺织材料的研究进展

摘要:本文介绍了国内外绝缘纺织材料发展状况并，对新型的绝缘材料提出了自己的思考。目前仍广泛使用的绝缘纺织材料有绵绸类绝缘，玻璃纤维，高分子绝缘材料等，本文对以上三种材料的发展、用途、优缺点及发展前景进行了简单的介绍和展望。且对当前比较好绝缘纺织材料芳族聚酰胺类纤维进行深入的介绍，并提出改进方法。

关键词：绝缘纺织材料绵绸类绝缘玻璃纤维芳族聚酰胺类纤维

1 引言

绝缘材料是能阻止电流通过的材料。它的电阻率很高,通常在106一109Ω.m范围内。一般的电机、电器设备都是由导体材料、磁性材料、绝缘材料和结构材料构成的。除绝缘材料之外,其他都是金属材料。电机、电器在运行中,不可避免地要受到温度、电、机械的应力和振动,有害气体、化学物质、潮湿、灰尘和辐照等各种因素的作用。这些因素对绝缘材料的影响比对其他材料更明显。可以说,绝缘材料对这些因素更为敏感,容易变质劣化,致使电工设备损坏。所以绝缘材料是决定电机、电器运行可靠性的关键材料。随着运行时间的延续,绝缘材料必然要老化,并且其老化速度要比其他材料快,所以决定电机、电器使用寿命的关键材料也是绝缘材。

2.绵绸类绝缘纺织材料

2.1绵绸类绝缘材料的特点

棉绸是人们日常生活的必需品，用棉布和丝绸制作的衣服、被褥等具有很好的透气性、吸湿性和保暖性，深受人们的喜爱。然而棉绸也是应用最早且目前仍在广泛应用的电工绝缘材料。以棉布和丝绸为基材的绝缘漆布和漆绸，可作一般电机、电器的绝缘，其特点是力学强度高，柔软性好，但耐热性低，防潮、防霉性差。

2.2绵绸类绝缘材料的应用

绵绸类绝缘材料的一般用途是做电工白布带。它是由精梳棉线和棉纱织造而成的白布带，用于绕组的引线或薄纸板筒的绑扎。其次可以做绝缘漆布，利用绵绸做的绝缘漆布具有良好的力学强度、柔软性和较高的介电性能，广泛应用于电机、电工仪表、日用电器的线圈包扎、衬垫绝缘和配线绝缘。还可以做层压制品，棉布具有较高的力学性能，富有弹性和延展性，且有一定的介电性能，其层压制品的粘合强度高，耐磨，且易于机械加工。

2.3 棉绸绝缘材料的缺点及解决方法

随着薄膜材料和合成纤维的迅速发展，绝缘漆布和漆绸在某些场合下将部分被取代。同时，由于耐热性和吸湿性问题，玻璃纤维和合成纤维布也在逐步取代棉布和丝绸。作为漆布基材的棉布和丝绸具有很大的吸水性，在水的侵蚀下，将会迅速失去自己的介电性能，但浸漆后漆渗透到织物中，填满空隙，阻止了水分的侵入，就能起到绝缘的作用。

棉纤维的热分解温度是120℃，棉纤维在长期加热情况下，由于纤维素的裂解使棉布抗张强度下降。在140℃下经过3h 强度就损失20%左右；160℃下经过3h 降低30%；180℃下经过3h 降低40%，即热压温度不宜太高。这就需要控制温度，加上成型树脂，才能保证产品的强度。干燥丝绸受摩擦易带静电，一般为正电荷，采用表面抗静电剂或增加生丝回潮率即可避免。丝绸耐光性差，受日光照射容易脆化泛黄，强度降低，日晒200h，强度损失约50％。

总之，但由于它们自身存在的耐热性、吸湿性等不足，使其应用范围逐渐缩小，逐渐被玻璃纤维和合成纤维等其他新型纤维材料所替代。

3、玻璃纤维

3.1 玻璃绝缘材料的特点

玻璃之所以能在电力电子工业中作为绝缘材料得到广泛应用, 是因为它具有以下一系列特点: (1) 良好的电气绝缘强度; (2) 良好的光学性能, 如透光性; (3) 优异的密封性能, 不透水, 不透气; (4) 良好的耐热性和化学稳定性; (5) 良好的热塑性, 可制成复杂的形状; (6) 良好的焊接性, 与金属和陶瓷结合牢固; (7)原料丰富, 制造加工简便, 成本低廉。

3.2玻璃绝缘材料的应用

目前, 玻璃绝缘材料除了用于制造各种电真空器件、电容器外, 应用最多的是各种发光器件和显示器件的外壳, 以及输电线路中高压电线与铁塔间

的绝缘。玻璃纤维因具有耐高温、抗腐蚀、强度高、比重轻、吸湿低、延伸小及绝缘好等一系列优异特性, 也广泛应用于电工、电子绝缘领域。

可以做钢化玻璃绝缘子。与瓷绝缘子比, 钢化玻璃绝缘子强度是瓷质绝缘子的 2 倍左右, 耐电击穿性能是瓷质绝缘子的3~4 倍。此外, 钢化玻璃绝缘子的耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能也都优于瓷质绝缘子。

也可以发光与显示用玻璃管壳。这类玻璃通常具有很好的透光率、低的热膨胀系数和良好的气密性, 以满足发光元件开闭时的快速升温、降温和最大限度地将光线传输出去的需求。对显示器外壳而言, 紧贴于玻璃管壳内的荧光粉或液晶显示单元与玻璃之间应尽量有一致的热膨胀系数, 以消除热应力, 确保受激发光时的波长和强度, 从而提高显示色彩的保真度。

还可以做热膨胀性玻璃毡。热膨胀性玻璃毡是一种性能独特、用途甚广的新型间隔填充紧固材料, 在电机上可以使用的部位很多。比如: 用来制作中型直流电机补偿绕组端线铜排之间的隔离及紧固绝缘垫片; 制作大型直流电机换向器竖板根部紧固及加强绝缘; 制作交直流电机磁极线圈上下层绝缘垫圈、磁极线圈; 制作铁芯之间的衬垫绝缘、定子和电枢上下层线圈间槽内垫条; 制作绕组端部之间的间隔垫片或垫块等。

3.3玻璃绝缘材料的展望

应用于绝缘材料的玻纤应该是无碱、无金属、无离子的,这是基本的要求;随着电机、电器和电子工业的发展,需要开发出有特殊要求的绝缘材料,以满足新机型的技术要求,因此期望玻纤行业为绝缘材料行业开发出更多高性能的玻纤以供应用,

4、高分子绝缘材料

4.1高分子绝缘材料的特点

在过去的30 年中，高分子户外绝缘材料部分替代了陶瓷的应用，如电缆终端，避雷器，绝缘子等，并且也慢慢的成为了绝缘材料的一种重要发展趋势。高分子绝缘材料越来越普及是由于它与陶瓷相比较具有出色的耐污性，耐脆裂以及重量轻的特点。然而，高分子户外绝缘材料不同于陶瓷类产品，由于它是有机结构的性质，对放电、紫外光和热等诸多因素比较敏感，因此，对高分子绝缘材料必须要经过仔细选择和彻底完整的测试，以确保产品

的性能达到设计使用寿命。4.2高分子绝缘材料的应用

制备耐高温的绝缘材料，以甲氧基二苯醚和乙酰苯胺为原料，合成一种新型的苯胺二苯醚树酯，并与环氧树脂共聚。结果表明，共聚物的热分解温度可迭365 25℃，温度指数为187 14℃，可作为耐高温绝缘材料应用于电机电器领域。

聚四氟乙烯树脂(PTFE),熔点327℃,工作温度250℃-260℃,可以经压制、烧结后制成各类塑料零件。由于摩擦系数小,可用于轴瓦等减磨材料,也可制成航空仪表的微型轴承,车制成的薄膜可作为导线绕包绝缘,也可作为电机的槽绝缘和绕包绝缘。

5、芳族聚酰胺纤维

5.1芳族聚酰胺纤维的特点

电气绝缘材料是用于电机、发电机、变压器等设备的高新技术材料．除要求较高绝缘性能外，还要具有耐高温和阻燃性，因此大多采用芳族聚酰胺纤维生产．由于芳族聚酰胺没有弱的C-H键存在, 因而具有较强的抗酸碱侵蚀性能；能与各种油、树脂、浸渍漆、氟碳化合物和冷却剂相容；不受霉菌、真菌等的侵害。它具有优异的电绝缘性、机械性能和耐高温性等功能广泛应用于航空航天、国防、电子、通讯、环保和化工等领域。

5.2芳族聚酰胺纤维的应用

我国从20世纪60年代开始研究芳纶1313。目前，山东烟台氨纶股份有限公司和广东彩艳股份有限公司均能采用低温溶液聚合方法和湿法纺丝工艺工业化生产芳族聚酰胺纤维纤维。并可生产原液着色纤维，以解决芳纶纤维不易着色问题。目前两厂纤维产品主要制作无纺布。用于耐高温过滤材料，并大量外销；也可用于纺纱织布．但有时会出现较多的超长纤维和倍长纤维．此外．在不同季节和不同地区进行纺纱加工时．会出现可纺性的波动。芳族聚酰胺纤维可用于高温过滤袋和过滤毡．耐高温防护服、消防服和军服面料．阻燃纺织装饰材料，阻燃睡衣和床上用品等；还可以制成浆粕纤维，制造强度高、耐高温的工业用纸；还可用于工业上耐高温产品的部件等。

5.3国内生产芳族聚酰胺的局限性

国内已能够利用国产芳纶纤维生产芳纶纸，虽然其机械和电器绝缘强度能满足使用要求，但寿命短，与杜邦公司等国外产品相比，在技术水平、产品档次及生产能力都存在很大差距，主要表现在纸页强度较低，易变形。