Silikon Qum və Üst Dəhlizli İzo-latlar: Xüsusiyyətlər Sınıflandırma və Tətbiqlər

19-ci əsrin ikinci yarısından bəri yüksək qüvvətli elektrik sənədlərinin izolyasiya materialı olaraq ancaq seramika və stekl uyğun olurdu. 1940-cı illərdən başlayaraq polimer materialların ortaya çıxması ilə birlikdə seramika və stekl artıq üstünlük tərəfindən seçilmir oldu, bu da Avropada və Amerikada polimer izolyatorlar üzərində araşdırmanı başladırdı. Sonra, elektrik izolyatorlarının fiziki xüsusiyyətləri, elektrik xüsusiyyətləri, uzun müddətli məntiqi və optimal forması haqqında geniş şəkildə araşdırmalar aparıldı və istehsal effektivliyi daima artırılıb.

Seramika və steklin yerinə gələ bilən yüksək molekulyar ağırlığa malik material arasında silikon kauciuk 1960-cı illərdən etibarən praktiki tətbiq performansını göstərmiş və müxtəlif polimerlər arasında öncülük edib. Silikon kauciuk izolyatorları seramika izolyatorlarına nisbətən bir çox üstünlüklərə malikdir: birincisi, onlar hafif, işlənmesi asan və daha təhlükəsizdir; ikinci olaraq, seramika izolyatorları daralma nəticəsində kırılabilir, amma silikon kauciuk izolyatorları avtomobil çarpması kimi mexaniki daralma növlərinə effektiv şəkildə davam edə bilir.

Digər polimer materiallar da belə üstünlüklərə malik olsa da, ancaq silikon kauciuk minimal mühit zədələnməsinə səbəb olur. Polimer izolyatorlar suya qarşı dayanıqlıdır, bu da su damçalarından nəticələnən köçmə cürrent və səth arkasını qarşılamağa imkan verir. Daha da əlavə, silikon kauciuk izolyatorlarının hidrofobiyası digər polimer izolyatorlardan daha sürətli bərpa olunur, bu da onu çətin mühitlərdə uzun müddət istifadə üçün uzaq mövqedeki material olaraq uyğundur. Bu məqalə yüksək qüvvətli elektrik izolyasiyada istifadə olunan silikon kauciukun xüsusiyyətlərini təsvir edir və son zamanlı inkişaf tendensiyalarını təqdim edir.

1 Silikon Kaucuğun Xüsusiyyətləri

1.1 Siloksan Bağının Kimyəvi Xüsusiyyətləri

1.1.1 Kimyəvi Dəyişməz Bağ

Silikon kauciukun əsas strukturu siloksan (Si-O) bağlarından ibarətdir. Si (1.8) və O (3.5) arasındakı elektronegativlik fərqinin böyük olması səbəbindən, Şəkil 1-də (çıxarılmış) göstərildiyi kimi, iyonik bağ xüsusiyyətləri olan qutblaşmış struktur yaranır. Buna görə, Si-O bağının enerjisi C-C (Cədvəl 1-ə baxın) bağının enerjisindən yüksəkdir. Daha da əlavə: (1) əsas zəncirin iyonik doğası səbəbindən yan zəncirlərdəki metil C-H qruplarının qutbluluğu azaldır, bu da onların başqa molekulardan təkrarlanan hücumdan daha az maraqlı olmasına səbəb olur, bu da əla kimyəvi dəyişməzliyə səbəb olur; (2) Si asanlıqla iki və ya üç bağ formala bilmir, bu da əsas zəncirin daha az parçalanmasına səbəb olur, və Si-C bağları ehtiyac duyulan dəqiqliklə dəyişməz olur, bu da silikon kauciukun əsas zəncirinin dəyişməzliyini daha da artırır.

1.1.2 Yüksək Mənbəzi Polimer

Siloksan (Si-O-Si) bağının açısı böyükdür (130°-160°), bu da organik polimerlərdən (C-C bağ açısı ~110°) daha yüksək azadlığına səbəb olur. Əlavə olaraq, Si-O bağının uzunluğu (1.64 Å) C-C (1.5 Å) bağının uzunluğundan uzundur. Bu deməkdir ki, ümumi polimer molekulu daha mobil və daha asan deformasiya edilə bilir.

1.1.3 Heliks Struktur

Polisiloksanın heliks strukturu səbəbindən, əsas zəncirdəki siloksan bağları iyonik çəkiliyin nəticəsində içərək çəkilib, lakin xarici tərəf zayıf molekulyar etkintə malik metil qruplarından ibarətdir, bu da zayıf molekulyar kuvvetlərə səbəb olur.

1.2 Silikon Kaucuğun Xüsusiyyətləri

1.1-bölmədə təsvir olunan kimyəvi xüsusiyyətlərə əsasən, silikon kauciuk yüksək qüvvətli elektrik izolyasiya üçün aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir.

1.2.1 İstilik və Soğuqdayanlıq

Yüksək bağ enerjisi və əla kimyəvi dəyişməzlik səbəbindən, silikon kauciuk organik polimerlərə nisbətən daha yaxşı istilik dayanıqlığına malikdir. Zəif molekulyar kuvvetlərin nəticəsində, onun cam keçid temperaturu aşağıdır və əla soğuqdayanlıq xüsusiyyətinə malikdir. Buna görə, onun performansı istifadə edilən coğrafi bölgədən asılı olmayaraq sabit qalır.

1.2.2 Su Dayanıqlığı

Polisiloksanın səthi metil qruplardan ibarətdir, bu da ona hidrofobik xüsusiyyətlər və əla su dayanıqlığına səbəb olur.

1.2.3 Elektrik Xüsusiyyətləri

Silikon kauciuk organik polimerlərə nisbətən daha az karbon atomu ehtiva edir, bu da ona əla ark və izləmə dayanıqlığına səbəb olur. Daha da əlavə, yandığında izolyasyon kimi silika formalaşır, bu da super elektrik izolyasiya performansını təmin edir.

1.2.4 Hava Şəraitinə Qarşı Dayanıqlıq

Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, siloksan bağının enerjisi ultraviyolət (UV) işıq enerjisindən yüksəkdir, bu da UV-nin təsiri ilə yaşlanmaya qarşı dayanıqlıq göstərir. Təzyiq testlərində, organik polimerlər saniyələr və saatlar ərzində çatlayır, amma silikon kauciuk dörd həftəlik yaşlanma nəticəsində sadəcə qüvvətin bir az azalmasına səbəb olur, çatlaması görünmür, bu da əla ozon dayanıqlığı göstərir (Cədvəl 2-ə baxın). Asid yağmur, pH 5.6-a bərabər olan iyonik həll karışımıdır. Cədvəl 3-də göstərilən həll ilə 500 dəfə konsentrasiyalanmış asid yağmur testi aparılmışdır. Silikon kauciuk Cədvəl 4-də göstərilən kimi əla kimyəvi dayanıqlıq göstərir. Asid yağmur kimi həll karışımına maruz qalmasa da, təsiri minimal olacaq.

Qeyd: Oda temperaturunda, ozon koncentrasiyası 200 ppm və kaucuğun 50% gerilim çəkildiyi halda, səthin 28 gün yaşlanma nəticəsində çatlaması görünmür.

Vahid: 2 L deionize edilmiş suya düşən gramm.

1.2.5 Daimi Deformasiya

Silikon kauciuk oda və yüksək temperaturda organik polimerlərə nisbətən daha yaxşı daimi deformasiya xüsusiyyətlərinə (daimi uzananma və sıxılma seti daxil olmaqla) malikdir.

2 Silikon Kaucuğun Sınıflandırılması

Silikon kauciuk vulkanlaşmadan əvvəlki vəziyyətinə görə qatı və maye tiplərə, vulkanlaşdırma mekanizmina görə isə peroksida vulkanlaşdırma, əlavə vulkanlaşdırma və kondensasiya vulkanlaşdırma tiplərinə bölünür. Qatı və maye silikon kauciuk arasındaki əsas fərq polisiloksanın molekulyar ağırlığındadır. Qatı silikon kauciuk peroksida vulkanlaşdırma və əlavə vulkanlaşdırma vasitəsilə vulkanlaşdırıla bilər və adətən yüksək temperaturda vulkanlaşdırılan kauciuk (HTV) və isti vulkanlaşdırılan kauciuk (HCR) kimi tanınır (Cədvəl 5 və 6-ya baxın).

Əlavə reaksiya ilə vulkanlaşdırılan maye silikon kauciuk oda temperaturunda da vulkanlaşa bilər, amma işləmə metodu və vulkanlaşdırma temperaturuna görə maye silikon kauciuk (LSR), aşağı temperaturda vulkanlaşdırılan kauciuk (LTV) və iki hissəli oda temperaturunda vulkanlaşdırılan kauciuk (RTV) kimi adlandırılır. Polimer izolyatorların istehsalında enjeksiya formalaşdırma və ləyiq formalaşdırma adətən istifadə olunur.

Bir hissəli kondensasiya növü (rütubət vulkanlaşdırma) silikon kauciuk tikinti mohurlarında, elektrik və elektron məhsullarda istifadə edilə bilər. Elektrik tətbiqdə, çözünmüş oda temperaturunda vulkanlaşdırılan (RTV) silikon kauciuk mohurları adətən seramika izolyatorlara koruyucu material kimi püskürtülür.

2.1 Alüminium Trihidroksid (ATH) İlə Silikon Kaucuk

Yüksək dozda alüminium trihidroksid (ATH) ilə dolu silikon kauciuk əla izləmə və ark dayanıqlığına malikdir. 50 hissə massası ATH ilə dolu silikon kauciuk 4.5 kV yüksək qüvvətli izləməyə qarşı qəbul edilə bilər, əla ark, hava şəraitinə, tuz buluduna və asid yağmuruna qarşı dayanıqlıq göstərir, bu da onu tuz buludu olan bölgələrdə izolyasiya materialı kimi uyğundur. Amma, yüksək ATH dozu səbəbindən, bu material yüksək vizkozite (pis plastiklik) və aşağı mexaniki qüvvəyə malikdir.

2.2 Alüminium Trihidroksid (ATH) Olmayan Silikon Kaucuk

Avropa və bənzər bölgələrdə tuz buludu və zədələnmə səviyyəsi aşağı olduğu daxili bölgələrdə ATH dolduran silikon kauciuk istifadə edilə bilər. Belə hallarda, bazal silikon kauciukun uyğun seçimi, dumlu silikanın səth işlənməsi və izləmə dayanıqlığını artırıcı kompozitsiya agentlərinin əlavə edilməsi hidrofobiyyəti yüksəltə bilər, bu da yüksək qüvvətli izləmə dayanıqlığı tələblərini ödəyir. ATH-dolu silikon kauciuka nisbətən, bu növ daha aşağı vizkozite və daha yaxşı mexaniki və elektrik xüsusiyyətlərə malikdir.

2.3 Küçə Kabel Aksesuarları Üçün

Küçə kabel aksesuarları çətin mühitlərə maruz qaldığından, onların əla izləmə dayanıqlığı olmalıdır. Optimal kross-link nöqtələrinə malik polimerlərin istifadəsi ilə, daimi uzananma dəyəri aşağı olan materiallar alınır, bu da oda temperaturunda küçüldürülmə (soğuk küçüldürülmə) məhsullarına uyğundur.

2.4 Ev İçi Kabel Aksesuarları Üçün

Ev içi kabel aksesuarları tuz buludu təsirlənə bilər, buna görə izləmə dayanıqlığı çox də tələb edilmez. Amma, oda temperaturunda küçüldürülmə (soğuk küçüldürülmə) tətbiqlərində istifadə olunanda, daimi deformasiya xüsusiyyətləri hələ də lazımdır.

2.5 Mohur Tətbiqləri

Ağır zədələnmiş bölgələrdə silikon kauciuk mohurlarının püskürtüləsi uzun müddət boyunca əla hidrofobiyyəti saxlayır. Zədələnmə səviyyəsinə əsasən, artıq quraşdırılmış izolyatorlara mohurlar da püskürtülməyə bilər, bu da onların davamlı istifadəsinə və xərclərin azalmasına imkan verir. Son raporlar, silikon kauciuk izolyatorlarına mohur püskürtməsi hidrofobiyyətin saxlanılmasını daha da artırır. Hazırda, iki əsas növ var: mohurlanmış izolyatorlar və kauciuk növü izolyatorlar.

3 Nəticə

Bu məqalə polimer izolyatorlar üçün silikon kauciuk materiallarını təsvir edir. Çoxsaylı institutlar və istehsalçılar tərəfindən davam edən araşdırmalar və testlər aparılır. Müsbət dayanıqlıq və digər performans testləri ilə sübut edilərsə, silikon kauciuk izolyatorlarının tətbiqi daha da genişlənə bilər.