Gummi tal-Kauchuk fis-Insulaturi ta'alta Tensjoni: Propjetajiet Klassifikazzjonijiet u Aplikazzjonijiet

Minnafid il-ħalq tal-19in, il-materjali uniki li kienu sodisfaċenti għall-trasferiment ta' kurrent elektrik b'volttagġ għoli kienu l-karazzan u t-tlawt. F'dak is-silġ tal-1940s, meta materjali polimeri ġew infurati, il-karazzan u t-tlawt ma kienu aktar ikelu l-għażla preferita, bil-għodu l-pajjiżi Ewropej u Amerikani ġew ibda jagħmlu riċerka dwar l-insulatori polimeri. Wara dawk, studji estensivi ġew miftuħ fuq l-proprjetajiet fiżika, l-karatteristiċi elettrika, it-trustabilità ta' lunga durata, u s-silġ optima tal-insulatori elettrici, u l-effiċjenza tat-talbija segwet tistaqsif.

Minn in-numru kbir ta' materjali ta' peż tagħhom jistgħu jiġu sostituti għal karazzan u t-tlawt, ir-rubber silikon huwa stabbilixxja l-prestazzjoni prattika fin-nifs tal-1960s u stabbilixxja nniżża minn diversi polimeri. L-insulatori rubber silikon għandhom xi avanttaġġi fuq l-insulatori karazzan: l-ewwel, huma iflaqs, facili biex jkunu manawsa, u aktar siguri; t-tieni, l-insulatori karazzan huma susettibbli għal ftit ta' kraħ meta jsibu impatt, waqt illi l-insulatori rubber silikon jistgħu jisostnu effiċjentement l-impatti mekanika kif hemm x-xokk ta' karozzi mal-postijiet tal-utilità.

Anki wara li materjali polimeri oħra għandhom l-avanttaġġi mhuxment, ir-rubber silikon biss huwa li jħallas l-inqas tad-danni ambientali. L-insulatori polimeri huma resistenti għall-ilma, bl-blokkjar it-talbija ta' leak u l-arcing tas-silġ minn qatrigħ tal-ilma. Fuqdiġa, l-idrofobicità tal-insulatori rubber silikon tirriġenera aktar veloċi milli l-oħrajn, li jgħadilhom material durevoli addattat għad-daħħal ta' long-term fid-ambjenti ħaddiem. Din l-artiklu tispjega l-karatteristiċi tal-rubber silikon uża għall-isolament elettriku b'volttagġ għoli u tintroduċi l-trendijiet reċenti ta' svilupp.

1 Karatteristiċi tal-Rubber Silikon

1.1 Karatteristiċi Kemmiċi tal-Bond Siloxane

1.1.1 Bond Kemmiċi Stabbile

Il-backbone tal-rubber silikon huwa tkunpost minn bonds siloxane (Si-O). Għall-differenza significanti fl-elektronejatività bejn Si (1.8) u O (3.5), struttura polarizzata hija formata, kif turi f-Figura 1 (omessa), li turi karatteristiċi ta' bond joniku. Bil-konsegwenza, l-enerġija tal-bond ta' Si-O hi aktar alta milli ta' C-C (ara Tavola 1). Fuqdiġa: (1) għall-natura ionika tal-main chain, l-polarità tal-gruppi C-H fil-side chains tiġi mnaqqsa, li jiġi manawsa minn attaq oħrajn, bil-konsegwenza li jħallas stabilità kemmiċa eċċellenza; (2) skont li Si ma jikkonnessi lejn double jew triple bonds, il-main chain huwa iktar resistenti għal decomposition, u l-bonds Si-C huma konsekwenzjalment stabbli, li jgħadi l-stabilità tal-backbone tal-rubber silikon.

1.1.2 Polimeri B'Flexibilità Alta

L-angolu tal-bond siloxane (Si-O-Si) huwa kbir (130°–160°), li jħalli lilha aktar libertà milli l-polimeri organici (l-angolu tal-bond C-C huwa ~110°). Anki, l-lunghezza tal-bond Si-O (1.64 Å) hi aktar milli ta' C-C (1.5 Å). Dan ifisser li l-molekula polimeri totali hija aktar mobbli u aktar facile biex tiddefurma.

1.1.3 Struttura Helikal

Għall-struttura helikal tal-polisiloxane, il-bonds siloxane fil-main chain jiġu mittraxxju internament minn attrazzjoni ionika, waqt illi l-parti esterna tkun komposta minn gruppi metil b'interazioni intermolekulari żgħar, li jħallas forza intermolekulari żgħar.

1.2 Proprietajiet tal-Rubber Silikon

Bil-bażis tal-karatteristiċi kemmiċi spjegati f'Sezzjoni 1.1, ir-rubber silikon għandu l-proprietajiet segwi addattati għall-isolament elettriku b'volttagġ għoli.

1.2.1 Reżistanza għall-Ħaljin u l-Għoljien

Għall-enerġija tal-bond alta u l-stabilità kemmiċa eċċellenza, ir-rubber silikon għandu reżistanza għall-ħaljin aktar milli l-polimeri organici. Anki, għall-forza intermolekulari żgħar, għandu temperatur ta' transizzjoni ta' glas bassa u reżistanza eċċellenza għall-għoljien. Ara, l-prestazzjoni tiegħu tiġi mmantiena stabbili indipendentement mid-dinja geografika fehne huwa immaniġġjat.

1.2.2 Reżistanza għall-Ilma

Is-silġ tal-polisiloxane huwa kompost minn gruppi metil, li jħallas proprietajiet idrofobi u reżistanza eċċellenza għall-ħaljin.

1.2.3 Proprietajiet Elettrika

Ir-rubber silikon għandu numru inferieur ta' atoms ta' karbon milli l-polimeri organici, li jħallas reżistanza eċċellenza għall-arc u tracking. Anki, waqt illi jiġi inkend, huwa jiforma silika isolanti, li jgħadilhom prestazzjoni isolanti elettrika superiore.

1.2.4 Reżistanza għall-Meteo

Kif turi f'Tavola 1, l-enerġija tal-bond siloxane hi aktar alta milli l-enerġija tal-ultraviolet (UV), li jħallas reżistanza għall-aging indut tal-UV. F'test accelerati tal-reżistanza għall-ozone, l-polimeri organici jkollhom kraħ fi sekondi sa oriji, waqt illi r-rubber silikon jħallas diminuzzjoni żgħira fis-forza wara erbgħa ġimgħat ta' aging, b'mod li ma jkunx osservat kraħ, li turi reżistanza eċċellenza għall-ozone (ara Tavola 2). Il-milġ ħalijiet huwa soluzzjoni ione mixta b'pH ta' approssimativament 5.6. Test artifiċjali tal-milġ ħalijiet 500 darba konċentrat ġie miftuħ bil-soluzzjoni listata f'Tavola 3. Ir-rubber silikon jħallas reżistanza kemmiċa eċċellenza kif turi f'Tavola 4. Anki wara li l-espożizzjoni għal soluzzjonijiet mixti kif il-milġ ħalijiet tista' jiġi kawni xi varjazzjonijiet, l-impatx jgħadilhom minim.

Nota: F'temperatur normali, b'konċentrazzjoni ta' ozone ta' 200 ppm u tensjun ta' 50% applikat għal ir-rubber, is-silġ ma jkunx osservat b'mod li jkun kraħ wara 28 ġimgħat ta' aging.

Unita: g għal 2 L ta' agua deionizzata.

1.2.5 Deformazzjoni Permanenti

Ir-rubber silikon jħallas karatteristiċi di deformazzjoni permanenti (inkludenti l-elongazzjoni permanenti u l-compression set) aħjar milli l-polimeri organici bħal l-temperatur normali u l-alt.

2 Klassifikazzjoni tal-Rubber Silikon

Ir-rubber silikon jista' jkun klassifikat f'solid u liquid tipi bsed il-ħal qabel it-vulcanizzazione, u f'tipi ta' peroxide curing, addition curing, u condensation curing bsed il-mekanizmu ta' vulcanizzazione. Il-differenza prinċipali bejn ir-rubber silikon solid u liquid tkun fil-pes tal-polisiloxane. Ir-rubber silikon solid jista' jivulcanizza permezz tal-peroxide curing jew addition curing, u huwa sovent imsejħ High-Temperature Vulcanizing Rubber (HTV) jew Heat-Cured Rubber (HCR) (ara Tavoli 5 u 6).

Anki wara li r-rubber silikon liquid cured permezz tal-addition reaction jista' jivulcanizza f'temperatur normali, huwa designat bħala Liquid Silicone Rubber (LSR), Low-Temperature Vulcanizing Rubber (LTV), jew Two-Part Room-Temperature Vulcanizing Rubber (RTV), bsed il-mod ta' elaborazzjoni u l-temperatur ta' vulcanizzazione. Fil-manifattura ta' insulatori polimeri, l-injection molding u casting huma proċessi sovent użati.

Ir-rubber silikon ta' parti waħda ta' kondensation (humid-cure) jista' jiġi użat f'sealants ta' konstruzzjoni, kif ukoll f'prodotti elettrika u elektronika. F'applicazzjonijiet elettrika, coatings RTV silicone rubber diluti permezz solvent huma sovent sprajjati fuq insulatori karazzan bħal materials protezzjonali.

2.1 Rubber Silikon mal-Aluminum Trihydroxide (ATH)

Ir-rubber silikon b'reżistanza eċċellenza għall-tracking u arc jista' jiġi ottenut permezz tal-incorporazzjoni ta' loading għoli ta' aluminum trihydroxide (ATH). Ir-rubber silikon imballat b'50 parti massi ta' ATH jħallas reżistanza akċettabbli għall-tracking b'volttagġ għoli (4.5 kV), insieme b'reżistanza eċċellenza għall-arc, weather, salt fog, u acid rain, li jgħadilhom material isolanti addattat għall-arejji b'salt fog severa. Ara, għall-loading għoli ta' ATH, dan il-material jkun soggetta għall-viskożità għoli (plasticità bassa) u forza mekanika bassa.

2.2 Rubber Silikon mingħajr Aluminum Trihydroxide (ATH)

F'arejji inland ta' Europa u simili b'polluzzjoni ta' salt fog minima u livelli bassi, ir-rubber silikon mingħajr filler ta' ATH jista' jiġi użat. F'dawn il-kazijiet, l-appropriata selezzjoni tal-base rubber silikon, il-trattament superficiale tal-fumed silica, u l-aggiunta ta' agenti ta' compounding li jgħamdu r-reżistanza għall-tracking jistgħu jgħammdu l-idrofobicità biex tkun conformi mal-requirements ta' reżistanza għall-tracking b'volttagġ għoli. Minflok l-rubber silikon imballat b'ATH, din it-tip jkun b'viskożità bassa u proprietajiet mekanika u elettrika superiore.

2.3 Għall-Accessories tal-Kablex fuq il-Barra

Bħala accessories tal-kablex fuq il-barra huma esposti għal ambjenti harsh, dawn għandhom jkollhom reżistanza eċċellenza għall-tracking. Materials b'permanent elongation bassa jistgħu jiġu ottenuti permezz tal-użu ta' polymers b'denstità ta' crosslink ottimizzata, addattati għal prodotti ta' shrinkable ta' temperatura ambiente (cold-shrink).

2.4 Għall-Accessories tal-Kablex fuq il-Dar

L-accessories tal-kablex fuq il-dar mhumiex probabbli li jiġu affetwati mill-salt fog, skonti r-reżistanza għall-tracking mhux sovent richiesta. Ara, meta jiġu użati f'applicazzjonijiet ta' shrinkable ta' temperatura ambiente (cold-shrink), l-karatteristiċi ta' deformazzjoni permanenti bassa huma ankor necessarji.

2.5 Applicazzjonijiet ta' Coating

Is-spraying ta' coatings rubber silikon fuq arejji polluti għoli jista' jiġi mantanit l-idrofobicità eċċellenza ta' long-term. I-coatings jistgħu wkoll jiġu applicati fuq insulatori installati għal levels ta' polluzzjoni, li jgħadilhom l-kontinuità ta' servizz u risparmju ta' koshti. Riċenti rapporti jindikaw li l-coating ta' insulatori rubber silikon jista' jiġi ulteriurment potenzjato l-retention ta' idrofobicità. Attwalment, jinklużu żewġ tipi prinċipali: insulatori coated u insulatori rubber-type.

3 Konklussjoni

Din l-artiklu introdotta l-materjali rubber silikon għall-insulatori polimeri. Riċerka u test ongoing huma qiegħed jiġu miftuħ minn diversi instituti u manifatturieri. Jekk l-affidabilità għoli tista' tivverifika permezz ta' test ta' durability u oħrajn, l-applicazzjoni ta' insulatori rubber silikon jgħadilhom tista' tiżdied aktar.