5.1.4. Влажностные свойства

Все изолирующие материалы поглощают влагу. Размер молеку­лы воды примерно 2,1 * 10-9 м, что позволяет ей проникать даже в поры таких диэлектриков, как стекло.

Наличие пор, сообщающихся с атмосферой, приводит к снижению влагос­тойкости материала, плотная его структура затрудняет проникно­вение воды и повышает влагостойкость.

Нанесение лакокрасочных покрытий, пропитка лаками, масла­ми и компаундами, опресовка пластмассами повышают влагостой­кость материала, но полностью не исключают проникновения вла­ги в его объем. В композитных конструкциях критичными к про­никновению влаги в объем являются места сопряжения материалов с различными термомеханическими свойствами (спаи стекла с ме­таллом, керамики с металлом, пластмассы с металлом).

Влагостойкость - это способность материала сохранять свои эк­сплуатационные свойства при воздействии влаги.

Твердые материалы обладают различной способностью смачи­ваться водой, нанесенной на поверхность тела (рис. 5.3.).

Чем меньше угол смачивания j, тем сильнее выражена смачивае­мость материала. Для смачиваемых материалов j < 90° (рис. 5.3, а), для несмачиваемых - j > 90° (рис. 5.3, б).

Влажностные свойства диэлектриков определяются гигроскопич­ностью (влагопоглощаемостью), водопоглощаемостью и влагопроницаемостью.

Гигроскопичность. Способность материала поглощать водяные пары из окружаю­щей атмосферы называется гигроскопичностью.

Г игроскопичность материалов зависит от их строения и хими­ческой природы. Материалы, содержащие капилляры, в которые может проникать влага, более гигроскопичны, чем материалы плотного строения. Лишенные пор материалы, например керамика или стекло, накапливают поглощенную из окружающей среды влагу на своей поверхности в виде тонкой пленки. Эта влага не проникает в глубь материала, и такие материалы облада­ют только поверхностной гигроскопичностью.

Если влага распределяется по объему электроизоляционного материала в виде отдельных, не соединенных между собой, малых включений, то влияние влаги на электрические свойства материала менее существенно.

Для несмачивемых материалов уменьшение поверхностного сопротивления незначительно. Наиболее заметное ухудшение электрических свойств наблюда­ется у пористых материалов. В слоистых пластиках влага с большей скоростью распространяется вдоль слоев, а у дерева - вдоль волокон.

Гигроскопичность Wr определяется отношением массы увлаж­ненного образца к его первоначальной массе:

где m₁- масса сухого образца, г; т₂ - масса образца после выдержки его в усло­виях относительной влажности 96...98%, г.

Для оценки гигроскопичности образцы твердых диэлектриков высушивают и помещают в атмосферу с относительной влажнос­тью 96... 98 % при нормальной температуре на 24... 48 ч. По истече­нии времени выдержки образцы взвешивают и определяют увели­чение массы по сравнению с первоначальной массой.

Водопоглощаемость. Иногда материалы соприкасаются непосредственно с водой. В таких условиях функционирует изоля­ция открытых установок, которые подвергаются действию атмос­ферных осадков или изоляция деталей в насосах.

Водопоглощаемость - это способность материала поглощать воду. Водопоглощаемость Wв определяется относительным приращением массы образца после выдержки его в воде в течение 24 ч:

где m₃ — масса образца после выдержки его в воде, г; т₁ - масса образца в исход­ном состоянии, г.

Влагопроницаемость. Большое практическое значение при оцен­ке защитных покрытий имеет влагопроницаемость, т.е. способность материала пропускать сквозь себя пары воды.

Большинство материалов пропускают воду, только для стекол, хорошо обожженной керамики и металлов влагопроницаемость равна нулю.

Влагопроницаемость

где П - масса парообразной воды, проходящей в стационарном режиме через участок поверхности материала толщиной h и площадью S за время t под дейст­вием разности давлений водяных паров до и после прохождения образца (p₂ - p₁); а - коэффициент влагопроницаемости, который зависит от температуры и вы­бора системы единиц кг/(м*с*Па) = 1 с; р₁ - парциальное давление водяного пара в воздухе с одной стороны образца; р_г - парциальное давление водяного пара в воздухе с другой стороны образца.