4.7. Компаунды

Компаундами называются электроизоляционные композиции на основе полимеров, олигомеров или мономеров, предназначенные для заливки или пропитки токопроводящих схем и деталей в электро- и радиоаппаратуре с целью их монолитизации и изоляции. По назначению компаунды подразделяются на пропиточные, заливочные и обмазочные.

Пропиточные компаунды применяются для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов с целью монолитизации витков обмоток и защиты их от влаги.

Заливочные компаунды используют для заливки полостей в кабельных муфтах и воронках, а также в корпусах электрических аппаратов, например трансформаторов тока, дросселей и т.п. Они позволяют получать изделия в виде малогабаритных монолитных блоков любой конфигурации, не требующих дополнительной механической обработки.

Обмазочные компаунды применяют для обмазки лобовых частей обмоток электрических машин с целью защиты их от влаги, масла и других внешних воздействий.

По природе связующего компаунды можно разбить на две группы: термопластичные и термореактивные.

Термопластичные компаунды изготавливают на основе битумов, воскообразных диэлектриков (парафина, церезина и др.), термопластичных полимеров (полистирола, полиметилметакрилата).

Термореактивные компаунды выпускаются на основе эпоксидных, полиэфирных, кремнийорганических и других смол. Для пропитки обмоток электрических машин применяют битумный пропиточный компаунд №225, обладающий низкой плотностью (920... 1100 ), морозостойкостью до -25°С, хорошими диэлектрическими свойствами. Удельное объемное сопротивление , электрическая прочность Е_пр = 18... 20 . Температура размягчения этих компаундов составляет 98...102 °С, усадка – 7...8%.

Для заливки концевых воронок и полостей в кабельных соединениях напряжением до 10 кВ применяют битумные заливочные компаунды МБ-70, МБ-90, МБМ-1, МБМ-2. Компаунд МБ-70, имеющий низкую морозостойкость (

-15 °С), используется для заливки муфт, прокладываемых в земле. Остальные, обладающие морозостойкостью до -35...-45 °С, применяют при монтаже наружных установок. По электрическим свойствам они близки к компаунду пропиточному , Е_пр= . Усадка при отверждении – 7...9%.

Из битумных обмазочных компаундов наиболее широко используется компаунд 4401.

Эпоксидные компаунды отличаются высокими диэлектрическими и физико-механическими свойствами, мало изменяющимися при длительном нагреве до 120...140 °С. В зависимости от типа отвердителя компаунды могут быть холодного и горячего отверждения. Компаунды холодного отверждения могут применяться при длительном воздействии температур до 120°С,а горячего отверждения – до 160°С длительно и до 200°С кратковременно. Наиболее распространенные компаунды – ЭЗК-6 и ЭПК-1. Плотность компаундов , удельное объемное сопротивление , электрическая прочность

= .

Полиэфирные компаунды изготавливают на основе хорошо растворимых в непредельных соединениях ненасыщенных полиэфирных смол, которые при нагреве в присутствии инициаторов превращаются в трехмерные твердые полимеры. По механическим свойствам полиэфирные компаунды несколько уступают эпоксидным. Допускаемая температура эксплуатации их до 120°С, морозостойкость до -60°С. Выпускаются компаунды КГМС-1, КГМС-2, КП-10, КП-18, имеющие хорошие диэлектрические свойства: , Е_пр для КГМС-1 составляет 18 , а для КП-10 – 25 . Тангенс угла диэлектрических потерь – 0,04.

На основе кремнийорганических смол выпускаются компаунды холодного (КЛ, ВИКСИНТ, ВТО) и горячего (К-67) отверждения. Эти компаунды обладают хорошими диэлектрическими свойствами, мало изменяющимися при повышенных температурах и во влажной среде: ,, Е_пр = 15...32 , tgδ = 0,003...0,04.

Meтакрилатные компаунды выпускают марок МБК-1 (без пластификатора) и МБК-2, МБК-3 пластифицированные). При отверждении они дают усадку 5...6%. Эти компаунды обладают следующими диэлектрическими свойствами: МБК-1 – , Е_пр= 20...28 , tg5 = 0,06; МБК-2, МБК-3 – , Е_пр= 18...21 , tg5 = 0,04...0,09.

Полиуретановые компаунды, имеют высокие морозостойкость (до -80°С) и эластичность. Однако у них невысокая механическая прочность, более низкие диэлектрические свойства и значительная их зависимость от температуры при нагреве выше 80°С. Компаунды марок КТ-102 и КГ-102 полимеризуются при температуре 60°С и имеют , Е_пр=17 . Компаунды К-30 и К-31 полимеризуются при температуре 80°С и обладают более низкой электрической прочностью (Е_пр= 6,5 ). Усадка при отвердении – 7…9%.

Из битумных обмазочных компаундов наиболее широко используется компаунд 4401.

Эпоксидные компаунды отличаются высокими диэлектрическими и физико-механическими свойствами, мало изменяющимися при длительном нагреве до 120…140°С. В зависимости от типа отвердителя компаунды могут быть холодного и горячего отверждения. Компаунды холодного отверждения могут

применяться при длительном воздействии температур до 120°С, а горячего отверждения – до 160°С длительно и до 200°С кратковременно. Наиболее распространенные компаунды – ЭЗК-6 и ЭПК-1. Плотность компаундов , удельное, объемное сопротивление , электрическая прочность Е_пр = 16…18 .

Полиэфирные компаунды изготавливают на основе хорошо растворимых в непредельных соединениях ненасыщенных полиэфирных смол, которые при нагреве в присутствии инициаторов превращаются в трехмерные твердые полимеры. По механическим свойствам полиэфирные компаунды несколько ус-

тупают эпоксидным. Допускаемая температура эксплуатации их до 120°С, морозостойкость до -60°С. Выпускаются компаунды КГМС-1, КГМС-2, КП-10, КП-18, имеющие хорошие диэлектрические свойства: , Е_пр = 15…32 , tgδ = 0,003…0,04.

Метакрилатные компаунды выпускают марок МБК-1 (без пластификатора) и МБК-2, МБК-3 (пластифицированные). При отверждении они дают осадку 5…6%. Эти компаунды обладают следующими диэлектрическими свойствами: МБК-1 – , Е_пр = 20…28 , tg5 = 0,06; МБК-2, МБК-3 – , Е_пр = 18…21 , tg5 = 0,04…0,09.

Полиуретановые компаунды имеют высокие морозостойкость (до -80°С) и эластичность. Однако они обладают невысокой механической прочностью, более низкими диэлектрическими свойствами и значительной их зависимостью от температуры при нагреве выше 80°С. Компаунды марок КТ-102 и КГ-102 полимеризуются при температуре 60°С и имеют , Е_пр = 17 . Компаунды К-30 и К-31 полимеризуются при температуре 80°С и обладают более низкой электрической прочностью (Е_пр = 6,5 ).

4.8. Клеи. Они предназначены для создания из различных материалов неразъемных соединений требуемой прочности. В общем виде такие соединения состоят из склеиваемых материалов и клеевого слоя между ними. Процесс склеивания основан на сцеплении клея с поверхностью материалов. Способ склеивания упрощает и ускоряет технологический процесс изготовления изделий. Клеевые соединения во многих случаях являются наиболее рациональными, а в некоторых случаях единственно возможными видами соединений. Возрастающее значение клеев связано, прежде всего, с теми преимуществами, которые имеют клеевые соединения по сравнению с заклепочными, болтовыми, сварными и другими соединениями. Это в первую очередь, возможность соединения между собой самых разнородных материалов.

Современные клеи применяют для склеивания изделий: из пластических масс, силикатного и органического стекла; натуральных и искусственных кож; каучуков и резины; фарфора, керамики и бетона; из бумаги и различных пород древесины, хлопчатобумажных и шерстяных тканей; из синтетических волокон, а также из сплавов черных и цветных металлов и композиционных материалов.

Важным свойством клеевых соединений на основе синтетических клеев являются их атмосферостойкость, способность противостоять коррозионным воздействиям и гниению. К числу преимуществ клеевых соединений можно также отнести: исключение изготовления отверстий под болты или заклепки, ослабляющие скрепляемые элементы; более равномерное распределение напряжений в соединениях; относительно низкая стоимость производства клеевых деталей при массовом производстве.

Таблица 4.1.

Характеристики клеев

Марка	Режим склеивания			Температура эксплуатации клеевого сое-динения,оС	Назначение
	Давление, МПа	Температура, оС	Время, ч
ВИАМ Б-3	0,2-0,4	15-25	До 18	От –4до+70	Склеивание текстолита, фанеры и дерева
БФ-2 и БФ-4	0,1-0,2	До 150	1	От –60 до +60	Склеивание металлов, сплавов, керамики, стекла, дерева, текстолита, органического стекла
Клей 88Н	—	10-15	До 48	От –60 до +60	Склеивание холодным способом вулканизированной резины с металлом, деревом, кожей, стеклом
Бакели-товый клей	—	До 120	До 4	От –60 до +120	Склеивание, текстолита, гетинакса, стекла и стеклоткани.
ПЭД-Б	0,1-0,2	20-40	До 48	От –40 до +60	Склеивание винипласта, поливинилхлорида, металла и дерева
К-153	До 0,05	20-30	До 48	От –30 до +60	Склеивание металла, стекла, поливинилхлорида
ВК-3 и ВК-4	До 2,0	До 70	1	От -60 до +180	Склеивание стали, алюминия, титана, стеклотекстолита

В то же время клеи имеют и ряд недостатков, в частности - низкая прочность клеевых соединений при неравномерном отрыве, а также относительно низкая теплостойкость (до 350^оС) вследствие органической природы основных компонентов клея.

Синтетические клеи широко применяют для склеивания разнообразных материалов в автомобильной, авиационной, судостроительной, электро- и радиотехнической, химической, деревообрабатывающей, обувной, полиграфической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Это дает большой технический и экономический эффект, позволяет совершенствовать изготовление элементов различных конструкций и изделий. Клеи представляют собой композиции в основном на основе полимеров (табл. 20).

Прочность клеевых соединений материалов определяется видом нагружения. При конструировании соединений нужно стремиться к получению в клеевом слое равномерно распределенных напряжений. Большой прочностью обладают соединения, работающие на равномерный отрыв, сжатие и сдвиг. Показателем механической прочности клеевых соединений металлов является предел прочности при сдвиге.

При склеивании металлов предел прочности при сдвиге составляет для: эпоксидных клеев –10-13 МПа, фенольно-каучуковых – 10-15 МПа, полиуретановых – 10-20 МПа и полиимидных 15-30 МПа. При сжатии прочность клея больше в 10-100 раз, чем при растяжении. Прочность клеевого соединения существенно зависит от температуры. При этом большое влияние оказывает вид клея и характер напряженного состояния. Теплостойкость клеев такова: эпоксидный –60 - 350^оС, фенолоформальдегидный - 60 –100 ^оС, фенолополивинилацетатный (БФ) 200 – 350 ^оС, полиимидный – 300-375^оС