В настоящее время основным продуктом, используемым для литой изоляции низкого давления, как уже упоминалось, является эпоксидная смола; в иностранной литературе она иногда называется также этоксилиновой смолой; фирменное название этой смолы в зарубежной технике — «Аралдит» (ЦИБА), «Орлит» (Эрликон), «Эпон» (США) и т. д. Эта смола разработана химическим концерном ЦИБА. В Советском Союзе, независимо от лабораторий капиталистических стран и до получения сколько-нибудь подробной информации об их работах, аналогичная смола была разработана в ряде исследовательских лабораторий; в частности, смола для изоляции высокого напряжения была разработана отделом электрической изоляции ВЭИ.
Эпоксидная смола представляет собой продукт взаимодействия диоксидифенилпропана и эпихлоргидрина в щелочной среде [Л. 17-2]. При обычной температуре, в зависимости от молекулярного веса, она может быть либо вязкой, тягучей жидкостью, либо твердым веществом, напоминающим канифоль, от желтого до красно-коричневого цвета. При повышении температуры до 100—120° С все сорта неотвержденных эпоксидных смол становятся жидкотекучими.
Эпоксидная смола обладает рядом специфических резко выраженных свойств; некоторые из них требуют пристального внимания конструктора и технолога, чтобы избежать ошибок при конструировании и при разработке технологического процесса. Однако большинство свойств эпоксидной смолы характеризует ее как выдающийся изоляционный материал.
- Эпоксидная смола обладает весьма большим коэффициентом линейного расширения сравнительно с металлами и фарфором (табл. 17-1).
Таблица 17-1
Коэффициенты линейного расширения
Как показывает эта таблица, разница между температурными удлинениями эпоксидной смолы и других конструкционных материалов весьма велика. Разницу уменьшают путем добавления инертного наполнителя в виде, например, пылевидного кварцевого песка; при этом получают так называемый эпоксидный компаунд, который и применяется для получения литой изоляции.
Добавление пылевидного кварца удешевляет литую изоляцию. Однако даже при 200% (по весу) наполнителя коэффициент линейного расширения эпоксидного компаунда оказывается почти в два раза больше, чем у меди. Это может привести к трещинам в литой изоляции при изменениях температуры, а также к возникновению значительных напряжений в материале при охлаждении готовой отвердевшей отливки; в таком случае трещины в литой изоляции могут появиться внезапно без видимой причины, например, во время хранения аппарата на складе.
Для предупреждения таких явлений конструктор должен всегда помнить о величине линейного расширения эпоксидного компаунда и учитывать его в своих конструкциях. В частности, оправдал себя метод создания эластичных прокладок между металлическими заливаемыми деталями и компаундом, например, с помощью замотки металла стеклолентой. При наличии длинных металлических стержней, заливаемых компаундом, замотка стеклолентой даст возможность стержню удлиняться независимо от смолы. Оправданным является применение в аппаратах с литой изоляцией токоведущих частей из чистого алюминия, поскольку коэффициенты линейного расширения алюминия и эпоксидного компаунда почти равны.
2. Эпоксидная смола обладает необычайно высокой адгезией почти ко всем конструкционным материалам. В большинстве случаев это является полезным свойством. Но иногда необходимо иметь и материалы, к которым эпоксидная смола не пристает, например, кремний-органический каучук, фторопласт и т. п.
Раствором кремний-органического каучука покрывают литьевые формы для возможности их разъема после отверждения эпоксидной заливки. Вкладышами из фторопласта иногда пользуются в формах для получения полостей в отливках.
- Литая изоляция на основе эпоксидной смолы обладает весьма высокими механическими и электрическими характеристиками. Табл. 17-2 дает представление о характеристиках литой изоляции, полученной на основе эпоксидных смол различного происхождения. Как показывает таблица, характеристики компаундов отечественного производства, производства ГДР и производства фирмы ЦИБА близки друг к другу.
- Эпоксидная смола обладает весьма малой по сравнению с другими литьевыми смолами усадкой при отверждении вследствие малого изменения молекулярного объема при реакции. Это свойство эпоксидной смолы уменьшает внутренние напряжения в отлитой изоляции и опасность возникновения трещин. Величина усадки сильно зависит от температурного режима при отверждении, от рецептуры и т. д. и равна от 0,05 до 2% [Л. 17-3].
Таблица 17-2
Сравнение характеристик эпоксидных смол
- Эпоксидная смола обладает весьма большой сопротивляемостью к химическим воздействиям, обычным растворителям, влажности, довольно большой сопротивляемостью к воздействию тепла, стойка по отношению к большинству агрессивных химических веществ (табл. 17-3).
Таблица 17-3
Стойкость эпоксидных смол к разным реагентам
По данным [Л. 17-2], удельное объемное сопротивление после 48 часов пребывания в воде при 20° С снизилось с 1016 до 1014 ом-см, a tg δ изменился с 0,002—0,004 до 0,004—0,005.
Эти свойства, по-видимому, позволяют применять литую изоляцию на основе эпоксидной смолы для аппаратов наружной установки (см. § 17-5).
Теплостойкость (по Мартенсу) литой изоляции на основе эпоксидной смолы колеблется от 60—70° до 120° С. Кратковременное воздействие открытого огня, а также электрической дуги, не приводит к порче изоляции.
