纖維材料

電工領域用的纖維材料有天然纖維(包括植物纖維和動物纖維)、無機纖維(如石棉、玻璃纖維)和合成纖維(如聚酯纖維、聚芳醯胺纖維等)三大類。因它具有如下優點:①在超導磁體線圈中,能使冷卻劑浸透所有的截面,增加傳熱面積;②保證浸漬漆或包封膠直接與超導纖維及複合層接觸。

正文

天然纖維或合成纖維可以製成纖維紙或各種紡織品直接用做絕緣材料;或用紙浸以液體介質後成為浸漬紙用作電容器介質和電纜絕緣;或浸(塗)以絕緣樹脂(膠)後經熱壓,卷製成絕緣層壓製品、卷製品作絕緣材料;或用絕緣漆浸漬製成絕緣漆布(帶)、漆綢等用於電絕緣。天然無機纖維可以單獨使用,也可以同植物纖維或合成纖維結合使用,作為耐高溫絕緣。纖維材料還廣泛用作超導和低溫繞組線的絕緣材料,因它具有如下優點:①在超導磁體線圈中,能使冷卻劑浸透所有的截面,增加傳熱面積;②保證浸漬漆或包封膠直接與超導纖維及複合層接觸。原則上,天然絲、玻璃纖維和合成纖維都可作為低溫用絲包絕緣材料。但實際上,在超導磁體線圈中廣泛使用的是聚己內醯胺和聚酯纖維等合成纖維。
天然纖維 包括植物纖維和動物纖維。植物纖維包括棉、麻和木纖維等,其主要成分是纖維素(C6H10O5)n,分子量較大,分子中含有OH基。纖維素常形成細管狀的微纖維,由此構成空心管狀的植物纖維,直徑約0.02~0.07毫米,具有多孔結構。由於存在OH基和多孔性,其吸濕性很大,浸漬性很好。吸濕後機械強度顯著降低,浸漬後介電性能大為提高。植物纖維的耐熱性較差。動物纖維通常使用的有蠶絲,其組成為蛋白質,但其形態與植物纖維大不相同,是一類光滑的長絲。其耐熱性也較差。
合成纖維 用具有高分子量的聚合物加於有機溶劑中(有時還加助溶劑)製成紡絲液後再用乾法或濕法紡絲工藝製成。重要的有聚酯纖維和聚芳醯胺纖維。由於所用聚合物不同,各種合成纖維的性能大不相同。例如用聚芳醯胺製得的纖維的耐熱性很高:在180℃熱空氣中經過10000 小時後纖維強度仍能保持在原始值的80%以上;在400℃以上才有明顯分解。它具有自熄性(即在直接火焰中可燃,火焰移去後即迅速自熄)和較高的化學穩定性,良好的耐鹼性、水解穩定性和耐輻射性。
在電工中,合成纖維和天然纖維使用時都要浸漬處理或脫脂加工處理,以減少吸潮性,提高耐熱性和工作溫度,增加柔軟性、彈性,提高介電性能和機械強度。用絕緣漆和膠浸漬的天然或合成纖維材料有不同的耐熱等級。由天然有機纖維材料浸有機材料構成的,屬於A~E級絕緣材料;由耐熱性高的合成有機纖維浸以有機矽、二苯醚、聚醯亞胺等材料的,可達F、H和更高耐熱等級(見絕緣耐熱等級和熱老化試驗)。
無機纖維 有石棉、玻璃纖維。常用來做電絕緣的石棉是溫石棉,主要化學成分為含結晶水的正矽酸鎂鹽(3MgO·2SiO2·2H2O)。當溫度高達450~700℃時,溫石棉將失去化合水而變成粉狀物。電工中用的石棉纖維有長纖維(由手工加工而成)和短纖維(由機選而得)之分,它們的共同特點是有很高的耐熱性,但是介電性能較差,一般用作耐高溫的低壓電機、電器絕緣、密封和襯墊材料。

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