• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Chuong 6  vat lieu dien moi
 

Chuong 6 vat lieu dien moi

on

  • 5,289 views

Chuong 6 vat lieu dien moi

Chuong 6 vat lieu dien moi

Statistics

Views

Total Views
5,289
Views on SlideShare
5,289
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
55
Comments
1

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel

11 of 1 previous next

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
  • Cảm ơn nhiều nhé!
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Chuong 6  vat lieu dien moi Chuong 6 vat lieu dien moi Document Transcript

    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6Chương 6 VẬT LIỆU ĐIỆN MÔI6.1 Phân loại điện môi. Vật liệu điện môi có ý nghĩa cực kỳ quan trọng trong kỹ thuật điện. Nó là các vật liệuđược sử dụng để tạo ra cách điện quanh phần dẫn điện của các thiết bị điện. Công dụng của cáchđiện là không cho phép dòng điện đi theo hướng không cho phép đi, ngoài hướng đã được tínhtrước của sơ đồ điện. Ngoài ra chất cách điện được sử dụng làm điện môi trong tụ điện nhằm tạo ra một điệndung nào đó của tụ điện. Cuối cùng là vật liệu điện môi thuộc nhóm điện môi tích cực, hay là điện môi có tính chấtđiều khiển được. Vật liệu cách điện được chia theo trạng thái: khí, lỏng và rắn. Vật liệu cách điện còn được chia ra theo bản chất hoá học loại vô cơ hay hữu cơ. Vật liệuhữu cơ thường là liên kết của cacbon với hyđro, nitơ, halogen. Còn các liên kết khác được gọi làvật liệu vô cơ. Rất nhiều loại vật liệu cách điện hữu cơ có tình chất cơ học quí giá, có tính dẻo, dễ uốn.Từ các vật liệu này, ta dễ dàng kéo sợi, lớp màng mỏng và các sản phẩm đa dạng khác vì thếchúng được sử dụng rất rộng rãi. Tuy nhiên, vật liệu hữu cơ ngoại trừ Ftoraplast, poliamit có độbền nhiệt thấp. Vật liệu vô cơ thì không có tính dẻo, thường có tính giòn. Nhưng vật liệu vô cơ có tínhchịu nhiệt rất cao so với vật liệu hữu cơ, vì thế chúng hoạt động rất tốt ở vị trí cần nhiệt độ cao. Tính cách điện, tính cơ, tính chịu nhiệt và tính hút ẩm phụ thuộc rất nhiều vào kỹ thuậtcông nghệ, sự tồn tại của tạp chất, điều kiện thử nghiệm... Vì vậy, trong trường hợp này các thamsố của vật liệu chỉ được ra một tổng quát.6.2 Điện môi khí. Những chất khí thông dụng nhất trước tiên phải kể đến không khí, nó đóng vai trò rấtquan trọng trong kỹ thuật cách điện, kết hợp với điện môi rắn và lỏng để tạo thành chất cách điệnchung của thiết bị điện. Ở đường dây tải điện cao thế, không khí đóng vai trò duy nhất để cáchđiện giữa hai đường dây trần. Trong trường hợp tẩm cách điện của máy điện, cáp... những bọtkhí tồn tại sẽ là điều bất lợi, do chúng dễ bị ion hoá và hình thành ozon, rất dễ phá huỷ điện môi. Do tính chất cách điện của không khí được xem xét trước và những tính chất hoá lý củanó đã được biết đến vì không cần thiết phải nghiên cứu một cách cặn kẽ. Ở điều kiện giống nhau về áp suất, nhiệt độ, dạng điện cực, khoảng cách giữa chúng, cácchất khí khác nhau có độ bền điện rất khác nhau. Khí Nitơ có độ bền điện tương tự với khôngkhí, nó được sử dụng để làm cách điện cho tụ khí, do tính chất điện giống không khí nhưngkhông chứa oxy, oxy làm hư hại điện cực. Một số chất khí có khối lượng phân tử cao và liên kếtcó chứa F, Ci độ bền điện cao hơn hẳn so với không khí. Khí SF6 (Hecsanflorit) còn được gọi là elegas có độ bền điện cao gấp 2,5 lần không khí,có khối lượng riêng cao gấp 5,1 lần không khí, có nhiệt độ sôi thấp; nó có thể nén ở nhiệt độthường tới áp suất 2Mpa mà không bị hoá lỏng. Elegas không độc, độ bền vững hoá học cao,không bị phân huỷ ở nhiệt độ tới 800oC. Khí CCl2F2 còn được gọi là Freon-12, có độ bền điện xấp xỉ Elegas, nhiệt độ sôi 247,7 oK,khí Freon gây ăn mòn một số điện môi hữu cơ. Ngoài ra còn rất nhiều khí khác có độ bền điện cao hơn không khí từ 6 đến 10 lần. Tómlại, bất kỳ một chất khí nào có chứa nguyên tử F đều có độ bền điện rất cao. Độ bền điện củađiện môi khí loại này tương đương với chất lỏng nhưng có khối lượng riêng nhỏ hơn vì thế giảmđược trong lượng của thiết bị rất nhiều, lại có tính chịu nhiệt cao, bền vững chống già cỗi. Thậmchí chỉ cần một hỗn hợp không khí với rất ít khí Elegas hay Freon cũng làm tăng độ bền điện lênrất nhiều. Khí Hyđro là một chất có nhiều tính năng khá đặc biệt. Đây là chất khí khá nhẹ có tínhdẫn nhiệt và nhiệt dung cao dùng để làm mát cuộn dây máy điện rất tốt. Đặc biệt khí hyđro thaythế được không khí làm cho ma sát giảm đi rất nhiều, đồng thời tránh được oxy hoá, khắc phục 66
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6được tình trạng hoả hoạn khi cuộn dây không may bị chập. Cuối cùng là dùng khí hyđro có thểlàm tăng công suất của máy điện do điều kiện giải nhiệt tốt. Vì vậy, máy phát điện công suất lớn,máy bù đồng bộ công suất lớn đều dùng hyđro làm mát. Làm mát còn hiệu quả hơn khi dùng H 2 lỏng chạy trong lòng dây dẫn của cuộn dây củarôto máy phát nhưng nếu khí hyđro có lẫn không khí thì rất nguy hiểm. Nếu trong thành phần H2có từ 4-47% không khí thì có thể gây nổ. Vì vậy trong máy điện luôn giữ một áp suất cao hơn ápsuất khí quyển. Các khí trơ dùng làm cách điện cho các bộ phóng điện khí. Các khí trơ có nhiệt dẫn rấtthấp, độ bền điện rất kém, Kc, Kr và Xe được dùng trong công nghiệp chế tạo đèn huỳnh quang.6.3 Dầu mỏ cách điện.  Dầu biến áp. Loại dầu này được đổ trong máy biến áp. Công dụng của nó là nhằm làm lấp lỗ trống trongcác lớp sợi, khoảng cách giữa dây dẫn với vỏ làm tăng độ bền của cách điện. Mặt khác làm tăngkhả năng tản nhiệt của cuộn dây và lõi máy biến thế vào môi trường. Dầu biến áp được dùngtrong máy cắt cao áp. Trong các thiết bị này có toả nhiệt hồ quang ở nhiệt độ rất cao, dầu có khảnăng làm mát nhanh và dập tắt hồ quang. Dầu biến áp còn được dùng để đổ vào đầu ra của cáp,biến trở, và rất nhiều thiết bị điện khác. Dầu biến áp là một chất lỏng hầu như không màu hoặc có màu vàng sậm, theo thành phầnhoá học là hỗn hợp của cacbua hyđro. Dầu mỏ ở các vị trí khác nhau có các tham số quan hệ củachúng với nhiệt độ cũng khác nhau. Dầu biến áp có các giá trị tham số trung bình như sau: độ nhớt động khoảng 17-18,5mm2/s ởnhiệt độ 20oC và 6,5-6,7mm2/s ở nhiệt độ 50oC, chỉ số axit 0,03-0,1 KOH/Kg; nhiệt độ bắt lửa135-140oC; nhiệt độ đ1ong băng -45oC. Quan hệ của độ nhớt với nhiệt độ xem hình (H.6.1) Dầu biến áp 1000 100 Dầu biến áp là một chất lỏng dễ cháy phải hết sức cẩn thận khi sử dụng cũng như trong côngnghiệp chế tạo. Dầu biến áp rất nhạy cảm với tạp chất nước, chỉ cần một lượng tạp chất nhỏ cũnglàm giảm độ bền điện 10 t cách đáng kể. Điều nàtylỏng c giảcơ silic là nước có ε rất cao khoảng mộ Chấ đượ hữu i thích80, trong khi đó dầu biến áp sạch khoảng 2,2. dưới tác động của điện trường các giọt nước nhũtương sẽ bị lôi kéo vào vị trí có cường độ điện trường rất cao và bắt đầu phát triển hiện tượngphóng điện chọc thủng. Độ bền điện của dầu biến áp -50g giảm0rất nhanh nếu trong dầu có tạp chất sợi. Các sợi giấy, -100 cũn 50 100 Tvải dễ hút nước và ε cũng tăng rất nhanh. Dưới tác động của điện trường các sợi có nước bị kéovào vị trí có cường độ điện trường cao và hướng của nó trùng với hướng của đường sức rất dễ H.6.1gây phóng điện trong dầu. Nước xâm nhập vào trong dầu trong quá trình vận chuyển và rót dầu. Để sấy khô có một vàiphương pháp: ép dầu qua một lớp giấy lọc hoặc lọc dầu bằng phương pháp ly tâm. Bảng (6.1) là 67
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6định mức giá trị chọc thủng được tính bằng KV qui định cho các cấp điện áp khác nhau ở khoảngcách chuẩn 2,5 mm. Bảng 6.1: định mức độ bền điện của dầu biến áp. Điện áp hoạt động của thiết Định mức độ bền điện của dầu biến áp bị (không nhỏ hơn) KV/2,5 mm (KV) Dầu mới Dầu đang hoạt động ≤6 25 20 35 30 25 110 - 220 40 35 ≥ 330 50 45 Quan hệ tgδ của dầu biến áp với nhiệt độ của điện môi không cực (H.6.2). Dầu biến áp được làm bằng axit (trong khai thác) 10-3 Như trên nhưng không llàm tiếp công đoạn hấp thụ và các tạp chất có cực khác 0 20 40 60 80 toC H.6.2 Dầu biến áp có khả năng toả nhiệt nhanh từ 25 đến 30 lần so với tản nhiệt bằng không khí.  Dầu cho tụ điện. Loại dầu này dùng để tẩm cho tụ giấy làm tăng ε và ECT của tụ dầu, có tác dụng làm tăngđiện dung, giảm kích thước và giá thành tụ.  Dầu dùng cho cáp. Loại dầu này dùng trong công nghiệp sản xuất cáp điện lực, dầu được tẩm trong cáp giấy, cótác dụng làm mát và tăng độ bền điện của cách điện.6.4 Điện môi lỏng tổng hợp. Dầu biến áp cũng như dầu tụ và dầu cáp có ưu điểm lớn là giá thành rẻ, chất lượng đápứng được những yêu cầu kỹ thuật nên được sử dụng rất rộng rãi. Tuy nhiên, trong một số trườnghợp, chất lượng của một số loại dầu kể trên không đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật đặc biệtcao. Ví dụ như cần chống nổ, chống cháy thì các loại dầu kể trên không đáp ứng được. Ngoài rachúng còn tính già cỗi điện môi, hay là tính chất bị giảm sút khi bị tác động bởi điện trường.Nhằm mục đích nâng cao điện dung trong tụ điện, sử dụng loại dầu có cực, có giá trị ε cao, vì thếcó thể giảm kích thước tụ điện. Nhiều loại dầu tổng hợp còn có tính chất vượt xa tính chất củadầu biến áp. Một số dầu tổng hợp thông dụng được sử dụng trên thực tế như sau:  Dầu Sovol. 68
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Có cấu tạo hoá học C12H5Cl5 ở nhiệt độ t = 20oC, f = 50 Hz có ε = 5, còn ở nhiệt độ 90oC có ε= 4,1. Do tính có cực cao nên tính cách điện của nó bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tạp chất. Mộtnhược điểm khác của dầu Sovol là ε giảm xuống khi nhiệt độ hạ thấp, dẫn đến điện dung của tụgiảm.  Chất lỏng silic hữu cơ. Có tgδ thấp, tính hút nước thấp và tính chịu nhiệt cao, nhưng giá thành cao, ε tuỳ theo gốcmà có thể biến đổi từ 2,5 - 3,3 và tgδ từ 0,0001- 0,0003 ở tần số 1kHz và nhiệt độ 20oC. Nhiệt độcho phép hoạt động lâu dài là 250oC. cấu tạo hoá học của chất silic hữu cơ có thể ở hai dạng -dạng mạch thẳng và dạng không gian.  Chất lỏng Flor hữu cơ. Có tính chịu nhiệt cao, tgδ thấp, hơi của chất lỏng flor hữu cơ có độ bền vững ở thể khí rấtlớn, độ bền điện cao. Đặc điểm của chất lỏng flor hữu cơ là có độ nhớt thấp, rất dễ tẩm cho vật liệu xốp như giấy,có độ nở nhiệt cao và bốc hơi rất mạnh. Vì vậy thiết bị chứa flor hữu cơ dạng lỏng phải rất kín.Một đặc điểm khác rất ưu việt của chất lỏng này là tính giải nhiệt cao so với dầu biến áp và chấtlỏng silic hữu cơ. Chất lỏng flor hữu cơ hoàn toàn không cháy, chịu được hồ quang. Nhược điểmlà giá thành rất cao.6.5 Điện môi hữu cơ.  Những hiểu biết chung về polime hữu cơ. Trong số các điện môi hữu cơ có tầm quan trọng đặc biệt phải kể đến vật liệu hữu cơ caophân tử. Để có thể hiểu biết về tính chất và khả năng của loại vật liệu này, cần làm quen vớinhững qui luật chung về cấu tạo và tính chất, đồng thời định ra những thuật ngữ và khái niệm màsẽ nhiều lần được sử dụng ở các mục tiếp theo. Như phần trên đã nêu, vật liệu hữu cơ là những kết cấu của cacbon với những nguyên tốkhác. Cacbon có khả năng liên kết với một số lượng lớn các nguyên tử với cấu tạo phân tử rất đadạng, nó có thể tham gia vào thành phần ở dạng mắt xích, phân nhánh hoặc mạch vòng. Hiện nay có hàng triệu liên kết hữu cơ, có loại là vật chất có khối lượng phân tử thấp, ví dụnhư dầu mỏ cách điện, cacbua hyđro... Tuy nhiên, phần lớn các vật liệu cách điện hữu cơ là vậtchất cao phân tử, chúng chứa rất nhiều nguyên tử, đôi khi tới hàng ngàn, khối lượng của vật chấtloại này lên tới hàng triệu, còn kích thước của nó thì rất lớn. Vật liệu cao phân tử thường được gặp trong thiên nhiên đó là mỡ động vật, xenlulo, lòngtrắng trứng, cao su... Vật liệu cao phân tử nhân tạo có thể chia thành hai loại: loại thứ nhất là các vật liệu nhân tạo,được sản xuất bằng hoá học hoàn thiện vật chất cao phân tử có trong thiên nhiên: ví dụ như giacông xenlulo để nhận được polieste xenlulo. Nhưng loại thứ hai có ý nghĩa quan trọng hơn- đó làtổng hợp vật liệu cao phân tử có những tính chất quí báu mà nguyên liệu là những chất rẻ nhưkhí đốt, dầu mỏ, than đá. Liên kết cao phân tử trên thực tế là các phản ứng polime hay còn gọi là phản ứng trùng hợp,hoặc là chất có một số lượng lớn các nhóm nguyên tử giống nhau liên kết lại. Phản ứng hình thành các polime từ các đơn phân được gọi là polime hoá. Khi polima hoá,khối lượng phân tử tăng lên, đồng thời làm tăng nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và tăng độ nhớt.Trong quá trình polime hoá vật chất chuyển từ trạng thái khí hoặc trạng thái lỏng sang trạng tháilỏng nhão và tiếp đến là trạng thái rắn; khả năng hoà tan kém đi.6.6 Nhựa tổng hợp.  Nhựa polietilen. Trước kia để tổng hợp Polietilen người ta phải dùng tới 300Mpa và nhiệt độ 200 oC. Polietilennhận được gọi là Polietilen áp suất cao. Sau đó người ta đã tổng hợp Polietilen áp suất thấp 0,3 -0,6 Mpa và nhiệt độ lá 80oC; chất xúc tác là TiCl4 với liên kết của nhôm C2H5AlCl2, hoặcAl(C2H5)3. Ngoài ra, còn có Polietilen áp suất trung bình 3 - 7 Mpa và nhiệt độ 160-170oC, chấtxúc tác là CrO3 hay MoO3. • Polietilen áp suất cao có khối lượng riêng 0,92-0,93Mg/m3. 69
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 • Polietilen áp suất thấp có khối lượng riêng 0,94-0,96Mg/m3. • Polietilen áp suất trung bình có khối lượng riêng 0,96-0,97Mg/m3. Nếu đưa và Polietilen phụ gia Porofor là vật chất khi bị đốt nóng sẽ phân huỷ và tạo khí, sẽnhận được một vật liệu xốp, ngoài ra các bọt khí này được phân bố đều đặn theo bề dày của vậtliệu. Polietilen xốp có khối lượng riêng nhỏ khoảng 0,4-0,5Mg/m3 và có hệ số điện môi nhỏkhoảng 1,4-1,5 và được ứng dụng trong kỹ thuật cao tần. Để tăng tính chịu nhiệt của Polietilen sử dụng phương pháp chiếu tia điện tử tác động lên bềmặt của điện môi, trong trường hợp này một phần sẽ nối mạch ghép đôi để tạo ra cấu trúc khônggian. Ngoài phương pháp chiếu chùm tia điện tử còn có phương pháp hoá học để tao ra cấu trúckhông gian Polietilen.  Nhựa poliizobutilen. Poliizobutilen có cấu tạo phân tử: H CH3 H CH3 C C C C H CH3 H CH3 Vật chất cao phân tử có khối lượng tới 400.000. Poliizobutilen có tính chất giống cao su, có tính kéo dãn và đàn hồi. Nó có tính chịu lạnh cao(giữ được tính mềm dẻo ở nhiệt độ 80oC). khối lượng riêng 0,91-0,93Mg/m3, độ bền vững hoáhọc giống Polietilen hay Polipropilen. Để tăng độ cứng của Poliizobutilen thì nó được trộn lẫnvới các polime khác hoặc có thêm phụ gia. Poliizobutilen có tính hút ẩm rất thấp. Poliizobutilencó mức polime hoá thấp thì nó là dạng lỏng.  Nhựa polistirol. Cấu tạo phân tử có dạng: H H H H C C C C H C6H5 H C6H5 Tính chất của polistirol như phần trên đã nêu: nhược điểm của polistirol là tính giòn ở nhiệtđộ thấp và tạo thành các vết nứt trên bề mặt. Polistirol có tính chịu nhiệt thấp. Các loại nhựaPolietilen, poliizobutilen, polistirol là các loại nhựa không cực, có tính cách điện cao và tính hútnước thấp. H H H H  Nhựa polivinilclorit (PVC). Cấu tạo phân tử có... ng: C dạ C C C ... 70 H Cl H Cl
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Do có cấu trúc không đối xứng polivinilclorit là điện môi có cực. Tính cách điện của nó thấphơn các loại điện môi không cực. Độ ẩm có tác động yếu lên điện trở suất của điện môi. NhựaPVC bền vững với tác động của nước, kiềm, axít, dầu và rượu, nó được dùng để làm cách điệnhạ áp, lớp vỏ bảo vệ. Để tăng tính dẻo và tính chịu lạnh, nhựa PVC còn cho thêm chất hoá dẻo nhưng lại làm xấuđi tính cách điện của nó.  Nhựa poliacrilat. Polime của este Acrilat. H2C = CH  COOH Và axít Metacrilat CH3  H2C = CH  COOH Poliacrilat có tính chịu lạnh, chịu dầu mỡ và kiềm; tuỳ thuộc vào dạng còn lại của rượu trongphân tử đơn phân, nó có thể có tính chất cơ học khác nhau như độ bền, độ cứng, độ dẻo. Vật liệu thông thường là polimetilmetyacrilat nó là sản phẩm của polime hoá củametimetacrilat. CH3  H2C = C  COO  CH3 Polimetilmetyacrilat là thuỷ tinh hữu cơ, có tính trong suốt. Dưới tác động của từ quang thìnó sinh ra khí CO, H2, H2O và CO2 có tác dụng dập tắt hồ quang. Loại này được sử dụng để chếtạo các thiết bị chống sét.  Polime Flo hữu cơ. Nhựa Flo hữu cơ có thể là không cực hay có cực. Flo có những tính chất rất quí. Flo nằmtrong thành phần chất khí sẽ cho độ bền điện rất cao, nhựa Flo hữu cơ điển hình làPolitetrafloretilen có cấu tạo: F F F F ...... C C C C ...... F F F F Nhờ có tính chất đối xứng trong phân tử mà nhựa Politetrafloretilen thuộc dạng không cực,nó còn được gọi là Ftorlon - 4 có tính chất chịu nhiệt khác thường 250oC. Tính bền vững hoá học 71
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6rất cao vượt qua cả vàng và Platin. Các axít, HCl, H2SO4, HNO3 đều không tác động. Là vật liệukhông cháy, không hút nước một cách tuyệt đối.  Politriflocloetilen. Có cấu tạo phân tử: F F F F F ...... C C C C C ...... F Cl F F Cl Nó còn được gọi là Ftorlon-3 có khối lượng riêng 2,14 Mg/m 3; độ chịu nhiệt 130oC... Kỹthuật công nghệ đơn giản.  Nhựa poliamit. Nhựa poliamit có cấu tạo mắc xích được tạo bởi 4 đến 8 nhóm CH 2- và năm nhóm - CO -NH. Nó có độ bền cơ học rất cao và có tính dẻo. Nó bị hoà tan chỉ ở một số dung môi, màng dẻovà nhựa đặc poliamit có tính hút nước khá cao, ít chịu nắng và dễ biến dạng ở nhiệt độ cao. Cấu tạo phân tử poliamit có dạng: ... - (CH2)5 - CO - NH - (CH2)5 - CO - NH - (CH2)5 ...  Nhựa poliuretan. Là polime đường thẳng. Trong mắc xích của phân tử giữa nhóm cacbonhydro có các nhóm -NHCOO-. Poliuretan ở mức độ nào đó giống tính chất của poliamit. Trong một số điều kiện nàođó poliuretan có thể hình thành cấu trúc không gian. Sử dụng poliuretan để chế tạo sơn ê-may có độ chịu nhiệt cao. Tính đặc biệt của poliuretan làtráng thiếc không cần làm sạch, rất thuận lợi trong việc hàn nối nhất là dây dẫn có đường kínhnhỏ. Nhược điểm của poliuretan là dễ bị nóng chảy ở nhiệt độ cao (180oC).  Nhựa fenolformaldehit. Loại nhựa này đã được sản xuất từ đầu thế kỷ XX. Đãy là sản phẩm của phản ứng ngưng tụcủa Fenol H5C6 - OH hoặc Krezol H2C - C6H4 - OH với Formalđehit H2CO. Phản ứng được tiếnhành trực tiếp bằng cách đun nóng dung dịch Fenol và Formaldehit và chất xúc tác. Nhựa Fenolformaldehit có thể chế tạo nhiệt dẻo hay nhiệt cứng. Nếu như trong một molFenol không tới một mol Formaldehit sẽ nhận được nhựa nhiệt cứng, và còn được gọi là bakelit.Khi sản xuất bakelit dùng kiềm làm chất xúc tác. Thông thường là dùng amoniac, nó không đểlại trong nhựa hoàn chỉnh những tạp chất điện phân. Kết quả của phản ứng là trong thùng chứasẽ nhận được bakelit giai đoạn A: nó có tính dẻo, có nhiệt độ nóng chảy là 55 - 80oC và dễ tantrong rượu và axetol. Khi tiếp tục dun nóng thì bakelit bị polime hoá và chuyển sang trạng tháitrung gian B sau đó sang giai đoạn kết thúc C. Chuyển tới giai đoạn A sang C cần nhiệt độ khôngdưới 110 - 140oC, ngoài ra nhiệt độ càng cao thì thời gian chuyển tiếp giai đoạn càng nhanh. Ởnhiệt độ 160oC thì thời gian chuyển từ giai đoạn A - C chỉ cần từ 1-3 phút. Tăng áp suất cũng làmtăng tốc độ phản ứng. Bakelỉt giai đoạn C là giai đoạn hoàn chỉnh có độ bền cơ học cao, có độdẻo rất thấp, dễ bị nứt. Bakelit được sử dụng để tẩm cho gỗ hoặc các vật liệu khác trong đó cócách điện lớp Hetinac và testolit. Nếu như cũng lấy một mol Fenol và dưới một mol Formaldehit với chất xúc tác là axit thì sẽnhận được một loại nhựa mới có tính dẻo.  Nhựa polieste. Là sản phẩm của phản ứng ngưng tụ giữa rượu với axit (hoặc anhyđrit của chúng). 72
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6  Nhựa gliptan. Loại nhựa này .nhận được do phản ứng ngưng tụ của rượu Glixerin và anhydricftalat: HO - CH2 - CHOH - CH2 – OH (glixerin). CO + H4C4 O CO Là loại nhựa nhiệt cứng. Thời gian đông cứng lâu hơn và nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độchế tạo bakelit. Ưu điểm của loại nhựa này là có độ dẻo hơn bakelit. Gliptain chưa nung có thểhoà tan trong dung dịch hỗn hợp rượu và benzone, axeton và một số dung dịch khác. Gliptan đãnung rất bền vững với các dung dịch.  Polietilentereftalat. Là polime nhiệt dẻo, nhận được do phản ứng ngưng tụ của glicol (HO - CH2 -CH2 - OH) Vớiaxit Tereftalat HOOC - C6H4 - COOH và có cấu tạo: ... CH2  CH2  O  C   C  O  CH2  CH2  ...   O O Có khối lượng phân tử khoảng 30.000 polietilentereftalat có độ bền vững cơ học rất lớn.Nhiệt độ nóng chảy khoảng 200oC sử dụng để kéo sợi màng uốn sử dụng để tráng emay. Ở nhiệtđộ cao polietilentepeftalat dễ bị oxy hoá trong không khí vì vậy để gia công nóng chảy vật liệuphải tiến hành ở môi trường nitơ.  Policanbonnat-polieste của axit carbonnic. HO - COOH Nó có độ bền cơ học cao dùng để chế tạo màng mỏng, và là nguyên liệu liên kết của testolitdùng để sản xuất những sản phẩm mỏng.  Nhựa epoxi. Đặc điểm là trong phân tử của loại nhựa này có chứa nhóm epoxi: O H2C CH2 Tuỳ theo cấu tạo hoá học, từ đó thực hiện điều chế tổng hợp nhựa epoxi, sau đó chia raBicfenol và Xicloaliphan. Bicfenol nhận được từ Diana (Difeniolpropan) và Epiclohidrit;Xicloaliphan nhận được từ một vài liên kết epoxi, loại nhựa này ít bị nứt và bền vững với phóngđiện vầng quang. Nhựa Bicfenol thông dụng nhất trong nhựa epoxi, nó có thể có khối lượng phân tử khácnhau, từ chất lỏng dính cho tới chất rắn ở nhiệt độ thường và nóng chảy ở nhiệt độ lớn hơn100oC. Nhựa epoxi dạng dẻo, nó dễ hoà tan trong axetol và những dung môi khác mà không bị thayđổi tính chất ở thời gian dài. Tuy nhiên cho vào nó một ít nhựa nó sẽ làm đông cứng rất nhanh vàchuyển sang cấu trúc không gian và có đặc tính không thấm nước, có độ bền cơ học cao, có tínhbám dính rất tốt. Tuy nhiên nhựa epoxi rất độc hại thường là gây bệnh ngoài da. Nhựa epoxicứng không độc. 73
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6  Nhựa silic hữu cơ. Trong thành phần đặc tính của polime hữu cơ ngoài cacbon còn có cả silic là thành phần cựckỳ quan trọng của rất nhiều điện môi vô cơ như mica, amian, thuỷ tinh, vật liệu gốm... Như vậycác vật liệu này cần được đưa vào nhóm hữu cơ. Cấu tạo phân tử chủ yếu là hình thành nhómsilosan. - Si - O - Si- Polime hữu cơ được sử dụng trong kỹ thuật sơn, hỗn hợp nhựa; một số loại có tính cực dẻo.Liên kết silic hữu cơ có thể ở dạng lỏng. Ngoài ra silic hữu cơ có tính hút nước thấp và thực tếkhông hút nước. Tuy nhiên loại vật liệu này khá đắt tiền và có độ bền cơ học thấp.  Nhựa thông. Là loại nhựa có tính giòn, thu nhận được từ cây thông thiên nhiên. Thành phần chủ yếu của dầu thông là axit hữu cơ (abietic). Nhựa thông làm tan dầu mỏ, đặc biệt ở nhiệt độ cao. Độ cách điện của nhựa thông: ρ = 1021-1013 Ω.m; độ bền điện Ect = 10-15 MV/m, quan hệ của ε và tgδ vào nhiệt độ (H.6.). Nhiệt độ nóng chảy của nhựa thông khoảng 50-70oC. ở môi trường không khí nhựa thông dần dần bị oxy hoá, ngoài ra nhiệt độ nóng chảy tăng lên tính hoà tan, nhựa thông tan trong dầu mỡ, dùng để tẩm cho cáp. tgδ ε 0,1 3 0,05 2 20 40 60 80 100 toC H.6.6.7 Dầu thực vật. Là chất lỏng sệt, nhận được từ các loại cây khác nhau, loại dầu này dưới tác động củanhiệt độ, ánh sáng, không khí nó sẽ chuyển sang trạng thái rắn. Loại dầu này tưới lên bề mặt củavật liệu, khi khô tạo thành một lớp màng bóng cách điện. Sự làm khô dầu không nhất thiết dobốc hơi mà là do những phản ứng hoá học phức tạp và dầu hấp thụ một phần oxy từ không khí.Vì thế trọng lượng của nó ở trạng thái rắn không nhỏ hơn trạng thái lỏng. Theo tính hoá học của dầu bốc hơi đó là este glixerin và axít hữu cơ, sơ đồ cấu tạo chungcó dạng: CH2  CH2 CH2    O O O    R R R R là gốc axit béo. Dầu là dạng nhiệt cứng chỉ trong trường hợp nếu trong gốc axít R cónhiều liên kết đôi sẽ xảy ra quá trình polime hoá.  Dầu vải. Có màu vàng và nhận được từ họ cây bông vải. Khối lượng riêng 0,93-0,94 Mg/m3 nhiệt độcứng -20oC.6.8 Điện môi nến. 74
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Những điện môi sáp là những vật chất rắn dễ nóng chảy có cấu tạo tinh thể, có độ bền cơhọc yếu và tính hút nước thấp các vật liệu này dùng để tẩm hoặc rót lấp kẽ hở. Nhưng nhượcđiểm lớn nhất của loại vật liệu này là tính co rút rất nhiều khi nguội đi, khoảng 15-20%.  Parafin. Đây là vật liệu rất rẻ, có tính không cực, là sản phẩm phụ khi chưng cất dầu mỏ. Parafin sạchcó khối lượng riêng 0,85 + 0,9 Mg/m3 và nhiệt độ nóng chảy 50 - 55oC; tgδ = 0.0003 - 0.0007; ε= 1.5 - 2.2;ρ = 10 16 Ωm. Parafin không dính nước và điện trở suất mặt ρs không dưới 1015 thậm chí ở độ ẩmcao. Độ bền điện của Prafin có tính ổn định hoá học cao. Nhưng ở nhiệt độ 130-140 oC nó dễ bịoxy hoá và ρ giảm khoảng 100 lần. Parafin có khi dùng để tẩm cho giấy của tụ điện có điện ápthấp và dùng để tẩm cây và giấy carton, để rót lấp kẽ hở cuộn dây máy điện có nhiệt độ làm việcthấp.  Xerezin. Cũng tương tự parafin là hỗn hợp của carbua hyđro CnH2n+2 nhưng số lượng nguyên tửcacbon trong phân từ (n = 39 - 53) lớn hơn so với parafin (n = 10 - 36) ngoài ra phân tử xerezinphân nhánh rất mạnh. Ưu điểm của xerezin so với parafin là nhiệt độ nóng chảy cao hơn (65 - 80o C), bền vững với không khí, ρ của xerezin lớn hơn so với parafin, tgδ nhỏ hơn. Vì vậy dùxerelin cô đắt hơn parafin nhưng nó vẫn được đùng rong rải trong kỹ thuật làm tụ giấy.  Parafin và xerezin nhựa nhân tạo. Nhằm tăng nhiệt độ làm việc lên 100 - 130oC parafin và xerezin nhân tạo được chế tạo từ liênkết cao phân tử của carbua hydro là sản phẩm phụ của quá trình tổng hợp dầu mỡ nhân tạo. Tínhcách điện của parafin và xerezin nhân tạo gần giống tính chất parafin và xerezin thiên nhiên.  Vazelin Tính chất giống như tính chất của sáp. Ở nhiệt độ thường có dạng nửa chất lỏng, sử dụng đểtẩm giấy tụ. Vazelin là hỗn hợp của carbua hyđro lỏng và rắn. Tính chất của Vazelin: ρ = 5.1012Ωm ở nhiệt độ 20oC và 5.109 ở nhiệt độ 100oC; tgδ = 0.0002 ở nhiệt độ 20oC và 0.002 ở nhiệt độ100oC; độ bền điện tương ứng với nhiệt độ 20oC là 20 Mg/m.6.9 Sơn cách điện và hỗn hợp.  Sơn cách điện. Đây là dung dịch keo của bitum, dầu tự bốc hơi. Khi sấy khô sơn thì dung .dịch bốc hơi sơnchuyển sang trạng thái rắn và tạo ra một lớp màng mỏng. Tuỳ theo công dụng sơn cách điệnđược chia thành 3 nhóm:tẩm, che phủ, kết dính.  Sơn tẩm. Dùng để tẩm các lỗ mọt hoặc cách điện dạng sợi (giấy, carton, vải, cách điện cuộn dây máyđiện). Sau khi tẩm các lỗ mọt trong cách điện được lấp đầy bằng sơn cứng, có độ bền điện caohơn hẳn độ bến điện của không khí, đồng thời giảm tính dẫn điện, giảm tính hút ẩm, tăng độ bềncơ học của cách điện. Sau khi tẩm điện môi hữu cơ còn giảm được sự oxy hoá của không khí rấtnhiều. Tính chịu nhiệt đang ở cấp Y sẽ chuyển sang cấp A.  Sơn che phủ. Dùng để chế tạo ra một lớp có độ bền cơ học, bằng phẳng và không thấm nước trên bề mặtcủa diện môi. Lớp màng này làm tăng điện áp phóng điện mặt lên đồng thời tăng điện trở suấtmặt của vật liệu. Một số loại sơn che phủ (sơn emay) không sơn lên bề mặt của điện môi mà sơn trực tiếp lêndây dẫn và hình thành một lớp cách điện hoặc cách điện cho các lá sắt trong lõi từ của máy biếnáp.  Sơn kết dính. 75
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Loại sơn này dùng để dính các vật liệu cách điện với nhau (ví dụ dính các lớp mica) hoặcdính cách điện với kim loại. Ngoài tính cách điện và tính không hút ẩm là yêu cầu chung của mọiloại sơn. Sơn kết dính lại có yêu cầu bám dính vật liệu với nhau. Ví dụ để sản xuất Hetinac vàTestolist, sơn dính vào từng lớp giấy và chúng bám dính vào nhau. Như vậy, sơn vừa làm nhiệmvụ tẩm vừa làm nhiệm vụ kết. dính. Theo chế độ sấy thì sơn được phân biệt sấy nóng và sấy nguội. Sấy nóng là sấy ở nhiệt độlớn hơn 70oC sấy nguội là sấy ở nhiệt độ trong phòng. Nếu sơn là dạng nhiệt cứng thì sấy cầnnhiệt độ cao, còn sơn ở dạng dẻo thì không cần sấy ở nhiệt độ cao.  Sơn nhựa.Là dung dịch nhựa tổng hợp hay nhựa thiên nhiên, gồm các loại sau: + sơnbakelit: dung dịch bakelit (giai đoạn A) trong rượu. Đây là loại sơn nhựa dạng nhiệtcứng dùng để kết dính, có độ bền cơ học cao nhưng ít tính dẻo, dễ bị già cỗi do nhiệt. Nó đượcdùng để chế tạo Hetinac và testolit. + Sơn Gliftan: là dung dịch nhựa Gliftan trong hỗn hợp rượu với carbua hyđro lỏng. Đâylà sơn nhiệt cứng có tính kết dính tốt dùng đê dính các lớp mica, băng mica, có tính uốn dẻo tốthơn sơn bakelit nhưng tính chịu ẩm kém hơn. + Sơn silic: cần sấy ở nhiệt độ cao, nó có tính chịu nhiệt và chống ẩm tốt. + Sơn Policlorvinil: chịu được dầu mỡ và nhiều vật chất khác nó được dùng để sơn bảovệ cho cách điện hoạt động ở môi trường axit. + Sơn xenlulo: loại sơn này có tính nhiệt dẻo, sơn sấy lạnh. Quan trọng đặc biệt trong sốsơn dạng này là sơn Nitroxelulo: Lơúp màng của loại sơn này có độ bền cơ học cao, chịu đượctác động của không khí nhưng khó bám vào kim loại. Vì vậy trước khi sơn vào kim loại cần phảisơn lót bằng sơn Gliftan sau đó mới sơn bằng sơn Nitroxelulo nhằm chống oxy hoá. + Sơn dầu: đây là loại sơn có nguồn gốc từ dầu tự khô, ngoài ra nó còn có thêm thànhphần làm tăng nhanh tốc độ khô của dầu. Ví dụ như hỗn hợp của xăng với carbua hyđro vòng.Các loại sơn này có độ nhớt cao, sơn dầu đùng để sản xuất giấy sơn, vải sơn và đùng để tẩm chocuộn dây máy điện, sơn cách điện cho các lá theúp của lõi theúp máy biến áp. + Sơn đen: thành phần của loại sơn này có bitum vì vậy nó có màu đen. So với sơn dầunó rẻ hơn có tính hút ẩm thấp và có độ cách điện cao nhưng không chịu được xăng dầu và chịunhiệt thấp. + Hỗn hợp cách điện: hỗn hợp được cấu thành từ những loại nhựa khác nhau bitum, sáp,dầu, nến hỗn hợp ở trạng thái hoàn chỉnh là thể rắn thì khi sử dụng phải đốt nóng tới nhiệt độ cầnthiết để có được độ nhớt thấp. Theo công dụng thì hỗn hợp cách điện được chia thành 2 nhóm + Nhóm tẩm, công dụng của nó giống như công dụng của sơn tẩm. +Hỗn hợp cách điện dùng để lấp đầy lỗ trống giữa các linh kiện khác nhau của thiết bịđiện và nhằm tăng độ dày cách điện. Sử dụng hỗn hợp để lâïp đầy nhằm bảo vệ các linh kiện vàcách điện khỏi bị tácđộng bởi độ ẩm và tác động hoá học, tăng điện áp phóng điện và tăng khả năng toả nhiệt. Trong kỹ thuật cáp, hỗn hợp cách điện có ý nghĩa rất lớn, nó gồm: a) Hỗn hợp dùng để tẩm cho giấy cách điện có nguồn gốc từ dầu mỏ, và nhằm: tăng độ nhớt của hỗn hợp, người ta cho thêm nhựa thông hay nhựa tổng hợp nhân tạo. b) Hỗn hợp đùng để lấp đầy sử dụng trong cáp rẽ nhánh hoặc đầu cuối, nó có tác dụng làm tránh tiếp xúc của cáp điện với không khí. Hỗn hợp lấp đầy có thành phần chủ yếu là bitum và dầu thông.6.10 Màng dẻo và tinh thể lỏng. Màng dẻo: là dạng sản phẩm đặc biệt từ polime tổng hợp có độ dày rất mỏng 0,02mmhoặc mỏng hơn nữa. Lớp màng dẻo có tính trong suốt được cuốn thành cuộn. Những màng dẻonày có tính cách điện rất cao; độ bền cơ học lớn, sử dụng trong kỹ thuật cách điện cho cáp, máyđiện, dây dẫn, và tụ điện. Màng dẻo được chế tạo từ polime đường thẳng có khối lượng lớn, hay có độ dài phân tửrất lớn. 76
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Màng dẻo từ este xenlulo rất thông dùng trong đời sống như phim chụp ảnh. Trong sốmàng dẻo nhân tạo loại có cực, rất thông dụng là Polietilen tereftalat có độ dày 0,04 - 0,35mm,nó có tính cách điện tốt, độ bền cơ học cao, bền vững hoá học và có tính chịu nhiệt. + Màng dẻo từ poliamit có độ bền kéo đứt 150 - 400%. + Màng dẻo từ policarbonat có độ bền kéo đứt 300%. Màng dẻo có tính chịu nhiệt cao nhất là màng dẻo hữu cơ làm từ politetraftoretile. Nhiệtđộ làm việc của nó tới 240oC. Những màng dẻo không cực rất thông dụng như Polietilen, polipropilen, polistirol. Các loại màng dẻo khác nhau được sử dụng để chế tạo tụ điện, các màng dẻo không cựccó tính cách điện rất cao tgδ nhỏ, dòng hấp thụ thấp, dùng để sản xuất tụ có điện dung ổn định.Còn màng dẻo có cực để chế tạo tụ điện có điện dung lớn. Màng dẻo từ políestirol dùng để chếtạo cách điện cho cáp cao tần. Tinh thể lỏng: đặc điểm của liên kết hữu cơ màng mỏng là tính chất cơ học tương tự nhưchất lỏng dính, nhưng có tính quang học dị hướng. Tính chất điện và từ. Tinh thể lỏng rất nhạy cảm với nhiệt độ (một phần mười độ) là đã thay đổi màu sắc củamình, nó được dùng để làm chỉ báo nhiệt độ từ ( 20 oC) - (250oC). Nó cũng bị tác động bởi đườngtừ trường rất mạnh. Tinh thể lỏng cũng như các vật chất hữu cơ khác có tính già cỗi do nhiệt vàánh sáng.6.11 Vật liệu sợi. Vật liệu sợi có ưu điểm: rẻ, độ bền cơ học cao, có tính dẽo, dễ gia công. Nhược điểm: độbền điện thấp, tính dẫn nhiệt thấp, và dễ hút ẩm. Phần lớn vật liệu sợi là vật chất hữu cơ như gỗ, giấy, các vật chất khác có cấu tạo từxenlulo và từ lông động vật.  Gỗ. Nhờ tính rất rẻ, có độ bền cơ học cao vì vậy gỗ là một trong những cách điện quan trọngtrong kỹ thuật điện. + Nhược điểm: tính hút ẩm cao, tính chất không đồng nhất, độ chịu nhiệt kém, dễ cháy. Tính chất cách điện của gỗ được nàng cao nếu được tẩm bằng các loại sơn khác nhau.  Giấy và carton. Giấy và carton được chế tạo thành dạng lá hoặc dạng cuộn có cấu tạo từ xenlulo. Giấy viếtđược sản xuất từ sunfatxenlulo- Xenlulo được hoà tan trong môi trường axit, giấy hoàn chỉnh cómàu trắng.  Giấy cách điện. Là xenlulo hoà tan trong dung dịch kiềm, giấy thành phẩm có màu vàng và có giá thành đắthơn giấy viết.  Giấy cáp.Giấy cáp có sử dụng trong kỹ thuật cách điện cho cáp tới cấp điện áp 110 KV hoặc cao hơn.Giấy cáp dùng cho cáp lực có ký hiệu KB, KM, KBY, KBM, KMBY.K: cáp M:nhiều lớp B:cao áp Y: giấy có độ khít cao.Và kí hiệu số từ 15 - 240 MKM. Cáp lực cách điện giấy vị trí yếu nhất là kẽ hở của từng lớp giấyvì vậy cần phải được tẩm bằng hỗn hợp dầu thông và dầu tự khô. Loại này được sử dụng cho cáphoạt động ở điện áp không quá 35 KV. Ở cấp điện áp cao hơn sử dụng cáp dầu. Giấy dùng cho cáp điện thoải có ký hiệu KT, KTY. T: telephone. Giấy có độ dày 50 MKm. Do cáp điện thoại hoạt động ở điện áp thấp nên nó không cần phải tẩm.  Giấy dùng cho tụ điện. Giấy dùng làm cách điện cho tụ điện và được sản xuất thành hai dạng: KOH - là giấy tụthông thường và giấy đặc biệt dùng cho tụ điện công suất lớn. Độ dày định mức của giấy dùngcho tụ thay đối từ 4-30 µm. Giấy được sản xuất thành cuộn có chiều rộng từ 12 - 750 mm. Giấytụ có độ dày nhỏ cho phép tăng điện dung của tụ điện. 77
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6  Giấy carton. Khác với giấy thường là có độ dày lớn, carton cách điện được sản xuất thành 2 dạng: dạngcứng dùng ở ngoài không khí và loại đàn hồi dùng cho máy biến áp dầu. Carton được sản xuất cóđộ dày 3 mm.6.12 Chất dẻo nhiều lớp. Nhận được bằng cách ép nóng giấy được tẩm bakelit. Để sản xuất Hetinac dùng giấy cóchất lượng tốt. Tẩm giấy có thể có nhiều cách khác nhau. Phương pháp thông dụng nhất làphương pháp tẩm bằng sơn, hay là dùng dung dịch bakelit. Giai đoạn A trong rượu, tiếp theo làgiai đoạn sấy. Nhược điểm của phương pháp này là rất tốn rượu, hơi rượu bốc hơi lại dễ gây hoảhoạn. Phương pháp thứ hai là dùng huyền phù phenol formaldehit trong nước để tẩm cho giấy;khi sấy khô giấy thì hơi nước bốc đi. Kỹ thuật này rất kinh tế vì không tốn rượu. Sau đó giấyđược cắt đúng kích thước yêu cầu và được sắp xếp thành từng bó rồi được đưa vào máy ép thuỷlực giữ ở nhiệt độ 160 - 165oC bakelit bị nóng chảy và lấp đầy các lỗ trống giữa các sợi giấy. Saukhi ép xong, Hatinac được làm nguội tới nhiệt độ 60oC, công đoạn cuối là cho nước lạnh làmnguội hẳn. Hetinac dùng để chế tạo các mạch in.  Testtolit. Đây là chất dẻo có tính chất tương tự Hetinac nhưng giấy tẩm được thay bằng vải tẩm.Testtolit đắt hơn Hetinac gấp 6,7 lần; do đó nó chỉ được sử dụng ở nơi nào có va đập nhiều.6.13 Vật liệu đàn hồi.  Cao su thiên nhiên. Theo cấu tạo hoá học, cao su thiên nhiên có cấu tạo (C5H8)n . Ở nhiệt độ 50oC cao su đã bị nóng chảy và ở nhiệt thấp có tính giòn. Cao su hoà tan trongdung môi carbua hyđro. Tính đàn hồi trong cao su thiên nhiên được giải thích là có cấu tạo mắtxích zíc zắc. Để tăng sức chịu nhiệt và chịu lạnh, cao su thiên nhiên được lưu hóa, liên kết đôitrong phân tử được phá vỡ và nó nối với các phân tử khác qua nguyên tử lưu huỳnh hình thànhcấu trúc không gian.  Cao su lưu hoá. Lưu hoá đã làm tăng tính chịu nhiệt và chịu lạnh, tăng độ bền cơ học, bền vững với các dungdịch. Tuỳ theo lượng lưu huỳnh được đưa vào cao su thiên nhiên. Nếu cao su thiên nhiên: + Có 1-3% lưu huỳnh thì được cao su mềm có độ bền kéo đứt từ 150-500%; + Có 30-35~ lưu huỳnh thì được cao su cứng (ebonit) có độ bền tải va đập lớn nhưng độ bềnkéo dán 2-6%; Cao su lưu hoá còn có thể cho thêm phụ gia, màu sắc và chất xúc tác Cao su lưu hoá được sử dụng trong kỹ thuật sản xuất cáp di động, sử dụng trong hầm mỏ, chếtạo găng tay bảo hộ, vỏ cáp bảo vệ...+ Nhược điểm: dễ bị già cỗi do nhiệt, không bền vững bởi tác động của chất lỏng không cực.  Cao su nhân tạo . + Cao su Butan: khí Butan được polime hoá chất xúc tác dùng là Na tri. Khí Butan có cấutạo: . H2C  CH = CH  CH2 . Khi được polime hoá các mạch của butan có dạng sau:  CH2  CH  CH  CH2 Cao su butan sử dụng làm thất cách điện phải được loại bỏ rất kỹ Na vì nó làm tính chấtcách điện xấu đi rất nhiều. Khi làm nóng tới nhiệt độ 200-300oC (không có chất lưu hoá) thì sẽcó sự bứt phá một phần liên kết đôi và chuyển thành Eskapon có tính chất giống như Ebonit vềtính chất cơ học nhưng tính chịu nhiệt cao hơn đồng thời ít bị tác động của axit và các dung dịchhữu cơ khác. Cao su nhân tạo có ρ=1015Ωm, tgδ = 5. 10-4 điều này được giải thích là polime cótính không cực. 78
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 + Cao su Butan - Stirol: polime hoá đồng thời polistirol và butal. Tính chất cách điện gần giống cao su thiên nhiên nhưng có tính chịu nhiệt, chịu dầu mỡ và xăng rất cao. + Cao su Butil: polime đồng thời của izobuilen và butan nhưng chủ yếu là izobuilen. Cao su butil có tính bền vững với oxy, ozon và axit. Tính hấp thụ khí 10 -20 lần nhỏ hơn caosu thiên nhiên. Tính dẻo không cao nhưng tính chịu lạnh rất tốt. + Cao su Cloropren: Nhận được do polime hoá Cloropren: HC  C = CH  CH2  Cl Đây là polime có cực, có tính cách điện không cao nhưng chịu được dầu và xăng, ozon.Vì thế nó được sử dụng trong kỹ thuật làm vỏ cáp. + Cao su silic hữu cơ: Cao su silic hữu cơ có tính chịu nhiệt rất cao +250oC, tính chịulạnh tốt, ở nhiệt độ (-70) : (-100)oC vẫn giữ được tính dẻo nhưng nó có độ bền cơ học kém, tínhbền vững hoá học không cao và giá thành cao.6.14 Thuỷ tinh. Tính chất của thuỷ tinh thay đổi ở giới hạn rất rộng và phụ thuộc vào thành phần và chếđộ gia công nhiệt.  Khối lượng riêng: thuỷ tinh có khối lượng riêng từ 2-8,1 Mg/m3. Thuỷ tinh nặng có chứa nhiều chì. Thuỷ tinh dùng cho cửa sổ có khối lượng riêng 2,5 Mg/m3.  Tính chất cơ học: độ bền nén lớn hơn rất nhiều độ bền kéo, giới hạn độ bền nén từ 6000 - 21000Mpa, còn khi kéo từ 100-300Mpa.  Tính chất nhiệt: nhiệt nóng chảy của thuỷ tinh phần lớn trong giới hạn 400 : 1600oC. Thuỷ tinh thạch anh (100% SiO2) có nhiệt độ nóng chảy cao 1600oC khi cho vào SiO2 oxit kiềm thì nhiệt độ nóng chảy thấp xuống. Độ bền vững nhiệt của thuỷ tinh có cùng một độ dày dựa theo công thức: σp γT S .w = α 1 E C .ρ σp- độ bền kéo. E- modul đàn hồi. C- nhiệt dung riêng. αL- hệ số nở dài. γT- hệ số nhiệt dẫn. ρ- khối lượng riêng của thuỷ tinh. αL- của thuỷ tinh thay đổi ở giới hạn rất rộng 0,55.10-6 K-1 cho thuỷ tinh thạch anh, 15.10-6K-1 chothuỷ tinh kiềm. Vì thế nó có tầm quan trọng hơn cả để đánh giá tính chịu nhiệt đột biến. + Tính quang học của thuỷ tinh: phần lớn thuỷ tinh có tính trong suốt và cho ánh sáng đi qua.Một số phụ gia làm thay đổii màu của thuỷ tinh. Ví dụ: CoO: Màu xanh dương, Cr2 O3: Xanh lá,UO2: Vàng. Phần lớn trong thuỷ tinh có chứa oxit sắt và nó hấp thụ tia cực tím. Nếu giảm lượng F 2O3xuống Còn dưới 0,02% thì tia cực tím đi qua được. Thuỷ tinh có chứa các oxit kim loại nhẹ cho tia rơn gen đi qua. Ví dụ: Li2O. Còn thuỷ tinh cóchứa oxit kim loại nặng hấp thụ tia rơn gen. + Các loại thay tinh: tuỳ theo công dụng có thể phân thuỷ tinh kỹ thuật ra các loại sau: 1) Thuỷ tinh dùng cho tụ điện, trong bộ lọc cao tần, máy phát xung, mạch dao động v.v. Nócần có tgδ nhỏ và ε cao. 2) Thuỷ tinh thiết bị: - Dùng để chế tạo thiết bị, linh kiện, sứ; - Cần có độ bền cơ học cao, tính cách điện tốt. 3) Thuỷ tinh làm bóng đèn: - Yêu cầu dễ hàn với kim loại, chịu nhiệt cao. 79
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 4) Thuỷ tinh có phụ gia là thuỷ tinh ép nóng với mica, còn được gọi là thuỷ tinh mica, có tínhchịu nhiệt rất cao nhưng giá thành đắt. Theo thành phần hoá học thuỷ tinh được chia ra: a) Thuỷ tinh kiềm không có oxit kim loại nặng: là thuỷ tinh dùng trong đời sống (làm chai lọ)có αL nhỏ, có độ bền nhiệt đột biến cao; b) Thuỷ tinh kiềm có chứa nhiều oxit kim loại nặng, loại thuỷ tinh này có ε cao, tgδ nhỏ dùnglàm tụ điện; c) Thuỷ tinh trung tính. Thuỷ tinh thạch anh có độ trong suốt cao, dùng trong kỹ thuật quang và loại thuỷ tinh này cótính cách điện rất cao.6.15 Vật liệu gốm sứ cách điện.  Sứ. Sứ được sử đụng rất rộng rãi trong kỹ thuật cách điện, và trong thời gian hiện nay là vật liệucách điện chính cho đường dây tải điện cao thế. Để sản xuất sứ, sử dụng một loại đất sét đặc biệtcó chất lượng cao. Thực chất của kỹ thuật sản xuất sứ là làm sạch tạp chất, sau đó được trộn đềutrong nước và được định hình theo đúng khuôn mầu và kích thước cho trước, tiếp đến là sấy khôtráng men lên bề mặt và nung. Khi nung lớp men sẽ chảy ra và che phủ bề mặt của sứ thành mộtlớp bóng láng và bằng phẳng, có tính chống ẩm rất tốt. Lớp tráng men làm giảm dòng điện mặt,lấp các khuyết tắt trên bề mặt sứ và tăng độ bền cơ học của sản phẩm. Vật liệu tráng men cầnphải có hệ số nở dài α giống hệ số nở dài của sứ (αsứ) nếu khác nhau thì khi thay đổi nhiệt độ sẽtạo ra vết nứt .  Phân loại sứ. Sứ được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện. Tuy nhiên sứ có nhược điểm là có góc tổn haolớn và tăng rất nhanh khi nhiệt độ tăng. Sứ rất khó sử dụng cho kỹ thuật tần số cao. Sự phát triển của công nghiệp điện tử cần có vật liệu gốm có tính chất tốt hơn so với tínhchất của sứ. Vật liệu gốm điện tử tuỳ theo công dụng có thể phân thành các dạng sau: a - Tần số cao dùng cho tụ điện; b- Tần số thấp dùng cho tụ điện; c - Tấn số cao để cho thiết bị và các linh kiện của điện tử.  Gốm có hệ số điện môi nhỏ. Nhóm vật liệu này chứa chủ yếu trong thành phần thạch anh β - SiO2 korun α- Al2O3 VàMulit 3Al2-O3. 2SiO2.  Sứ radio. Là sứ dạng thuỷ tinh có thành phần oxit kim loại nặng (BaO). .  Sứ cao tần. Có chứa trong thành phần chủ yếu là Al2O3 sứ cao tần có tgδ nhỏ, ρ lớn và có độ bền cơ họccao.  Stealit. Là một dạng gốm có thành phần chủ yếu là talk 3MgO*4SiO2 .H2O. Như vậy gốm bìnhthường có cấu tạo chủ yếu từ silicat, nhôm, còn gốm stealit chủ yếu từ silìcat magiê.  Gốm có hệ số điện môi lớn. Loại gốm này sử dụng để sản xuất tụ, loại tụ này có kích thước nhỏ và khối lượng thấp. Vậtliệu có ε cao thành phần chủ yếu là TiO2 (đioxittitan) có cấu trúc tinh thể ε=137.Ngoài TiO2 trong tụ gốm cao tần gồm có nhiều liên kết khác cùng cho tụ có điện dung cao như SrO2Ti O2 , BaO. 4TiO2 MGO.TiO2 NiO.TiO2 BaO. ZrO2 Tụ gốm có thành phần chủyếu là rutil có ε = 100 ở tần số 107 Hz, tgδ= 23.10-4 ở tần số 102 Hz.  Gốm xenhít. Đây là nhóm vật liệu có tính chất xenhít điện: có ε phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ và cườngđộ điện trường. Tính chất xenhít điện không chỉ ở dạng đơn tinh thể mà còn ở dạng đa tinh thểhay ở dạng gốm. Vật liệu có ý nghĩa quan trọng hiện nay là BaTiO2 . 80
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Nếu cho thêm BaTiO2 vào một số vật chất xenhit điện hay không xe nhít điện thì sẽ có tínhchất bị thay đổi rất nhiều và điểm Quiri sẽ dịch chuyển vào vùng có nhiệt độ cao hơn. Vật chấtcó cấu tạo 7BaO 2SrTiO3.CaTiO3 có nhiệt độ Quiri là 35oC và ε khoảng 7500.  Gốm có tính chịu nhiệt đặc biệt cao. Nhằm hoạt động ở nhiệt độ cao thì sử dụng loại gốm có tính chất đặc biệt, có hệ số nở dàithấp, thành phần chủ yếu của nó là kordierit.6.16 Mica và vật liệu mica. Mica là vật liệu thiên nhiên có các tính chất cực kỳ quí báu: độ bền điện cao, mica cònđược sử dụng để làm cách điện cho máy điện cao áp và công suất lớn. Mica gặp trong thiênnhiên ở dạng tinh thể và có đặc tính tách thành các bản mỏng song song với nhau . Theo tính chất hoá học mica là ở dạng ngậm nước cô tên gọi là muskovit: K2O3.3Al2O3.6SiO2.2H2O hay Flogopit: K2O.6MgO.Al2O3.6SiO2.2H2ONgoài ra trong mica có thể có thành phần sắt, natri, canxi....muskovit có dạng không màu hoặcmàu đỏ, xanh lá còn Flogopit có màu tối ghi hoặc đen. Theo tính chất cách điện Muskovit tốthơn Flogopit, ngoài ra nó còn có độ bền cơ học cao hơn, có tính dẻo và đàn hồi hơnFlogopit. Tỉnh cách điện dọc theo bề mặt của diện môi nhỏ hơn chiều cắt ngang nhiều. Khi nhiệt độ đạt tới một giá trị nào đó thì mica sẽ mất nước và nó mất độ trong suốt, tính cơhọc và tính chất điện giảm rất mạnh. Nhiệt độ nóng chảy của mica 1145- 1400oC. Nhiệt độ bắtđầu làm tính chất điện xấu đi thay đổi ở giới hạn rất rộng 200- 600oC cho muskovit và 800 - 900o C cho flogopit. Tính chất điện của mica như sau: ρ ε tgδ 10-4Muskovit 1012-1016 6-8 150(50Hg) 25 (1kHg)Flogopit 1011-1012 5-7 500(50Hg) 150(1kHg) Mica được sử dụng trong kỹ thuật, nơi có nhiệt độ khoảng vài trăm độ và nó vãn giữđược tính chất cơ học tốt. Mica được xếp vào cấp chịu nhiệt C.  Mica nhân tạo.Là vật liệu làm thành từng lá hay là dạng cuộn, dán từ những lớp mica thiên nhiên bằng một lớpsơn dính hay lớp nhựa khô. Đôi khi sử dụng một lớp sợi làm đệm hoặc giấy và vải, mica thiênnhiên được dán ở một mặt hoặc hai mặt. Lớp đệm làm tăng độ bền của vật liệu.  Mica cítng (nhân tạo).Đây là mica thuộc nhóm thanh góp và mica đệm. Nó dạng cứng ở điều kiện bình thường và nhiệtđộ khá cao khoảng 100oC sử dụng để trên mặt phẳng không chịu lực uốn.  Mica thanh góp .Sử dụng ở dạng đúc sẵn, được sử dụng đặt giữa hai miếng đồng thanh góp của máy điện, micathanh góp được chế tạo từ flogoplt.  Mica đệm.Sử dụng lăm các vòng đệm cách điện. Mica đệm được sản xuất từ muskovit, flogopit hay hỗnhợp giữa chúng. Chất kết dính là nhựa Gliptan hay nhựa silic hữu cơ.  Mica đúc. Ở nhiệt độ bình thường ở thể rắn, khi bị nung nóng thì nó có dạng này hay dạng khác nhưngkhi làm nguội nó giữ nguyên trạng thái lúc nóng. Nó sử dựng để chế tạo ra mica thanh góp haycách điện giữa thanh góp và trục máy điện.  Mica dẻo. Có tỉnh dẻo ở nhiệt độ thường. Nó được dùng để làm cách điện cho những phần khác nhaucủa máy điện. Mica dẻo được làm từ muskovit và flogopit với sơn dầu bitum không có chất làmkhô .  Thuỷ tinh mica. Là vật liệu rắn có chứa nhiều phụ gia (mica) với thuỷ tinh dễ nóng chảy làm chất kết dính . 81
    • Bài giảng: Vật Liệu Kỹ Thuật Điện Chương 6 Các tấm, thanh .hay các linh kiện làm từ thuỷ tinh mica được chế tạo từ bột mica và thuỷ tinhđược nung nóng tới nhiệt độ 600oC sau khi nung nóng sẽ tạo ra các hình dạng cần thiết. Vật liệunày có tính chịu nhiệt cao, chịu hồ quang, có độ bền cơ học, cho phép gia công cơ khí, mài bóng:Vật liệu này sử dụng cho kỹ thuật radio.6.17 Amian và vật liệu amian.  Amian. Là nhóm vật chất có cấu trúc sợi: Loại amian thông dụng có tên gọi Crizotin, cấu trúc hoáhọc của Crizotin, 3MgO, 2SIO2 2H2O. Amian có ưu điểm so với vật liệu sợi hữu cơ là tính chịunhiệt cao: amian vẫn giữ được độ bền ở nhiệt độ mà vật liệu hữu cơ đã bị phân huỷ, chỉ ở nhiệtđộï 400-~ 500oC thì nước mới thoát khỏi thành phần amian và nó mới thay đổi cấu trúc tinh thểvà mất độ bền cơ học. Amian bị nóng chảy ở nhiệt độ 1115oC. Amian có tính hút nước cao khiđược tẩm bằng bitum. Amian sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau: Từ amian người ta chế tạo ra vải, giấy, Cartonvà các sản phẩm khác có tính chịu nhiệt, độ bền cơ học và tính cách điện cao. 82