浅谈复合聚酯薄膜的耐热性

浅谈复合聚酯薄膜的耐热性摘要：本文运用卷管检查电压法和撕裂度法从电气性能及机械性能两方面研究不同类型的聚酯薄膜复合材料耐热性及其差异，通过采用耐热性较好的Nomex纸、CeQUIN纸、TufQUIN纸与聚酯薄膜复合而得的材料耐热性明显优于聚酯纤维非织布与聚酯薄膜复合而得的材料。关键词：聚酯薄膜；复合材料；耐热性；卷管检查电压法；撕裂度法；被试材料；老化时间；引言聚酯薄膜（PET）是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为原料，采用挤出法制成厚片，再经双向拉伸制成的薄膜材料。同时，是一种高分子塑料薄膜，因其综合性能优良而越来越受到广大消费者的青睐，在电机电器、变压器中，各种类型的柔软复合材料有着广泛的应用，如电机和发电机的槽绝缘、槽楔以及相绝缘，干式变压器的主绝缘和层问绝缘等。由于我国目前的生产量和技术水平仍不能满足市场的需求，部分仍需依靠进口。它是一种无色透明、有光泽的薄膜，机械性能优良，刚性、硬度及韧性高，耐穿刺，耐摩擦，耐高温和低温，耐化学药品性、耐油性、气密性和保香性良好，是常用的阻透性复合薄膜基材之一。复合材料的类型繁多，IEC60626-3：2002中包括三十多种型号，还有一些未发布。不同类型的复合材料耐热性能差异十分悬殊，不仅如此，即使同～种复合材料，采用不同的诊断性能评价其耐热性，其差异也很大。聚酯薄膜类复合材料，由于其复合的原材料不同，价格差异十分显著，DMD的价格低廉，并且一些运行经验表明，在某些F级绝缘结构中能长期可靠运行，近年来，为降低成本，所谓的改性F级DMD在很多电机电器中作为F级绝缘，而IFI、TFT、NMN等传统的F级绝缘材料也用于H级电机电器中。本文仅从不同的角度研究聚酯薄膜类复合材料的老化性能，给不同的应用场合的选材提供参考依据。被试材料聚酯薄膜聚芳酰胺纤维纸柔软复合材料，NMN（复合绝缘材料的一种,两个N为NOMEX纸,即美国杜邦纸.M为聚酯薄膜.为三层复合材料.国内一般称为快巴纸.）；聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合材料，DMD（DacronMylarDacron；是由两层聚酯无纺布中间夹一层绝缘聚酯薄膜复合而成的三层绝缘材料。）聚酯薄膜CeQUIN纸复合材料，IFI；聚酯薄膜TufQUIN纸复合材料，TFT。卷管检查电压法评价柔软复合材料的耐热性1试验方法概述主要是通过测量被试材料在老化过程中电气强度变化的试验方法，其中也包含了一定的机械因素在内。1．1试验依据标准JB／T3730一1999《柔软复合材料耐热性能评定试验方法卷管检查电压法》；IEC60216系列标准《电气绝缘材料长期耐热性》；GB／11026系列标准《电气绝缘材料长期耐热性》。按JB／T3730—1999的有关规定，随机选取21个测试点，在最低老化温度下处理48h后进行三个老化温度点以上的老化试验。1．2老化温度点的选择由于聚酯薄膜本身耐热性(仅为B级以下材料)的限制，聚酯薄膜类复合材料一般仅作为B、F级绝缘用。传统保守的看法认为：DMD复合材料用于B级绝缘，NMN、IFI、TFT等用于F级绝缘。但目前很多DMD生产厂家声称经过改性后的DMD可用于F级绝缘。因此按预估F级绝缘的评定方式对其进行老化试验。对上面提到的几种材料均选择240℃、220℃、200℃、180℃老化温度。1．3耐电压值的选择DMD一1(0．18)、DMD一2(O．20)、NMN(0．18)的耐电压值为(实测值+指标值)／4：DMD一3(0．25)的耐电压值为指标值的60％：IFI(0．33)、TFT(0．18)的耐电压值为指标值的50％：选择上述耐电压值的原因多方面，主要是客户的要求。但所得结果在一定程度上仍有可比性。2试验结果试验结果如表1和图1所示。表1卷管检查电压法老化试结果各老化温度下的失效时间图1几种产品热老化曲线3结果分析从卷管法电气强度的降低看聚酯薄膜类复合材料的耐热性，很多DMD复合材料均能达到F级以上，而IFI、TFT、N心基本上达到H级。仅从电气强度的降低比较看来，IFI、TFT、NMN耐热性仍明显优于DMD。撕裂度法评价柔软复合材料的耐热性1试验方法概述测量被试材料在老化过程中撕裂度变化的试验方法，撕裂度的测定按“GB／T455纸撕裂度试验方法”进行。试样取单层。选择厚度相同的两类复合材料进行了高温点的探索性老化试验，NMN老化温度为230℃，DMD老化温度为170℃。失效终点选择撕裂强度下降到原始值的50％。2试验结果试验结果如表2和图2所示。表2撕裂度老化试验结果图2撕裂度随老化时间的变化3结果分析按上述探索性试验结果估计，hMN撕裂强度在230。C老化的下降速度相当于DMD撕裂强度在170。C老化的下降速度，从撕裂强度老化看来，NMN较DMD的耐热等级高两个等级以上。有机薄膜的撕裂度一般是很低的，因此复合材料的撕裂度实质上反映的是纤维纸或其它补强成份的抗撕裂性，NMN的优良耐热性实质反映了Nomex纸的优良耐热性。DiD在本质上同是聚酯材料，有着大体相同的老化机理，老化过程中主要表现为机械性能的降低，仅从机械性能的劣化看来，DMD的耐热性较差，基本上达不到F级绝缘的要求。结语现阶段我国复合材料的热老化试验，均以电气强度的下降为诊断性能依据JB／T3730—1999，来评价材料耐热性能的优劣，并且由于考虑到耐热性试验的昂贵价格，也仅选择单一性能和终点来给出一个材料的耐热性行为的结果，但这个结果很可能不是对材料所有的使用场合都是适当的，在某些情况下应选择更适合于材料应用及功能的另一个判断标准，如果复合材料在电机电器所受机械振动等应力的可能性很大，则应从机械应力的角度考虑其耐热性。电机电器制造商在选材的时候也应在价格之外应多方面地考虑实际应用中所承受的电应力及机械应力，选择适当的材料提高产品的可靠性。参考文献[1]王德华/李虹，聚酯薄膜的耐热性《绝缘材料通讯》1992年04期[2]刘海燕，Nomex和CeQuin纸在复合材料应用中的性能比较[J]．绝缘材料，2004，(4)：57～59．[3]田园群，季泽伟，陈建如，无机绝缘纸／聚酯薄膜复合材料在H级低压电机上的应用探讨[J]．绝缘材料，2003，(3)：31～33．[4]濮家训，薄膜复合材料及其耐热性[J]．绝缘材料通讯，1981，(6)：1～6．[5]JB／13730--1999《柔软复合材料耐热性能评定试验方法卷管检查电压法[s]．IEC60216系列标准《电气绝缘材料长期耐热性》[S]．GB／11026系列标准《电气绝缘材料长期耐热性》[S]．