CC BY
35
4
§ I I S i в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 5 (
цесса отверждения. Это предположение также находит подтверждение в литературе [2].
На рис.2 представлены зависимости адгезионной прочности при равномерном отрыве от времени отверждения для композиций с различным содержанием модификатора. Как видно из графика, прочность клеевых соединений прямо связана с количественным содержанием модификатора в от-верждающейся системе.
Библиографические ссылки
1. Реология и макрокинентика отверждения эпоксидного олигомера дициан-диамидом. / А.Я.Мапкин [и др.]; // Высокомолекулярные соединения. Сер А., 1984. Т.26. №10. С. 2149-2154.
2. Выгодский Я.С., Комарова Л.И., Антипов Ю.В. Новые эпоксидные олиго-меры на основе эпоксидных олигомеров и- кардовых подиимидов // Высокомолекулярные соединения. Сер.А., 1995. Т.37. №2. С. 197-205
УДК 547.128.004.12
А. О. Кузнецова, О. А. Сухинина, Е. И. Костылева, Т. И. Рыбкина
Новомосковск!!!! институт Российского хнмико-темюлогичсекого университет им. Д.11. Менделеева, Новомосковск, Россия
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ МЕТАЛЛОХЕЛАТЫ В МОДИФИКАЦИИ СИЛИКОНОВЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
In work various methods of purification and modification of polydimethylsiloxane liquids for the purpose of improvement of their dielectric characteristics are studied. Ways with application the microwave floor, electrodialysis, sorption and modification metal-containing chelates organosilicone compounds are considered. It is shown, that the offered methods allow to improve dielectric characteristics in a wide temperature -frequency interval.
В работе изучены различные методы очистки и модификации полидиметилсшюк-сановых жидкостей с целью улучшения их диэлектрических характеристик. Рассмотрены способы с применением СВЧ-поля, электродиализа, сорбции н модификации кремнийорга-ническими металлохелатами. Показано, что предложенные методы позволяют улучшать диэлектрические характеристики в широком темнературно-частотном интервале.
Кремнийорганические жидкости (олиго- и полидиметилсилоксаны) используют в качестве диэлектриков, заменяя ими минеральные масла. Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. Их применение позволяет обеспечить надежную и длительную работу электрической изоляции, находящихся под
напряжением элементов конструкций, и отводить тепло, выделяющееся при работе. По сравнению с минеральными маслами полидиметилсилоксаны (ПМС) обладают большей термостойкостью и способностью сохранять высокие диэлектрические показатели в большом температурно-частотном интервале, не образуют токопроводящих углеродных частиц при электрическом пробое или искрении.
Актуальность работы заключается в том, что при замене минерального масла на кремнийорганическую жидкость типа ПМС можно решить такие проблемы, как регулярные очистки масла от воды и шлама; перегрев жидкости в условиях эксплуатации; защита масла от соприкосновения с наружным воздухом путем установки расширителей с фильтрами, поглощающими кислород и воду (кремнийоргавические жидкости не окисляются на воздухе), перегорание силовых трансформаторов при скачкообразном напряжении.
В качестве объекта исследования выбрана кремиийорганическая жидкость марки ПМС-50, не предназначенная для применения в качестве диэлектрика. С электрофизической точки зрения наиболее важными характеристиками жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность Известно, что диэлектрические характеристики кремнийоргаиических жидкостей зависят от наличия в них примесей и, особенно, ионного характера Значительное влияние на электроизоляционные свойства оказывает вода, которая может присутствовать в кремнийорганической жидкости в том, или ином количестве.
Одним из основных направлений экспериментальной работы была разработка методов, существенно освобождающих жидкость ПМС-50 от примесей различного характера. Очистка диэлектрических жидкостей может осуществляться дистилляцией, в т.ч. под вакуумом, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом. При этом, как правило, уменьшается электропроводность, диэлектрические потери, возрастает электрическая прочность. Основной примесью, увеличивающей проводимость жидких диэлектриков, является вода, а примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки воздуха и вода. Поэтому в практике энергосистем для регенерации трансформаторного масла его фильтруют, обезгажившот вакуумированием, осушают с помощью адсорбентов. Электропроводность жидкостей наиболее радикально уменьшается после применения электродиализа. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение. В табл. 1 приведены диэлектрические характеристики кремнийорганической жидкости марки ПМС-50 до и после применения различных методов очистки.
Как видно из экспериментальных данных вакуумная дистилляция, сопровождаемая фильтрованием через мелкопористый фильтр, создавая эжекторный механизм очистки, значительно улучшает диэлектрические характеристики. В достаточно глубоком вакууме вода и низкомолекулярные примеси легко удаляются. Возможные твердые примеси различного характера задерживаться на ультратонком фильтре. Таким образом, достигается значительное снижение диэлектрической проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg 8, удельное объемное электрическое сопротив-
ленив ру возрастает на два порядка, а пробойное напряжение и„р достигает 75 кВ на стандартной ячейке, что сравнимо с лучшими минеральными маслами для высоковольтных трансформаторов.
При сорбционном методе очистки с использованием стандартных наполнителей. наиболее эффективным, является аэросил, предварительно прогретый до 1000°С. Наблюдается значительное снижение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, повышение удельного объемного электрического сопротивления на три порядка по сравнению с исходным ПМС-50.
Табл. 1. Диэлектрические характеристики жидкости ПМС-50
Метод очистки Е ру, Ом'см и„р кВ ЕПр кВ/мм
Исходный ПМС-50 2,75- 0,0004 9-10'3 40 16
Дистилляция (200°С) 2,65 0,0003 3-Ю11 45 18
Дистилляция (160°С), вакуум 3 мм.рт.ст в течении 1 часа 2,52 0,0001 МО15 60 24
Вакуумное фильтрование 2,41 0,0001 1,5-1016 75 30
Адсорбция: аэроосил диатомит кизельгур 2,33 2,45 2,41 0,0001 0,0002 0,0002 6-Ю'6 МО15 2-Ю15 55 56 67 22 22 27
Электродиализ (напряженность электрического поля 20 кВ/мм) 2,41 0,0001 6-10я" 52 21
Поле СВЧ, 10 мин, 1=160°С 2,39 0,0001 МО16 80 32
Метод электродиализа не приводит к значительному улучшению диэлектрических. характеристик исследуемой кремнийорганической жидкости, что может быть связано с недостаточной величиной напряженности электрического поля и высокой скоростью прохождения жидкости через установку.
В работе предложен новый метод очистки кремнийорганической жидкости от примесей с помощью электромагнитных волн высокой частоты и короткой длинны (в поле микроволн). Известно, что значение tg 5 для воды намного больше, чем у жидкости ПМС-50 и т.о. предполагалось, что жидкость ПМС-50, помещенная в поле сверхвысоких частот будет быстро отдавать находящуюся в ней воду. Как видно из приведенных данных прогрев жидкости ПМС-50 в микроволновой печи приводит к значительному улучшению диэлектрических характеристик. Получено самое большое значение пробойного напряжения - 80 кВ/мм.
В ранее проведенных работах были синтезированы и исследованы свойства новых металлсодержащих кремнийорганических соединений [1]. Представляло интерес изучить влияние этих соединений на диэлектрические характеристики силиконовых жидкостей. Хелатные кремнийорганические соединения полностью совместимы с полидиметилсилоксановыми жидкостями типа ГГМС, а введение хелатных группировок, обеспечивающих коор-
динационную насыщенность атомов металлов, приводит не только к повышению термической стабильности, но и к перераспределению электронной плотности но химическим связям и, как следствие этого, к изменению свойств (табл. 2).
Табл. 2. Диэлектрические характеристики модифицированной жидкости ПМС-50
Состав композиции е 48 4 5104 и„р. кВ Епр. кВ/мм PV, Ом-м
Исходный ПМС-50 2,75 0,0013 17,5 7 9,0-10и
ПМС+олиго- 2.41 0.0001 70 28 1,0-Ю14
бис(ацетилацетонат)цинкдиметилси
локсан
ПМС+олиго- 2.42 0,0003 60 24 8,0-10"
бис(ацетилацетонат)кобальтдимети
лсилоксан
ПМС+олиго- 2.45 0,0002 60 24 6,3-10IJ
бис(ацетилацетонат)никельдиметил
силоксан
ПМС+олиго- 2.48 0,0004 40 16 2,1 -101J
трис(ацетилацетонат)железодимети
лсилоксан
ПМС+олиго- 2.42 0,0005 50 20 ПГ/лТо17"
трис(ацетилацетонат)хромдиметилс
илоксан
ПМС+олиго- 2.41 0,0004 70 28 3.3-10u
трис(ацетилацетонат)церийдиметил
силоксан
ПМС+олиго- 2.38 0,0002 72,5 29 4,5-10"
бис(ацетилацетонат)бериллийдимет
илсилоксан
ПМС+олиго- 2.50 0,0004 55 22 5,2-10li
бис(ацетилацетонат)стронцийдимет
илсилоксан
ПМС+олиго- 2.50 0,0004 55 22 2,1-10|J
бис(ацетилацетонат)барийдиметилс
илоксан
Таким образом, установлено, что электрическая прочность модифицированной полидиметилсилоксановой жидкости в нескольких случаях превышает значение электрической прочности исходной ПМС - 50 в несколько раз, а удельное объемное сопротивление возрастает на порядок. Более низкие значения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь свидетельствуют о наличии в макромолекулах полимеров отдельных группировок, обладающих полярностью. Полученные модифицированные жидкости можно рекомендовать в качестве аналога трансформа-
торного минерального масла. Срок их службы в 1,5-2,0 раза больше срока службы традиционных масел. Применение созданных модифицированных жидкостей в силовых трансформаторах увеличит срок их эксплуатации, уменьшит риск аварийности и снизит экономические затраты.
Библиографические ссылки
5. Синтез и исследование новых металлсодержащих кремнийорганических соединений / Е.И.Костылева [и др.]; // Успехи в химии и химической технологии: Сб. науч. тр. [под ред. П.Д. Саркисова и В.Б. Сажииа]; / РХТУ им. Д.И. Менделеева М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. Т. XXI. .№6(74). С. 28-31.
УДК 561
А. А. Петров, О. В. Борщев', Ю. Н. Лупоносов', Н. М. Сурин*, С. А. Пономаренко'. А. М. Музафаров", Ю. М. Будницкий'
Российский Химико-Технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия "Институт синтетических полимерных материалов им. НС. Ениколопова РАН, Москва, Россия
ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИТОВ ПОЛИСТИРОЛА С
НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫМИ ЛЮМИНОФОРАМИ
Composites based on polystyrene and a number of branched and dendritic oligothiophen-silanes as nanostructured luminescent extenders were obtained for the first time by the method of extrusion mixing. Optically transparent films of the composites were created by hydraulic pressing. Photooptical properties were investigated, and molecular distribution of the extender in the PS matrix was demonstrated that determines specific qualities of the explored composites in the context of its nanosized nature.
Методом экс-фузионного смешения были впервые получены композиты на основе полистирола и ряда олиготиофеисиланов разветвленного и дендритного строения в качестве наностуктурных люминесцентных наполнителей. Методом прессования получили оптически прозрачные пленки композитов. Были изучены фотооптические свойства и доказано молекулярное распределение наполнителя в полкстирольиой матрице, что, с учетом его иаиоразмерной природы, и определяет особые свойства исследуемых композитов.
В настоящее время актуальна проблема детектирования различных типов излучений. Обычно в качестве чувствительного элемента для регистрации ионизирующего излучения используют сцинтилляторы — вещества, обладающие способностью излучать свег при поглощении излучения различной природы (гамма-квантов, электронов, альфа-частиц и т. д.) [1,2]. В зависимости от назначения применяют жидкие, пластические и кристаллические сцинтилляторы. В данной работе рассмотрены пластические сцинтилляторы, которые обладают хорошими оптическими свойствами, могут приме-
