Резина и ее применение в энергетике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Резина и ее применение в энергетике

1. Общее описание резины

Резина представляет собой вулканизованную многокомпонентную смесь на основе каучуков, обладающую целым рядом ценных технических свойств, в том числе электроизоляционными. Поэтому она с успехом применяется в электротехнике и прежде всего в кабельных изделиях.

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты). Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже:

1. Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата.

2. Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств

3. Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины.

4. Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа - кремнекислота, оксид цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины.

5. Красители минеральные или органические вводят для окраски резин. Некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.

Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техническими требованиями к изделию, технологией производства, экономическими и другими соображениями.

Технология производства изделий из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах, изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных тканей, корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия сложной конструкции или конфигурации с применением специального сборочного оборудования и вулканизацию изделий в аппаратах периодического (прессы, котлы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы). При этом используется высокая пластичность резиновых смесей, благодаря которой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации. Широко применяют формование в вулканизационном прессе и литье под давлением, при которых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков. При вулканизации смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук, получают эбониты.

На токопроводящие жилы резиновая смесь накладывается методом экструзии в виде трубки определенной толщины и в таком виде вулканизируется. Различные конструкционные диэлектрические изделия вулканизуют в прессах с помощью пресс-форм.

Преимуществом применения резины в качестве изоляции и защитной оболочки кабельных изделий в современных условиях является возможность получения заданных высоких электрических и физико-механических характеристик и придания нужной гибкости и изгибостойкости, влагостойкости, маслонефтестойкости, способности не распространять горение и других технических свойств путем применения в резиновых смесях соответствующих современных каучуков и ингридиентов.

Каучуки подразделяются на следующие группы:

Натуральный каучук (НК) - является естественным продуктом коагуляции частиц каучука-глобулин, содержащихся в млечном соке (латексе), который извлекают из стволов каучуковых деревьев, растущих в странах с тропическим климатом.

Изопреновый каучук (СКИ-3) - является продуктом полимеризации изопрена с помощью ионных и комплексных катализаторов, причем полимеризация производится в растворе

Стереорегулярный бутадиеновый каучук (СКД) - получают в результате полимеризации 1,3 - бутадиена. Полиризация ведется с помощью комплексных катализаторов.

Бутадиен-стирольные каучуки (СКС - 30, СКС - 30, АРКМ - 15, СКС - 30, АРПД) - это продукты совместной полимеризации бутадиена со стиролом в водных эмульсиях. Резины на основе этих каучуков отличаются высокими прочностными характеристиками. Лучшим сопротивлением раздиру и истиранию.

Бутилкаучук - получают совместной полимеризацией изобутилена и небольшого количества изопрена в растворе при температуре минус 90-100°С. Растворителями служат этилен, пропилен, хлористый метил и другие, а катализаторами - хлористый алюминий или фтористый бор.

Этилен-пропиленовые каучуки - подразделяются на двойной сополимер этилена с пропиленом (СКЭП) и тройной (СКЭПТ) с третьим мономером, имеющим двойные связи. Высокие электрические характеристики, озоностойкость, короностойкость, повышенное сопротивление тепловому старению и хорошая морозостойкость.

Кремнийорганические каучуки - получаются при поликонденсации силадиолов в присутствии крепкой серной кислоты. Резины обладают высокой нагревостойкостью. Выдерживает длительно высокую температуру.

Хлоропреновые каучуки - являются продуктами полимеризации хлоропрена. Полимеризацию производят в водной эмульсии в присутствии катализатора. Обладают высоким прочностными характеристиками. Они применяются, в шланговых резинах, где требуется негорючесть.

Бутадиен - нитрильные каучуки - получаемые совместной полимеризацией бутадиена и нитрила акриловой кислоты, в зависимости от сожержания нитрила акриловой кислоты разделяются на марки СКН-40, СКН-26 и СКН-18.

резина электротехника энергетика потребительский

2. Описание характеристик резин

Общее механическое состояние кабельных резин характеризуется прочностью при растяжении, относительным удлинением при разрыве и относительной остаточной деформацией. Эти показатели предусмотрены стандартом на кабельные резины.

Так как внешняя защитная оболочка кабеля подвергается различным механическим воздействиям, то прочность при растяжении является важной характеристикой. Что касается изоляционных резин, то для них первостепенным показателем является сохранение исходного уровня прочности после термического старения.

Относительное удлинение при разрыве играет одинаково важную роль как для изоляционных, так и для шланговых резин, так как оно выражает эластические свойства, служащие основной отличительной чертой резины. Ряд кабелей в защитной оболочке работает в тяжелых условиях, сопряженных с ударными нагрузками, волочением по земле, наездами колесного транспорта и т.д. По этому для защитных резин, применяемых в таких кабелях, важное значение имеет сопротивление раздиру. Основные показатели механических свойств резин для электрических кабелей, проводов и шнуров приведены в табл. 2

Для кабелей, проводов и шнуров существенное значение имеют электрических характеристики применяемых в качестве изоляции материалов, в частности изоляционных резин. Главными параметрами, характеризующими электроизоляционные свойства резиновой изоляции, являются удельное объемное электрическое сопротивление и электрическая прочность.

Удельное объемное электрическое сопротивление ? резин зависит от типов каучуков и остальных компонентов. Практически значение ? путем соответствующих рецептурных модификаций можно варьировать в пределах 0,1 до 10¹³ Ом*м и получить почти проводящую, полупроводящую или изоляционную резину. Электроизоляционные параметра у кабельных резин тем выше, чем больше содержание каучука в них. На фактические характеристики вулканизованной резиновой изоляции может оказывать существенное влияние ряд факторов, связанных с качеством применяемых материалов и соблюдением установленных технологических режимов. Если смеси получаются неоднородными, электрические параметры снижаются. Испытания резиновых смесей проводятся на вулканизованных в лаборатории пластинах из проб, отработанных на производстве. Разделяются две категории испытания напряжением:

Категория ЭИ-1 - испытание жил, оболочек и защитных шлангов кабельных изделий переменным напряжением с частотой 50Гц без погружения в воду, с погружением в воду или после выдержки в ней;

Категория ЭИ-2 испытание изоляции жил, оболочек и защитных шлангов кабельных изделий напряжением на проход.

Многолетние статические данные испытаний резин, кабелей и проводов на кабельных заводах показывают, что средние показатели по всем электрическим параметрам значительно превышают установленные нормы и обладают достаточным запасом надежности.

Методы электрических испытаний, испытания резиновых смесей: Образца изготавливают в виде вулканизованных пластин круглой формы толщиной 1 (+-) 0,1 мм из отобранных в цехе проб от замесов резины, в которые уже введен вулканизующий агент. К испытаниям приступают через 6 часов после вулканизации пластин. Толщину измеряют в пяти точках в месте приложения измерительного электрода. Подготовленные пластины в подвешенном состоянии на металлическом стержне содержат в бачке с водой при температура 20°С в течении 24 часов. Увлажненные пластины после выемки из бачка высушивают фильтрованной бумагой, протирают замшей, смоченной спиртом, и просушивают в свободно подвешенном состоянии в течении 10-15 минут при той же температуре. Значение ? определяют на трех пластинах а Епр - в пяти точках на одной из пластин после определения ?. За результат испытания принимают среднее арифметическое измерение. При определении ? измерительный электрод должен создавать давление на образец не менее 3,43 кПа. Зазор между измерительным электродом и кольцевым охранным электродом должен быть равным 2 мм. Значение ? измеряют при напряжении до 2000В.

3. Области и примеры применения материала в электротехнике и энергетике

В кабельных изделиях резины используются главным образом для изолирования токопроводящих жил и внешней защитной оболочки гибких переносных кабелей, проводов и шнуров, для силовых и контрольных кабелей напряжением до 660 В, осветительных проводов, кабелей, судовых, автомобильных, самолетных, геофизических и др.

Изоляционные и изоляционно-защитные резины отличаются типами и количественным содержанием каучуков, что оусловливает их физико-механические и электроизоляционные свойства.

Резины для защитных оболочек. При транспортировании, хранении, монтаже и эксплуатации кабельные изделия пдвергаются различным механическим воздействиям и влиянию света, влаги и т.д. По этому необходимо в зависимости от конструкции кабеля провода и шнура, скрученные или одиночные изолированные жила заключать в защитную оболочку из материала, наиболее отвечающего условиям монтажа и эксплуатации данного кабельного изделия.

Электропроводящие резины. Как известно, в высоковольтных кабеляъ сильная напряженность. Электрического поля вызывает процесс ионизации, сопровождаемый образованием озона О3, который, являясь сильнымокислителем, разрушаеюще действует на резиновую изоляцию. Процесс разрушения начинается с образования характерных трещин, которые по мере продолжения воздействия озона постепенно увеличиваются. Таким образом, если изоляция не озоностойка, то она должна быть защищена от действия озона конструктивно иначе кабель будет быстро выходить из строя.

Починочные резины. В процессе эксплуатации иногда имеют место повреждения изоляции или защитной оболочки. В таких случаях для заполнения исправляемых участков применяют специальные так называемые починочные не вулканизированные резины.

Резины для концевых заделок кабелей. За последние годы получили значительное применение провода и кабели в резиновых оболочках с концевыми заделками контактов. Заделку концов кабелей с запрессовкой металлической арматуры производят с помощью специальных изоляционных и защитных резин. К этим резинам предъявляются особые требования - способность адгезии к металлу, специфические технологические свойства, обеспечивающие плотную запрессовку места заделки.

Список использованных источников

1. Справочник по электротехническим материалам В 3 т. Т.3/ Под ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева - 3-е изд., переработ - Л., энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние 1988 - 728 стр.

2. Целебровский Ю.В. Матерьяловеденье для электриков в вопросах и ответах: учеб. Пособие - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. -64 с.

3. http://www. wikipedia.org

4. http://www.bestreferat.ru

Размещено на Allbest.ru