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阻燃PP材料為什么能成為變壓器骨架材料?

文章出處:安得化工 人氣:發(fā)表時間:2018-04-15 08:01


(一)變壓器(Transformer)被列入強制性標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證(屬性:安全)
隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展,家用電子產(chǎn)品的使用越來越普遍。人們除了要求提高產(chǎn)品性能指標(biāo)外,對安全性要求也愈來愈高。近十幾年來,隨著安全認(rèn)證工作的深入開展,促進了電子產(chǎn)品安全性能的分析(Analyse)與研究,使電子產(chǎn)品的安全性能不斷提高,在保護消費者的利益(benefit)方面起了重要的作用。家用電子產(chǎn)品的安全問題是研究這類產(chǎn)品的安全要求和滿足這些要求的設(shè)計,以及在產(chǎn)品設(shè)計、制造、驗收中的安全測試檢查。最根本的目的是要求這類產(chǎn)品在規(guī)定的使用范圍內(nèi),不管是在正常工作條件下,還是在故障(fault)條件下均能保證操作者(包括(bāo kuò)“外行人”)的安全,也就是防止“電擊(electricinjury)、高溫、起火、有害射線、爆炸、機械結(jié)構(gòu)不穩(wěn)和運動部件、結(jié)構(gòu)件損壞、激光、毒氣”對人體的傷害。

作為電子產(chǎn)品的關(guān)鍵(解釋:比喻事物的重要組成部分)元器件變壓器(Transformer),其安全性能是否能滿足安全要求,對于電子產(chǎn)品安全性能起到至關(guān)重要的作用。阻燃劑又稱難燃劑、耐火劑、 防火劑,通過若干機理發(fā)揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等,多數(shù)阻燃劑是通過若干機理共同作用達(dá)到阻燃目的。阻燃劑主要分為有機和無機、鹵素和非鹵。因此被列入強制性標(biāo)準(zhǔn)安全認(rèn)證目錄中,電阻器、電容器、變壓器、行輸出變壓器、電源開關(guān)、熔斷器、帶插頭電源線、印制電路板和顯象管,即九種關(guān)鍵元器件認(rèn)證產(chǎn)品之一。為了保證滿足電子產(chǎn)品安全認(rèn)證的要求,特別是整機使用的安全要求,必須從變壓器設(shè)計、生產(chǎn)、安裝進行嚴(yán)格控制。


 ?、偕w弧、擊穿;

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應(yīng)注意:變壓器有最高溫度(temperature)使用限制。阻燃劑又稱難燃劑、耐火劑、 防火劑,通過若干機理發(fā)揮其阻燃作用的,如吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等,多數(shù)阻燃劑是通過若干機理共同作用達(dá)到阻燃目的。阻燃劑主要分為有機和無機、鹵素和非鹵。這些制約條件意味著某些過載保護是必須的,即變壓器不能抗熱熔化(定義:物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的變化過程),這就更加要求注重變壓器的材料選擇。
變壓器所使用的幾種關(guān)鍵材料(Material)有:繞組間絕緣、骨架、鐵芯、漆包線、灌封材料等,而起絕緣作用的一是前邊提及的繞組間的絕緣材料,另一是絕緣骨架材料。選擇的是否合適直接影響(influence)到安全性能。

(二)變壓器骨架材料選擇要求:
選擇變壓器骨架材料也應(yīng)根據(jù)材料的特性及使用的要求加以選擇。阻燃劑有機是以溴系、磷氮系、氮系和 紅磷及化合物為代表的一些阻燃劑,無機主要是 三氧化二銻、 氫氧化鎂、 氫氧化鋁,硅系等阻燃體系。根據(jù)組成,添加型阻燃劑主要包括 無機阻燃劑、 鹵系阻燃劑(有機 氯化物和有機 溴化物)、 磷系阻燃劑( 赤磷、 磷酸酯及鹵代磷酸酯等)和 氮系阻燃劑等。骨架的材料應(yīng)能滿足耐壓、耐振、耐熱、耐燃、防止擊穿、著火和有害毒氣。常見的固體材料是工程塑料(結(jié)構(gòu):合成樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、色料),有:ABS塑料、聚苯(化學(xué)式:C6H6) 乙烯塑料、聚乙烯塑料、聚丙烯塑料、聚碳酸脂塑料、聚砜塑料、聚甲醛塑料、聚酰胺塑料和酚(phenol)醛塑料。

這些塑料(結(jié)構(gòu):合成樹脂(Resin)、增塑劑、穩(wěn)定劑、色料)均是以樹脂為主要原料,在加壓、加熱條件下做成制品。高分子聚合物材料均為可燃的,燃燒時產(chǎn)生的熱量大、溫度高,并且容易產(chǎn)生不完全燃燒的黑煙,隨著燃燒還會產(chǎn)生有毒的氣體。其種類繁多,因其分子結(jié)構(gòu)不同,燃燒性各異。要解決高聚物材料的阻燃性以及低煙、低毒等問題,較為簡單經(jīng)濟實效的方法是在高聚物中加入阻燃劑,無機填充劑或制成復(fù)合材料來保護易燃的高聚物。以上提到幾種塑料燃燒性都比較好。它們在主鏈上含有芳香環(huán)或芳基比例較大的聚苯撐氧、聚砜、聚碳酸酯、酚醛樹脂等。不會以拉鏈?zhǔn)降逆滄i反應(yīng)而釋放揮發(fā)性的易燃?xì)怏w,而且形成阻擋火焰的炭化層,故耐火性較好。
由于制造變壓器骨架要經(jīng)過繞線、真空壓力浸漬絕緣漆、長時間烘焙干燥等工序,為節(jié)約導(dǎo)磁線又希望骨架的壁厚盡可能薄些以最大化減少周徑, 為順利通過產(chǎn)品的各種性能試驗, 又要求骨架具有一定的電氣絕緣性, 這就要求制造骨架的材料具有相當(dāng)?shù)臋C械強度, 較好的耐高低溫性能, 良好的耐溶劑性, 高的電氣絕緣性, 防潮、防霉、防鹽霧等耐候性和耐久性,同時還希望材料的價格比較低廉。
盡管目前可供選擇的塑料品種較多, 但要尋找一種同時能滿足這些要求的材料卻是幾乎不可能(maybe)。
線圈骨架所使用的傳統(tǒng)塑料中,可以說各有優(yōu)勢:
聚碳酸脂具有耐沖擊性,是熱塑性塑料中最好的,溫度變化性小,制品尺寸穩(wěn)定性高;
聚砜塑料具有突出的耐熱性、耐氧化性,可在150℃的條件下長期使用;
而聚甲醛(aldehyde)塑料抗壓、抗拉強度(strength)高,而且有突出的耐疲勞及耐沖擊性能。

但這些材料也各有自身的弱點:
尼龍(PA6/PA66) 作為原料材料比重大,易吸水,且成本較高;
聚砜、聚碳(C)酸酯雖然機械強度較好, 電性能優(yōu)良, 耐高溫性能較好, 但由于它們均不耐溶劑(性狀:透明,無色的液體), 不能承受絕緣浸漬漆的浸漬處理(chǔ lǐ), 易發(fā)生龜裂, 故僅適用于一般不浸漬線圈;
增強滌綸雖有很好的剛性, 高的耐熱性, 良好的尺寸穩(wěn)定性, 好的耐化學(xué)性和吸水率小等特點, 但對于薄壁制品則因抗沖擊強度較低, 脆性大。

(三)變壓器骨架材料選擇PP的理由:
阻止燃燒聚丙烯密度小、易加工、耐化學(xué)品性能優(yōu)良、不吸濕,具有良好的電性能及高頻絕緣性,相對來說其弱點在于機械強度和耐熱性能與上述傳統(tǒng)材料存在一定差距,但隨著聚丙烯改性技術(shù)水平的不斷進步,這種差距已經(jīng)在逐步縮小,其在很多場合已能滿足骨架對性能的要求,再加上它在成本上具有很大的優(yōu)勢(解釋:能壓倒對方的有利形勢),因此,已經(jīng)有越來越多的阻燃聚丙烯材料取代上述傳統(tǒng)材料應(yīng)用于線圈骨架中。

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