【正文】 美國通用電氣公司研究成功氰乙基化紙，同年美國杜邦公司制成聚酰胺纖維。約在 1940年左右，有機(jī)硅樹脂合成成動，并于 1943年開始工業(yè)生產(chǎn)，隨之發(fā)展了一系列以其為基的 H級絕緣材料。 除有機(jī)硅樹脂外，幾種量大面廣的電工用樹脂也是在這一時(shí)期發(fā)展起來的， 例如 1942年不飽和聚酯， 1946年環(huán)氧樹脂。 粉云母紙也是在這一時(shí)期研制成功（ 1945年）和開始工業(yè)生產(chǎn)（ 1949年）的。 特別是粉云母紙的出現(xiàn)，是近代絕緣材料發(fā)展史中的一次重大革命，它使人們可以擺脫片云母資源稀缺的困擾。 14 ? 進(jìn)入二十世紀(jì)五十年代 ，向以合成樹脂為基的新型絕緣材料過渡已趨明朗化，大多數(shù)絕緣漆是以合成樹脂為基的，蟲膠已大部分被合成樹脂取代， H級有機(jī)硅玻璃云母制品開始在電機(jī)中使用，玻璃纖維以各種形式供應(yīng)，聚烯烴和合成橡膠廣泛用于電纜和某些特殊場合， 聚酯玻璃增強(qiáng)塑料進(jìn)人工程塑料市場 …… 。但是，以合成樹脂為基的新型絕緣材料，真正開始迅速應(yīng)用還是在二十世紀(jì)五十年代，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： ―1950 年無溶劑聚酯漆用于高壓電機(jī)； ―50 年代初薄膜及柔軟復(fù)合材料用作槽絕緣； ―50 年代 SF6用于高壓電器； ―1954 年粉云母開始用作大型高壓電機(jī)定子絕緣。 ? 在這一時(shí)期，對聚合物的各種電性能進(jìn)行了廣泛的研究。 15 ? 在二十世紀(jì)六十年代，除上述新型絕緣材料繼續(xù)發(fā)展外，以美國發(fā)展宇航技術(shù)為轉(zhuǎn)機(jī)， 發(fā)展了一系列含雜環(huán)和芳環(huán)的耐熱樹脂 ，如： 1961年聚酰亞胺（薄膜、漆包線、層手板）、聚苯并咪唑（層壓板），1962年聚芳酰胺（紙、纖維）、聚二苯醚（漆、層壓板）， 1964年聚苯醚（塑料）， 1965年聚砜（薄膜、塑料、印刷電路板）、 1967年 聚芳砜（薄膜、塑料、印刷電路板）， 1968年聚苯硫醚（塑料） 1969年 聚酚醚（塑料、層壓板）、聚海因（漆包線、薄膜）等。 這些樹脂的耐熱等級均為 H級或更高 ，隨著它們的出現(xiàn)，以其為基的耐熱絕緣材料一時(shí)紛紛出現(xiàn)，括弧中為該種樹脂在電工中的主要用途。 ? 到二十世紀(jì)六十年代中后期，絕緣材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)人了一個(gè)高峰期，各國大型高壓電機(jī)均已轉(zhuǎn)為采用環(huán)氧云母絕緣。低壓通用電機(jī)普遍采用薄膜和合成紙。高壓電器中， SF6氣體絕緣和澆注絕緣迅速發(fā)展。聚丙稀薄膜成功地用于電力電容器。 熱固性注射塑料和各種塑料在低壓電器中廣泛推廣使用 ，絕緣材料科學(xué)技術(shù)達(dá)到空前的高度發(fā)展，故六十年代有絕緣材料發(fā)展史上的高峰期之稱。 16 ? 進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來，世界各國開始面臨著環(huán)保、安全和能源等新問題，在這種形勢下，絕緣材料工業(yè)開始由品種的發(fā)展時(shí)代逐漸轉(zhuǎn)到品質(zhì)的時(shí)代。也就是說，以新樹脂為基的新產(chǎn)品的開發(fā)研究逐漸減少，更多的是對現(xiàn)有材料進(jìn)行改性，其突出表現(xiàn)在如下幾方面： ―― 發(fā)展低損耗高強(qiáng)度的高壓絕緣； ―― 發(fā)展減本低、加工性好的耐熱絕緣材料； ―― 發(fā)展無公害的絕緣材料； ―― 發(fā)展節(jié)能的絕緣材料； ―― 發(fā)展阻燃的絕緣材料。 17 ? 我國絕緣材料行業(yè)經(jīng)過 50多年的發(fā)展，己初步形成一個(gè)產(chǎn)品比較齊全，配套比較完備，具有相當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模和科研實(shí)力的工業(yè)體系。特別是近 20多年來，絕緣材料的品種發(fā)展迅速，質(zhì)量有很大提高，產(chǎn)品水平已達(dá)到一個(gè)新的高度。 ? 從專業(yè)方面看，電氣工業(yè)共有 36個(gè)專業(yè)，絕緣材料專業(yè)屬于電工材料類，是電氣工業(yè)中的一個(gè)小專業(yè)，是一門解放后才建立起來的邊緣學(xué)科。專業(yè)雖小，但它關(guān)系到國家命脈 —— 電，進(jìn)而影響國家的發(fā)展水平。 ? 解放前，絕緣材料工業(yè)只有幾個(gè)小作坊，生產(chǎn)一些用于維修的絕緣漆、漆布、酚醛壓塑料等低水平的絕緣材料。全國解放后，于 1956年 7月 1日批準(zhǔn)成立為哈爾濱絕緣材料廠，這是中國第一個(gè)國營的部屬企業(yè)。 1954年國家批準(zhǔn)建設(shè)西安絕緣材料廠， 1960年驗(yàn)收投產(chǎn)，這是國家第二個(gè)部屬企業(yè)。 1968年在綿陽建立了東方絕緣材料廠， 1971年 10月國家驗(yàn)收投產(chǎn)，這是國家第三個(gè)部屬企業(yè)。發(fā)展至今， 根據(jù)行業(yè)調(diào)查，全國絕緣材料生產(chǎn)企業(yè)約 400家，分布于全國 25個(gè)省、市、自治區(qū)。 ? 從絕緣材料本身的構(gòu)成及品種發(fā)展方面看，我國絕緣材料也是經(jīng)歷從無到有、從量到質(zhì)的發(fā)展過程。 20世紀(jì) 60年代以前，電工產(chǎn)品仍以 A級、 E級為主， B級產(chǎn)品、 H級產(chǎn)品僅占很少部分。進(jìn)人 20世紀(jì) 70年代，聚合物工業(yè)在進(jìn)一步向大 型工業(yè)化發(fā)展的同時(shí)，絕緣材料工業(yè)開始出現(xiàn)了新的 F級、 H級絕緣材料體系， 18 相繼開發(fā)了聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯亞賤、聚馬來酰亞胺、聚二苯醚等耐熱性絕緣漆、粘合劑和薄膜，以及改性環(huán)氧、不飽和聚酯、聚芳酰胺纖維紙及其復(fù)合材料等系列新產(chǎn)品。大批電工產(chǎn)品的耐熱等級上升為 B級，在冶金、吊車、機(jī)車電機(jī)等特殊電機(jī)中開始采用新的 F級、 H級絕緣材料。進(jìn)人 20世紀(jì) 80年代后，對 F級、 H級絕緣材料進(jìn)行了大規(guī)模的自主開發(fā)，出現(xiàn)了改性二苯醚，改性雙馬來酰亞胺，改性柔酯亞胺漆包線漆，聚酰胺酰亞胺漆包線漆，聚酰亞胺漆包線漆， F級、H級玻璃纖維制品，高性能聚酰亞胺薄膜， F級環(huán)氧粉云母帶等。無溶劑浸漬樹脂和快干浸漬漆得到迅速發(fā)展。少膠粉云母帶、 VPI（真空壓力浸漬）浸漬樹脂開始應(yīng)用。為進(jìn)一步提高絕緣材料行業(yè)的技術(shù)水平，80年代開始引進(jìn)國外先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備，對提高我圄絕緣材料整體水平起到了重要作用。 ? 改革開放以來的 20多年時(shí)間里，對新型絕緣材料產(chǎn)品進(jìn)行了開發(fā)及引進(jìn)，取得了令人矚目的成就。與 20多年前比較，增加了 200多個(gè)品種，年產(chǎn)量是 20多年前的 4倍。開發(fā)及引進(jìn)的許多品種已成為正常生產(chǎn)的品種，在電工行業(yè)發(fā)揮著中流砥柱的作用。目前從高壓絕緣到低壓絕緣，從發(fā)電設(shè)備、輸電、變電配電設(shè)備到用電設(shè)備絕緣，從 A級絕緣到200℃ 級絕緣，基本上可以滿足國內(nèi)的需求，形成了產(chǎn)品眾多、門類齊全、符合中國國情的絕緣材料產(chǎn)品體系，并有 80多個(gè)品種出口到 20多個(gè)國家和地區(qū)，包括美國和歐洲、日本、澳大利亞、韓國等。 有資料顯示，我國已成為世界絕緣材料生產(chǎn)第一大國。 19 3 絕緣材料在我國低壓電器中的應(yīng)用 ? 如上所述 ， 絕緣材料是電工產(chǎn)品中必不可少的材料 ， 同時(shí)也是電工產(chǎn)品長期安全可靠運(yùn)行的重要保證 。 就 低壓電器而言 ， 其外殼及部分構(gòu)件大多是由電工絕緣材料制成的 ， 因此可以說絕緣材料是低壓電器中用得最多的一種材料 。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ， 低壓電器中用的電工絕緣材料大致有： 漆 、 可聚合樹脂和膠類 ， 樹脂浸漬纖維制品類 ， 層壓制品類 ， 模塑料類 ， 薄膜 、 粘帶和柔軟復(fù)合材料類等大類 。 但無論是品種還是數(shù)量 ， 用得最多的是電工絕緣 模 塑料 。 為便于了解低壓電器中應(yīng)用絕緣材料的大致情況 ， 現(xiàn)剖析以下二種低壓電器典型產(chǎn)品使用絕緣材料的詳細(xì)情況： ? 1） 塑殼斷路器 ? 塑殼斷路器產(chǎn)品是為發(fā)電設(shè)備 、 配電設(shè)備 、 電氣傳動 、 自動控制設(shè)備等配套的產(chǎn)品 ， 能接通 、 承載以及分?jǐn)嗾ｋ娐窏l件下的電流 ， 也能在規(guī)定的非正常電路條件 （ 例如短路 ） 下接通 、 承載和分?jǐn)嘁欢〞r(shí)間電流的一種機(jī)械開關(guān)電器 ， 是低壓配電系統(tǒng)中功能最為重要的基礎(chǔ)電器元件 。 ? 塑殼斷路器 ， 顧名思義 ， 其外殼和底座是由塑料制成的 。 塑殼斷路器對電工塑料的需求很大 ， 涉及的品種很多 ， 我們對行業(yè)中正在研發(fā)的 SA系列塑殼斷路器產(chǎn)品進(jìn)行解體分析 ， 發(fā)現(xiàn)絕緣材料件多達(dá) 40余個(gè) ， 品種多達(dá) 20余種 。 詳細(xì)的 SA系列塑殼斷路器產(chǎn)品采用絕緣材料的部位和品種見表 1。 20 表 1 SA系列塑殼斷路器產(chǎn)品采用 絕緣材料的部位和品種 序號 名 稱 絕緣材料 品種 1 基座、轉(zhuǎn)軸、隔板、封板、上蓋 不飽和聚酯玻璃纖維增強(qiáng)模塑料 2 基架、牽引桿 聚苯硫醚（ PPS）注塑料 3 支架、套、按鈕 聚甲醛（ POM） 4 手柄 玻璃纖維增強(qiáng)阻燃聚酰胺PA66 5 按鈕 聚酰胺 6 鎖扣、線圈骨架、墊圈、封口塞 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺 7 罩殼 聚酰胺 8 罩殼 聚碳酸酯 9 罩殼 聚砜 21 續(xù)表 1 序號 名 稱 絕緣材料品種 10 罩殼 阻燃增強(qiáng)聚對苯二甲酸丁二醇酯 11 隔板 阻燃聚對苯二甲酸丁二醇酯 12 隔板 不飽和聚酯玻璃纖維增強(qiáng)纖維板 13 隔弧板 聚對苯二甲酸丁二醇酯 14 墊板 聚四氟乙烯玻璃布板 15 絕緣板 軟聚四氟乙烯板 16 絕緣板 環(huán)氧玻璃布層壓板 17 印刷電路板 環(huán)氧玻璃布覆銅箔板 18 墊板 聚酯薄膜 19 墊板 聚四氟乙烯薄膜 20 填充料 環(huán)氧樹脂 /固化劑灌注料 22 ? 2） CJ40交流接觸器 ? 交流接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟涣髦骰芈芳按笕萘靠刂齐娐返碾娖?， 常用于電動機(jī)的啟動 、 停止 、 反轉(zhuǎn) 、 調(diào)速 ， 也可用于其他各種配電控制回路 。 該產(chǎn)品是低壓電器產(chǎn)品的主要產(chǎn)品之一 ，目前年產(chǎn)量在 4000萬臺以上 。 ? 交流接觸器與塑殼斷路器產(chǎn)品類似 ， 外殼底座等也都是塑料制成的 。其對電工塑料的需求也很大 ， 過去的老產(chǎn)品使用的材料都為酚醛塑料（ 俗稱電木粉 ） ， 現(xiàn)在已普遍采用玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰胺塑料 （ 即增強(qiáng)尼龍 ） 。 我們對 2021年后研發(fā)的 CJ40系列塑殼斷路器產(chǎn)品進(jìn)行解體分析 ， 統(tǒng)計(jì)得出絕緣材料料件高達(dá)近 40個(gè) ， 品種近 10種 。 詳細(xì)的 CJ40系列交流接觸器產(chǎn)品采用絕緣材料 （ 不含橡膠 ） 的部位和品種見表 2。 ? 除了以上兩種產(chǎn)品外，其他低壓電器產(chǎn)品中都大量使用不同種類、不同牌號的電工塑料，如產(chǎn)量相當(dāng)大的小型斷路器就廣泛使用聚酰胺PA66通用工程塑料作為外殼材料等，這里不一一列舉了。 23 表 2 CJ40系列交流接觸器產(chǎn)品采用絕緣材料的部位和品種 序號 名 稱 絕緣材料品種 1 軀殼 、 底座 、 止動件 、 線圈骨架 玻璃纖維增強(qiáng)阻燃聚酰胺 2 支持件 密胺改性聚酯模塑料 3 緩沖件 硅橡膠 4 罩 阻燃聚酰胺 5 支撐件 、 襯墊 環(huán)氧玻璃布層壓板 6 支持件 、 骨架 、 接線座 、 滅弧罩 不飽和聚酯玻璃纖維增強(qiáng)模塑料 7 彈簧座 酚醛模塑料 8 滑鞍 聚酰胺樹脂 9 絕緣墊 聚酯薄膜 24 ? 低壓電器工業(yè)是電氣工業(yè)的重要組成部分 。 在發(fā)配電系統(tǒng)中 ， 低壓成套開關(guān)設(shè)備主要是由各種低壓電器元件構(gòu)成的 ， 發(fā)電設(shè)備所發(fā)出電能的 80%以上是通過低壓電器分配使用的 。 工業(yè)自動化系統(tǒng)中 ， 需要大量由低壓電器構(gòu)成的控制屏 、 控制臺 、 控制器等控制設(shè)備 。 此外 ， 石化 、 煤炭 、 冶金 、 建筑業(yè)以及民用設(shè)施中也需要由低壓電器組裝而成的配電屏 、 動力配電箱 、 保護(hù)屏 、控制屏等低壓成套裝置 。 由于這些低壓電器的外殼及部分構(gòu)件大多是由各類電工絕緣塑料制成的 ， 因此電工絕緣材料 ， 尤其是電工絕緣塑料的正確選用不僅會影響到電氣設(shè)備的容量和體積 ， 而且還直接關(guān)系到電氣線路運(yùn)行的質(zhì)量和壽命 。 選用電工絕緣塑料一定要根據(jù)電氣工程要求和應(yīng)用環(huán)境條件 ， 結(jié)合材料的電氣性能和其他性能進(jìn)行 。 對于低壓電器中所使用的絕緣材料 ， 由于使用電壓低 ， 選材時(shí)往往不必太注重材料的電氣性能 ， 這是因?yàn)橐话愕碾姽そ^緣 材 料差不多都有勝任低壓絕緣的能力 ， 直接由絕緣材料的介電性能所引起的事故很少 。 選材時(shí)往往注重材料的其他性能如環(huán)境適應(yīng)性 、 耐熱性 、機(jī)械性能 、 耐電弧性 、 阻燃性等 。 當(dāng)然 ， 并不是所有情況下都要注重上述各項(xiàng)性能 ， 不同情況側(cè)重點(diǎn)有所不同 。 例如 ， 那些不聚熱的或散熱良好的低壓電器的線路間或?qū)Φ亟^緣部分 （ 外殼 ） 同時(shí)又是電器用于承重和固定的支承部件或結(jié)構(gòu)體 ， 選材時(shí)耐熱性不是主要的 ， 而要看有無支承和固定的能力 ，因而酚醛和氨基塑料是常用于這類低壓電器的主要絕緣材料 。 當(dāng)這類電器需要更高的耐熱性時(shí) ， 一般都采用耐熱耐電弧的有機(jī)硅塑料 。 又例如 ， 那些應(yīng)用于潮濕環(huán)境中或熱帶地區(qū)使用的電器 ， 必須要有耐潮 、 耐水 、 耐霉變的能力 ， 因而環(huán)氧 、 環(huán)氧酚醛 、 有機(jī)硅 、 二苯醚以及大多數(shù)熱塑性塑料成為常用于這類電器的主要絕緣材料 。 25 低壓電器用電工絕緣塑料的主要品種及需求量 鑒于電工絕緣塑料占低壓電器用電工絕緣材料的大頭，以下著重介紹低壓電