一、高CTI值材料应用和PPS的特点
近年来飞速发展的电动汽车的动力控制单元模块中的电容器壳体,对材料的耐热、阻燃、漏掉要求很高,急需正对此应用开发高CTI值的PPS材料。此外,在功率转换器件中使用的容量和耐受电压逐年增加的主要元件绝缘栅双极晶体管(IGBT)、在诸如阳光和风力发电等新能源领域、高性能电力转换设备等领域,对材料的漏电要求都在增加。
聚苯硫醚(PPS)树脂是一种结晶树脂,具有优异的机械性能,耐热性,耐化学性和尺寸稳定性。熔点为约280℃,连续使用温度为200至240℃,没有溶剂在200℃或更低的温度下溶解PPS,并且对各种化学品稳定。它还具有优异的耐热水性,电绝缘性,高频特性。
塑料绝缘材料有一个特殊的电器破坏现象:当材料表面比较潮湿、有杂物且电场足够大时,表面会形成碳化导电路,最终形成短路,进而极有可能导致火灾!其机理为:当材料表面比较潮湿、有杂物且电场足够大时,其表面的杂物可能会通电,通电产生的热量将水分蒸发,然后形成干燥带(不含水的导电带);由于水粉的蒸发能够带走大量热量,干燥带不含水,聚集了大量的热量;足够多的热量使绝缘塑料表面碳化,形成碳化导电路,最终形成短路。CTI正是通过模拟该过程,测出绝缘塑料产生漏电起痕的最小电压,从而能判断该材料是否适用于一些特定的环境。
在一般的聚苯硫醚材料,CTI值约为175V,并且不能满足该要求。因此,我们致力于开发高CTI 规格的PPS材料。
二、关于相对漏电起痕指数CTI
相对漏电起痕指数简称CTI,IEC 112 标准中的对CTI 指标的定义是:在实验过程中,材料受到50 滴电解液(一般为0.1%的氯化铵水溶液)而没有出现漏电痕迹现象的最大电压值(一般以伏表示)。IEC950 还根据在上述实验条件下,基板所经受住的不同电压值,规定、划分出了基板材料的三个CTI 的等级。即I 级(CTI≥600V)、II 级(600V≥CTI≥400V)、IIIa 级(250V>CTI≥175V)、 IIIb 级(175V>CTI≥100V)。一般基板材料的CTI 的等级越小,说明它的耐漏电痕迹越高。聚苯硫醚材料等级一般在IIIb 级。
其做法是将两白金电极相距4MM 刺入待测的板材上,通以48—60HZ,100—600V 的交流电,并于两电极间不断滴以0.1%的氯化铵导电液(每30 秒一滴,总共50 滴)。当两电极间有导电液时则有电流通过,也会出现电阻,因而发热使导电液蒸发变干,按着又有新液滴下。当持续50 滴后不漏电时,即表示板材的〈抗漏电〉性质已经及格。所谓〈漏电〉发生。如此同一板材经过5 个不同位置试验皆及格时,即以其五次过关之最高电压表示其读值如〈CTI 425〉之写法,即表示五次测试过关之最高电压为425V。当然CTI 的电压值越高,就表示其耐漏电性越好。
2. CTI的测试是怎样的?
图:电极装置(左)和实验设备装置(右)
如上图所示:左图为电极装置,右图为实验设备图。试样的尺寸应大于15mm×15mm,厚度应不少于3mm;两电极之间的距离应为4.0 mm 士 0.1mm,夹角为60°;液滴口与样品的高度应在30 -40mm。
漏电起痕仪内部结构
实验装置安装好之后,就是测试了:
给定一个电压(一般从300V开始),液滴大小控制在20-23mm3为佳,液滴以30s士5s的间隔滴落在试样表面;直到形成电痕化而产生破坏或直到滴落50滴电解液为止。增减电压值(以25V或25V倍数)进行重复试验,直到得到两个相邻电压值(较小的电压50滴后不漏电,较大的电压漏电),确定较小的电压值为该材料的CTI值。
三、关于纳磐的高CTI聚苯硫醚
我们针对聚苯硫醚的特点,进行针对性的开发,设计了一种独有的技术路线合成相关的助剂添加到聚苯硫醚中,来改善PPS本身的漏电特性。此体系并保留聚苯硫醚本身强度和耐热性优点的同时,赋予了聚苯硫醚更好的流动加工性、水蒸气阻隔性等特点。
规格有P501H(50%玻纤增强)、P401H(40%玻纤增强)、P100H(纯料)等规格。
具体应用如下图:
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