Высокочастотные разряды в электротермии - Дашкевич И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим некоторые материалы, удовлетворяющие перечисленным требованиям. Это, в первую очередь, неорганические материалы — стекло, эмаль, слюда. Материалы, в которые входят органические связующие, хотя и обладают высокой электрической прочностью, но недостаточно стойки в тепловом отношении. Поэтому, как правило, органические материалы неприменимы в качестве диэлектрического барьера. Стекло, особенно кварцевое, — хороший материал для использования в разрядном промежутке, его единственный недостаток — низкая механическая прочность. Также могут быть использованы различные эмали, однако они имеют ограниченное применение вследствие довольно сложной технологии нанесения на электрод. Хорошо зарекомендовали себя материалы на основе слюды — микалекс и слюдопласт. Последний имеет то преимущество, что выпускается промышленностью п виде листов небольшой толщины (1—2 мм).
41
В случае тлеющего разряда требования к электродам разрядного промежутка не такие жесткие, как в случае коронного разряда. Материалом электрода может быть алюминий, латунь, нержавеющая сталь. Поверхность электродов должна быть хорошо обработана, не иметь царапин, шероховатостей. В противном случае в местах неровностей возможен переход тлеющего разряда в дуговой. При этом вероятность возникновения дугового разряда возрастает с увеличением площади электродов.
8. ПРИМЕНЕНИЕ КОРОННОГО
И ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДОВ
Среди различных применений коронного и тлеющего разрядов в технологических целях познакомимся с такими, которые связаны с модификацией материала с помощью высокочастотных электрических разрядов [15J. Под модификацией мы будем понимать направленное изменение свойств материала, которое затрагивает только его поверхностные слои, оставляя неизменными весь остальной материал, его структуру и свойства. В настоящее время в исследовательских целях модификации подвергают большое количество разнородных материалов, однако широкое промышленное применение модификация получила для полимерных материалов. Из других применений высокочастотного разряда можно указать способ синтеза озона [12].
Одним из первых изученных видов воздействия электрических разрядов на полимерный материал следует считать старение органической электроизоляции под влиянием частичных разрядов [13]. Это явление, конечно, нежелательно, так как оно сокращает срок службы изоляции. Однако, подбирая режим воздействия разряда, правильно дозируя его, можно добиться положительных результатов в изменении только поверхностных свойств материала.
В соответствии с современными гипотезами механизм воздействия электрических разрядов на полимерные материалы связывают с электронной и ионной бомбардировкой и химическими реакциями на поверхности полимера между нестабильными продуктами, образованными в результате бомбардировки. В случае разряда в воздухе или кислороде важное место среди этих реакций имеет окисление. Многие современные полимерные материалы, такие, как полиэтилен, политетрафторэтилен (фторопласт), полиэти-лентерефталат (лавсан) и другие, обладают плохой смачиваемостью поверхности, т. е. плохой адгезией. Под адгезией понимается прилипание двух разнородных твердых или жидких тел. Низкие адгезионные свойства полимеров существенно ограничивают область их применения: эти материалы плохо склеиваются, окрашиваются, герметизируются. Такие свойства указанных материалов объясняются их особой молекулярной структурой. Однако положение можно существенно улучшить, изменяя или модифицируя молекулярную структуру поверхностного слоя. Это тем более существенно, что в современной химии полимеров прослеживается тенденция не создавать новые материалы, а расширять области использования известных путем их модификации и создания из них различных композиций.
Модификации поверхности полимеров можно добиться раз-мичнымп способами. Хорошо известен химический способ, заклю-
48
чающийся в окислении поверхности сильными окислителями (например, хромовой смесью, хлором и др.). Химический способ обработки связан с применением токсичных веществ. После обработки требуется тщательная промывка полимеров. Отработанные окислители плохо поддаются нейтрализации и, следовательно, могут создавать угрозу заражения окружающей среды. Кроме того, они часто являются взрыво- и пожароопасными.
Известен термический способ модификации, заключающийся в обжиге поверхности в пламени. Этот способ является простым, однако он плохо регулируется и создает опасность оплавления и прожога материала. Большого распространения он не по* лучил.
Наиболее приемлемым в современных промышленных условиях нужно признать способ модификации с помощью высокочастотных электрических разрядов. Этот способ обладает высокой эффективностью, является простым в технологическом отношении, хорошо регулируется и легко встраивается в производственные линии и комплексы.
Рассмотрим области применения коронного и тлеющего разрядов. Высокочастотный коронный разряд целесообразно использовать, главным образом, для модификации пленочных материалов: полиэтилена, полипропилена, лавсана. Эти материалы обладают слабыми связями между атомами, поэтому достаточна небольшая энергия коронного разряда для осуществления модификации. Использование в этих случаях коронного разряда имеет еще и то преимущество, что технологические устройства, в которых реализуется процесс модификации, являются сравнительно простыми, т. к. разряд происходит при атмосферном давлении. Модифицированная пленка из полиэтилена и полипропилена находит применение при создании устройств и конструкций, работающих в агрессивных средах. Например, вентиляционные каналы, но которым протекают химически активные газы, выгодно выполнять облицованными изнутри полиэтиленовой пленкой, приклеенной к металлу. Этим достигается надежная защита металла от разрушения. В химических производствах устройство покрытий в виде полимерных пленок, приклеенных к бетонным стенам и полу, дает большой эффект, так как защищает бетон от коррозии под действием жидких веществ, увеличивает срок службы капитальных сооружений. В производстве товаров народного ио« требления окраска модифицированных пленок применяется при изготовлении скатертей, занавесок, сумок,
