第1章 電氣絕緣材料

1.1 電氣絕緣材料概論

1 絕緣材料的介電性能

功能材料是電氣工程和電子技術的基礎，絕緣材料是一種重要的功能材料。國標定義絕緣材料是用于防止導電元件之間導電的材料，即能起“絕緣”作用的材料，電工、電子設備用絕緣材料隔離不同電位的導體、限制電流流向，這時就是利用其電絕緣性。國標還定義電介質是能夠被電場極化的一大類物質。極化是指電介質中正負電荷是被束縛的，在外電場中只能作有限位移，說明電介質必定是絕緣體，但是電介質不僅是指其具有“絕緣”功能，它還包含極化、儲能、發熱等其他許多寶貴特性。例如電容器所用電介質，其主要功能不僅是絕緣，還必須能夠儲能（對應電介質電容率）。又如氣體和液體，通常不稱為絕緣材料，而是電介質，可能與它們通常不能單獨起絕緣作用（特例是大氣能使帶電云層與大地絕緣）有關。實際上，絕緣材料在電工電子應用中，往往也不限于其電絕緣性，還需要它同時起機械支撐和固定、散熱冷卻、滅弧等作用。因此本章基本上通過電介質來了解電絕緣材料。

電介質禁帶寬度E_g較大（>4eV，參見本篇第45條），價帶中的電子難以躍遷到導帶，其中正、負電荷處于束縛狀態，因而在電場中只能極化而難以參加導電。電介質的基本特性（介電特性）和名詞術語見表3.1-1[1,2]。

2 絕緣材料的老化[3,4,7]

1）老化概述與金屬等材料比較，絕緣材料的性能相當容易隨時間延長而變化。在電氣電子設備長期運行中或長期儲存時，在不同的老化因子作用下，絕緣材料特別是有機絕緣材料會發生一系列化學（降解、氧化和交聯等）、物理（結晶形態、相轉變和揮發等）變化，導致絕緣材料分解，產生低分子揮發物，出現氣孔等，液體黏度變化，固體材料表面發黏、脆化、碳化、極性增大、變色、發生龜裂和變形等，從而使性能發生不可逆的變化，逐步喪失原有的功能特性，這種現象稱為老化。

絕緣材料的老化有熱老化、大氣老化、電老化和機械老化等。熱老化主要是熱和氧長期聯合對絕緣材料作用；大氣老化主要是光（特別是紫外線）、氧、臭氧、水和其他化學因素的長期聯合作用；電老化主要是電場、熱、臭氧和氧的長期聯合作用；機械老化主要是機械力、熱和氧的聯合作用。此外，高能射線、生物和微生物作用等，也是不可忽視的老化因素。老化中出現的各種自由基對老化的發展有重要作用。

2）耐熱等級和壽命試驗溫度是影響絕緣材料正常老化速率的重要因素。各種絕緣系統，要按規定的老化試驗方法，分別評定絕緣材料的耐熱指數和絕緣系統的耐熱等級，參見IEC出版物216。耐熱指數由溫度指數和半壽命溫差兩個參數構成：溫度指數是在特定試驗條件下，對應規定壽命（通常為20000h）的攝氏溫度；對應減半壽命的溫度為另一溫度指數，半壽命溫差是兩個溫度指數的差值。絕緣系統耐熱等級為90℃（Y）級、105℃（A）級、120℃（E）級、130℃（B）級、155℃（F）級和180℃（H）級，180℃以上為C級，又分200℃、220℃和250℃等級。絕緣材料耐熱性有時也借用絕緣系統的耐熱等級。

例如漆包線耐熱等級評定，采用漆包線絞線樣品在不同溫度下進行長期老化試驗，每隔一定時間取一批試樣進行擊穿試驗，當某批試樣性能達到壽命終點時，則該樣品所經歷的實際老化時間定為該溫度下的平均壽命；用數理統計方法做出不同溫度與對應平均壽命之間的關系曲線作為熱壽命—溫度曲線，在對數坐標紙上通常為直線，見圖3.1-1；將線外推到20000h和10000h，從所對應的溫度得出樣品的溫度指數和半壽命溫差。

3）電老化放電類型是影響絕緣材料電老化速率的重要因素。在強法向電場作用下，絕緣材料內部氣隙將發生局部放電，表面間隙發生電暈放電；在不同運行條件下，存在強發散電場作用時，材料內部將分別發生電樹枝化、水樹枝化或化學樹枝化放電，并進一步引起放電老化擊穿；在強沿面電場作用下，材料表面將隨電壓的上升而分別發生沿面電暈放電、電火花放電和電弧放電，引起絕緣材料表面腐蝕、樹枝狀電痕化、碳化直至使表面上的導體間發生短路。電老化后的擊穿與化學反應有關，其電氣強度E_b更低，是決定絕緣體系長期工作場強的主要因素。

絕緣材料的耐放電性根據規定的電老化試驗方法進行評定。例如在一定電暈放電或局部放電條件下進行電暈試驗直到擊穿，以材料擊穿時間長短表示材料的耐電暈性；在規定電壓和表面污穢條件下進行電痕化試驗，以材料形成規定電痕長度所需的時間的長短表示材料的耐電痕性；在規定電壓和電流下進行電弧試驗，以材料形成導電層直至電弧熄滅的時間長短表示材料的耐電弧性。參見IEC出版物343、112、587和628，ASTM D2275-68、D3756-79。絕緣材料的壽命與多種因素有關，與絕緣體系結構緊密聯系，因此多因子老化試驗最好是在接近相應絕緣體系運行的條件下進行。

3 絕緣材料的合理選擇和應用

電氣電子設備運行的安全可靠性和先進性，很大程度上取決于絕緣材料的合理選擇和應用。為此對絕緣材料的性能包括各種介電性能、力學性能、熱性能、化學性能以及其他性能提出了較高要求。

本章列出了一些常用的絕緣材料及其主要性能，這些性能主要是指靜態、短時、孤立材料的性能，可供初步選擇時參考，只了解這些性能對于正確選擇與應用絕緣材料是遠遠不夠的。選擇與應用絕緣材料時往往會出現一些誤區，例如：1）以為只要絕緣材料本身性能好，應用在電氣電子設備中時性能也一定好；2）以為絕緣材料短時性能好，其長期性能也必定好；3）以為絕緣材料的某些個別性能指標高，則其他性能也不會差，因而對絕緣材料的個別指標往往提出過分的要求。顯然，這些誤區對于絕緣材料的正確選擇和應用十分有害，并將最終危害到電氣電子設備的質量或壽命。

合理選擇和應用絕緣材料時要注意以下幾點：

1）應用材料時，要分析電氣電子設備運行條件和環境條件對絕緣材料的作用，科學分析其相互關系，綜合平衡對絕緣材料提出各項性能指標要求，不能只強調某些個別性能指標。例如在電機中，盡管某些材料本身的絕緣強度指標很高，但用于電機中的實際絕緣強度并不高，這是因為電機運行時可能遭受很大的機械應力，該力可能使絕緣開裂，從而使絕緣強度過早降低。因此僅靠材料本身的某一項指標，顯然是不合理的。

2）絕緣系統內各絕緣材料間存在著兼容性[3]問題。兼容性是指絕緣系統內各絕緣材料間能相互容納、彼此不會出現有害影響的特性。絕緣系統是由幾種絕緣材料組成的，兼容性差時，通過材料間分子相互擴散、電荷交換、材料運行中產生的老化產物的作用等，使材料發生一系列物理、化學變化，從而出現嚴重缺陷，使組合后性能顯著降低。因此，并非絕緣材料本身性能好時，應用在電氣電子設備中的性能也一定好。要根據產品結構特點和要求，通過規定的試驗方法，評價不同絕緣材料組合時的兼容性，以確定合理的絕緣系統。

3）選用絕緣材料要有利于優化絕緣系統電場和熱場分布[4]。絕緣材料串聯組合時，絕緣系統電場與各組成材料阻抗成比例分布，把ε_r大、ρ_V較小的絕緣材料放在電場強的部位，有利于改善電場分布，使絕緣材料所承受的最大場強降低。絕緣中氣泡的E_b低，但它ε_r小而ρ_V高，承受的電場高，因而最易擊穿。要力求消除氣泡，采用真空壓力浸漬（VPI）技術可有效減少絕緣中的氣泡含量。絕緣系統中選用導熱性高的材料可以降低絕緣層所承受的溫度差，根據溫度分布情況，可以采用耐熱指數較低的絕緣材料以降低成本，實現絕緣系統設計的優化。

4）選用的絕緣材料要注意對環境的影響。[4-6]有些材料雖然性能好，但因可能危害環境或人們的健康而不宜選用，例如不宜選用多氯聯苯絕緣油、氟利昂氣體、石棉材料；電纜料、絕緣灌注膠等要盡量采用阻燃料，溶劑要少或無溶劑，并且要考慮到燃燒時所產生的煙霧對環境和人健康的影響，盡量采用無鹵、低煙、阻燃料。

5）要采用合理的絕緣工藝參數確保絕緣系統的綜合性能。[3]性能取決于材料結構，而材料的結構以及絕緣系統中材料的真正組合狀況，很大程度上是由絕緣工藝確定的，制備工藝中要盡量防止產生沿電場方向的長氣隙和絕緣層皺折。合理的絕緣工藝是達到絕緣系統綜合性能指標的可靠保證。

此外，介電性能與環境條件（指溫度、濕度、電壓頻率等）有密切關系，通常不能用某一確定環境條件下測得的性能代表全部工作范圍內的性能。測量條件、所用試驗方法對絕緣材料介電性能測量值等有強烈影響，而且要注意介電性能往往與材料內部結構的方向性有關。

本章從第4條開始分述各類絕緣材料。絕緣材料如何分類？可按其電性分類，也可按其化學結構是有機、無機等來分類，或按聚集狀態是氣體、液體和固體來分類等。但是許多材料是很難分類的，因此本章按實用性即按便于材料的選擇（例如軟硬程度等）和應用（例如應用工藝接近等）進行分類。

1.2 氣體和液體電介質

4 氣體電介質[4-6,8]

氣體介質損耗小，絕緣電阻高，擊穿后能迅速恢復絕緣性能，廣泛用作電氣設備的絕緣，在一些場合，還起滅弧、冷卻和保護作用。氣體介質和真空絕緣性能見表3.1-2。

5 液體電介質（絕緣油）[4-6]

在電氣設備中起電絕緣、散熱、浸漬、填充以及滅弧作用。按液體介質用途可分為變壓器油、開關油、電容器油和電纜油四類。按其來源可分為礦物油、合成油和植物油三類。礦物油以環烷基石油為基礎，主要用于變壓器、斷路器和電纜，參見文獻[1]。合成油的發展很快，主要用于電容器，物理性能見表3.1-3和表3.1-4。

其他性能：ρ_V（90℃）為5×105MΩ·m；U_b（2.5mm）為30kV，其中以芐基甲苯、DL-90（一種芳烴）、聚丁烯和烷基苯較高；低溫下流動性和抗局部放電性能：DL-90和芐基甲苯最優；tanδ（90℃）為0.001，但芐基甲苯、聚丁烯稍偏大；此外二芳基乙烷（PXE）的耐輻照和熱穩定性好，硅油耐熱、難燃，可用于特殊要求的電容器；芐基甲苯、二芳基乙烷對聚丙烯薄膜的相容性好，適用于全膜電容器；符合環保要求的植物油，能很好地填充縫隙，也可考慮用于變壓器[33]。

1.3 納米電介質

6 聚烯烴基納米電介質

聚烯烴基納米電介質是由工業及生活中常見的聚烯烴類聚合物材料（如聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS等）與一定比例的納米填料復合而成。在保留聚烯烴材料相對密度小、易加工成型等優點的基礎上，其納米復合電介質可改善聚烯烴聚合物基體存在的機械強度較低、耐熱性較差等問題，同時可進一步提升聚烯烴材料的電氣絕緣性能（如提高擊穿場強、降低電導率、抑制空間電荷注入等），為高電壓等級電纜系統中聚烯烴材料存在的可靠性問題提供了一種可能的解決方案。

目前，聚烯烴基納米電介質的制備方法主要分為物理共混法（如熔融共混法、溶液共混法、機械摻混法等）、插層復合法及反應合成法（如原位聚合法，溶膠-凝膠法等）。

7 人造橡膠基納米電介質

人造橡膠基納米電介質是由人造橡膠（如硅橡膠、氟橡膠、三元乙丙橡膠等）與一定比例納米填料復合而成。人造橡膠材料中引入納米尺度填料，可提高橡膠基體的模量、尺寸穩定性、熱變形溫度等，起到增強、增韌的作用，提高橡膠力學性能、改善橡膠加工性能。同時，納米填料還可以賦予橡膠基體某種特殊功能（如防振、導電、阻燃等）。

橡膠領域最早使用的納米填料是納米炭黑與白炭黑，其作為補強劑一般在橡膠基體中摻雜比例較高，使用時分散性難以得到保證。此外，無機納米顆粒（如納米氧化鋅、納米氧化鋁等）、層狀納米填料（如高嶺土、云母、蒙脫土等）和纖維狀納米填料（如碳納米管等）也是橡膠基體常見的納米填料。

人造橡膠基納米電介質常見的制備工藝與聚烯烴基納米電介質相類似，主要包括共混法、原位聚合法、溶膠-凝膠法等。

8 納米填料

向聚合物材料添加不同類型的納米顆粒（或納米填料）可以改善基體的各種性能。電氣絕緣領域常見的納米填料可主要分為如下四類：

1）氧化硅（SiO₂）。硬度大，是地殼中最豐富的化合物之一，在自然界中通常以砂石或石英礦物的形式存在，是玻璃的主要成分。納米氧化硅的形狀可近似認為準球形（長寬比接近1），直徑一般分布在幾納米到100nm。氧化硅的主要特性參數見表3.1-5。

納米氧化硅填料通常用于熱塑性和熱固性聚合物絕緣材料，添加比例一般在1%～20%wt范圍內。根據基體親水/疏水的性質，一般需要增容處理來保證納米填料在聚合物中的均勻分散。

2）金屬氧化物。通常具有一定的電氣絕緣特性，自身吸濕特性使其易分散在極性聚合物中，如環氧樹脂、橡膠、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。而在非極性聚合物中，例如聚乙烯或聚丙烯，一般需要進行表面功能化（或增容處理）以改善納米金屬氧化物的分散性。較為重要的金屬氧化物納米填料有如下幾類，具體特性參數見表3.1-6。

①二氧化鈦（化學式為TiO₂），鈦的天然氧化物，有銳鈦型和金紅石型兩種晶型，一般為準球形顆粒或納米棒形式，常與環氧樹脂或聚烯烴類材料復合以改善聚合物基體的電氣特性。

②氧化鎂（化學式為MgO），由一個鎂原子和一個氧原子通過離子鍵形成。由于其自身具有高度吸濕性，保存時須注意防止其受潮。已有研究表明低密度聚乙烯（LDPE）復合納米氧化鎂可顯著提高基體阻抗與直流擊穿場強等電氣特性。

③氧化鋁（化學式為Al₂O₃），通過拜耳法（Bayer Process）以鋁土礦為原料制備生產，常見的晶型結構有α型和γ型，廣泛用于電氣絕緣領域，如摻雜納米氧化鋁以提高環氧樹脂基體的導熱特性等。

④氧化鋅（化學式為ZnO），廣泛用作塑料、陶瓷、玻璃、橡膠、電池等多種材料和產品中的添加劑，自身具有半導體性能。納米氧化鋅與聚合物基體復合可以展示出新奇的性能，如非線性電導特性等。

3）納米黏土。屬于頁硅酸鹽家族，也稱層狀硅酸鹽。硅酸鹽是主要包含形成四面體結構的Si和O（基本化學式為SiO₄）的化合物。由于每個四面體結構都有過量的負電荷，因此黏土材料中必須含有一定量金屬陽離子，以實現電中性平衡。金屬元素通常是Fe、Mg、K、Na和Ca，同時將不同的硅酸鹽四面體結構結合在一起。常見的納米黏土有蒙脫石、硅酸鎂鋰、皂石等。向聚合物基體添加納米黏土可用于改善介電性能，如減少空間電荷的積累，提高電氣強度和耐電暈特性，抗局部放電腐蝕等，同時亦可改善熱與機械性能。

4）石墨烯。碳的同素異形體之一，碳原子以sp2雜化組成的六角型晶格在二維方向上延伸形成，是只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是其他碳同素異形體的基本結構，如石墨、木炭、碳納米管和富勒烯等。

石墨烯具有一系列優異的特性：是目前最薄最堅硬的納米材料，幾乎完全透明（吸光率僅2.3%），導熱導電效率高，其室溫電阻率是目前已知材料中最低的。此外，石墨烯在常溫下能觀測到量子霍爾效應。石墨烯的特性參數見表3.1-7。值得注意的是，由于石墨烯材料電阻率極低，其與聚合物基體共混后可顯著提升基體相對介電常數與電導率。當石墨烯摻雜含量超過一定臨界值（又稱逾滲閾值）后，復合材料內部可形成一定結構的導電網絡，實現由絕緣體向導體的轉變，電導率和相對介電常數將以指數形式大幅上升。

5）碳納米管。碳的同素異形體之一，碳六邊形結構在三維方向延伸形成的圓柱體，其直徑約為1nm，長度分布在100～10000nm范圍內。受到手性結構的影響，碳納米管自身可以是導體、半導體或絕緣體。聚合物基體摻雜一定比例的碳納米管，可獲得具有非線性電導特性的半導體納米復合材料。

碳納米管易團聚，導致其在聚合物基體中分散性變差。如果大量的碳納米管相互接觸，復合材料將變為導體。因此，通常需對碳納米管進行表面改性，以改善碳納米管/碳納米管、碳納米管/聚合物基體間的相容性。常用方法是通過有機改性或碳納米管與特定的有機分子的原位聚合從而制備官能化的碳納米管材料。

1.4 絕緣涂料和絕緣膠[4-6]

9 浸漬漆

用于浸漬處理電機、電器線圈，填充絕緣系統中的間隙和微孔，并在被浸漬物表面形成連續漆膜，有效提高絕緣系統的整體性、導熱性和耐潮性。

有溶劑浸漬漆（固體含量為40%～70%）的優點是使用方便、浸漬性好、加熱烘焙時流失少、貯存穩定、價格低廉等；缺點是浸漬和烘焙時間長（漆膜干燥時間為0.5～3h），溶劑易燃不安全，且造成大氣和環境污染等；少溶劑浸漬漆（固體含量>70%）能在一定程度上克服其某些缺點。

無溶劑浸漬漆（固體含量＞85%）有沉浸型、滴浸型、滾浸型和連續沉浸型等產品。無溶劑漆內層干燥性好，絕緣層內氣隙少，提高了導線間的黏結強度和導熱性，浸漬次數少，烘焙時間短（凝膠時間為4～60min），有利于節能，減少了對環境的污染。

浸漬漆品種：C級有聚酰亞胺浸漬漆；H級有改性聚酰亞胺、聚酯改性有機硅等浸漬漆，二苯醚型、聚酯型等無溶劑浸漬漆；F級有改性聚酯、環氧亞胺等少溶劑浸漬漆，聚酯酰亞胺型、聚酯亞胺型、環氧聚酯亞胺型、改性不飽和聚酯型和環氧硼胺型等無溶劑浸漬漆。

10 覆蓋漆和硅鋼片漆

（1）覆蓋漆 用于涂覆電機、電器表面和絕緣部件表面，改善外觀和抵抗環境影響。覆蓋漆具有干燥快、漆膜堅硬、附著力強，耐潮、耐油、耐腐蝕等特性。

覆蓋漆有瓷漆和清漆兩類。清漆多用于絕緣部件表面和電器內表面；瓷漆含有顏料或填料，多用于線圈和金屬表面。覆蓋漆的干燥方式有晾干和烘干兩種，使用覆蓋漆時應嚴格控制漆的黏度和均勻性，使用瓷漆時要將填料和顏料攪拌均勻。特殊覆蓋漆的性能及品種見表3.1-8。

（2）硅鋼片漆 用于涂覆硅鋼片，降低鐵心的渦流損耗，增強防銹和耐腐蝕能力。硅鋼片漆膜的特點是附著力強、堅硬、光滑、厚度均勻，并有良好的耐潮、耐油性，電氣性能好。

耐高溫硅鋼片漆：H級有聚胺-酰亞胺硅鋼片漆；F級有二苯醚環氧酚醛、環氧聚酯酚醛、二甲苯改性環氧、水溶性酚醛、水溶性酚醛半無機等硅鋼片漆。

11 漆包線漆

用于浸漬、涂覆金屬導線，漆包線用于制造電機、電器和變壓器。漆膜應當附著力強、柔韌性好、耐磨、有一定彈性，電氣性能好，耐溶劑性好，不腐蝕導體，對絕緣漆相容性好。對漆包線漆的要求是固體含量高、黏度低、流平性好、固化成膜快，能適應涂線工藝的要求，貯存期長等。漆包線漆的性能及品種見表3.1-9。

12 灌注膠和包封膠

由樹脂、固化劑、填料、阻燃劑等配制成的可流動、可固化的樹脂混合物。配料中添加適當的填料能顯著提高膠的熱導率，降低膨脹系數、收縮率和放熱溫升。灌注膠在澆注溫度下，有較好的流動性。包封膠是一種高黏度涂料。

（1）灌注膠 采用模具灌注工藝制備零部件。配制灌注膠時，要保證配料充分混合均勻，同時要注意消泡；澆注模具要預熱；澆注后要注意排氣和補充膠料；固化時分段逐級升溫；固化后澆注件要逐級降溫，防止因產生內應力而引起澆注件開裂。

B～F級常用酸酐-環氧灌注膠，特點是收縮率低、綜合性能好，配料中添加“海島結構”型增韌劑，能有效降低澆注件的內應力。采用脂環族環氧時，能提高耐氣候性、耐電弧性和耐熱性。聚氨酯膠的特點是韌性、耐磨性好。環氧-異氰酸樹脂耐熱灌注膠可達H級，固化后收縮率小，電氣、力學、化學性能好。有機硅灌注膠的特點是使用溫度范圍特寬（-65～265℃）。

灌注膠廣泛用于20kV以下電流互感器、10kV以下電壓互感器、干式變壓器、戶內及戶外絕緣子、六氟化硫斷路器絕緣子、電纜接線盒、電視機高壓包以及各種電子元器件等。

（2）包封膠 用浸漬、涂敷或模塑工藝包封電子元器件或機械零部件，保證電氣電子設備在各種環境條件下都能可靠運行。有加熱、常溫和光輻照固化等方式。固化后化學穩定性和導熱性好，膨脹系數小、耐潮、電性好等。包封膠產品有硅硐、環氧、1，2-聚丁二烯等。

13 熔敷粉末

由樹脂與固化劑、阻燃劑、增韌劑、顏料等配制而成的粉體涂料。有熱固性和熱塑性兩類。采用流化床或靜電噴涂工藝涂敷各種零部件。涂敷前工件要預熱到樹脂熔點以上的溫度，涂敷后需再進行后固化處理。

由于該涂料不用溶劑，一次涂敷厚度較厚，剩余料可回收，因此具有經濟合理、節能、不污染環境、不危害人民健康、勞動生產率高等優點，而且固化后絕緣涂層堅硬光滑，邊角覆蓋率高，具有防潮、耐熱、耐化學品性能，電氣和力學性能良好。主要熔敷粉末產品有環氧和聚酯兩類，環氧粉末又有高溫熔敷、低溫熔敷、彈性和阻燃等品種。其他還有丙烯酸酯（耐氣候）、三聚氰胺（耐化學、耐熱）、聚氨酯（彈性）和聚酰亞胺（耐熱）等。熔敷粉末主要用于中、小型電機轉子和定子絕緣，電器和電子元器件絕緣。

1.5 絕緣紙和薄膜[4]

14 植物纖維紙

以木材、棉花等經制漿、造紙工藝過程而成。通過打漿達到橫向纖維細化，提高電性能。用黏狀打漿法制電容器紙和電力電纜紙的密度越高、厚度越薄時，電氣強度越高，但密度高時纖維含量大，tanδ等電性較差，因此需要綜合平衡。浸漬紙等用游離打漿法制造，通過打漿達到縱向切斷纖維，提高滲透性能。紙的標重大于225g/m2時稱絕緣紙板。紙和紙成型絕緣件是電纜、變壓器、電力電容器等的重要材料，也是層壓制品、復合制品、云母制品等的基材和補強材料。紙的性能見表3.1-10。

15 合成纖維紙

合成纖維紙由短切和沉析兩種形態纖維經混合抄紙工藝制成，工藝流程如下：

不同類纖維也可混抄，例如聚砜-聚酯纖維紙（Ad紙）。

非織布即無紡布，通過機械或氣流成網后熱軋或化學黏合而成。合成纖維紙和非織布的性能見表3.1-11，力學性能好、耐熱、吸潮性小、浸漬性優異，特別是聚芳酰胺纖維紙，阻燃性（UL94V-0級）、耐熱性優異，但易吸潮。

16 電工薄膜

電工薄膜是厚度小于0.5mm的高分子薄片材料，常用電工薄膜的性能和用途見表3.1-12。

（1）常用電工薄膜 其中聚丙烯薄膜有普通型、粗化型和金屬化型三種，粗化型易于浸漬絕緣油。聚丙烯和聚酯薄膜是雙軸定向薄膜，機械強度高。聚酰亞胺薄膜不燃、耐輻照。聚四氟乙烯薄膜不燃。缺點：聚乙烯薄膜不耐熱、力學性能差；聚酯薄膜耐堿性、耐電暈性較差，易水解；聚四氟乙烯薄膜機械強度低，尺寸穩定性差，與其他材料的黏合力極差，經過改進的全氟乙丙烯薄膜熱封性較好，其他氟塑料薄膜還有聚偏二氟乙烯薄膜、乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜、乙烯-三氟氯乙烯共聚物薄膜等。

（2）新型薄膜 新型薄膜耐高溫：H～C級有聚醚醚酮薄膜，H級有聚芳酰胺、聚苯硫醚、聚醚砜薄膜。F級有聚酰胺亞胺、聚海因、聚噁二唑、聚芳酯和聚對苯二甲酸丁二酯薄膜。突出性能：特高機械強度有聚苯硫醚和聚對苯二甲酸丁二酯薄膜；特高E_b有聚醚醚酮薄膜、特高ρ_v有聚醚砜薄膜；耐輻照、阻燃或耐燃方面有聚醚醚酮、聚苯硫醚薄膜。

1.6 復合柔軟絕緣材料[4-6]

17 絕緣帶

（1）玻璃纖維、布與帶玻璃有高堿玻璃（R₂O＞5%）或低堿玻璃（硼硅酸玻璃和鋁鎂玻璃，R₂O≤5%）之分，低堿玻璃絕緣性能好，適合電工應用。無堿玻璃纖維從無堿玻璃熔體高速拉出多根纖維束再涂以潤滑劑后收卷而成。無堿玻璃纖維耐熱性好、不燃、機械強度高，適于紡紗織布或作塑料增強材料。無堿玻璃纖維繩由無堿玻璃紗并捻而成。耐熱性和絕緣性好，機械強度高，拉斷力達50～600N，適于作繞組的綁扎材料和電阻絲芯子。玻璃布由玻璃紗用平紋、鈄紋或緞紋織法織成，耐熱性好，可作玻璃漆布底材、層壓制品底材、云母制品補強材料。玻璃布帶，斷裂強度為30～400N/10mm，用于電機、電器線圈綁扎材料。

（2）編織帶品種有棉布帶、玻璃布帶、合成纖維帶和滌玻交織帶等。棉布帶斷裂強度為180～320N。編織帶主要用作線圈包扎絕緣。

（3）綁紮熱收縮線由耐冷凍劑合成纖維編織或加捻而成，用于冰箱、空調器。

（4）無緯帶是由無堿長玻璃纖維紗浸漬熱固性樹脂后制成的帶狀半固化材料。其中網狀帶不易斷絲或掉絲，綁扎拉力強。無緯帶主要用于綁扎電機轉子和變壓器鐵心。無緯帶品種：H級有聚酰亞胺、聚二苯醚等無緯帶；F級有不飽和聚酯、環氧無緯帶；B級有聚酯無緯帶，丙烯酸酯網狀綁扎帶可用于B～H級。

（5）絕緣黏帶由薄片基材涂布黏合劑后經烘焙、分切而成。有壓敏型、溶劑活化型和加熱型三種。聚酰亞胺薄膜-聚酰亞胺膠黏帶、聚酰亞胺薄膜-F46膠黏帶的E_b達800～900MV/m，聚四氟乙烯薄膜-氟樹脂膠黏帶、硅橡膠玻璃布黏帶的E_b達200MV/m。其他還有聚酰亞胺薄膜-丙烯酸酯、聚酯薄膜-丙烯酸酯、聚丙烯薄膜-丙烯酸酯、橡膠玻璃布等多種絕緣黏帶。絕緣黏帶使用簡便，越來越多地用作線圈絕緣、引線包扎絕緣和各種標志物。

18 絕緣漆布和漆管

（1）絕緣漆布 以各種電工用布作底材，浸漬或涂布絕緣漆后經烘干而成的柔軟絕緣材料。電工用布有棉布、玻璃布、滌玻布、蠶絲綢、錦綸綢和滌綸綢。玻璃布耐熱性好、吸潮少，滌玻布中織入聚酯纖維，柔軟性較好。絕緣漆布品種：H級有聚酰亞胺、硅橡膠、有機硅玻璃漆布；F級有聚酯玻璃漆布；B級有醇酸玻璃漆布和瀝青醇酸漆布；A級有油性漆布綢。絕緣漆布單獨或與其他材料復合，廣泛用作電機、電器的絕緣和導線繞包絕緣。

（2）絕緣漆管 由纖維套管浸以絕緣漆后經烘干而成。絕緣漆管品種：H級有硅橡膠玻璃絲管；丙烯酸酯玻璃漆管有F級和H級品種。各品種擊穿電壓分別有高、中、低三級。

19 柔軟復合材料和復合紙

柔軟復合材料和復合紙由薄膜和紙復合而成。

電工用柔軟復合材料（復合制品）多數是聚酯和聚酰亞胺薄膜復合Nomex等絕緣紙，經浸漬壓合后制成。復合紙采用聚丙烯薄膜和木漿纖維紙，以聚丙烯樹脂擠出料為黏合劑，經擠壓復合而成。復合制品或復合紙具有薄膜材料和纖維材料的綜合特性，能明顯改善薄膜的抗撕性和浸漬性。柔軟復合材料的性能見表3.1-13。

20 云母片、紙、帶和軟質云母板

（1）云母片 天然云母有白云母和金云母兩類。合成云母與天然云母類似。云母片具有很高的耐熱性和電氣絕緣性（見表3.1-14）、耐電暈性和耐化學性，廣泛用于電機絕緣、高溫絕緣。

（2）云母紙 以云母為原料，經制漿、造紙工藝過程制成。煅燒造紙法把云母放在高溫下煅燒后造紙，稱熟云母紙，該紙介電強度較高，質地柔軟，但滲透性和透氣性較差，適宜制造多膠粉云母帶、柔軟粉云母板和粉云母箔等云母制品。機械造紙法把云母放在高壓水下沖擊并機械破碎后造紙，稱生云母紙或大鱗片云母紙，這種紙具有良好的抗切通性，質地挺實，滲透性和透氣性較好，適宜制造少膠粉云母帶、換向器粉云母板、襯墊粉云母板和耐熱粉云母板。合成云母紙用于制造耐高溫絕緣材料。超薄型云母紙經過增強后，可作標準電容器的固體介質。

（3）云母帶和軟質云母板 在室溫下具有柔軟性和可繞性，由片云母/粉云母紙與膠黏劑、補強材料制成。云母箔是在低溫低壓力下壓制成的薄板，也有一定的柔軟性。所用膠黏劑：H級以有機硅膠黏劑為主，F級以桐馬環氧、酚醛環氧膠黏劑等為主。云母帶和云母板電氣性能、耐電暈性好，云母含量越大，則耐電暈性越高。云母帶經過分切，按含膠量分為多膠、少膠、中膠三種云母帶，主要用于高壓大中型電機主絕緣和耐火電纜絕緣，其中少膠云母帶適用于真空壓力浸漬工藝的電機線圈絕緣。柔軟、塑型云母板主要用于中小電機槽絕緣和端部層間絕緣。云母箔主要用于電機條型線圈的卷烘絕緣和電器部件模壓成型絕緣。硬質云母板參見本篇第26條。

1.7 橡膠和塑料

21 電工橡膠[4-6、9]

主要用于電線電纜絕緣和護套的高分子彈性體，由純膠、助劑與填料等混合后，在一定溫度、壓力和時間下硫化而成。電纜橡膠的主要品種和性能見表3.1-15。其中三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和第三單體的共聚物。第三單體為乙叉降冰片烯時，橡膠硫化速度快，或為雙環戊二烯時，橡膠耐臭氧、抗電暈；氯丁橡膠耐候性好、耐油、阻燃；氯磺化聚乙烯耐候性好、耐臭氧、耐電暈、耐油、耐溶劑、耐化學藥品、耐磨、阻燃；電纜用硅橡膠主要為甲基乙烯基硅橡膠，易硫化，加工性能好，硫化后高溫抗拉強度高，永久變形小，電性能隨溫度和頻率變化甚微，耐電弧。

其他橡膠及其特點：丁苯橡膠耐磨、耐熱，常與天然橡膠并用；丁基橡膠耐熱、耐臭氧、耐電暈、氣密性好、吸水性低，主要用于中壓電力電纜和船用電纜的絕緣；丁腈橡膠（NBR）耐油、耐溶劑、耐磨，主要用于潛油電泵電纜護套和電機、電器引接線；氯化聚乙烯（CPE）的性能與氯磺化聚乙烯相當，用于電纜護套和其他制品；氯醚橡膠耐候性優良，耐臭氧、耐熱、耐油、耐溶劑、耐彎曲疲勞、阻燃，透氣性差，主要用于油泵電纜、電機引接線的護套；電纜用氟橡膠（主要是偏二氟乙烯和全氟丙烯共聚物）耐熱、耐油、耐溶劑、耐化學藥品、耐臭氧、耐候性好，用于特種電纜的護套和特種電纜附件的墊圈或鑲嵌零件。

22 電纜用電工軟塑料和熱塑彈性體[4-6,9]

（1）電工軟塑料 由玻化溫度或熔點較低的軟樹脂或添加增塑劑的硬樹脂加入各種配合劑（穩定劑、抗氧劑、阻燃劑等）和填料，經捏合、混煉塑化和造粒而成。對于熱塑性塑料，擠出后需冷卻成型；對于交聯型塑料，需交聯硫化處理。電工軟塑料和熱塑彈性體的品種和性能見表3.1-16。

1）聚氯乙烯（PVC）配方中需添加大量的增塑劑或與乙烯-醋酸乙烯酯-一氧化碳三元共聚物共混以增加柔軟性。高溫配方的增塑劑采用偏苯三酸三辛酯；耐油配方可用丁腈橡膠固體增塑劑；阻燃配方需加三氧化二銻與氯化石蠟，加無機鉬化合物可降低發煙量；交聯聚氯乙烯采用三（甲基丙烯酸三羥甲基）丙烷酯為輻射交聯敏化聚氯乙烯軟塑料力學性能優越，電性能良好，耐化學品和耐潮，不延燃，成本較低。大量用于線纜的絕緣和護套。

2）聚乙烯樹脂有高密度（HDPE）、中密度（MDPE）、低密度（LDPE）、線性低密度（LL-DPE）和超高分子量聚乙烯等品種。阻燃配方要加特克絡綸和三氧化二銻等阻燃劑，無鹵低煙配方要加大量氫氧化鋁；化學發泡聚乙烯要加少量偶氮二異丁腈或偶氮二甲酰胺作發泡劑；護套配方要加炭黑；力加乙丙橡膠共混可以改善耐環境應力；輻照交聯聚乙烯要加少量敏化劑；溫水交聯聚乙烯要加有機硅氧烷和催化劑，分別制成A、B料，使用時將2份料混合擠出成型，在90℃水或潮氣條件下交聯。聚乙烯電氣性能優越，其ε_r和tanδ隨頻率變化甚微，耐潮、耐寒，主要用作通信電纜絕緣和護套、光纜護套；交聯聚乙烯（XLPE）主要用于電力和控制電纜絕緣，短路時溫度可達250℃。

3）聚丙烯（PP）為提高柔軟性需采用改性聚丙烯。戶外配方加2份碳黑；為改善擠出性能可加少量能與其共混的橡膠。其電性能與聚乙烯相當，物理、力學性能優于聚乙烯，聚丙烯可用于通信電纜和油井電纜絕緣。

4）氟塑料輻照交聯F-40（四氟乙烯-乙烯共聚物）絕緣電線電纜是代表品種。耐熱和耐溶劑性優異，阻燃。它廣泛用于航空、油井、機車、汽車、計算機、家用電器等方面。

其他軟塑料：乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA），彈性大，填料受容性好，可用作低壓電線絕緣和通信電纜護套；乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA），性能與EEA類似，但彈性和韌性更大，可用作低壓電線絕緣、無鹵低煙阻燃料、半導電屏蔽料。聚酰胺（尼龍1010或66），耐磨、抗切割、耐寒、耐熱、耐油、耐溶劑，且阻燃，主要用于航空電線的護層；加氯化聚乙烯或丁腈橡膠增塑的氯化聚醚，其耐油和耐溶劑性僅次于氟塑料，可用于耐油電線絕緣。

（2）熱塑彈性體（彈性材料）指兼具工作溫度下的高彈性和高溫時的熱塑性的材料。熱塑彈性體加工方法與電工軟塑料相同，主要品種有聚氨酯彈性體、苯乙烯-聚丁二烯嵌段共聚物、改性聚烯烴、聚酯-聚醚（例如PBTP、TPEE）等幾類彈性體。聚氨酯彈性體具有優異的耐磨、耐油、耐化學品、耐氣候、耐輻射、抗撕、高強度、彈性、高伸長率、高模量、易著色、容易加工等性能，是電纜、光纜理想的護套材料。改性聚烯烴彈性體的抗紫外線、介電性能、沖擊性能、耐酸堿性均好。

23 電工用熱塑性硬塑料和熱收縮材料[4～6,9]

一般由玻化溫度或熔點較高的樹脂與無機填料、穩定劑、阻燃劑等配制而成。電工用熱塑性硬塑料主要采用注射成型方式，有些塑料品種成型后對其制件需進行后處理，以消除內應力。對于熱收縮材料，成型后需要對制件進行拉伸或擴張處理，有的預先要經過輻照處理。

（1）熱塑性硬塑料[13,14] 熱塑性硬塑料剛性大，力學性能優異，制品尺寸穩定性好，適用于制造各種電氣和機械零部件。常用熱塑性塑料的主要性能見表3.1-17。

1）聚酰胺塑料（尼龍）以玻璃纖維增強的尼龍6、尼龍66、尼龍1010最常用，可制造低壓電器殼體、線圈骨架、底板、調諧器和發動機部件、各種電連接件、方軸絕緣套、儀表齒輪等結構部件。

2）聚酯塑料有聚對苯二甲酸乙二酯（PETP）、聚對苯二甲酸丁二酯（PBTP）。玻璃纖維增強的PETP和PBTP可在140℃下長期使用，力學、電氣性能優異，吸水性小，PBTP耐化學性好。它可制造調諧器、端子盤、接插件、低壓電器線圈骨架、防護板，以及耐電弧、耐化學腐蝕的電器絕緣結構部件。

3）聚碳酸酯塑料吸水性小，尺寸穩定，在較寬的溫度范圍內電氣性能優良，采用玻璃纖維增強后可減少應力開裂。它適于制造電器、儀表的支架和線圈骨架、插接件和定時器外殼等絕緣零部件。

4）聚苯硫醚塑料（PPS）抗蠕變、難燃、耐焊錫性好，吸水性小，易加工。用玻璃纖維增強后，沖擊強度顯著提高。它適于制造高溫電器元件和電子儀表、汽車等部件。

其他熱塑性硬塑料還有聚砜塑料：絕緣電阻高、耐熱，可制造高壓開關座、電機槽楔、電刷架、手電鉆殼、接線柱等絕緣部件；ABS塑料：表面硬度高、耐磨，耐化學藥品，可制造各種儀表、電動工具外殼、支架等絕緣部件；改性聚苯醚塑料：吸水性極小，成型工藝性能好，適于制造電器開關、電動機、接插件等絕緣結構部件；聚苯乙烯塑料：透光性、耐化學穩定性好，改性苯乙烯有提高沖擊強度，適于制造各種儀表外殼、罩蓋、線圈骨架等部件；有機玻璃：耐候性、透光性好，易于加工成型，可制造電器、儀表外殼、罩蓋等絕緣部件；聚甲醛：線膨脹系數低，絕緣電阻高，可制造各種電器的絕緣零件。

（2）熱收縮材料[3] 熱收縮材料制件受熱后，能自動收縮到拉伸處理前的形狀尺寸，原理基于聚合物的彈性記憶效應。由于應用方便，它廣泛應用于電工技術中：低壓電纜終端頭和接頭、小元件的包封與防潮、電機線圈工藝用保護材料等。常用熱收縮材料的主要品種和收縮性能見表3.1-18。復合熱收縮材料在其內表面涂熱熔融層，加熱使收縮帶收縮時，內層熔融使層間黏合，因此使用更方便，密封絕緣性更好。此外，聚酯薄膜、合成纖維編織帶等也可用作熱收縮材料。

24 電工用熱固性塑料[4-6]

由樹脂、固化劑、填料及其他配合劑（穩定劑、抗氧劑、阻燃劑等）配成的粉粒狀或纖維狀熱固性成型材料，在熱和壓力作用下通過模壓、注射、傳遞模塑成型加工成為不熔的熱固塑料，電氣、機械性能好，尺寸穩定，表面良好。常用熱固性塑料的主要性能見表3.1-19。

（1）氨基塑料 三聚氰胺甲醛玻璃纖維塑料以石棉、玻璃纖維為主要填料，耐電弧性、耐電痕性優良，適于制造防爆電機電器、電動工具、高低壓電器絕緣部件、滅弧罩及耐弧部件。脲醛塑料也耐電痕、耐電弧，但其他性能稍差。

（2）聚酯類塑料 濕式不飽和聚酯塑料以苯乙烯作交聯劑，以玻璃纖維增強，加工制成團狀（DMC）、片狀（SMC）塑料，各項性能優異，制件尺寸穩定，吸水性小，適于制造開關外殼、高低壓電器耐電弧部件、電機換向器等絕緣結構部件。干式不飽和聚酯塑料以鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）預聚體為交聯劑，以玻璃纖維為補強材料，性能優異，室溫貯存期為一年，適于注射成型。DAP絕緣電阻、耐濕熱性能高，適于制造在高低溫交變和高濕條件下使用的電機、電器及通信設備等絕緣零部件。密胺聚酯塑料：適于注射成型，各項性能優良，吸水性小，耐摩擦性能較好，適于制造低壓電器殼體、動觸頭支架等絕緣部件。

（3）酚醛塑料和環氧酚醛塑料 酚醛塑料以酚醛樹脂或改性酚醛樹脂為基體，與木粉、無機填料及其他添加劑經煉塑加工制成，有通用型、耐熱型、電氣型及玻璃纖維增強型等品種，適用于不同場合。環氧酚醛塑料以酚醛環氧或雙酚A環氧為基體加工制成，電氣性能、耐酸堿性、耐冷熱交變性好，適于制造多孔電連接器、低壓電器、通信用各種絕緣零部件。

其他熱固性塑料有玻璃纖維增強聚胺-酰亞胺塑料：耐熱、耐輻射、耐氟利昂；有機硅石棉塑料：耐電弧性、耐熱性高，適于制造耐高溫電機、電器的絕緣零部件。

1.8 層壓制品和硬質云母板[4-6]

25 層壓制品

有層壓板、層壓管、層壓棒三類，由熱固性樹脂黏合劑浸漬或真空壓力浸漬底材后，通過層壓、卷制、模壓等成型工藝制成。層壓制品的黏合劑主要有：酚醛樹脂、環氧樹脂、有機硅樹脂、二苯醚樹脂、聚酰亞胺樹脂等；底材主要有浸漬纖維紙、棉布、尼龍布、無堿玻璃布、無堿玻璃氈等。引撥成型棒采用無堿玻璃紗作基材。層壓制品可加工制成各種絕緣部件，廣泛用于電機、高低壓電器、電子設備中，起到絕緣、機械固定和支撐等作用。

（1）層壓板 由底材上膠后經疊合、熱壓制成。常用層壓板的主要性能見表3.1-20。

1）酚醛和環氧層壓板。酚醛層壓板的機加工性、電氣和力學性能好，但耐熱性差，主要用作機械、電氣、電子設備絕緣和機械部件。環氧層壓板以酚醛樹脂或芳香胺為固化劑，電氣和力學性能優良，耐熱性高于酚醛層壓板。微氣隙環氧層壓板結構致密，吸水性小，性能更好。環氧層壓板可作B、F級電機、電器絕緣。

2）耐熱層壓板。有機硅玻璃層壓板采用有機硅樹脂作黏合劑，以無堿玻璃布為底材，這種層壓板的特點是耐熱，但力學性能較低。二苯醚玻璃層壓板采用芳環類二苯醚樹脂作黏合劑，以玻璃布為底材，這種層壓板的特點是高溫下力學性能好，耐化學腐蝕。聚酰亞胺玻璃層壓板采用聚酰亞胺或聚胺-酰亞胺樹脂作黏合劑，以無堿玻璃布為底材制成，目前聚胺-酰亞胺層壓板應用最廣，高溫下機械強度高、耐輻照性好。耐熱層壓板可作H級電機、電器和干式變壓器絕緣。

（2）層壓管 層壓管有三種成型方法：卷繞成型是最普通的制管法；纏繞成型可制造大型管材；真空壓力浸漬成型法要求進行真空壓力浸漬，可制得微氣隙層壓管。酚醛層壓紙管主要用作一般變壓器、高壓開關絕緣。環氧層壓玻璃布管性能好，耐熱性比酚醛層壓紙管高，主要用作高壓電器絕緣。纏繞成型玻璃絲層壓管主要用作高壓開關（少油斷路器）絕緣。微氣隙玻璃布層壓管致密性和性能好，主要用作超高壓電器絕緣。

（3）層壓棒和引撥棒 層壓棒有兩種成型方法：模壓成型和引撥成型。引撥成型用不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂浸漬玻璃紗，通過孔模引撥、加熱固化成為連續棒材。酚醛布棒主要用作電機、電器及其他電工設備的絕緣和絕緣結構件；環氧層壓玻璃布棒主要用作B級電機、電器絕緣和電工設備絕緣結構件。引撥棒抗彎強度高，長度隨意性大，主要用作高壓開關拉桿、中小電機槽楔和有機絕緣子芯棒。

26 硬質云母板

（1）云母板 由熱固性膠黏劑黏合片云母或粉云母紙制成，電氣性能好，E_b達18～40MV/m，采用聚酰亞胺、磷酸鹽、有機硅、二苯醚膠黏劑時，耐熱等級為H級，采用蟲膠和環氧膠黏劑時，耐熱等級為B級。其中塑型云母板在低溫低壓下成型，可塑性好，主要用于塑制直流電機換向器V型絕緣環和其他成型絕緣件。襯墊云母板和換向器云母板在高溫高壓下成型，襯墊云母板可加工性好，主要用于加工各種電氣設備墊片、墊圈等絕緣件；換向器云母板膠含量低（≤6%），冷、熱收縮率小（25℃時，≤9%，160℃時，≤1.4%～2.5%），厚度均勻性好，主要用于加工直流電機換向器片間絕緣。改性有機硅粉云母板采用金云母大鱗片云母紙，性能好且價格低，用于H級換向器。耐熱粉云母板黏合劑用磷酸鹽或特殊有機硅樹脂，紙有白粉云母紙、金粉云母紙或合成粉云母紙，在高溫高壓下成型，耐熱粉云母板膠含量少，耐潮、耐水，E_b達46～69MV/m，在500℃下熱失重（質量減少）低于1%，在900℃冷熱沖擊下不變形，工作溫度可達600～1000℃，可加工性好，主要用作耐高溫電氣設備和家用電器絕緣。

（2）云母管 云母管是用塑型云母板卷制塑制成型的管狀材料，主要用作電機、電氣設備的引出線絕緣和電極絕緣套管。

1.9 無機絕緣材料[4-6]

27 絕緣陶瓷

主要用作高低壓、高頻、高溫條件下的電絕緣及電容器介質。

瓷絕緣子的主要材料是一種硅酸鹽陶瓷材料，具有優良的耐氣候性、耐化學品、耐冷熱急變性，電氣性能和力學性能良好。瓷絕緣子的性能很大程度上取決于其組分和制造過程。

其他還有機械強度高的瓷如高鋁質瓷、高鋁瓷（Al₂O₃，含量w>75%）；高溫絕緣性能優異的瓷有高鋁瓷、氮化硼瓷、鎂橄欖石瓷；氧化鈹瓷導熱性極好，約為氧化鋁瓷的10倍；高溫瓷的線膨脹系數特別小，新發展的高溫瓷有碳化物瓷、硼化物瓷等，分別用于制造各種瓷絕緣件，常用絕緣陶瓷的品種和性能見表3.1-21。電容器用高介瓷參見本篇第95條。

28 玻璃

（1）絕緣子玻璃 制造絕緣子的玻璃是高堿玻璃。玻璃的絕緣強度超過瓷，但力學性能和冷熱急變性能差。玻璃經特殊的熱處理即鋼化后，其機、熱、電性能都得到提高。

（2）電真空玻璃 主要品種有硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、鈉玻璃和石英玻璃，用于制造電真空器件、燈泡和燈管等。

（3）玻璃陶瓷 由玻璃料經適當熱處理析出微晶后制成的陶瓷狀材料，微晶化后，抗彎強度和硬度提高，表面平滑，有玻璃光澤，可像玻璃一樣進行成型加工。

（4）低熔點玻璃（玻璃焊藥） 以B₂O₃-PbO-ZnO系或B₂O₃-PbO-SiO₂系為基材配制而成，可在較低的溫度下焊接金屬、陶瓷、玻璃，適于制作電子和半導體器件的密封或焊封材料、硅半導體器件的鈍化膜。

29 云母片、云母紙和無機纖維紙

云母片、云母紙參見本篇第20條。無機纖維紙有玻璃紙、陶瓷紙等，由相應纖維與少量黏合劑制成。

玻璃紙的主要成分是玻璃微纖維，其特點是熱穩定性高（耐溫達538℃），熱導率高，耐化學品性好。陶瓷紙的特點是高溫性能好，抗蠕變、尺寸穩定；鋁硅氧紙的主要成分是Al₂O₃和SiO₂，連續工作溫度達1260℃，但不耐酸、堿。

1.10 電纜用絕緣材料

30 聚丙烯層壓紙

聚丙烯層壓紙（PPLP）是由日本住友電工公司于20世紀70年代開發并實用化的絕緣材料，由多孔的紙漿材料同聚丙烯薄膜壓制而成，具有類似于“三明治”的結構。PPLP中間一層是聚丙烯薄膜，上下兩層為牛皮紙，具有良好的浸漬性能，可有效地防止氣隙的產生從而減少局部放電的發生。由于聚丙烯薄膜具有較高的介電強度，低溫下也具有良好的機械性能，因此，PPLP兼具良好的浸漬性和較高的介電強度，是一種良好的低溫絕緣材料，可用作高溫超導電纜繞包絕緣。

31 交聯聚乙烯

交聯聚乙烯（XLPE）是通過化學方法或物理方法將聚乙烯（PE）從線性鏈狀結構改變為分子鏈交叉聯結的立體網狀結構而來。在保持了PE優異絕緣性能的同時，XLPE的交聯結構使其比PE具有更強的耐熱性能、機械性能和耐老化性能。憑借著優異的性能，XLPE被廣泛用作中高壓電力電纜的絕緣材料。

制備XLPE的方法主要有輻照交聯、硅烷交聯和過氧化物交聯。輻照交聯通常采用高能射線輻照PE形成烷基自由基，當烷基自由基相遇時，發生交聯反應。硅烷交聯的原理是把有機硅化合物如乙烯基三甲氧基硅烷接枝到PE主鏈上，在過氧化二異丙苯（DCP）的觸發下，借助硅烷水解而實現交聯。過氧化物交聯是目前XLPE電纜絕緣制備的主要方法，通過高溫分解過氧化物而引發自由基反應，使得PE交聯形成XLPE。

32 改性聚丙烯

共混改性聚丙烯：聚丙烯的高剛性和高脆性是限制其作為電力電纜絕緣材料的主要原因之一。將聚丙烯與具有低玻璃化溫度、低模量的彈性體進行熔融混煉造粒后，可以得到機械性能大幅優化的復合材料。等規聚丙烯是最為常見的基體材料。常見的可用于共混改性聚丙烯的彈性體有乙烯-丙烯無規共聚物（EPR）、丙烯-辛烯無規共聚物（EOC）以及其他聚烯烴彈性體（POE）。其中等規聚丙烯/EOC復合材料空間電荷抑制效果顯著，有作為直流電纜絕緣料的潛力。

納米改性聚丙烯：將聚丙烯與經過表面修飾的納米粒子共混可以得到多種具有特殊用途的功能性復合材料。將聚丙烯與納米氧化鎂、納米氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋁等副復合可以得到具有顯著空間電荷抑制效果的復合材料，同時復合材料的額直流擊穿場強也會得到明顯提升。將聚丙烯與納米氮化硼（BN），納米氮化鋁（AlN），納米氧化鋁（Al₂O₃）等具有高導熱系數的納米粒子復合可以得到具有高熱導率與高介電性能的復合材料。

化學改性聚丙烯：在聚丙烯主鏈上引入含有不同官能團的直鏈可以得到化學改性聚丙烯。通過官能團的類型與含量可以調節改性材料的性能。馬來酸酐接枝聚丙烯具有高擊穿場強以及優異的空間電荷抑制特性，但也容易引入過氧化物促進聚丙烯的降解。此外，將常用添加劑接枝在分子主鏈上比直接混煉更易獲得綜合性能優異的改性材料。

共聚改性聚丙烯：在聚丙烯聚合過程中引入其他烯烴單體可以得到共聚改性聚丙烯。烯烴單體的種類和配比均會對最終改性材料的性能產生影響。丙烯-乙烯無規共聚物韌性好、擊穿強度高，被認為是潛在的電纜絕緣材料。

成核劑改性聚丙烯：在聚丙烯中添加成核劑是一種常見的改性方法。由于聚丙烯具有多種晶型，各晶型的理化性能存在差異。添加β晶成核劑可顯著提高等規聚丙烯的韌性。

1.11 電容器用絕緣材料

33 聚丙烯

聚丙烯（PP）為目前最常見的有機材料之一，通常經雙軸拉伸定向制成聚丙烯薄膜（BOPP）應用于電容器中。聚丙烯的電學性能及機械性能優異，相比其他有機薄膜電容器材料具有更高的電氣強度、更低的介電損耗（tanδ≤0.1%），且介電損耗隨溫度變化較小，密度小、抗張強度、剛性及耐環境應力開裂性等都較好，在電力電容器中應用范圍最為廣泛。尤其常用于工作場強高、對介電損耗要求嚴格的場合。

34 聚對苯二甲酸乙二醇酯

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET，又稱滌綸、聚酯），是較為典型的極性有機材料，具有優良的機械性能和電性能。經纖維材料改性后其耐熱等級、耐磨性能也有所提高，絕緣電阻高、介電常數比聚丙烯略高，但在強電場下損耗急劇增大，相比聚丙烯電氣強度較低。通常用于低壓交流場合的電容器及脈沖電容器中。

35 聚偏氟乙烯

聚偏氟乙烯（PVDF）是典型的極性有機材料，具有優異的化學穩定性、電學性能，相比其他常見的有機薄膜材料具有獨特的鐵電特性和壓電特性，且介電常數相比聚丙烯等傳統電容器薄膜材料較高，成為近年來電容器材料的研究熱點，被認為在電介質儲能領域有較大的發展前景。但由于無法解決其本身的高損耗特性等問題，目前在工業上的應用仍受到局限。

36 聚苯硫醚

聚苯硫醚薄膜（PPS）具有熔點高、耐熱阻燃性能高、低損耗、絕緣電阻性能高、可靠性高等優點，且其機械性能優良，可經加工生產出1～2μm厚的均勻薄膜。缺點是相比聚丙烯的自愈性能較差、耐高壓性能不佳，作為有機電容器薄膜材料更適合應用于高溫場合。

1.12 變壓器用絕緣材料

37 礦物油

作為一種液體絕緣材料，廣泛應用于變壓器中，對變壓器內鐵心、繞組等進行浸漬，主要起到散熱和絕緣的作用。礦物油基本上由石油煉制而成，其中包括常壓蒸餾、溶劑精制、白土處理、加氫補充精制等工藝。除此之外，礦物油中還通過添加抗氧化劑、金屬鈍化劑抑制礦物油的氧化。優良的礦物油應該具有低黏度、低傾點、高閃點、優良的化學穩定性和很高的電氣強度。

根據礦物油中芳香烴、烷烴和環烷烴的比例不同，可以將礦物油分類成石蠟基油和環烷基油。其中石蠟基油中烷烴比例較大，典型的石蠟基油為殼牌生產的GTL油，以及中石化生產的長城25號變壓器油。環烷基油中環烷烴占比較多，典型的環烷基油為克拉瑪依生產的25，45，50號變壓器油。石蠟基油相對于環烷基油，密度較低，低溫黏度較低，閃點高，抗氧化安定性好，而環烷基油則高溫黏度低，傾點低，對油泥等變壓器中老化產物的溶解性能較好。

38 植物油

作為環保型液體絕緣材料，逐步應用于油浸式變壓器中，主要作散熱和絕緣使用。植物油是由天然油料作物經壓榨、精煉和改性制備而成，具有燃點高、電氣性能良好，原料來源廣闊，可再生和生物降解等優勢。

植物油的主要成分為甘油三酸酯，不同的植物油所含的脂肪酸類型和含量差異較大，兼顧變壓器油的低溫流動性，單不飽和脂肪酸含量較高的植物油是制備變壓器油的最佳選擇。目前，國內外市場已存在的植物油包括大豆油基Cooper FR3和ABB BIOTEMP變壓器油，菜籽油基的國產菜籽油變壓器油以及棕櫚油基的櫻花PFAE變壓器油。礦物油和植物油的典型性能對比見表3.1-22。

39 絕緣紙

作為優良的固體絕緣材料，廣泛應用于油浸式變壓器中主絕緣和縱絕緣。絕緣紙具有良好的物理、化學特性，并且滿足一定的電氣性能的要求，其中包括具有很高的介電強度，油浸絕緣紙與油有相近的介電常數、低功率因數和不含導電粒子。絕緣紙中應用最為廣泛的牛皮紙，是由未經漂白的軟木漿通過硫酸鹽法提純處理而形成的。成品的絕緣紙包含89%～90%的纖維素、6%～8%的半纖維素以及3%～4%的木質素。

新型絕緣紙通過化學、物理等改性方法提高絕緣紙的抗熱老化特性。其中常見的化學改性包括氰乙化和乙酰化兩種，將纖維素中親水的極性羥基集團替換成更為穩定的化學集團。物理改性為在紙漿中添加添加劑，其中包括熱穩定劑和納米級別添加劑。熱穩定劑包括三聚氰胺、雙氰胺、對氨基苯酚、尿素和聚丙烯酰胺等，納米級別添加劑包括氧化鋁等金屬氧化物。

1.13 電力電子器件用絕緣材料（主絕緣和封裝）

40 氮化鋁

氮化鋁（AlN）為共價化合物，自擴散系數小，非常難于燒結，燒結溫度要在1900℃以上。AlN為具有六方纖鋅礦結構的Ⅲ—Ⅴ族共價鍵化合物，絕緣性能好，機械性能高，耐高溫，耐熱沖擊性能好，能耐2200℃的極熱。AlN陶瓷基片熱導率可達150～230W/（m·K），是氧化鋁（Al₂O₃）的8倍以上。AlN的熱膨脹系數為（3.8～4.4）×10-6/℃，與Si、SiC和GaAs等半導體芯片材料熱膨脹系數匹配良好，被譽為新一代高密度封裝的理想基板材料。AlN的熱導率理論上可達319W/（m·K），但是由于AlN晶格中不可避免地固溶有Al₂O₃等雜質和缺陷，導致產生鋁空位而散射聲子，使得實際產品的熱導率不到200W/（m·K）。AlN陶瓷基板的成型工藝主要有壓膜、干壓和流延成型三種方法，其中以流延成型法生產效率最高，且易于實現生產的連續化和自動化，可改善產品質量，降低成本，實現大批量生產，基片厚度可以薄至10μm以下，厚至1mm以上。流延成型法是AlN陶瓷基片向實用化轉化的重要一步，有著重要的應用前景。

41 氧化鋁

氧化鋁（Al₂O₃）陶瓷是一種以Al₂O₃為主體的陶瓷材料，用于厚膜集成電路。Al₂O₃陶瓷有較好的熱傳導性、機械強度和耐高溫性。Al₂O₃陶瓷分為高純型與普通型兩種。高純型Al₂O₃陶瓷系Al₂O₃含量在99.9%以上的陶瓷材料，其燒結溫度高達1650～1990℃，在電子工業中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料。普通型Al₂O₃陶瓷系按Al₂O₃含量不同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品種，有時Al₂O₃含量在80%或75%者也劃為普通Al₂O₃陶瓷系列。常用的燒結方法有常壓燒結法、熱壓燒結法、熱等靜壓燒結法、微波加熱燒結法、微波等離子燒結法和放電等離子燒結（SPS）法。燒結助劑則通常選用B₂O₃、MgO、SiO₂、TiO₂、Y₂O₃等金屬氧化物。雖然Al₂O₃陶瓷是目前最成熟的陶瓷基片材料，但其熱導率較低，如99瓷Al₂O₃熱導率僅為29W/（m·K）。此外，Al₂O₃熱膨脹系數高達7.2×10-6/℃，與半導體芯片材料Si、SiC等的熱膨脹系數相差較大，在冷熱循環中容易累積內應力，大大增加了芯片失效概率。這些決定了Al₂O₃基片很難適應半導體器件大功率化的發展趨勢，其應用局限于低端領域。

42 環氧樹脂

環氧樹脂是指分子中含有兩個以上環氧基團的一類聚合物的總稱，它是環氧氯丙烷與雙酚A或多元醇的縮聚產物。環氧樹脂封裝材料由環氧樹脂、固化劑、促進劑、無機填料、脫模劑、著色劑等十幾種組分配制而成，其中環氧樹脂是主要組分，可選用酚醛環氧樹脂或雙酚A型環氧樹脂。在熱和促進劑的作用下，環氧樹脂與固化劑發生交聯固化反應，固化后成為熱固性塑料。按其用途可分為塑封料、包封料和灌封料，其中對塑封料的要求最高。電子封裝用環氧樹脂要求具有高純度、低收縮性、優良的耐熱性、低吸濕性、快速固化等優良性能。隨著封裝材料中鹵素阻燃劑以及含鉛焊料的禁用，對于環氧樹脂阻燃性、耐熱性、吸濕性等方面提出了更高的要求。環氧樹脂的結構決定了其性能，在環氧樹脂中導入耐熱和耐濕結構的基團可提高其性能。具有耐高溫、低吸濕性等高性能的環氧樹脂主要包括以聯苯、萘環、雙環戊二烯等為骨架結構的低應力、耐高溫、耐潮氣環氧樹脂；含硅、氮、氟的環氧樹脂；多官能團型環氧樹脂等。

43 聚酯

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）是通過對苯二甲酸和乙二醇酯化縮聚合成的飽和聚酯，其力學強度、絕緣性能優良，耐熱性能好，是電力電子裝備中疊層匯流排中間絕緣層最常用的絕緣材料。PET分子鏈在一般情況下是完全伸直的平面鋸齒形的直鏈構型，分子鏈規整型高，因此容易取向，同時分子結構具有緊密斂集能力，因而具有良好的結晶性能，其結晶溫度為130～200℃。PET具有較高的強度和模量、較好的彈性。

44 導熱硅橡膠

導熱硅橡膠屬于導熱填料填充復合物，是至少包含兩相的多相材料：連續的絕緣相—聚合物基體和分散的導熱相—導熱填料。導熱硅橡膠的核心功能為電子器件與散熱器之間傳輸熱量，提高散熱和延長機器使用壽命。在生產和使用過程中，需要考慮熱膨脹問題、膠料儲存問題、滲油問題等。目前國內外生產和銷售導熱硅橡膠的公司很多，產品的熱導率一般都可達到0.5 W/（m·K）以上。使用溫度范圍一般在50～250℃，體積電阻率≥1.0×1013Ω·cm，基本能滿足大功率電子器件的灌封要求。導熱硅橡膠按照硫化類型分為縮合型和加成型。縮合型導熱硅橡膠主要以端羥基聚二甲基硅氧烷為基體，通過交聯劑與金屬催化劑的聯合作用，經縮合反應生成有機硅彈性體。縮合體系主要包括脫醇型、脫酮型、脫醋酸型。液體硅橡膠、交聯劑、催化劑和填料中存在的或在硫化過程中產生的羥基、水分和雜質等導致聚硅氧烷主鏈高溫降解，影響其耐熱性。加成型導熱硅橡膠是由加成型硅膠組分與無機填料混合后，經硫化而制成的導熱硅膠。硫化劑包括氧化物、偶氮化合物和鉑催化劑等，前兩者反應副產物較多，而鉑催化硅氫加成硫化過程比較完全，且無副產物產生，耐熱性較好。可選用高催化活性的Karstedt催化劑，在反應體系中分散性更好，具有更好的催化效果。國內產品在耐老化性、耐高溫性、散熱性等方面與國外產品仍然存在一定的差距。