Технический уровень современных электрических машин, электронной и радиоаппаратуры в значительной степени определяется характеристиками электротехнических материалов. Важнейшие технико-экономические показатели указанного оборудования (масса, габарит, мощность, надежность, технологичность, трудоемкость изготовления и др.) зависят от качества применяемых материалов. Среди материалов электротехнического назначения большой объем принадлежит полимерам и синтетическим смолам. На долю электротехнической промышленности приходится 20% применения этих материалов.

Новым направлением в электротехнике является изоляция различного вида деталей и оборудования покрытиями из полимерных порошковых красок, лакокрасочных материалов и компаундов [1–3]. Материалы для таких покрытий наряду с высокими диэлектрическими и механическими свойствами должны обладать термической стабильностью и влагостойкостью, которые позволят сохранить длительную работоспособность покрытия при заданных силе тока и напряжении, а также выдерживать большие нагрузки и повышенные температуры без изменения своих характеристик [4–8].

Основные электрические свойства покрытий из отечественных порошковых красок, лакокрасочных материалов и компаундов в исходном состоянии, а также после теплового старения на воздухе и в гидростате (при температурах 40-60°С и влажности 98%) приведены в табл. 1 и 2 [9].

Видно, что электрические свойства многих покрытий позволяют использовать их в качестве электроизоляционных материалов.

Малые величины диэлектрических характеристик и их высокая стабильность в широком диапазоне частот (рис. 1 и 2) позволяют применятьпокрытия из полиолефинов в высокочастотной технике. У сополимеров фторопластов с увеличением частоты выше 10⁵-10⁶ Гц диэлектрические потери существенно не возрастают.

При повышении температуры у всех полимеров наблюдается увеличение диэлектрических потерь (рис. 3 и 4).

Величина потерь зависит от материала пленкообразователя. Для компаунда ЭП-49А в области температур 393–413 К наблюдается максимум дипольно-релаксационных потерь. После перехода минимума значений при температуре 413 К покрытие ЭП-49А ведет себя аналогично другим материалам. Наименьшие потери с ростом температуры наблюдаются у фторопластов и эпоксидных компаундов УП-2155 и ЭВН-10.

Тепловое старение сначала, как правило, улучшает электрические характеристики покрытий, что объясняется удалением влаги из низкомолекулярных соединений и структурированием. С накоплением полярных групп в покрытии, связанным с термодеструкцией пленкообразователя, свойства начинают снижаться. Наиболее термостойкими являются покрытия Ф-40ДП, Ф-4МБ и ПДФ-10 (см. табл. 1).

Электрическое старение полимеров ускоряет влага, при поглощении которой растут диэлектрические потери и уменьшается электросопротивление. Гидрофобные полимеры (полиолефины, фторопласты, пентапласты), имеющие низкое водопоглощение, после выдержки в гидростате снижают свои характеристики незначительно, у гидрофильных (поливинилбутираль, компаунды ЭП-49Д и ЭП-49С) ρ_ν снижается на 7–8 порядков, tgd - на 1–2 порядка.

Таблица 1

Электрические свойства покрытий

* Характеристики определены при частоте 10⁶ Гц, в остальных случаях – при 10³ Гц.

Таблица 2

Влияние теплового старения на электроизоляционные свойства покрытий

Рисунок 1. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь покрытий от частоты f:

1 – ПЭВП (сшитый); 2 – ПЭВП (сшитый; после старения в воздушной среде при 100°С, 500 ч); 3 – ПЭВП (термостабилизированный); 4 – фторопласт Ф-40ДП; 5 – фторопласт Ф-30П

Рисунок 2. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь покрытия из фторопласта Ф-3 от температуры при частоте 10³ (1) и 10⁶ Гц (2)

Рисунок 3. Влияние температуры на тангенс угла диэлектрических потерь покрытий из термопластичных (а) и термореактивных полимеров (б)

Рисунок 4. Зависимость удельного объемного сопротивления ρ_v покрытий от температуры

Рисунок 5. Зависимость электрической прочности напыленных покрытий ЭП-49А (1) и ЭВН-10 (2) от их толщины

В целом по электрическим свойствам порошковые покрытия лучше покрытий на основелакокрасочных изоляционных материалов и несколько уступают пленочным, которые характеризуются высокой однородностью и сплошностью [10]. Известно, что из порошковых полимеров чрезвычайно трудно получать сплошные, без точечных несквозных пор, покрытия толщиной менее 100 мкм [11], поэтому в отличие от лакокрасочных и полимерных пленок электрическая прочность порошковых покрытий проходит через максимум значений (рис. 5). Оптимальная толщина электроизоляционных покрытий составляет 200-400 мкм. С увеличением толщины вероятность образования пор и других включений возрастает, и электрическая прочность любых полимерных диэлектриков, в том числе покрытий, снижается [12–14].

Приведенные результаты подтверждают возможность использования порошковых материалов в качестве изоляции в электроизоляционной технике. Наиболее эффективно применение порошковых красок, лакокрасочных материалов и компаундов для изоляции пазов и полюсов малогабаритных электрических машин переменного и постоянного тока, изолирования шин распределительных устройств и инструмента, корпусной изоляции приборов и аппаратов, влагозащиты и электроизоляции плат печатного монтажа, герметизации обмоток малогабаритных трансформаторов,  дросселей, сопротивлений, конденсаторов, резисторов и многих других деталей электротехнического и радиоэлектронного оборудования, а также комплексной защиты изделий, работающих в контакте с жидкими или газообразными агрессивными средами, например аккумуляторов, топливо- и маслоизмерительной аппаратуры и др. [15–20].