浙江利高绝缘材料有限公司
Nomex®芳族聚酰胺 410
杜邦Nomex® 410型是一种经过轧光的绝缘纸,具有较高的固有介电强度,机械韧性、柔性和回弹性。Nomex® 410纸是Nomex®纸的最早期的产品，广泛应用于大多数的电气设备中。它有12种厚度(0.05-0.76mm) (2-30mil), 几乎用于所有已知需要片型电 气绳缘材料的场合。
各种独特的性能组合使杜邦Nomex®产品具有优异的特性：
1. 固有的介电强度 2. 对潮湿不敏感
3. 机械韧度 4. 耐辐射
5. 热稳定性 6. 无毒
7. 耐燃 8. 低温性能
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Nomex®是一种合成芳香族聚酰胺聚合物，当制成各种不同薄板形式产品后，会赋予产品高等级电气、化学以及机械性能。正确使用Nomex®产品，可以延长电气设备的使用寿命，减少过早损坏及检修的次数，并可在电场分布无法预知的场合起到安全防护作用。
当使用了Nomex®绝缘产品，您就拥有了40年来持续可靠的热性能防护，可以满足您的不同工业标准要求，确保产品的长久使用寿命与可靠性。
10Hz以下的频率变化对Nomex 410 纸的介电常数基本上没有影响。温度和频率对干燥的Nomex 410纸-0.25mm(10mil) 型纸的介质损耗因素的影 响曲线如图2所示。
在温度低于200℃时较薄纸与 0.25mm(10mil)纸的60Hz介质损耗因数基本相同。在较高的湿度和频率下，较厚纸的介质损耗因数 要比0.25mm(10mil) 纸的略高一些。
图3所示为干燥的Nomex 410纸-0.25mm(10mil) 纸的表面及体积电阻率与湿度之间的关系。其 它厚度的Nomex°410 纸的相应值都非常相似。
从表可以看出，潮气(湿度)对Nomex 410 纸-0.25mm(10mil)纸的电气性能的影响相对较小。
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| 图 2 : Nomex 410纸 - 0 . 25MM(10MIL)绝缘纸的介质损耗因数与温度和频率的关系 | 图 3 : Nomex 410纸 - 0 . 25MM(10MIL)纸的电阻率与温度的关系 |
同其它有机绳缘材料一样，Nomex 纸会被电晕 放电逐渐侵蚀。电晕强度为电场强度的函数，而 电场强度又几乎完全取决于诸如电路元件之间的 间隔、平滑与尖锐的外形等设计参数。尽管经过 适当设计的设备在正常运行过程中不会产生电 晕，但是任何设备都有可能承受突然的过电压， 产生瞬时的电晕放电：而绳缘材料在这些情况下 不会失效非常重要。从图4可以看出Nomex 410纸的耐受电压强度(在电晕冲击下的失效时 间)优于其它常用的有机绝缘材料，甚至可以与 某些无机合成物质相媲美。这些数据都是在室 温、50%相对湿度和360Hz频率的条件下的单层 0.25mm(10mil) 材料上获得的。在50-60Hz 下材料的失效时间约为图示的6-7倍。Nomex 410纸的老化曲线如图5所示。这些值是按照 ASTMD-2275 进行了长期电气老化测试后确定 的。如果需要，可提供关于特殊设计的建议。
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| 图 4 : 各种绝缘材料和单层Nomex410 纸-0.25MM(10MIL) 纸的耐电压强度 | 图 5 : 单层Nomex 410 纸-0.25MM(10MIL)在60Hz 下的耐电压强度 |
Nomex 410纸的典型机械性能值如表Ⅲ所示。图6 反映的是高温对抗拉强度及延伸率的影响。 Nomex 片形材料在极低温度下仍保持着良好机械 性能。在液氮沸点(负196℃或77K)下，Nomex 410纸-0.25mm(10mil) 纸的抗拉强度超过其室温 值的30至60%(与方向有关),而断裂延伸率仍然 大于3%(优于大多数室温下的无机材料)。这使得 Nomex 410 纸在低温环境下仍能正常地工作。 水是Nomex 410纸的一种软性增塑剂。潮气(湿 度)对抗拉强度及延伸率的影响如图7所示。同延 伸率一样，Nomex410 纸的抗撕强度及韧性在 湿度较高情况下也会有所提高。暴露于相对湿度 为95%的环境中时相较于完全干燥的状态 Nomex 410纸的尺寸在纵向上至多增多1%,在 横向至多增多2%(由于吸收潮气)。对纸再次干燥，其尺寸基本上是可以恢复的。
当然，尺寸的变化率与纸的厚度及形状有关(例如： 单张片材与紧密缠绕的纸卷进行比较就不同)。环境湿度的变化通常只会引起1%以下的尺寸变化。但是，即使是小的尺寸变化，特别是这些变化不 均匀时，也会引起或加重片材的不平整(凹陷、起 皱等),从而可能使在诸如复合、起皱等关键处理 过程中出现问题。因此 · 用于此种场合的 Nomex 410 纸在使用之前应一直密封在其聚乙烯保护包装之中，以保持均匀的潮气含量。
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| 图6:温度对Nomex°410 纸-0.25MM(10MIL)纸的机械性能影响 | 图7:潮气对Nomex 410纸 - 0 . 25MM(10MIL)纸的机械性能的影响 |
长期暴露于高温下对Nomex 410 纸-0.25mm (10mil)的重要电气及机械性能的影响如图8、9、 10所示。这些阿仑尼乌斯老化性能曲线是Nomex 410纸被保险商实验所(UL)、 美国海军以及其 它机构确认为220℃绝缘材料的基础，而且在 超过40年的商业实践中也得到证实。这些曲线 还可被延伸至更高的温度。例如，测量结果 表明，在400℃下，Nomex 410纸能保持12kV/mm (300V/mil)的介电强度达几小时之久。这与0k曲 线所推测的性能相同。
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图8:Nomex 410 纸-0.25MM(10MIL)纸的有效寿命与温度的关系 | 图9:Nomex 410纸 - 0 . 2 5MM(10MIL)纸的有效寿命与温度的关系 |
Nomex 410纸-0.25mm(10mil) 纸的导热率如图 11所示。这些值与纤维纸的导热率相近，并同多 数材料一样，主要由比重(密度)决定。因此 · 由 表IV可见，不太密的较薄的Nomex 410 纸导热率 略低，而较密的且较厚的Nomex 410 纸的导热率 较高。整个系统的构成可能会对总导热率产生影响，因此，将各个表中的数据应用到实际场合时 应加以注意。例如，导热率不同的两层绳缘材料 对同一线圈的传热效果完全不同，由于刚性或线 圈张力不同，会影响绳缘层之间的间距。
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| 图10:Nomex 410纸-0.25MM(10MIL)纸的有效寿命与温度的关系 | 图11:Nomex 410纸-0.25MM(10MIL)纸的导热率与温度的关系 |
Nomex 纸和层压板几乎与全部的电气清漆和粘 结剂(聚酰亚胺、聚硅氧烷、环氧物、聚酯、丙烯 酸、酚类物质、合成橡胶等)以及电气设备上的其 它元件兼容，许多包含Nomex 产品的绝缘系统，已经UL认可，并有长期的商业实践。Nomex 纸还与变压器油(矿物油、硅油及其它合成物质)以 及密封系统中所用的润滑油和冷冻剂完全兼容。常用的工业溶剂(酒精、甲酮、丙酮、甲苯、二 甲苯)会对Nomex 410纸产生轻微的软化和膨胀影响，但是去除溶剂后，这些影响大部份可以清除。
在室温下Nomex 410 纸的限氧指数(LOI)在27% 至32%之间(取决于纸的厚度及密度),在220℃ 时该指数变化为22%至25%。 LOI大于20.8%的材 料在空气中不会燃烧，只有在加热到240℃至 350℃(仍取决于厚度)时， Nomex 410纸的LOI 值才能降到可燃点。Nomex410 纸-0.13mm(5mil) 纸的限氧指数 (LOI) 的大小如图12所示。
表V所示为6400兆拉德(64Mgy) 的2MeV 的β 射线辐射对Nomex 410 纸的机械和电气性能的 影响。(作为比较，浸渍了100%环氧物的相同厚 度的聚酯薄膜和聚脂板的复合板经800兆拉德 或8Mgy 的β射线辐射后破碎),暴露在γ射线 时获得了相似的结果。 Nomex 纸优异的抗辐射性 能使之已应用于核能装置的关键控制设备之中。
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| 图12：Nomex°410纸- 0 . 13MM(5MIL)纸的限氧指数 (LOI) | 温 度 对Nomex 410 0.25MM(10MIL) 绝缘纸的电气性能的影响 |
表I所示为Nomex 410纸的典型电气性能值。 表中的介电强度值反映的是在60Hz 交流快 速升压条件下，能够承受10至20秒时的电 场强度，而非长期耐电压水平。杜邦公司建议，在有可能出现局部放电 的场合，尤其是在温度较高的情况下， 建议在50/60Hz 的连续工作场强不超过 1.6kV/mm(40V/mil)。 针对存在频繁的线电压冲击或其它不正常情况以致危险性较高 的场合，连续工作场强应保持在1.2kV/mm (30V/mil)以下。表I中的全波冲击介电强度 值是在诸如层间和围屏之类的平板材料上 所产生的数据。系统结构的几何形状会影响材料实际冲击强度值。这些介电强度数据 是典型值，并非作为设计用的推荐值。如有 需要，可以提供设计参考值。如图1所示， 温度对介电强度和介电常数的影响较小。
表 | :典型的电气性能 | ||||||||||||
标称厚度 (mil) (mm) | 2 0.05 | 3 0.08 | 5 0.13 | 7 0.18 | 10 0.25 | 12 0.30 | 15 0.38 | 20 0.51 | 24 0.61 | 25.5 0.65 | 29 0.73 | 30 0.76 |
介电强度 交流快速升压" (V/mil) (kV/mm) 全波冲2 (V/mil) (kV/mm |
430 17
1000 39 |
550 22
1000 39 |
680 27
1400 55 |
840 33
1400 55 |
815 32
1600 63 |
820 32 N/A N/A |
830 33
1400 55 |
810 32
1400 55 |
800 31 N/A N/A |
730 29 N/A N/A |
750 30 N/A N/A |
680 27
1250 49 |
介电常数3 0Hz |
1.6 |
1.6 |
2.4 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
3.2 | 3/4 |
3.7 | N/A |
3.7 |
3.7 |
介质损耗因数 0Hz(x10-) |
4 |
5 |
6 |
6 |
6 |
7 |
7 |
7 |
7 |
N/A |
7 |
7 |
表 Ⅱ:湿度对Nomex®410纸-0.25MM(10MIL) 纸的电气性能的影响 | |||
相对湿度(%) | 烘干 | 50 | 96 |
介电强度" (V/mil) | 850 | 815 | 780 |
(kV/mm) | 33.5 | 32.1 | 30.7 |
介电常数 60Hz | 2.5 | 2.7 | 3.2 |
1kHz | 2.3 | 2.6 | 3.1 |
介质损耗因数4 60Hz(x10-) | 6 | 6 | 11 |
1Hz(x10°) | 13 | 14 | 25 |
体积电阻率 Ohm.cm) | 6x1016 | 2x1016 | 2x1014 |
ASTM D-149使用50mm(2 英寸)电极，快速升压：与 ASTM D-150 ， ASTM D-257
IEC243-1项9.1相符，只是将电极设置为50mm(2英寸)
表Ⅲ:典型的机械性能 | |||||||||||||
标称厚度 (mil) (mm) | 2 0.05 | 3 0.08 | 5 0.13 | 7 0.18 | 10 0.25 | 12 0.30 | 15 0.38 | 20 0.51 | 24 0.61 | 25.5 0.65 | 29 0.73 | 30 0.76 | 测试方法 |
典型厚度”(mil) (mm) | 2.2 0.06 | 3.1 0.08 | 5.2 0.13 | 7.2 0.18 | 10.2 0.26 | 12.2 0.31 | 15.2 0.39 | 20.3 0.52 | 24.1 0.61 | 25.4 0.65 | 28.7 0.73 | 30.4 0.77 | ASTM D-374 |
基准重量 g/m² | 41 | 63 | 116 | 175 | 249 | 309 | 397 | 547 | 693 | 696 | 854 | 847 | ASTM D-646 |
密 度 (g/cc) | 0.72 | 0.80 | 0.87 | 0.95 | 0.96 | 1.00 | 1.03 | 1.06 | 1.13 | 1.08 | 1.17 | 1.10 | |
抗拉强度(N/cm) MD XD | 39 18 | 65 32 | 137 66 | 219 111 | 285 152 | 378 196 | 459 252 | 606 354 | 741 497 | 758 524 | 860 630 | 841 595 | ASTM D-828 |
廷伸率(%) MD XD | 9 6 | 11 8 | 15 12 | 18 14 | 19 15 | 22 17 | 19 14 | 20 16 | 18 14 | 19 16 | 16 12 | 17 13 | ASTM D-828 |
埃尔门多夫抗撕 强度"(N) MD XD |
0.8 1.6 |
1.2 2.3 |
3.4 5.2 |
3.9 7.4 |
6.0 10.8 |
7.4 14.2 |
9.5 17.2 |
14.2 23.7 | N/A N/A | N/A N/A | N/A N/A | N/A N/A |
TAPPI- 414 |
初始抗撕 MD 强度(TR)(N)XD | 11 6 | 16 8 | 33 17 | 50 27 | 71 42 | 93 55 | 116 74 | 163 113 | 201 157 | 209 159 | 252 199 | 251 200 | ASTM D-1004 |
300℃时的MD 收缩率(%) XD | 2.2 0.1 | 1.1 0.0 | 0.9 0.0 | 0.6 0.2 | 0.4 0.1 | 0.4 0.2 | 0.3 0.2 | 0.1 0.0 | 0.0 0.0 | N/A 0.0 | 0.0 0.0 | 0.2 0.0 | |
”方法D:17N/cm²
表中所列数据反映的是按照ASTM D-1004规定方向的样品的初始抗撕强度。该方向 与样板方向成90度角。因此 ·对于具有较高的MDITR 报告值的纸 ·其横向将具有更 高的抗撕强度。 MD =纸的纵向 XD =纸的横
表IV:导热率 | ||||||||
标称厚度 (mil) (mm) | 2 0.05 | 3 0.08 | 5 0.13 | 7 0.18 | 10 0.25 | 15 0.38 | 25 0.51 | 30 0.76 |
密度 g/cc |
0.72 |
0.08 |
0.87 |
0.95 |
0.96 |
1.03 |
1.06 |
1.10 |
热导率” (mWat/meter K) |
103 |
114 |
123 |
143 |
139 |
149 |
157 |
175 |
所有数据都是在150℃下测得的
表V:Nomex®410纸-0.25mm(10MIL) 纸抗2MEV电子(β射线)辐射能力 | ||||||||
(Mgy)测量 | 0 | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
抗拉撕度 MD (原有值的%)XD | 100 | 96 | 100 | 100 | 94 | 87 | 81 | 65 |
100 | 89 | 99 | 99 | 97 | 86 | 81 | 69 | |
延伸率1 MD (原有值的%)XD | 100 | 100 | 92 | 96 | 76 | 60 | 36 | 18 |
100 | 92 | 91 | 88 | 82 | 47 | 27 | 16 | |
介电强度2 kV/mm |
34 |
34 |
33 |
33 |
33 |
34 |
35 | |
介电常数60Hz 1Hz 10Hz | 3.1 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.1 | 2.3 | 2.5 |
3.0 | 3.0 | 2.9 | 3.0 | 2.9 | 3.1 | 2.3 | 2.5 | |
2.9 | 2.9 | 2.9 | 2.9 | 2.8 | 3.0 | 2.2 | 2.4 | |
介电因数360Hz (x102) 1kHz 10kHz | 8 | 14 | 10 | 12 | 9 | 14 | 7 | 10 |
13 | 16 | 15 | 16 | 13 | 16 | 11 | 13 | |
18 | 21 | 20 | 20 | 19 | 20 | 15 | 17 | |
ASTM D-828 2 ASTM D-149,使用直径为6.4mm(1.4 英寸)的电极 3 ASTM D-150