Большое значение в электроизоляционной технике имеют растительные масла – вязкие жидкости, получаемые из семян различных растений. Из числа растительных масел особо должны быть отмечены высыхающие масла, для которых характерна способность под действием нагрева, освещения, соприкосновения с воздухом и других факторов переходить в твердое состояние. Тонкий слой масла, налитый на поверхность какого-либо материала, «высыхает» и образует твердую, блестящую, прочно пристающую к подложке пленку, обладающую сравнительно высокими электроизоляционными свойствами. Ясно, что рассмотренное выше нефтяное (трансформаторное) масло не имеет ничего общего с высыхающими маслами. Важно отметить, что высыхание масел отнюдь не объясняется испарением части жидкости, а является сложным химическим процессом, связанным с поглощением маслом некоторого количества кислорода из воздуха. Поэтому при высыхании вес льняного и подобных ему масел не уменьшается, а даже несколько увеличивается. Для полного высыхания масел (например, при сушке масляных лаков) необходим доступ свежего воздуха.
Скорость высыхания масел увеличивается с повышение температуры, при действии света, а также в присутствии катализаторов химических реакций высыхания – так называемых сиккативов. В качестве сиккативов используют соединения некоторых металлов – свинца, кальция, марганца и кобальта.
Технологически удобно вводить в масло эти металлы в виде способных растворяться в нем солей различных кислот, например резинатов. Резинаты чаще всего получают сплавлением окислов соответствующих металлов с канифолью при температуре 200-250оС.
Для иллюстрации действия сиккативов приведем следующие ориентировочные данные: добавка 0,5% свинца уменьшает время высыхания льняного масла (при той же температуре) в 2,5 раза, добавка 0,1% марганца – в 18 раз, а добавка 0,1% наиболее активного катализатора – кобальта - в35 раз.
Отвердевшие пленки высыхающих масел довольно стойки к действию растворителей (в тяжелых углеводородах, например в трансформаторном масле, они не растворяются даже при нагреве, так что являются практически углеводородам, например к бензолу, эти пленки менее стойки). При нагреве отвердевшая пленка уже не размягчается. Таким образом, высыхающие масла являются термореактивными материалами.
По химическому составу высыхающие масла, как и другие растительные масла, представляют эфиры глицерина и органических (жирных) кислот: общая схема строения молекул этих веществ
СН2 — СН — СН2
| | |
О О О
| | |
R R R
где R – остаток соответствующей жирной кислоты. Масло является высыхающим только в том случае, если в остатках R имеется много двойных связей между соседними атомами углерода; тогда при разрыве двойных связей может происходить процесс полимеризации молекул масла, играющий большую роль в процессе отвердевания масляной пленки.
Наиболее распространенные высыхающие масла – льняное и тунговое.
Льняное масло – общеизвестная жидкость золотисто-желтого цвета, получаемая из семян льна. Его плотность 0,93 - 0,94 г/см 3, температура застывания около – 20оС.
Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Плотность тунгового масла 0,94 г/см3, температура застывания от 0 до – 5оС. По сравнению с льняным маслом тунговое высыхает быстрее, причем в противоположность льняному маслу, которое сохнет, начиная с поверхности, тунговое масло даже в сравнительно толстом слое высыхает более равномерно. Кроме того, преимуществом тунгового масла перед льняным является более высокая водонепроницаемость пленки.
Высыхающие масла применяются в электротехнике для изготовления электроизоляционных «масляных» лаков, лакотканей, для пропитки дерева и других целей. За последнее время наблюдается тенденция к замене этих масел синтетическими материалами.
Не все растительные масла являются высыхающими; некоторые из них высыхают чрезвычайно медленно или практически являются невысыхающими без особой химической переработки. Такие масла могут использоваться в качестве жидких диэлектриков. Так, касторовое масло, получаемое из семян клещевины, нередко используется для пропитки бумажных конденсаторов. Плотность касторового масла 0,95-0,97 г/см3, температура застывания – от -10оС до -18оС. Его диэлектрическая проницаемость ε при 20оС составляет 4,0-4,5, а при 90оС равна 3,5-4,0: удельное сопротивление при нормальной температуре 5·1010 - 5·1012 ом·см; tgδ при 20оС равен 0,01-0,03, а при 100оС он равен 0,2-0,8; электрическая прочность при нормальной температуре 15-20 кв/мм. В противоположность льняному и тунговому маслам, касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте.