Полярные термопласты

Для полярных термопластов характерны повышенные значения ди­электрической проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg5, которые существенно зависят от температуры и частоты напря­жения. Значения р и Епр у них ниже, чем у неполярных материалов.

Эти полимеры являются низкочастотными диэлектриками и применяются в электроустановках, работающих при постоянном напряжении или в области низких частот. Для них характерны сле­дующие значения электрических характеристик: е = 3—6, р = 10¹¹— 10¹⁴0мм, tg8 ~ Ю^-2; Е_пр ~ до 40 кВ/мм при А ~ 1 мм; у пленок толщи­ной 0,02—0,1 мм Е_щ имеет значения 180 кВ/мм и выше. У слабопо­лярных термопластов значение р вj>mie, a tg5 ниже.

Политрифторхлорэтилен (ПТФХЭ) — продукт полимеризации трифторхлорэтилена белого цвета; общая химическая формула (—CF₂—CFC1—)„. Плотность его составляет 2090—2160 кг/м³, сте­пень кристалличности — 40—70 %, молекулярная масса (2—36) 10⁴,

кристаллической фазы около 215 °С, Т_с аморфной фазы 50 °С. Практически нехладотекуч, негорюч; отечественное название — фто­ропласт-3. В сравнении с фторопластом-4 имеет более низкую нагре­востойкость, но более высокую эластичность и удельную ударную вязкость. Может эксплуатироваться без нагрузки в интервале темпе­ратур от —195 до +190 °С, под нагрузкой в пределах от —60 до +70 °С. При температуре около 300 °С разлагается и окрашивается от темно- коричневого до черного цвета.

ПТФХЭ — слабополярный диэлектрик. Показатели его элек­трических характеристик несколько ниже, чем у фторопласта-4 (см. табл. 7.2), зато выше радиационная стойкость и более простая технология переработки. Электрические свойства выше 120 °С су­щественно ухудшаются.

Применяют ПТФХЭ в кабельной технике и конденсаторострое- нии, а также для изготовления сложных по форме радиотехнических деталей, панелей ламп, гнезд и т. п.

Поливинилхлорид (ПВХ) — полупрозрачный с желтоватым оттен­ком твердый продукт полимеризации винилхлорида; общая химичес­кая формула — (—СН₂—СНС1—)„. Имеет широкое молекулярно-мас- совое распределение. Его плотность 1350—1360 кг/м³, молекулярная масса (5—10)10⁴, степень кристалличности может достигать 10%, Т_с = 78-105 °С, Г_т = 180-220 °С. При температуре 130—150 °С начи­нается медленное, а при 170 °С более быстрое разложение ПВХ, со­провождающееся выделением хлористого водорода HC1. Теплостой­кость по Мартенсу 50—80 °С, а холодостойкость менее —10 °С. Практически негорюч (горит только в пламени с выделением НС1 и С1₂), стоек к действию воды, щелочей, разбавленных кислот, масел, бензина и спирта. Растворим при нагревании в тетрагидрофуране, циклогексаноне, ацетоне, метил этил кетоне, 10 %-м растворе пер­хлорвинила в метиленхлориде и др. Его электрические свойства за­висят от температуры и частоты напряжения.

В связи с высоким значением Т_с при комнатной температуре ПВХ находится в стеклообразном состоянии. В таком виде он вы­пускается под названием винипласт. Это листовой или трубчатый материал, легко сваривается или склеивается, в том числе с метал­лами. Для снижения Т_с и придания ПВХ большей гибкости и эластичности его пластифицируют, для чего в него вводят до 50 % соответствующего пластификатора (например, дибутилфталата или диоктилсебацината). Пластфицированный ПВХ имеет Т_с около —40 °С и используется для изготовления изоляции проводов, защит­ной оболочки кабелей и т. п. При содержании дибутилфталата в ко­личестве 8—40 мас.% Е_пр ПВХ увеличивается на 15—18 %. При мень­шем и большем содержании пластификаторов Е_пр ниже, чем у ПВХ непластифицированного (см. рис. 5.31, 7).

Для улучшения свойств ПВХ его в отдельных случаях подвергают дополнительному хлорированию. Такой материал называется пер­хлорвинилом (ХПВХ). Он содержит до 61,5—66 % хлора (в ПВХ хлора 56,8 %), растворим во многих растворителях: ацетоне, хлорбензоле, толуоле, ксилоле и др. Обладает повышенной адгезией к различным материалам, поэтому широко применяется для производства лаков, эмалей и клеев. Полимер эксплуатируется при температурах до 85 °С. Имеет более низкую холодостойкость, чем ПВХ.

Полиамиды (ПА) — продукты поликонденсации, для которых ха­рактерным является наличие в химических звеньях макромолекул амидной группы

-N- С- I II N О

Это полярная группа, которая в основном и определяет весь комплекс электрических свойств. В зависимости от степени чистоты

7-Колесов

исходных продуктов ПА имеют окраску от бесцветной до желто-ко­ричневой. Полимер горит с запахом прелых овощей. Наиболее рас­пространенными отечественными видами полиамидов являются ка­прон (полиамид-6) — полимер е-капролактама (общая химическая формула [—NH(CH₂)₅CO—]„), и найлон (анид, полиамид-6,6) — полу­чают путем поликонденсации гексаметилендиамина с адипиновой кислотой; при этом образуется полимер с общей химической форму­лой - [-NH(CH₂)₆NH-OC(CH₂)₄CO-]_w и вода.

ПА имеют плотность 1120—1140 кг/м³, молекулярную массу (8—25)-10³, = 210-215 °С, Г_хр~ -30 °С, у некоторых видов до —70 °С. Они плавятся без разложения, отличаются высокой прочно­стью при ударных нагрузках (о_уд = 98—157 кДж/м²) и эластичностью. Растворяются только в концентрированных серной, соляной, азот­ной и муравьиной кислотах, фенолах и амидах. Растворы щелочей разрушают их. ПА устойчивы к действию жиров, продуктов перегон­ки нефти, спиртов. При нагревании на воздухе происходит окисли­тельная деструкция, которая резко возрастает под действием солнеч­ного света и УФ-лучей; физико-механические и электрические свойства при этом резко ухудшаются. ПА хорошо поддаются обра­ботке резанием и горячим прессованием.

Электрические свойства ПА в значительной степени зависят от температуры, частоты напряжения и содержания влаги. Используют их для изготовления искусственных волокон, пластмасс, различных установочных и несущих элементов радиоаппаратуры. Входят ПА в состав некоторых компаундов, лаков и эмалей. В приборостроении применяют также и наполненные ПА. Для улучшения ряда физико- механических показателей, уменьшения водопоглощения и TKJIP в ПА вводят такие наполнители, как тальк, аэросил, стеклянные во­локна, графит и т. п. Из наполненных ПА изготавливают детали с жесткими допусками размеров, работающие в интервале температу­ры от -60 до +120 °С.

Полиимиды (ПИ) — группа полимеров, имеющих в химических звеньях молекулярных цепей имидную группу

I

0 = С — N — С = 0

которая и определяет электрические свойства. Это слабополярный диэлектрик с хорошими электрическими характеристиками (см. табл. 7.2). По химическому строению ПИ делятся на алифатиче­ские и ароматические, линейные и трехмерные. Плотность их равна -1430 кг/м³. Высокой степенью кристалличности (60 % и более) об­ладают некоторые алифатические ПИ. Большинство ароматических ПИ — аморфные вещества с различной степенью упорядочности. Молекулярная масса их достигает до 200 10³, о_уд = 50—80 кДж/м², Т_с ~ 500°С. Материал негорюч, может иметь окраску от светло-золо- тистой (почти бесцветной) до темно-красной. Нагревостойкость длительная — до 200—250°С и кратковременная — до 500°С. Стоек к действию озона и облучению электронами высокой энергии. Несто­ек к действию щелочей и некоторых органических веществ.

ПИ используют в производстве некоторых видов пластмасс, ла­ков, эмалированных проводов и т. п. Пленки из ПИ применяют в качестве пазовой и обмоточной изоляции электрических машин, в производстве кабелей, обмоточных проводов, печатных схем, кон­денсаторов и т.п; они сохраняют гибкость при температурах вплоть до криогенных (—195 °С). Кроме пленок из одного полиимида, вы­пускают также пленки на основе ПИ, покрытые с одной или обеих сторон ПТФЭ. Монолитные изделия из ПИ получают по техноло­гии, имеющей много общего с порошковой металлургией.

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) — это сложный полиэфир эти- ленгликоля (двухатомного спирта) и терефталевой кислоты с общей химической формулой

(- СН₂- СН₂ - О - С - ((У) - С - О -)_п

Дата добавления: 2015-08-09