Учебное пособие по материалке от Дистанционщиков (540408), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Элементный состав мономерной молекулы отличается от элементногосостава поимерной молекулы. Реакция поликонденсации лежит в основе полученияважнейших высокополимеров, таких как фенолоформальдегидные, полиэфирныесмолы и др. Термином смола в промышленности иногда пользуются наряду сназванием полимер.Полимеры делят на два типа - линейные и пространственные в зависимости отпространственной структуры макромолекул. В линейных полимерах макромолекулысостоят из последовательности повторяющихся звеньев с большим отношением длинымолекулы к ее поперечному размеру. Макромолекулы пространственных полимеровсвязаны в общую сетку.Термопластические полимеры (термопласты) получают на основе полимеров слинейной структурой макромолекул.
При нагревании они размягчаются, а приохлаждении затвердевают. При этом процессе не происходит никаких химическихизменений. Для электрической изоляции полимеры применяются в основном в форменитей или пленок, получаемых из расплавов. Способность к формированию и крастворению в подходящих по составу растворителях сохраняется у них и приповторных нагревах.75Термореактивные полимеры получают из полимеров, которые при нагреванииили при комнатной температуре вследствие образования пространственной сетки измакромолекул (отверждения) переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.
Этотпроцесс является необратимым.Линейные аморфные и кристаллизующиеся полимеры могут находиться в трехфизических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем.Кристаллические полимеры обычно содержат как кристаллическую, так и аморфнуюфазы. Многие свойства полимеров зависят от соотношения аморфной икристаллической фаз - степени кристалличности.Электрические свойства полимеров. Для неполярных, очищенных от примесейполимеров,полученныхполимеризацией(полиэтилен,полистирол,политетрафторэтилен и др.) характерны большие значения ρ (1014 - 1016 Ом.м), малыйε (2.0 низкие значения ρ, большие значения ε и tgδ.tgδ (порядка 10- 4), малое значение2.4). Полярные полимеры имеют болееОтносительная диэлектрическая проницаемость слабополярных полимеровсоставляет обычно 2.8 - 4.0; для полярных в зависимости от строения полимера онаменяется от 4 до 20.
Влияние строения полимера на ε в основном определяетсязначением дипольного момента отдельного звена макромолекулы и числом полярныхгрупп в единице объема. ε значительно возрастает при увеличении в полимересодержания воды. Увеличение степени кристалличности также приводит к увеличениюε.Так, у аморфного полистирола ε составляет 2.49 - 2.55, у кристаллического - 2.61.Для применения полимеров в кабельной технике предпочтительнее материалы с малойε (неполярные и слабополярные полимеры), в конденсаторостроении − с повышеннымизначениями ε. При высоких частотах используются такие полимеры как полиэтилен,полистирол, политетрафторэтилен, в которых мала ε и диэлектрические потери.
Внизкочастотных конденсаторах или при постоянном токе, можно применять полимеры сповышенными значениями ε в стеклообразном состоянии.Значения tgδ зависят от химического строения, структуры полимера.Низкомолекулярные примеси и, в частности, влага, включения пузырей воздуха, пыль,частицы низко- и высокомолекулярных веществ могут привести к появлениюдополнительных максимумов в температурной зависимости tgδ Значения tgδ длянеполярных полимеров лежат в пределах от 10-4 до 10-3.
Вблизи и выше Тс температуры стеклования возможен рост tgδ при повышении температуры, чтообусловлено повышением ионной проводимости полимера. Значения tgδ полярныхполимеров в сильной степени зависят от частоты и температуры, что ограничивает ихприменение при высоких частотах.Электрическая прочность Епр с повышением температуры резко снижается вобласти Тс для аморфных и Тпл для кристаллических полимеров. Полярные полимерыимеют более высокую Епр, чем неполярные в области комнатных и низких температур.Нагревостойкость полимерных материалов. Длительная рабочая температуралинейных полимеров за исключением фторсодержащих полифенилов не превышаетособеннонагревостойкостькремнийорганическихинекоторых120оС,элементоорганических полимеров, длительная рабочая температура которых достигает180 - 200оС. Высокую устойчивость к действию повышенной температуры проявляютполимеры пространственного строения.Природные полимеры - целлюлоза, шеллак, лигнин, латекс, протеин иискусственные, получаемые путем переработки природных - натуральный каучук,76целлюлоза и др.
сыграли большую роль в современной технике. В некоторых областях,например в целлюлозо-бумажной промышленности они остаются незаменимыми.Однако для производства и потребления диэлектрических материалов в настоящеевремя наибольшее значение имеют синтетические полимеры.Линейные неполярные полимерыК неполярным полимерам с малыми диэлектрическими потерями относятсяполиэтилен, полистирол, полиизобутилен, полипропилен, политетрафторэтилен.
Этиполимеры имеют наибольшее техническое значение из материалов, получаемыхполимеризацией.П о л и э т и л е н (−Н2С−СН2−)n получают при высоком, среднем и низкомдавлении полимеризацией этилена в присутствии катализаторов.Полиэтилен - кристаллизующийся полимер, степень кристалличности которого прикомнатной температуре достигает 50-90% в зависимости от способа получения. Отдругих термопластов отличается весьма ценным комплексом свойств. Для полиэтиленахарактерны высокая прочность, стойкость к действию агрессивных сред и радиации,хорошие диэлектрические свойства, нетоксичность.Выпускаемый в промышленности полиэтилен в зависимости от способа полученияразличается по плотности, молекулярной массе и степени кристалличности. Плотностьполиэтилена изменяется в пределах 910-970 кг/м3, температура размягчения 110-130оС.Наибольшей степенью кристалличности, плотности и температурой размягченияобладает полиэтилен низкого и среднего давления (полиэтилен высокой плотности).Полиэтилен, получаемый при высоком давлении, имеет меньшую плотность.
Так какизделия из полиэтилена становятся хрупкими только при -70оС, то они могутэксплуатироваться в суровых климатических условиях.Полиэтилены низкого и среднего давления относятся к полимерам с регулярнойструктурой молекул и называются изотактическими полимерами. С увеличениеммолекулярной массы и особенно плотности, что характерно для изотактическогополиэтилена, возрастает химическая стойкость полимера. Полиэтилен стоек к действиющелочей, растворов солей, органических кислот (даже к концентрированной соляной иплавиковой кислотам). ПЭ выше 80оС растворяется во многих растворителях, особеннохорошовуглеводородахиихгалогенпроизводных.Дляувеличенияатмосферостойкости и стойкости к термоокислительным процессам в полиэтиленвводят различные стабилизаторы.Плотность полиэтилена не влияет существенно на его диэлектрические свойства,но примеси в полиэтилене высокой плотности увеличивают диэлектрические потери.Однако малые диэлектрические потери полиэтилена позволяют использоватьэлектроизоляционные материалы и изделия на его основе в широком диапазоне частоти температур.В промышленности получают полиэтилен со «сшитой» структурой молекул, когдасоздаются поперечные химические связи между линейными цепями макромолекул.«Сшитый» полиэтилен можно получить при облучении полиэтилена частицами высокихэнергий или при действии специальных перекисных соединений, вызывающих сшивкумакромолекул при высокой температуре.
Такой полимер становится резиноподобнымпри 110-115оС и сохраняет прочность при температуре до 200оС.Полиэтилен применяется в качестве электроизоляционного материала вэлектротехнике и радиоэлектронике, в кабельной промышленности, в строительстве, вкачестве антикоррозионных покрытий и т.д. Полиэтилен всех марок является77физиологически безвредным, поэтому получил широкое применение в производстветоваров народного потребления.Полиэтилен высокого, среднего и низкого давления (ПВД, ПСД, ПНД)поставляется в виде гранул для экструзии и литья, в виде пленок, листов, труб,профилей.
Полиэтилены имеют такие положительные характерные особенности, какповышенную удельную ударную вязкость, высокую химическую стойкость итехнологичность, возможность окраски в массе, низкую стойкость. К отрицательнымособенностям полиэтилена относятся: мягкая матовая поверхность; невысокаятеплостойкость; низкая атмосферная стойкость; заметная деструкция при повышенныхтемпературах в присутствии кислорода и озона под влиянием ультрафиолетовых лучей.Для изготовления малогабаритных и крупногабаритных деталей и изделийметодом прессования листов или плит можно применять полиэтилен ВД марок 19003002, 19104-002, 1911-002.
Малогабаритные и крупногабаритные изделия можноизготовлять литьем под давлением, используя марки 19203-005, 19304-005, 19504-020,19904-120 и др. Из полиэтилена низкого давления изготовляются термоусаживающиесярадиационно-модифицированные трубки терморад марок ТТ-1, ТТ-2, ТТ-3, ТТЭ-С.П о л и с т и р о л (—Н2С — СН —С6Н5 —)п. Получают полимеризациеймономерного стирола. Аморфный полистирол получают в виде блоков, эмульсий,суспензий или растворов, а изотактический - в присутствии специальных катализаторов.Полистирол - термопластичный материал с высокими диэлектрическими свойствами.Для электротехнических целей в основном применяется блочный полистирол,эмульсионный имеет худшие диэлектрические показатели и используется дляизготовления плиточных пенопластов конструкционного назначения, изотактический впромышленности из-за трудностей переработки в изделия не выпускается.Полистирол химически стоек, устойчив к воздействию влаги, растворяется вароматических и хлорированных углеводородах, простых и сложных эфирах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
