Файл: 111111100010010010.docx

В основе технологии изготовления пенопластов и поропластов лежит метод вспенивания смол с последующим их затвердеванием. В результате образуется лёгкая масса с большим количеством пор или пузырьков. Пенопласты обладают меньшей газо- и водонепроницаемостью, тяжелее чем поропласты. Применяются в качестве звукопоглощающего, теплоизоляционного материала, в СВЧ устройствах. Усреднённые электрические характеристики:

ε= 1,1 – 1,4; tgδ=0,0005 – 0,01; ρ_v =10¹⁰ – 10¹⁴ Ом_*см; Е_пр=6 – 10.

Марки поропластов и пенопластов: ПС-1, ПС-254, ПС-5, ПХВ-1, ФФ,

ФК-20, К-40, ПУ-101 и другие.

8.4. Волокнистые электроизоляционные материалы

Делятся на органические и неорганические (стекловолокно). Органические волокнистые материалы бывают естественные (бумаги, картоны, льняные, хлопчатобумажные ткани, шёлковые ткани, нити) и искусственные (вискозный, ацетатный, триацетатный шёлк, ткани из капрона, нейлона). Конденсаторная бумага выпускается толщиной от 4 до 24 мкм. Кабельная бумага имеет от 80 до 170 мкм, телефонная бумага имеет толщину 90 мкм. Электротехнические картоны выпускаются для работы в трансформаторноммасле и в воздушной среде, их толщина от 0,1 до 3 мм. Электрические свойства:

ε= 2,5 – 3; tgδ=0,002 – 0,03; ρ_v =10⁹ – 10¹¹ Ом_*см; Е_пр=8 – 40.

Выпускаются электроизоляционные лакированные трубки - хлопчатобумажные или шёлковые чулки, пропитанные лаками. Хлопчатобумажные трубки, пропитанные бакелитовым лаком, называются кембриковыми трубками. Их диаметр от 1 до 12 мм. Пропитанные лаками ткани называются лакотканями. Они используются как межобмоточная и межслойная изоляция трансформаторов. Выпускаются также изоленты, как тканевые, пропитанные битумом, так и хлорвиниловые.

9. Каучуковые материалы

Основой для создания каучуковых материалов являются натуральные каучуки, синтетические каучуки. Натуральный каучук (НК) получают из растений каучуконосов (деревья тропических стран, одуванчик). Это аморфный материал, углеводород, имеющий состав[C₅H₈]n. При t = 50°C он размягчается и становится липким, при низких температурах хрупок, растворяется в углеводородах и сероуглероде. Структурная формула:

Натуральный каучук - неполярный материал.

Синтетические каучуки (СК) - аморфные вещества, получаемые из спирта и нефти. Распространены бутадиеновый каучук (СК - Б), хлоропреновый каучук (СКХ), бутадиен - стирольный каучук (СКС), бутадиен - нитрилакрильный каучук (СКН), бутилкаучук (СКБ), полиуретановый каучук, изопреновый каучук (СКИ) и другие.

Бутадиеновый каучук получается полимеризацией газообразного бутадиена. Он имеет структурную формулу:

Это полярный материал. Обладает невысокими изоляционными свойствами, не стоек к действию масел, бензина, озона. Применяется для изготовления оболочек кабелей, так как противостоит тепловому старению. Бутадиен - стирольный каучук - это сополимер бутадиена и стирола, по свойствам близок к натуральному каучуку. Структурная формула:

Сопротивляется тепловому старению.

Бутадиен - нитрилакриловый каучук - сополимер бутадиена и акрил нитрила, полярный материал с низкими электроизоляционными свойствами.

Структурная формула:

Набухает в масле, теплостоек: t = 230°С.

Бутилкаучук - сополимер изобутилена и изопрена или бутадиена. Обладает высокой стойкостью к действию кислорода и озона, серной и азотной кислот, газопроницаемость в 10 - 20 раз меньше, чем у НК, эластичность невысока, но сохраняется до температур ниже –60°С.

Изопреновый каучук (СКИ) получается полимеризацией изопрена, по составу близок к НК, по эластичности превосходит все каучуки.

Полиуретановый каучук получается на основе полиуретана и характеризуется высокой механической прочностью и малым старением.

На основе каучуков выпускаются следующие диэлектрики: резины, эбонит, эскапон.

Резины получаются путём вулканизации каучуков, то есть нагревают их после введения в них серы. Сера сшивает цепочки каучуков и делает их термореактивными. Вулканизация улучшает теплостойкость, морозостойкость, повышает механическую прочность и стойкость к растворителям. При введении серы в размере 1 - 3% получают мягкую резину. Помимо каучука и серы при изготовлении резины в состав резиновой смеси вводят наполнители (тальк, мел), красители, катализаторы. Резины применяются для изоляции проводов, для изготовления прокладок, амортизаторов. К недостаткам резины относятся низкая теплостойкость, маслостойкость, светостойкость.

При наложении на медь из резины выделяется сера и соединяется с медью.

Для устранения этого в каучуки вводят не чистую серу, а сернистое соединение - тиурам. Если в качестве наполнителя применяется сажа, получается сажевая резина, обладающая низкими электроизоляционными свойствами, высокой механической прочностью, она светостойка, не стареет, поэтому применяется для изготовления защитных оболочек шлангов. Усреднённые электрические свойства резин:

ε= 3 – 7; tgδ=0,02 – 0,1; ρ_v =10¹⁵ Ом_*см; Е_пр=20 – 30.

Эбонит - твёрдая резина, получается на основе НК, СКБ, СКС, их смесей.

Получается вулканизацией каучуков с добавлением 30 - 35% серы. Эбонит хорошо обрабатывается и применяется как изоляционный и конструкционный материал, обладает низкой теплостойкостью, под действием света p_s резко уменьшается благодаря выходу серы на поверхность. Электрические характеристики:

ε= 2.7 – 3; tgδ=0,005 – 0,08; ρ_v =10¹⁵ – 10¹⁶Ом_*см; Е_пр=20 – 30.

Выпускается в виде плит, трубок, стержней. На рис. 1 приведены зависимости ε и tgδ резины и эбонита от содержания серы.

Рост ε объясняется усилением полярных свойств материала за счёт атомов серы. При содержании серы свыше 15% ориентация дипольных молекул затрудняется, ε уменьшается. Видно, что малым tgδ материал обладает при содержании серы меньше 5% (резина) и больше 25% (эбонит).

Эскапон получается вторичной полимеризацией бутадиенового каучука

(250°С, р = 50 атм., катализатор). Эскапон не содержит серы. В зависимости от степени полимеризации получается мягкий или твёрдый продукт. Твёрдый эскапон обычно светло-коричневого цвета, механические свойства такие же, как и у эбонита, однако после специальной обработки его твёрдость достигает твёрдости стали. Нагревостойкость больше чем у эбонита (70 -130°С), кислотостойкость и растворяемость в растворителях средние. Электрические свойства лучше, чем у эбонита:

ε= 2.7 – 3; tgδ=0,0005; ρ_v =10¹⁷Ом_*см; Е_пр=35 – 40.

Эскапон - неполярный материал, применяется в СВЧ устройствах. Мягкий эскапон растворяется в растворителях, применяется для изготовления эскапонового клея, который используется при изготовлении лакотканей.

10. Кремнийорганические полимеры и диэлектрики на их основе

Кремнийорганические полимеры по своему строению и свойствам занимают промежуточное положение между органическими полимерами и неорганическими материалами. Они обладают высокой эластичностью, гибкостью, характерной для органических материалов, а также высокой нагревостойкостью, характерной для неорганических материалов. Кремнийорганические полимеры могут быть термопластичными и иметь линейное строение, а также термореактивными с пространственной структурой. Основой этих полимеров является структура:

Где R - органический радикал СН₃ - метил, С₂Н₅ - этил, С₆Н₅ - фенил и.т.д.

Группа атомов:

Называется силоксановой. Поэтому кремнийорганические полимеры называются полиорганосилоксанами. Свойства этих материалов зависят от типа радикала. Полиорганосилоксаны получают реакциями полимеризации и поликонденсации. Они обладают высокой устойчивостью к действию влаги и температуры, химически инертны, стойки к термическому окислению, так как на поверхности образуется слой SiO2, препятствующий дальнейшему окислению. Полиорганосилоксаны обладают высокой светостойкостью, озоностойкостью, морозостойкостью, термоэластичностью (сохраняют эластичность до 180°С в течение 2000 часов, а органические полимеры - до 1 часа). Срок их службы в 10 раз больше, чем органических полимеров.

Кремнийорганические материалы могут быть получены в виде жидкостей, смол, эластичных каучукообразных продуктов. Жидкости прозрачны, химически инертны, не токсичны, применяются для пропитки конденсаторов. Электрические свойства:

ε= 2.4 – 2.5; tgδ=0,005 – 10-3; ρ_v =10¹⁹ Ом_*см; Е_пр=20.

Кремнийорганические смолы используются для изготовления теплостойких пластмасс, компаундов, лаков, клеев, служат связующим материалом при изготовлении миканитов, стеклотканей, стеклотекстолитов, используются для опрессовки конденсаторов, резисторов, для изготовления панелей, печатных плат, деталей переключателей и.т.д. Усреднённые электрические свойства: