ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные типы электроизоляционных материалов на основе полимерных соединений из "Химия диэлектриков" Синтетические полимеры используются для электрической изоляции в чистом виде, в смеси с другими вспомогательными материалами или в качестве основы для приготовления лаков, из которых полимерные соединения выделяются в форме тонких пленок. Важнейшие вспомогательные материалы, входящие в состав электроизоляционных материалов,— это пластификаторы, наполнители, сшивающие или вулканизирующие агенты, стабилизаторы, ускорители полимеризации, порообразующие агенты, растворители, сиккативы. [c.25] В зависимости от свойств и назначения изделий, характера применяемых составных частей композиционные электроизоляционные материалы на основе полимерных соединений можно разделить на следующие типы а) пластифицированные смолы б) прессматериалы и пластмассы на их основе в) слоистые пластики г) пропитанные или лакированные материалы д) резиновые смеси и резины на их основе е) вулканизирующиеся полимеры ж) порообразующие полимеры з) л а к и и) компаунд ы. [c.25] Полимерные соединения, применяемые в чистом виде в качестве основного или связующего материала в смеси с другими, бывают разных классов. [c.26] В основу классификации полимерных соединений положено различие в химическом составе основной цепи и строении макромолекулы, методах синтеза и различном поведении их в процессе нагревания и переработки. [c.26] В зависимости от состава основной цепи полимерные соединения делят на карбоцепные, гетероцепные и элементорганические. По форме макромолекул и порядку расположения валентных связей различают полимеры линейные, разветвленные и пространственные. Особенности указанных полимеров были рассмотрены в разделе 1 (стр. 7). По методам синтеза принято делить полимерные соединения на две группы полимеры, получаемые реакцией полимеризации полимеры, получаемые реакцией поликонденсации и ступенчатой полимеризации (стр. 33). По тому, как полимерные соединения ведут себя при нагревании, их делят на термопластичные и термореактивные. [c.26] К термопластичным относят такие полимеры, которые от нагревания размягчаются, переходят в вязкотекучее состояние или состояние пластического течения, а при охлаждении вновь отвердевают, приобретая первоначальные свойства. Многократный нагрев и охлаждение не вызывают потерь плавкости и растворимости полимера. [c.26] Термореактивные полимеры — это такие, которые при нагревании становятся пластичными, но затем переходят необратимо в твердое состояние, характеризуемое потерей плавкости и растворимости. Дальнейший более сильный нагрев полимера, превращенного в неплавкое состояние (в структуру простран-ственногб полимера), разрушает макромолекулы, необратимо разрывает химические связи. [c.26] Как отдельную группу полимерных соединений выделяют эластомеры, или каучуки. Эластомерами, или каучука-м и, называют материалы, находящиеся в высокоэластическом состоянии при нормальной температуре и сохраняющие это состояние в широком интервале температур. Например, высокоэластическое состояние присуще натуральному каучуку в диапазоне температур от —73 до 180—210° С, температурная область высокоэластичности 253—283° С. У кремнийорганического каучука высокоэластическое состояние наблюдается при температуре от —109 до 250° С. [c.26] Полимеры в чистом виде применяют в тех случаях, когда их свойства удовлетворяют необходимым требованиям без введения вспомогательных веществ. В основном это термопластичные материалы аморфной или кристаллической структуры. Упомянутый выше полистирол находит применение в виде прессованных изделий, нитей и пленок (стирофлекс), а полиметилметакрилат— в виде блоков и листов. Из чистого полиэтилентереф-талата состоит пленка лавсан, которая применяется в качестве пазовой изоляции и изоляции обмоточных проводов. К материалам этой группы относятся полиэтилен (не имеющий стабилизирующих добавок), большое число синтетических волокнистых материалов. [c.27] Чтобы превратить материал в лист, блок, пленку, волокно, изоляцию провода, используют способность аморфных и кристаллических полимеров переходить в вязкотекучее состояние. Находящемуся в таком состоянии полимерному материалу прессованием или выдавливанием придают нужную форму, которую фиксируют, доводя изделие до нормальной температуры. На использовании этого свойства основана технология прессования деталей из полистирола, акрилатов и полиамидных смол, получение синтетических волокон и пленок из расплавов, наложение изоляции из полиэтилена и других термопластов на провод методом непрерывного выдавливания (экструдирования). [c.27] Известны пластификаторы другого типа нерастворимые в полимере, но распределяющиеся по границам раздела элементов надмолекулярной структуры, смачивая их поверхности. Благодаря этому повыщаются подвижность структурных элементов относительно друг друга и гибкость материала. Такая пластификация названа межпачечной, или межструктурной. В случае межструктурной пластификации небольшое количество пластификатора дает значительный эффект. Однако этот эффект ограничен определенными пределами, так как области раздела элементов структур ограничены. Пластификатор, введенный сверх того количества, какое необходимо для смачивания областей раздела, не вызывает дополнительных изменений свойств материала, и избыток пластификатора может выделиться на поверхности полимера ( отпотевание ). Когда пользуются растворимыми пластификаторами, такого предела нет. По мере увеличения содержания растворимого пластификатора возрастает степень эластичности материалов, в конце концов превращающихся в вязкотекучие продукты. Свойства пластифицированного полимера при любом его соотношении с растворимым пластификатором промежуточные между свойствами исходного полимера и пластификатора. Практически выбираются оптимальные соотношения, которые обеспечивают наиболее выгодные для конкретной области применения материала физико-химические, электроизоляционные и другие свойства. [c.28] Наибольшее распространение из пластифицированных материалов для электрической изоляции получил поливинилхлоридный пластикат, содержащий в среднем 40% пластификаторов. Этот материал в состоянии пластического течения легко накладывается на провода экструдированием. Изоляция достаточно эластична и прочна. Пластифицируют также эфиры целлюлозы, получая из них гибкие и эластичные пленки, лаковые покрытия. [c.28] Прессматериалы представляют собой смеси термореактивных смол с наполнителями и другими добавками. Предназначаются они для переработки в изделия методом прессования. В процессе прессования смола под действием высокой температуры сначала размягчается и под давлением заполняет форму, затем переходит в нерастворимое, неплавкое состояние, в стадию пространственного полимера. Так как термореактивные смолы в процессе переработки в изделия принимают желаемую форму в пластическом состоянии, то они так же, как и термопластичные смолы (стр. 26), называются пластмассами. [c.28] Составные части прессматериалов находятся в тонко измельченном состоянии, поэтому такие смеси названы пресспорош-к а м и. [c.28] Некоторые вещества (например уротропин), будучи введены в пресспорошок на основе новолачной фенолформальдегидной смолы, превращают термопластичную смолу в термореактивную. Иногда в прессовочные композиции вводят пластификаторы и красители. [c.29] Слоистые пластики состоят из полимерного соединения, играющего роль связующего, и волокнистой основы (бумаги, ткани), расположенной в виде отдельных слоев. Их получают, прессуя пропитанную бумагу или ткань в гидравлических прессах под большим давлением при высокой температуре, при которой синтетические смолы необратимо отвердевают. Слоистые пластики стойки к ударным нагрузкам, раскалыванию и растяжению, имеют большую электрическую прочность. Волокнистая основа снижает влагостойкость и повышает гигроскопичность материала. Стойкость к термическому воздействию зависит от природы волокнистой основы и связующего материала. Наиболее нагревостойки слоистые пластики на основе неорганических волокон с кремнийорганическими связующими. [c.29] Пропитанные или лакированные материалы состоят из волокнистой основы (ткани, бумаги, шнура) и полимерного материала, покрывающего тонким слоем поверхность волокон, ткани или бумаги. К этой группе материалов относятся лакоткани, лакобумаги, лакированные трубки. Чтобы получить такие материалы, волокнистую основу пропитывают лаком и сушат. Ткань или бумага сообщают изделию высокую механическую прочность и гибкость, а пленка из полимерного материала — высокую электрическую прочность и другие диэлектрические свойства. [c.29] Принято говорить, что цепи поперечными связями сшиваются, в результате чего образуются сшитые полимеры. Мостики из серы расположены редко. Образующиеся в результате вулканизации пространственные полимеры, называемые резинами, относятся к полимерам сетчатой структуры (рис. 12). [c.30] Вместе с тем сетчатые молекулы отличаются от линейных тем, что поперечные связи, хотя и расположенные редко, предотвращают возможность разъединения макромолекул. Благодаря этому такие полимеры неплавки (не переходят в вязкотекучее состояние) и нерастворимы. Однако по отношению к растворителям резины, или сетчатые полимеры, ведут себя иначе, чем полимеры с часто расположенными связями. В некоторых растворителях резины набухают вследствие проникновения растворителя в пространство между макромолекулярными цепями на участках, не связанных поперечными мостиками. [c.30] Порообразующие полимеры содержат вещества — порофоры, способные при нагревании, разлагаясь, выделять газы. Чаще всего это органические соединения, выделяющие азот. Из-за выделения газа полимер вспенивается, и в нем образуются закрытые поры, равномерно распределенные по всей массе материала. Газы уменьшают диэлектрическую проницаемость материала, что имеет существенное значение в области высоких частот. [c.31] Вернуться к основной статье