Вопрос 6.3.1

Высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из многочисленных отдельно повторяющихся элементарных звеньев (мономеров) одинаковой структуры, называют полимерами. Степень полимеризации n - численное значение повторяющихся мономерных звеньев в макромолекуле.

Молекулярная масса полимера - произведение среднего значения степени полимеризации на молекулярную массу мономерного звена.

Полимеры можно классифицировать по различным признакам, которыми являются происхождение, химический состав, структура макромолекул, тип твердого состояния, полярность, отношение к нагреву и т. п.

По происхождению они бывают природные, используемые без химической переработки, искусственные, изготавливаемые химической переработкой (модификация) природного сырья и синтетические, получаемые в ходе химического синтеза из мономеров.

Синтетические полимеры - те, которые получают методами химического синтеза, чаще всего полимеризацией, поликонденсацией и их обменного взаимодействия с другими соединениями. Реакции синтеза полимерных соединений многочисленны.

Полимеризация - это процесс цепного или ступенчатого превращения мономеров или их смесей в макромолекулу или полимер (полимерообразование).

По химическому составу полимеры бывают органические, элементоорганические и неорганические. Органические представляют собой соединения углерода с водородом, а также азотом, кислородом, серой, фосфором и галоненами. Элементоорганические полимерные соединения в составе основной цепи наряду с органическими радикалами (СН₃, С₆Н₅, CH₂) содержат некоторые s- и р-элементы (Na, Si, As, Al и др.). Неорганические полимеры это соединения, не содержащие в своем составе углеводородного скелета. К ним относятся силикаты, стекла, иные виды керамики, слюда, асбест и др. По типу твердого состояния высокомолекулярные соединения подразделяют на аморфные и кристаллические. Полимерные вещества могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. По полярности полимеры подразделяют на полярные и неполярные. По способу синтеза полимеры классифицируют на полимеризационные и поликонденсационные. По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные.

Свойства полимеров. Механические свойства полимеров зависят от времени и скорости действия нагрузок. Это обусловлено особенностями строения макромолекул. Под действием приложенных напряжений происходит как распрямление и раскручивание цепей (меняется их конформация), так и перемещение макромолекул, пачек и других надмолекулярных структур. Для линейного полимера в условиях действия внешнего напряжения реализуется передвижение макромолекул относительно друг друга. При деформации полимерные материалы, так же как и металлы, обладают статическим и динамическим сопротивлением

Вопрос 6.3.2 По химическому составу диэлектрики разделяют на органические, элементоорганические.

Органические диэлектрики представляют собой соединения углерода с водородом, азотом, кислородом и другими элементами.

Элементоорганические — диэлектрики, в молекулы которых входят атомы кремния, магния, алюминия, титана, железа, и других элементов. (пластмассы смолы)

Органические диэлектрики: полимеры, воски, лаки, резины, бумаги, лакоткани. Особенности органических диэлектриков - горючи (в основном), малостойки к атмосферным и эксплуатационным воздействиям, имеют (в основном) простую технологию изготовления, как правило, более дешевы по сравнению с неорганическими диэлектриками. Старение на постоянном напряжении практически отсутствует, на переменном напряжении стареют за счет частичных разрядов, дендритов и водных триингов.

Применение в энергетике:

- линейная и подстанционная изоляция - это фарфор, стекло и кремнийорганическая резина в подвесных изоляторах ВЛ, фарфор в опорных и проходных изоляторах, стеклопластики в качестве несущих элементов, полиэтилен, бумага в высоковольтных вводах, бумага, полимеры в силовых кабелях;

- изоляция электрических приборов - бумага, гетинакс, стеклотекстолит, полимеры, слюдяные материалы;

- машин, аппаратов - бумага, картон, лаки, компаунды, полимеры;

- конденсаторы разных видов- полимерные пленки, бумага, оксиды, нитриды.

С практической точки зрения в каждом случае выбора материала электрической изоляции следует анализировать условия работы и выбирать материал изоляции в соответствии с комплексом требований. Для ориентировки целесообразно разделить основные диэлектрические материалы на группы по условиям применения.

Подробнее эти диэлектрики рассмотрим ниже.