Фторопласты
Существует несколько видов фторуглеродных полимеров, которые могут быть полярными и неполярными.
Рассмотрим свойства продукта реакции полимеризации газа тетрафторэтилена
(F2С = СF2).
Фторопласт – 4 (политетрафторэтилен) – рыхлый порошок белого цвета. Структура молекул имеет вид
Молекулы фторопласта имеют симметричное строение. Поэтому фторопласт является неполярным диэлектриком
Симметричность молекулы и высокая чистота обеспечивают высокий уровень электрических характеристик. Большая энергия связи между С и F придает ему высокую холодостойкость и нагревостойкость. Радиодетали из него могут работать от -195 ÷ +250°С. Негорюч, химически стоек, негигроскопичен, обладает гидрофобностью, не поражается плесенью. Удельное электрическое сопротивление составляет 1015 1018 Ом·м, диэлектрическая проницаемость 1,9 2,2, электрическая прочность 20 30 МВ/м
Радиодетали изготавливают из порошка фторопласта холодным прессованием. Отпрессованные изделия спекают в печах при 360 - 380°С. При быстром охлаждении изделия получаются закаленными с высокой механической прочностью. При медленном охлаждении – незакаленные. Они легче обрабатываются, менее тверды, имеют высокий уровень электрических характеристик. При нагреве деталей до 370° из кристаллического состояния переходят в аморфное и приобретают прозрачность. Термическое разложение материала начинается при > 400°. При этом образуется токсичный фтор.
Недостаток фторопласта – его текучесть под действием механической нагрузки. Имеет низкую стойкость к радиации и трудоемок при переработке в изделия. Один из лучших диэлектриков для техники ВЧ и СВЧ. Изготовляют электро- и радиотехнические изделия в виде пластин, дисков, колец, цилиндров. Изолируют ВЧ кабели тонкой пленкой, уплотняющиеся при усадке.
Фторопласт можно модифицировать, применяя наполнители – стекловолокно, нитрид бора, сажу и др., что дает возможность получать материалы с новыми свойствами и улучшить имеющиеся свойства.
Твердые диэлектрики |
Твердые диэлектрики можно разделить по происхождению на природные (естественные) и искусственные, по химическому составу — на органические, под которыми подразумеваются вещества на основе соединений углерода (но в них также могут входить и другие элементы) и неорганические. Последние, как правило, обладают большей нагревостойкостью, чем органические. По строению диэлектрики делятся на волокнистые, кристаллические и аморфные. По исходному состоянию при производстве изоляции отдельную подгруппу составляют твердеющие материалы |
• Волокнистые электроизоляционные материалы в не- пропитанном состоянии. К ним относятся органические и неорганические материалы, состоящие из частиц удлиненной формы (волокон). Их достоинства: достаточно большая механическая прочность, гибкость, как правило, хорошо обрабатываются, доступны и дешевы. Недостатки: малая электрическая прочность из- за воздуха в порах волокон, плохая теплопроводность, гигроскопичность. Волокнистые органические электроизоляционные материалы: дерево, бумага, электрокартон, ткани, ленты и т.п. Дерево — природный, легко доступный материал. Класс нагревостойкости — У (без пропитки) и А (после пропитки), электрическая прочность зависит от состояния древесины и породы, например, для бука в непропитанном состоянии Еп = 3—4 МВ/м, в пропитанном — 5-7 МВ/м. Материал делят по породам на твердые (дуб, бук, береза) и мягкие (сосна, ясень). Легко обрабатывается, но вместе с тем он особо гигроскопичный, склонен к короблению, растрескиванию, изменению линейных размеров (усушке), следовательно, механические характеристики, как и электрические, нестабильны. Область применения весьма широкая: опоры линий электропередач, пазовые клинья, прокладки в электрических машинах, трансформаторах и пр. В последнее время вытесняется более качественными диэлектриками (пластмасса, стекло).
• Волокнистые электроизоляционные материалы в пропитанном состоянии. Они представляют собой органические и неорганические волокнистые материалы, пропитанные электроизоляционными лаками, вследствие чего, по сравнению с непропитанными, имеют повышенную электрическую и механическую прочность, теплопроводность и нагревостойкость, пониженную гигроскопичность.
К ним относятся лакоткани, изоляционные ленты, лакобумаги, лакированные трубки и т.п. Лакоткани. Повышение их механической прочности обеспечивается тканью, а электрической — лаковой пленкой. По основе лакоткани подразделяют на хлопчатобумажные, шелковые, стеклянные, капроновые и пр.; по пропитывающим лакам — на светлые (желтые), пропитанные в основном масляными лаками, и черные — пропитанные в основном масляно-битумными лаками. Кроме указанных, пропитка тканей проводится и другими лаками.
• Комбинированные электроизоляционные материалы. Их можно рассматривать как особого рода слоистые материалы из гибких пленок или пластмасс, оклеенных или спрессованных с волокнистыми материалами, в пропитанном или непропитанном состоянии, что дает возможность объединить их достоинства и устранить многие недостатки. Электрическая прочность таких материалов зависит от вида и колеблется в широких пределах (5 МВ/м (при 20°С) для электронита панельного и 100-130 МВ/м (при 20°С) для пластика электроизоляционного с полиэтилентерефталатной пленкой). То же и нагревостойкость их — от К до Н, а рулонный электроизоляционный материал (РЭМ) имеет рабочую температуру только 15-35°С. Выпускается в виде рулонов, досок и других изделий для изоляции электрических машин, аппаратов и прочих устройств.
• Эластомеры. К ним относятся материалы на основе каучука и близких к нему веществ. Главное их достоинство — высокая эластичность, кроме того, они практически непроницаемы для влаги и газов, как правило, обладают хорошими изоляционными качествами.