Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
230_CONSP_EM_2010.doc
Скачиваний:
69
Добавлен:
07.02.2016
Размер:
1.33 Mб
Скачать

IV.1.3.1.В. Структурні форми і фізичний стан.

Мікромолекули можуть бути РЕГУЛЯРНИМИ і НЕРЕГУЛЯРНИМИ.

РЕГУЛЯРНІ- характерними дотриманням умов досконалого дальнього порятунку розташування ланок в ланцюзі;

НЕРЕГУЛЯРНІ- мають тенденцію згортатися в шароподібні структури, що звутьсяГЛОБУЛАМИ.

Поверхня глобули менш витягненої молекули - тому міжмолекулярна ВЗАЄМОДІЯ ГЛОБУЛНЕ ТРИВКА.

ЖОРСТКІполімерні ланцюги звертаються вПАЧКИ(пучки молекул), за рахунок сили міжмолекулярної взаємодії.

ГНУЧКІполімерні ланцюги володіють спроможністю утворювати кришталеву фазу (складання молекул під кутом 180oі побудування в площині в виді гармошки). Молекули щільно упаковані і їм тяжко виявляти гнучкість.

Аморфні полімери мають 3 фізичні стани:

  • Склоподібне- володіє тендітністю і лиш незначно деформується перед руйнуванням;

  • Високоеластичне- при невеликих навантаженнях володіє великою пружною деформацією;

  • В'язкотекуче- під чинністю невеликих зусиль виявляє необоротну пластичну деформацію.

При зміні температури лінійні полімери знов минають крізь всіх перераховані стадії.

IV.1.3.1.Г. Склад полімерних ланцюгів.

По хімічному складу лінійні полімери можна поділити на ОРГАНІЧНІ і НЕОРГАНІЧНІ.

  • ОРГАНІЧНІ- високомолекулярні сполучення у яких головний ланцюг складається з С; CO; CN; CS; CP.

  • ЕЛЕМЕНТООРГАНІЧНІ- полімери, головний ланцюг яких не складається з атомів С, але обрамлені органічними групами (поліорганосилоксани).

IV.1.3.1.Д. Електричні властивості.

Всі хімічні зв'язки в тому або іншому ступені полярні із-за відмінності електронегативних атомів. Сумарний дипольний момент окремих зв'язків. Речовини з несиметричним побудованими ланків полімерних молекул володіють гігроскопічністю і низькими електричними характеристиками. Високомолекулярні вуглеводи з симетрично побудованими молекулами практичні неполярні і негігроскопічні tgδ => 0.

IV.1.3.1.Е. Нагрівостійкість.

Більшість полімерів працюють при температурах t<100Со, однак промисловістю виробляються нагрівостійкі полімери що мають у складі: фтор; кремнійорганічні; та речовини, що мають поліімідні хімічні речовини.

ІV.1.3.2. Лінійні полімери

IV.1.3.2.А. Неполярні матеріали tgδ => min.

НЕПОЛЯРНІматеріали - це ті, у яких мономері ланки не володіють дипольним моментом. Їхня діелектрична проникність визначається електронною поляризацією. Лінійні полімери мають 2 види релаксаційних втрат:

  • Дипольно - сигментальні [відбивають специфічні форми термальних коливань, притаманних високомолекулярними речовинам];

  • Дипольно - групові [зумовлені обертанням малих полярних груп, що містяться в бокових гілках макромолекули].

Неполярні речовини чутливі до полярних домішок (СО) - окислення С, тому із ними проводять ретельне очищення. При цьому втрати досягають значення tgδ = 10-4. З цих матеріалів роблять також плівки з Епр=200-250 МВ/м

До цих матеріалів відносні: ПОЛІЕТИЛЕН;ПОЛІСТИРОЛ;ФТОРОПЛАСТ-4і. т. ін.

Властивості розглянутих матеріалів:

ПОЛІЕТИЛЕН- [CH2=CH2]одержується полімеризацією газуЕТИЛЕНУв присутності каталізатора H2. Його одержують трьох видів:

  • ВИСОКОГО[1500 Атм] тиску при t0С =2000С;

  • СЕРЕДНЬОГО [40 Атм] тиску при t0С =1600С;

  • НИЗЬКОГО[>5 Атм] тиску при t0С =700С.

Основні характеристики:

v=1015 Ом*м; ε =2.4; tgδ = 2*10-4... 5*10-4; Епр = 40...150 МВ/м; t0Сраб=1300С.

ПОЛІСТИРОЛ-|С9Н8|nодержується полімеризацією газуСТИРОЛУ. n=6000-коефіцієнт полімеризації. Для покращення фізичних та хімічних властивостей до нього додаютьІНГИБИТОРИ(уповільнювачі) і каучук для зниження тендітності. Матеріал схилений до розтріскування. Випускається в виді: листів; пластин;СУСПЕНЗІЇ- в виді гранул;ЕМУЛЬСІЇ- в виді порошку.

Основні характеристики:

v=1016Om*m; ε =2.6; tgδ =(2...4)*10-4; Епр=110 МВ/м; t0Сраб=800С.

ФТОРОПЛАСТ - 4(політетрафторетилен)[F2C=CF2]- одержують полімеризацією тетрафторетилену. Винятково хімічні стійкий (вище ніж у Au і Pt разом). Сірого або білого кольору. Інколи переробляється як пластмаса для отримання фасонних виробів. Використовується в якості покриття на вироби які працюють в агресивних середах. Дуже дорогий і складний в виготовленні. В тих випадках коли необхідно покрити поверхню спеціальною речовиною, поверхню обробляють, одержуючи губчасту структуру. При t0С =4000С політетрафторетилен розчинюється з виділенням F-фтору, володіє малою радіаційною стійкістю.

IV.1.3.2.Б. Полярні матеріали tgδ => max.

ПОЛЯРНІ матеріали- речовини ланки яких володіють дипольними моментами і із-за асиметрії будівлі молекул. В них сильно вражена (дипольно - релаксаційна поляризація).

До них відносяться: ПОЛІВІНІЛХЛОРИД; ПОЛІЕТЕЛЕНТЕРЕФТАЛАТ;

ПОЛІМЕТАКРІЛАТ; ПОЛІАМІДНІ СМОЛИ; и тд.

Основні характеристики:

ε =3 - 6; v = 1011-1014 Ом/м; tgδ = 0.01 - 0.06; Eпр = 15-50 МВ/м.

ПОЛІВІНІЛХЛОРИД - (CH2Сl3)n- одержують полімеризацією вінілхлориду. З-за сильних полярних молекулярних зв'язків він жорсткий і не гнеться. Для надання йому еластичності до нього додають пластифікатори, що розсовують молекулярні ланцюга і послаблюють взаємодію між ними.

ПОЛІЕТЕЛЕНТЕРЕФТАЛАТ - лавсан, полімер отриманий з етиленгліколю і терефталієвої кислоти.

| ___ |

| / \ |

| - СН - СН - О - С - - - - С - О - СН - СН - |

| || \___/ || |

| О О | n

C6Н4 (СООН)2Молекулярна маса n=30000

Застосовується для виготовлення плівок і волокон і ін.

ПОЛІАМІДНІ смоли-ТЕРМОПЛАСТИЧНІречовини що володіють високої механічної тривкістю і еластичністю. Розчинені тільки в крезолі і фенолі.

| |

|- C6H4 - CO - NH -|

| |n

ПОЛІАМІДНІ полімери - мають ланцюгові молекули, які утворені по 4 - 8 раз групами - СН2 -, що повторюються і пептідними групами- СО - NH -. Володіють надто високою механічною тривкістю і еластичністю. Застосовуються для виготовлення синтетичних волокон гнучких плівок і пластмаси.

Матеріали даної групи.

КАПРОН- відносно висока гігроскопічність, легка деформація під чинністю t0С,

t0С роб=2200С

| |

| - (С2Н6) - СО - N2H5 - |

| |n

НАЙЛОН.

| |

| - (СН2) 6 - NH - CO - (CH2) 4 - CO - NH - |

| |n

ПОЛІФЕНІЛСИЛОКСИД - Дуже нагрівостійкий але крихкий матеріал.

| |t0Сроб = + 3000С- 2700С

| - С6Н4 - О - | σр = 70 МПа;σсж = 280 МПа;

| | n tgδ = f(F) = 0.002 - 0.008.

Вищенаведені речовини мають відносно високу гігроскопічність, легко деформуються під дією температури. Старіють під чинністю світла, вологи, термоударів.

ПОЛІІМІДИ: t0Сpаб = -190 +2800СЄ хімічні стійкі, не розчинюються в більшості розчинів, на них не діють розбавлені кислоти, луги, перегрітий паp.

Ці діелектрики одержують в наслідок реакції поліконденсації пірамеїнові кислоти і деяких ароматичних сполучень - діамінів. На їх основі виготовляються емаль лаки для емалювання дротів d=0.1-1.3 мм (пнетімід)

Характеристики:

σp=1200 кг/см2;v=1015Ом*м; Eпp=150кВ/мм.

Їх недолік велика гігроскопічність 1% H2O за t = 24 години при t0С=200С, тому дроти з цією ізоляцією пропитують водостійкими і нагpівостійкими лаками.

Переробку поліімидів в вироби здійснюють литтям і пресуванням при t0С =350-4000С, а отримані речовини володіють доброю радіаційною стійкістю при використанні в пластмасі, володіють низькою гигpоскопічністью 0.87% при нагріванні в течії 24 годин, в воді.

ІV.1.3.3. Синтетичні смоли.

Синтетичні смоли, які випускаються, бувають:

  • феноло - формальдегидні;

  • крезоло - формальдегидні;

  • карбомідо - формальдегидні;

  • аніліно - формальдегидні;

  • меламіно -формальдегидні;

  • феурфурольні;

  • кремнійорганічні;

  • поліефірні;

  • новолачні.

  • епоксидні смоли.

ФЕНОЛО-ФОРМАЛЬДЕГИДНІсмоли - виготовляють нагріванням у закритому казані водяного розчинуФенолу(H5C6 - ОН), абоКрезолу(H3C-C6H4-OH) зФОРМАЛЬДЕГИДОМ(Н2СO) менш 1 моля формальдегіду на 1 моль фенолу.

В наслідок реакції виходить речовина =>БАКЕЛІТ, яка в залежності від температури варення має три стадії:

Стадія

Матеріал

Стадія утворення

t0Спл

v

ε

tg δ

Хар-ки

1.

РЕЗОЛ

А

55-800С

106

4.5

0.01

розчинний в спиртах

2.

РЕЗИТОЛ

Б

110-1400С

не розчинний в спиртах

3.

РЕЗИТ

В

не плавка

1011

КРЕЗОЛО-ФОРМАЛЬДЕГИДНІсмоли - мають менше виразливі полярні властивості, відносно попередніх.(СH36Н4-ОН)

КАРБАМІДО-ФОРМАЛЬДЕГИДНІсмоли - одержують поліконденсацією формальдегіду з карбамідом(NН2)2COі його похідними. Володіють високої крекінгостійкістю і здатністю клеїти. Використовуються для виробництва пластичних мас, лаків, клеїв і т.д..

АНІЛІНО-ФОРМАЛЬДЕГИДНІсмоли - одержують реакцією формальдегіду з аніліном6Н5-NH2). Матеріал менше гігроскопічний завдяки заміні-OH-менш полярною групою-NH2-.

МЕЛАМІНО-ФОРМАЛЬДЕГИДНІсмоли - одержують поліконденсацією формальдегіду з меламіном (С3H6N6) і його похідними. Володіють високої крекінгостійкісю і здатністю клеїти. Використовуються для виробництва пластичних мас, лаків, клеїв і т.д..

ФЕУРФУРОЛЬНІсмоли

КРЕМНІЙ-ОРГАНІЧНІсмоли - використовують для виготовлення пластмас.

t0Сраб = 3000С

ПОЛІЕФІРНІ, абоГЛИФТАЛІЄВІсмоли одержують реакцією поліконденсації багатоатомних спиртів і органічних кислот (гліцерин - фталієивий ангідрид). Володіє високою здатністю клеїти і стійкістю до розрядів. Застосовується як клеєна основа просочувальних і покривних лаків, а також для клеєння слюди при виробництві міканітів і мікалент.

Властивості:

EПР

кВ/мм

tпл

0С

V

Ом*м

ε

tg δ

Р

г/см3

35

1013

0.003...0.03

1.1-1.46


НОВОЛАЧНІ смоли одержують реакцією поліконденсації фенолу з формальдегідом при нестачі останнього (100 кг фенолу - 27 кг формальдегіду) + 15% уротропіну(CH2)6N4. Як каталізатор HCl. Речовина виглядає як густа маса світлокоричневого кольору. Вона розчиняється в ацетоні і етиловому спирті.

Властивості:

EПР

кВ/мм

tпл

0С

V

Ом*м

ε

tg δ

Р

г/см3

12

1010

0.05...0.1

1.28-1.32


ЕПОКСИДНІсмоли - являють сиропи рідини, жовтого, або світло-коричневого воляру. В готовому виді низькомолекулярна речовина. Одержують реакцією поліконденсації при взаємодії епіхлоргидриду гліцерину з дифініл - пропаном (діаном).

| |

| ___ СН3 СН3 ___ |

| / \ | | / \ |

-СН2-СН-СН2-О - - С - . . . - С - - О -СН2-СН-СН2-

\ / | \___/ | | \___/ | \ /

О | СН3 СН3 | О

| |n

У якості отверджувача застосовуються ангідриди малеїнової і фталієвої кислот. В основі структури лежить епоксі група.

CH2-CH

\ / - епоксі група.

О

При прийманні твердого стану володіють великою механічною міцністю і водостійкістю.

Властивості:

EПР

кВ/мм

tраб

0С

V

Ом*м

ε

tg δ

Р

г/см3

σ

кГ/см2

30

100...110

1013

0.001...0.005

1.2-1.3

800


ІV.1.3.4. Природні смоли.

КАНІФОЛЬ- склообpазна речовина, яку одержують переробкою живиці - соку хвойних дерев. Після відгону з живиці води утворюється - каніфоль. До складу якої входять кислоти: абієтинова, колофеїнова, ефірні олії і т.д. При нагріванні каніфолі разом з металами, або їх окислами, одержують солі, які називаються резинити. Каніфоль розчиняється в нафтових оліях і інших рідких вуглеводоpодах, pослинних оліях, скипидарі.

Характеристики:

EПР

кВ/мм

tраб

0С

V

Ом*м

S

Ом

ε

tg δ

Р

г/см3

σ

кГ/см2

20

70

1012

1012 - 1013

2.8

0.01...0.05


Е=f(to*c)

На повітрі каніфоль окислюється. Розчиняється в багатьох розчинниках. У розчиненому виді застосовується у нафтових оліях, при виготовленні пpопиточних і заливальних кабельних компаундів; pезиноти служать сикативами для масляних лаків.

У електроніці застосовуються в якості загустивачів олій компаундів, а також сикативів - речовин, прискорюючих процеси висихання Маслових лаків.

ШЕЛАК- продукт життєдіяльності комах, які перероблюють сік тропічних дерев і виділяють напливи сирої смоли, що містить 85% шелаку, 8% воску, 7% фарбуючих речовин. Добувається в тpопічних станах Південної і Південно-Східній Азії.

Технологія: Сирець попитують в гарячій воді і сушать, потім плавлять і фільтрують. Речовина має вид крихкої лусочки.

Характеристики:

EПР

кВ/мм

tраб

0С

V

Ом*м

S

Ом

ε

tg δ

Р

г/см3

σ

кГ/см2

30

120

1014

0.02-0.08

20 - 30

50 - 60

1013-1015

3.5

0.01

Добре розчиняється у спиртах, мінеpальних оліях, ефіpах. Виготовлення на його основі що клеять спиртових лаків.

При боргом нагpіванні шелак запікається, стає неплавким і нерозчинюється. Увозиться з Індії.

КОПАЛИ- тугоплавкі смоли з характерним блиском, великий твердістю і порівняно важким розчиненням.

Їх добувають:

  • як копалини- це продукти розчинених раніше смолоносній деревини;

  • як смолинині зростаючих дерев в тропіках.

КОПАЛИ- застосовують як добавки до масляних лаків, для збільшення твердості плівки покpитя. Розшуканий копал - янтар добувають на збережі Балтійського моря. Його рідко застосовують для виготовлення введень у пристрої, де необхідно високий опор.

Питання перевірки знань:

  • Що таке полімер?

  • Коло влаштування полімерів у електротехніці?

  • Перелікувати загальні технології їх отримання?

  • Хімічні способи утворення полімерів?

  • Загальне значення застосування полімерів у промисловості?

  • З'ясувати вплив типу полімеру на електричні характеристики?

  • Полістирол його види, коло влаштування?

  • Поліетилен його види, коло влаштування?

  • Поліхлорвініл його види, коло влаштування.?

  • Фторопласти їх склад, загальні властивості, види та влаштування?

Джерела:

Л1-стр. 227-239

Л2-стр. 120-148

Л3-стр. 153-175

Тема ІV.1.4. Пластичні маси.

ПЛАН

ІV.1.4.1. Поняття про пластмаси, основні компоненти.

ІV.1.4.2. Класифікація пластмас.

ІV.1.4.3. Шарові пластмаси, характеристика, основні властивості.

ІV.1.4.4. Плівкові матеріали, характеристика, основні властивості.

ІV.1.4.5. Каучукоподібні термопласти.