Электротехнические и конструктивные материалы

К тепловым характеристикам диэлектриков относятся: температура плавления, температура размягчения, температура каплепадения, температура вспышки паров, теплостойкость пластмасс, термоэластичность (теплостойкость) лаков, нагревостойкость, морозостойкость, тропикостойкость.

Полимеры. Общие свойства

Термореактивные полимеры получают из полимеров, которые при нагревании или при комнатной температуре вследствие образования пространственной сетки из макромолекул (отверждения) переходят в неплавкое и нерастворимое состояние. Этот процесс является необратимым.

Линейные аморфные и кристаллизующиеся полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Кристаллические полимеры обычно содержат как кристаллическую, так и аморфную фазы. Многие свойства полимеров зависят от соотношения аморфной и кристаллической фаз - степени кристалличности.

Электрические свойства полимеров. Для неполярных, очищенных от примесей полимеров, полученных полимеризацией (полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен и др.) характерны большие значения [DIE12A] (1014 - 1016 Ом.м), малый tg[Delta] (порядка 10 - 4), малое значение [Epsilon] (2.0 - 2.4). Полярные полимеры имеют более низкие значения [DIE12A] , большие значения [Epsilon] и tgб. Относительная диэлектрическая проницаемость слабополярных полимеров составляет обычно 2.8 - 4.0; для полярных в зависимости от строения полимера она меняется от 4 до 20. Влияние строения полимера на [Epsilon] в основном определяется значением дипольного момента отдельного звена макромолекулы и числом полярных групп в единице объема. [Epsilon] значительно возрастает при увеличении в полимере содержания воды. Увеличение степени кристалличности также приводит к увеличению [Epsilon]. Так, у аморфного полистирола [Epsilon] составляет 2.49 - 2.55, у кристаллического - 2.61. Для применения полимеров в кабельной технике предпочтительнее материалы с малой [Epsilon] (неполярные и слабополярные полимеры), в конденсаторостроении - с повышенными значениями [Epsilon]. При высоких частотах используются такие полимеры как полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен, в которых мала [Epsilon] и диэлектрические потери. В низкочастотных конденсаторах или при постоянном токе, можно применять полимеры с повышенными значениями [Epsilon] в стеклообразном состоянии. Текстильные материалы В связи с нехваткой кожевенных материалов, их высокой стоимостью во всём мире всё шире и шире применяются текстильные материалы для обуви. Текстильные материалы применяют в качестве верха изделия, подкладки, межподкладки, простилки, основ для искусственных кож.

Значения tg[Delta] зависят от химического строения, структуры полимера. Низкомолекулярные примеси и, в частности, влага, включения пузырей воздуха, пыль, частицы низко- и высокомолекулярных веществ могут привести к появлению дополнительных максимумов в температурной зависимости tg[Delta]. Значения tg[Delta] для неполярных полимеров лежат в пределах от 10-4 до 10-3. Вблизи и выше Тс - температуры стеклования возможен рост tg[Delta] при повышении температуры, что обусловлено повышением ионной проводимости полимера. Значения tg[Delta] полярных полимеров в сильной степени зависят от частоты и температуры, что ограничивает их применение при высоких частотах.

Электрическая прочность Епр с повышением температуры резко снижается в области Тс для аморфных и Тпл для кристаллических полимеров. Полярные полимеры имеют более высокую Епр, чем неполярные в области комнатных и низких температур.

Нагревостойкость полимерных материалов. Длительная рабочая температура линейных полимеров за исключением фторсодержащих полифенилов не превышает 120оС, особенно нагревостойкость кремнийорганических и некоторых элементоорганических полимеров, длительная рабочая температура которых достигает 180 - 200оС. Высокую устойчивость к действию повышенной температуры проявляют полимеры пространственного строения.

Природные полимеры - целлюлоза, шеллак, лигнин, латекс, протеин и искусственные, получаемые путем переработки природных - натуральный каучук, целлюлоза и др. сыграли большую роль в современной технике. В некоторых областях, например в целлюлозо-бумажной промышленности они остаются незаменимыми. Однако для производства и потребления диэлектрических материалов в настоящее время наибольшее значение имеют синтетические полимеры.

Свoйствo металлов oбъясняeтся xoрoшeй прoвoдимoстью электрического тока, a этo знaчит металл oблaдaeт бoльшoй плoтнoстью свoбoдныx электронов. Мaлoe удельное сопротивление имeют xимичeски чистыe металлы. Кaк прaвилo, сплaвы пo срaвнeнию с чистыми металлами oблaдaют бoльшим удельным сопротивлением. Извeстнo, чтo с пoвышeниeм тeмпeрaтуры сопротивление металлов увeличивaeтся.

Явление сверхпроводимости