1307

Теория материаловедение

Шпаргалка

Физика

Основные группы радиоматериалов. Требования, которые должны удовлетворять радиоматериалы. Классификация диэлектрических материалов. Структура звена полимера (молекулярные, элементарные звенья). Агрегатные и фазовые состояния полимеров. Физические (релаксационные состояния полимеров).

Русский

2013-01-06

118 KB

38 чел.

Основные группы радиоматериалов.

Со временная радиотехника и связь требует большое количество конструкций  и специальных радиотехнических материалов свойство которых должны удовлетворять самым разнообразным условиям их применения.

Радиоматериалы (РМ)- это материалы которые обладают особыми свойствами по отношению к электронным, магнитным и электромагнитным полям.

Радиоматериалы подразделяются на 4 основных группы

  1.  Проводники;
  2.  Диэлектрики;
  3.  Полупроводники;
  4.  Магнитные материалы

Это подразделение на группы является условным, некоторые из материалов в различных условиях могут быть одновременно и проводниками, и полупроводниками и магнитным материалом.

Требования, которые должны удовлетворять радиоматериалы.

  1.  обладать заданными электрическими или магнитными характеристиками.
  2.  Нормально работать при повышенных, а иногда и при низких температурах.
  3.  Иметь достаточную механическую прочность при различных видах нагрузки.(удар, излом кручение, вибрации, растяжение, сжатие, стирание и др.)
  4.  Обладать достаточной влагостойкостью, химической стойкостью. (растворители, щёлоча и др.)
  5.  Стойкостью к различным видам облучений. (солнечный свет – ультрафиолет, тепловое;  радиация – гамма распады, альфа, бета, гамма излучения; космическим частицам.)
  6.  Иметь стабильные свойства в различных условиях, обеспечивать длительную нормальную работу, не подвергаться длительному заметно выраженному старению.
  7.  Удовлетворять требованиям технологичности, то есть эти материалы должны сравнительно легко производиться (некоторые материалы можно произвести в лаборатории, то не всегда можно изготовить в больших масштабах.). Должны быть простые технологии производства. (например роботизированные комплексы).
  8.  Быть не дорогими и не дефицитными (по возможности).

Диэлектрические материалы.

Диэлектрики (изоляторы)- материалы, плохо проводящие или совсем не проводящие электрический  ток. Концентрация носителя заряда (электроны и ионы) очень мала и не превышает  (количество зарядов на 1/см кубический)

Диэлектрики обычно являются веществами, которые имеют ковалентную кристаллическую решётку, построенную из атомов сравнительно не большого размера. Также диэлектрики имеют ионную кристаллическую с большой долей ионности и малыми дефектами кристаллической решётки (+1,-1 атом в решётке).

Большинство органических веществ является диэлектриками: полимеры, газы (этан, метан, пропан), жидкости (бензол, толуол, чистый спирт). (дистиллированная вода плохой проводник)

Требования.

При длительной работе диэлектрики не должны разрушаться с выделением агрессивных веществ. Не вызывать коррозии соприкасающиеся с ним материалов, не реагировать с веществами имеющимися в окружающей среде (кислород, вода и т.д.). Не реагировать с растворами, быть устойчивыми к растворителям органическим и не органическим (ацетон, этиловый спирт и т.д.).

Классификация диэлектрических материалов.

Существует несколько видов классификации, когда за основу берётся тот или иной признак:

  1.  Классификация по области применения:

а)  Электроизоляционные материалы  для электрической изоляции, которые отделяют друг от друга токоведущие части с различным токоведущим потенциалом;

б)  Диэлектрики в конденсаторах используют для создания определённого значения электрической ёмкости конденсатора. А в некоторых случаях для обеспечения зависимости ёмкости конденсатора (ёмкости, давления, света и других факторов) – управляемые конденсаторы.

  1.  Классификация диэлектриков по возможному управлению электрическими свойствами:

а)  Пассивные диэлектрики – постоянные диэлектрические свойства;

б)  Активные диэлектрики – их свойствами можно управлять к ним относят: пьезоэлектрики (механическое давление), сегнетоэлектрики (электрические поля, давления, вибрации), пироэлектрики (под действием температуры).

  1.  Классификация диэлектриков по их агрегатному состоянию.

а)  Газовые (воздух);

б)  Жидкие (бензол, толуол, спирт);

в)  Твёрдые (полимеры, стёкла (не органические), слюда, керамика);

г)  Твердеющие материалы – в первоначальном агрегатном состоянии жидкости, но после их использования для изоляции радиоэлементов они затвердевают. (компаунды, электроизоляционные лаки).

  1.  Классификация диэлектриков  по их химической природе:

а)  Органические диэлектрики – вещества часто всего построены из соединений углерода и водорода (углеводороды), но они так же могут содержать: кислород, водород, серу и т.д. К ним относят: полимеры, резины слюду, трансформаторное масло, силиконовые масла (кремниевые органические жидкости и д.р.), диэлектрические газы.

б)  Не органические диэлектрики чаще всего они содержат: кремний кислород, алюминий и другие элементы. К ним относят соединения: кварц SiO2, силикатное стекло, керамика (на основе алюмосиликатов) SiO2+Al2O3 каолин, фарфор, теракотта, слюда, ситаллы (кристаллическое стекло)

 Твёрдое органические диэлектрики.

Органические полимеры – являются важнейшими из всех диэлектрических «…» в электричестве электросвязи и т.д.

Основные понятия о полимерах.

Полимерами называют химические соединения молекулы которых макромолекулы (ММ) построены из большого числа одинаковых или разных атомных группировок, соединённых между собой в длинные цепи.

Структура звена полимера (молекулярные, элементарные звенья)

Атомные группировки, из которых состоят полимерные цепи, исходные вещества из которых получают полимеры, называют мономерами.

Мономеры используют для  получения синтетических полимеров. (получают из нефти, природный газ, каменный уголь)

Схематично реакцию полимера получают путём полимеризации мономера, изобразить можно таким образом:

…картинка…

…картинка…

Поливенилхлорид

n-показывает число структурных звеньев в цепи макромолекул

n=Mmm/(M*стр.звена)   ;  М – молярная масса

Полимеры у которых степень n>500 относится к классу высоко молекулярных соединений (ВМС)

(полиэтилен(ПЭ), полипропилен(кульки, пластиковое трубы и т.д.), поли пропилен(ПП),ПВХ, полистирол(ПС)(ручки), капрон, лавсан)

Мвмс=10тыс до 1милн * атомную единицу массы = D (Дальтон)

Существуют полимеры у которых больше миллиона (суставы, импланты, бронежилеты) СВМП (С-сверх)

Если n=3/500 то такие полимеры – олигомеры (олиго -мало) – со сравнительно малыми цепями (смол) СФС, ЭС (эпоксидный смол…)

М (молекулярная масса) < 10000 D

Вследствие особенностей протекания полимеризации, все синтетические полимеры не однородны по длине цепи (и не только) – это свойство называется полидисперсность (полимолекулярность).

В следствии полидисперсности, определяет средне молекулярную массу молекул Мср/М(чёрточка сверху)  Мср= среднее число/ массу

Классификация полимеров

Существует множество видов классификаций.

В практических целях:

  1.  Классификация полимеров по происхождению:
  2.  Природные полимеры (П) – натуральные (П), естественные (П), био (П).

Полимеры обоз. в произ. жизни (деятельность растений и животных)

Пример: Целлюлоза (бумага) – оболочка растений, клеток (клетчатка), натуральный каучук (одуванчики), белки  (остатки аминокислот (22 вида)), дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), РНК, хитина (насекомые оболочки)

  1.  Искусственные полимеры – из натуральных природных, путём их химической обработки.

Пример: ацетат целлюлозы, нитрат целлюлозы, целлулоид, перецелин (бесдымный порох), натроклин, природный каучук + хлор (масло-, бензиностойкая резина)

  1.  Синтетические полимеры (П) – полимеры полученные из мономеров с помощью реакции полимеризации, поликонденсации.

Пример: ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, капрон, лавсан.

  1.  Классификация полимеров по  основной цепи макромолекул (ММ)

Разделяют по природе: органические (наиболее значимы) и не органические (силикатное стекло, базальт(горные породы), фарфор и т.д.)

Делят на 3 класса:

  1.  Гомоцепные полимеры – полимеры у которых главная цепь построена из одинаковых атомов химических элементов (наиболее значимы – карбонатные (карбониум))

…Картинка…

ковалентная химическая связь (4х валентна)

Пример: картинка полиэтилен; картинка полипропилен; картинка (ПВХ); картинка полистирол (ПС); картинка бутадиеновый каучук (…)

  1.  Гетероцепные полимеры – цепь состоящая из атомов углерода 1-3 или из 4х атомов (O,N,P,S)

Виды:

а) простые полиэфиры (картинка)

Пр (картинка)

полиэтилен аксид (свойства: хорошо растворим в воде, основа моющих средств, +1% к воде (пенообразователь) и например воды в 2 раза больше)

б) Сложные полиэфиры картинка

Пр картинка полиэтилентерефталат (ПЭТ) полиэфир лавсан

в)  Полиамиды (амидная группа) картинка

Пр картинка

полигексанэтилнауптинамид (NYLON, найлон, нейлон*, найлон-6.6, полиамид-6.6)

г)  Поликарбаниды (полимочевина) картинка

Пр картинка мочевина(жевачка)

д) Поликарбонаты картинка

Пр картинка (бронестекло, лазерные диски)

  1.  Элементы органические полимеры – П главные цепи которых соединяют следующие элементы: Si, Ti, Al, B, Sn. Наибольшее значение гремний органический (Si) соединение

Картинка

Полисилоксаны (силиконы)

В зависимости от длины цепи.

Олигомеры – вязкие жидкости (в место охлаждающих жидкостей)

Если ВМС с длинными цепями – силиконовый каучук (термостойкий) обычный 100 градусов , силиконовый 2000 градусов.

Электроизолирующие лаки (вес в 4 раза меньше, в пусковых токах в самолётах, выдерживают нагрев)

  1.  Классификация полимеров (П) по геометрической форме макромолекулы (ММ)
  2.  Линейные полимеры. ММ не содержат многозвенных ответвлений.

Конформации линейных ММ:

(Картинка) складчатая структура (картинка) глобула (картинка) спираль

Свойства линейных полимеров.

Большинство линейных полимеров плавятся. При охлаждении охлаждаются при повторных свойства обратимы. Способны растворятся в растворах. Если относятся к классу ВМС, то они достаточно прочны, образуют волокна, плёнки. Линейные полмеры способны кристаллизоваться.

  1.  Разветвленные полимеры – полимеры макромолекулы, которых имеют многозвенные ответвления. Бывают малоразветвленные и сильно разветвлённые.

Характерные свойства разветвленных полимеров. Имеют меньшую плотность, меньшую прочность, но большую эластичность, лучше растворяются. Имеют меньшую температуру плавления, плохо кристаллизуются.

Полиэтилен (картинка)

Линейный получить сложней чем разветвленный, если блестит то имеет кристаллическую решетку.

  1.  Сетчатые (пространственные) полимеры – полимеры у которых цепи макромолекулы соединены между собой поперечными химическими связями, при этом образовывают пространственную сетчатую структуру. (картинка)

В зависимости положения поперечных связей (сшивки) различают редко-сетчатую и густо-сетчатую.

Свойства: отличаются коренным образом от свойств линейных и разветвленных полимеров. Сетчатые не плавятся, очень термостойки, не растворяются в любом растворителе. Редко-сетчатые сетчатые ограничено набухают в растворителях. Густо-сетчатые вещества хрупкие вещества, они терма и химически стойкие.

Пример:

Редко-сетчатые – эластичная резина.

Густо-сетчатая резина – эбанит (твёрдый, хрупкий)

Сетчатое отверждение: Феноло-формальдегидный смол ФФС, отвердитель ЭС, вулканизированная резина,

  1.  Классификация полимеров по способу получения. Лек - 3. 6.03.12
  2.  Полимеризация с помощью полимеризации (полиэтилен, пропилен, ПВХ).
  3.  Поликонденсационные полимеры получают с помощью конденсации (полиэфиры, полиэтилен ПЭТ(бумага), ФФС, МФУС, ЭС, найлон 6.6 и тд.)
  4.  Полимеры полученные с помощью полимерных аналогичных превращений. (ацетат целлюлозы АЦ, нетратцеллюлозы НЦ (лаки, краски), поливиниловый спирт).
  5.  Классификация по отношению к нагреванию
  6.  Теплостойкие полимеры (термопласты – полимеры вс., которых при нагревании меняют обратимо).При повышении температуры – экструзия (выдавливание: плёнки). Прессование (трубы и т.д.). При охлаждении и отвердевают, после отвердевания - плавятся.(ПЭ, ПП, ПВХ (рамы, окна, линолеум), полистирол (корпуса ручек), капрон).
  7.  Термореактивные полимеры (реактопласты). (высоко молекулярные соединениям ВМС, олигомеры - смолы)

При нагревании расплавляются, из них могут формироваться изделия прессования (при продолжительном нагревании между макромолекулами образуются поперечные связи -сшивки), резина – вулканизация. И образуется сетчатое соединение (строение).

При повторном нагревании не будет плавится, не растворятся при использовании растворов. Только при очень высоких температурах 250-300 С начинается разложение сетчатой структуры (горение или разложение продукта)

Примеры: фенолоформальдегидные смол, мочевины, эпоксидные смолы, реактопласты, резиновые смеси (каучук и реагент) с помощью вулканизации (резиновая смесь – живая резина) – сшиваются в единую сетку.

Гомополимеры и со полимеры (ГП,СоП)

ГП – полимеры, цепи которых построены из звеньев одного типа, для синтеза берут один тип молекулы и получают цепь из одинаковых звеньев.(мономер одного типа)

nM    …-M-M-M-…

СоП (совместные полимеры) – полимеры, цепи которых построены из разнотипных звеньев (2-4 типа). nM1+M2(сополимеризация)…-M1-M2-M1-M1-M2-M2-…

(В природе 22 вида альфоамидных полимеров – белок)

Виды СоП:

  1.  Если звенья в цепи полимера чередуются хаотично, то такие сополимеры называются не регулярными, статистическими, причём могут преобладать звенья преимущественно одного полимера
  2.  Регулярные – чередующиеся (альтернативные) СоП – СоП у которых звенья цепи чередуются строго закономерно. Такие полимеры получать довольно трудно.
  3.  Блок – СоП ММ таких П состоят из довольно больших промежутков участков со звеньями одного (блок), затем участок со звеньями другого типа, потом следует первого типа и т.д. Бывают 2х-4х блочные СоП.

nM1+mM2     …- [-M1-]n/2 – [-M2-]m - [-M1-]n/2 …  (3х блочный СоП).

(для чего делают? Особые свойств задают конструкцию – какю нужно взять чтобы воплотить в реальность прибор, сейчас задают задания химикам, такой то полимер с опредилёнными свойствами, зная структуру блоков можно сделать нужный полимер.)

  1.  Привитые СоП – сополимеры у которых главная цель СоП построить одного типа, ответвляются из звеньев другого типа. Разветвленный сополимер (картинка)

Вывод:

Путём создания новых сополимеров можно получить новые материалы с заранее заданными физическими и химическими свойствами.

Методы получения полимеров (П).

  1.  Полимеризация (П-я)

П-я – реакция получения полимера путём последовательного соединения молекулярного мономера к активному центру растущей макромолекулы, в результате разрыв 2х связей или раскрытие цикла. (ковалентной макромолекулы) После каждого активного присоединения молекулы мономера в конце увеличенной макромолекулы воспроизводится новый активный центр. Для получения полимеризационных ВМС используют мономеры 3х типов:

Мономеры имеющие 2ю или 3ю связь между молекулами

(картинка)

(картинка) Полипропилен (ПП)

  1.  Мономеры

(картинка)

(картинка) Полиформальдегид (используется в механизмах часов) хорошо держат точность формы

  1.  Мономер, молекулы которого имеют циклическое строение.

(картинка) полиэтиленоксид.

При получении (П-я) выделяются побочные продукты, химический состав мономера и полимера одинаковый, те же атомы, но структура разная

В зависимости от механизма протекания П-ии разделяют на 2 типа:

  1.  Цепная П-я – в ней обозначаются активные центры видов:
  2.  Свободные радикалы – частицы имеющие не спареный электрон

(картинка) не спаренный электрон

(картинка) свободный радикал

Свободный радикалы очень активные, но не стойкие (либо вступают в реакцию, либо уничтожаются) имеют очень маленькое время.

  1.  Если центры имею заряды (+) катион и (-)анион – ионная цепная П-я.
  2.  Другим видом П-я является ступенчатая П-я, в ней не образуется активных центров (?) поликонденсации, но в отличии от неё здесь не выделяется низкомолекулярный побочный продукт.

Из цепных П-ии распространенным видом является радикально цепная П-я – радекальня П-я.

Радикальная полимеризация (П-я)

Цепной процесс радикальной П-ии включает в себя 3 последовательно идущие стадии:

  1.  Инициирование – процесс образования активного центра, т.е. свободного радикала из которого вырастает макромолекула (ММ), при его взаимодействии с молекулярным мономером.
  2.  Рост цепи последовательного соединения молекулы мономера к активному центру с сохранением каждый раз в кольцевом звене не спаренного электрона, т.е. свободного радикала R*.
  3.  Прекращение роста цепи:

а) Обрыв кинетической цепи, когда происходит полное уничтожение R*.

б) передача  кинетической цепи, когда R* передаётся на какую-то другую молекулу, из которой в последствии может вырасти новая макромолекула (ММ).

Механизм радикальной П-ии:

  1.  Инициирование.

Берут особые вещества инициатора при небольшом нагревании или светом, ультрофиолетом – распадается.

(картинка) Мономер винилового ряда

(картинка) первичный радикал

  1.  Рост цепи - последовательное присоединение ММ к центру и рост цепи.

(картинка)

(картинка)

(картинка) макрорадикал

  1.  Прекращение роста цепи.

Обрыв цепи путём рекомбинации (рассоединение) макро радикалов.

  1.  (картинка) неактивная макромолекула
  2.  (картинка) неактивная макромолекула, может образоваться новая макромолекула (передача)

Существуют и другие виды обрыва и передачи цепи.

Поликонденсация (ПК)

ПК – процесс реакции образования П путём ступенчатого взаимодействия молекулы мономера имеющих 2е или более функциональных групп.

Гидроксильная группа – ОН.

Кислотная, карбоксильная группа – СООН.

Аминогруппа – NH.

Должно быть не менее 2х групп.

В ходе реакции ПК в ходе образования побочные (?) молекулы соединяют такие как Н2O, HCl, NH2, R-OH (спирты). Химический состав мономеров различается при ПК.

Виды:

  1.  Гомо ПК, которой участвует только один вид молекулы мономера

Пример: HO-CH2-CH2-OH этилен гликоль (антифриз (тосол) в радиаторе, размешивается с водой.)

(картинка) полиэтиленгликоль (полиоксид) .

Упрощенно: (картинка)

  1.  Гетерополиконденсация (ГПК) (20.03.12)

ГПК - реакция в которой участвуют молекулы 2х различных мономеров.

Синтез полиамида из 2х мономеров адипиновой кислоты и гексомителендиамина

(картинка)

Химическое название: полигексомителенадипинамид, техническое название: полиамид 6.6, English name: найлон 6.6, бытовое: нейлон.

  1.  Линейная ПК – происходит в случае в молекуле (?) поли мономера имеет только 2 функциональные группы и в этом случае получается макромолекула линейного строения.
  2.  Пространственная ПК – 3х мерного происхождения в том случае, хотя бы один мономер имеет 3 или более функциональные группы.

Пример: ПК 3х атомного спирта глицирина и фталиевой кислоты

(картинка)

(картинка)

 Химические превращения полимеров

Полимеры как и любые химическое вещество может вступать в химические реакции, эти реакции могут быть 4х типов:

  1.  Полимероаналогичные превращения (ПАП) – реакции функциональных групп полимера с низко молекулярными соединениями, протекающие без разрыва химических связей в основной цепи макромалокулы, т.е. в реакции участвуют только боковые функциональные группы.

Пример: получение из поливинила ацетат поливинилового спирта

(картинка) щёлоч, поливиниловый спирт (ПВС)

Свойства: хорошо растворим в воде, создает водорастворимые волокна.

Применяется: водорастворимый клей, фотоэмульсия, интегральные схемы.

ПАП – используют для получения целлюлозы и хлопка, путём  их обработкиуксусной кислотой или азотной кислотой с образованием ацетатного волокна, или нитрата целлюлозы (бездымный порох)

  1.  Внутримолекулярные реакции полимеров – реакции протекающие внутри макромолекулы без разрыва основной цепи

(картинка) ПВХ хромохромные группы (хром-цвет, окраска)

  1.  Меж макромолекулярные реакции (МММР) (реакции сшивания макромолекул) – реакции, приводящие к образованию из линейных ММ в ММ сетчатой структуры.

Поперечные связи между ММ, можно получить 2мя способами:

  1.  Путём физических воздействий на ММ (воздействие температурой, облучение сетом, облучение радиацией)

Пример: поливиниловый спирт (линейный ПВС)

(картинка)

Сетчатый ПВС

  1.  При воздействии на ММ химических реагентов (сшивающих агентов, отвердителей или вулканизирующие агенты)

Пример:

(картинка) (рыболовные сети, покрытия в электротехнике)

К этому же типу реакций относят, отвердевание (эпоксидный смол диаминами лаб.1), вулканизация каучука серой с образованием резино-сетчатого полимера.

  1.  Реакции деструкции полимеров (старение полимеров) – реакции приводящие к разрыву химических связей  в основной цепи ММ.

(картинка)

Деструкция может протекать под действием физических и химических факторов:

  1.  Физические деструктивные факторы:

- свет (ультрафиолет);

- повышенные температуры;

- радиация.

  1.  Химическая деструкция, протекает под воздействием химических реагентов:

- вода (гидролиз) (лиз - разрушать)

- воздействие окислителей (кислород О2, озон О3 – озон в 100 раз ядовитее кислорода и в 10 раз ядовитей хлора)

- действие кислот (ацедолиз)

- действие спиртов (алкоголиз)

- действие аминов и т.д.

 Старение полимеров – ухудшение эксплуатационных свойств полимера под действием химических и физических факторов.

Причиной старения полимеров может быть 3:

  1.  Реакция деструкции
  2.  Реакция неконтролируемого сшивания
  3.  Структурное изменение в полимере (улетучивание пластификатора в линолеуме)

Агрегатные и фазовые состояния полимеров

Полимеры могут существовать только в 2хх агрегатных состояниях (твёрдом и жидком), в газообразном существовать не может, т.к. разрушение наступает раньше чем процесс перехода в газообразное состояние. (органические)

Полимеры могут находится в 2х фазах в аморфной или в кристаллической. Если ММ молекулы расположены хаотично, тогда полимеры находятся в аморфной фазе (жидкость или даже твёрдое вещество)

Если макромолекула расположена упорядочено, то тогда полимер находится в кристаллической фазе

(картинка) складчатая структура ММ (лента)

Из лент могут формироваться кристаллы

(картинка) кристалл

В большинстве случаев полимеры представляют из себя  2х фазовую систему в которой мельчайшие участки имеют или кристаллическую или аморфную структуру.

Степень кристалличности (альфа ка)

(Альфа Ка) = Обём кристалл к обёму общему и на 100%

Существуют полностью аморфные полимеры (альфа ка) = 0 (полимер прозрачный)

Большинство (альфа ка) от 20 до 50%

Аморфные кристаллические решетки полупрозрачные (альфа ка)= более 80%  (высоко кристаллические полимеры). Максимально кристаллический полимер (альфа ка) = 96%

Физические (релаксационные состояния полимеров)

Эти состояния характерны для аморфных полимеров. Изменение формы под действием механической силы.

Полимер может находится в 3х физических состояниях:

  1.  Стеклообразное состояние – твёрдое тело деформируется по закону Гука
  2.  Высокоэластичное состояние (ВЭ) - в этом состоянии полимер способен к большим обратимым деформациям (вытянуть в 5-10 раз, возвратить в обратное состояние, из стекла при большой температуре в ВЭ)
  3.  Вязкотекучее – напоминает жуткость с большой вязкостью (текучестью)

Температурные границе между физическими состояниями являются:

- Тс (температура стекловидная) – граница между стекловидной и ВЭ

- Тт (температура текучести) – между ВЭ и ВТ

Для определения этих температур, строят график зависимости диформации от температуры при действии постоянной нагрузки

(картинка) график температурномеханическая кривая

График можно разделить на 3 зоны:

  1.  Температурная зона собственного состояния
  2.  Высоко эластичная (ВЭ)
  3.  Высоко текучая (ВТ)

Электрические свойства полимеров

Для характеристики электрических свойств полимеров, применяют следующие показатели:

  1.  Удельное объёмное электрическое сопротивление (   ) [Ом*метр]. Показывает сопротивление оказывающее в одном кубическом метре материала помещённого в электрическое поле, проходящее через него электрический ток.

Не полярные полимеры, не содержащие примесей, имеют большее значение («Ро» порядка 10^14 -10^16 Ом*метр). Эти значения характерные для полипропанола, полистирола, политетрофторэтилен (тифлон).

Полярные полимеры такие как: ПВХ, ПЭП – имеют меньшее сопротивление.

  1.  Диэлектрические потери – это мощность рассеивания в диэлектрике (полимере) под действием переменного электрического поля. Обычно диэлектрические потери характеризуют с помощью тангенса угла диэлектрических потерь, обозначается:

Чем ниже тангенс, тем ниже диэлектрические потери, тем лучше электрическая изолирующие свойства материала у не полярных полимеров: ПЭ, ПП, ПС, ПЭТ (тифлон). (10^-4) – у полярных полимеров похуже.

  1.  Диэлектрическая проницаемость (эпсилон). Отношение ёмкости исследуемого вещества к ёмкости вакуумного сопротивления. Чем меньше диэлектрическая проницаемость, тем лучше диэлектрик защищает полимер от действия электрического поля или поражения электрическим током. Ёмкость определяется согласно ГОСТ-у при частоте (10^6 МГц).
  2.  Электрическая проницаемость. Обозначатся: (Епр) = кВ/мм или кВ/м. Электрическая проницаемость определяет напряжение к толщине. Е = Uпр/h (напряжение на толщину в мм или в м). Электрическая проницаемость сильно зависит от температуры, с повышением температуры полимера электрическая прочность повреждается (легче пробивается).
  3.  Нагревостойкость полимеров. Характеризуется температурой при которой полимер может длительно сохранять свои электроизолирующие свойства. У линейных полимеров, полученных полимеризацией, нагревостойкость не превышает (100-120*С). Более устойчивые к нагреванию кремнеорганические полимеры (силиконы), а так же полиимиды (коричневого цвета) у них длительная рабочая температура находится в пределах (180-200*С). Сетчатые полимеры имеют значительно более высокую нагревостойкость, чем линейные и разветвлённые.

Природные полимеры в радиоматериалах

Ранее они очень широко использовались, сейчас их спрос понизился. Но до сих пор используются:

- целлюлоза (бумага)

- шеллак (ракушка) – природный полимер, выработанный насекомым (?) улиткой, живущая в индии изготавливают пластмассы.

- натуральный каучук (резина и твёрдая резина (эбонит))

- каучуковый латекс (используется в электрошнурах)

… и т.д.…

Искусственные полимеры в радиоматериалах

Получают путём химической обработки природных полимеров. Относят к ним ацетаты и нетраты целлюлозы

- хлорированный (?) каучук (бензо-, мало- стойкая резина)

- продукты обработки хитина (оболочки насекомых)

… и т.д.…

Синтетически полимеры в радиоматериалах

Наиболее важный класс полимеров, используемый в радиоматериалах:

Полимеризационные П:

- полиэтилен ПЭ (употребляются в: )

- полипропилен ПП (употребляются в: )

- полиэстером ПС (употребляются в: )

- тефлон (употребляются в: )

- ПВХ (употребляются в: )

Поликонденсация П:

- капрон

- полиэтилентерефтолат (лавсан) (употребляются в: )

- смолы (олигомеры) (употребляются в: )

- эпоксидные смолы (употребляются в: )

- кремнеогранические полимеры (силеконы) (употребляются в: )

- полиамиды (употребляются в: )

Слоистые электроизолирующие пластмассы

Материал в котором, в качестве связующего вещества (П), применяют фенолоформальдегидные смолы, эпоксидные смолы и кремнеорганические многомеры. В первоначальном состоянии вязкие жидкости или лёгко плавкие вещества.

В качестве наполнителей в слоистых пластмассах применяют специальные сорта бумаги, при этом получают материал – гетенакс (монтировочные схемы). А так же различного вида тканей ХБТ (текстолит), стеклоткань (стеклотекстолит).

Слоистые пластмассы производят по следующей технологии::

- листы из бумаги или ткани, пропитывают соответствующей смолой или раствором

- несколько слоёв пропитанной и подсушенной бумагиили ткани укладывают 3-5 слоёв на металлическую плитку пресса, иногда число слоев достигает 30.

- затем включают обогрев верхней и нижней плиты пресса и эти плиты смыкают под высоким давлением.

- выдерживают при температуре 150 – 200 (градусов Цельсия) в течении нескольких минут (от 3-20 минут), проходит реакция сшивания смола и образуется сетчатый полимер (не плавкий не растворимый, высоко стойкий к температуре и химически стойкий)

Обычно берут фенолоформардегид (коричневого цвета), длительность рабочей температуры до 105 градусов Цельсия.

Иили эпоксидный (жёлтого цвета), кремниевый* от 120 до 200 градусов Цельсия, и до -60*С

Применение в радиоматериалах эластомерных материалов.

Полимеры, которые находятся в высоко эластичном состоянии, при температурах, которых эксплуатируется изделия из них.

К ним относят:

- резины, полученные из натурального или синтетического каучука.

- эластичные полиуретаны

- пластифицированный в ПВХ

И д.р. полимеры…

Эти эластомеры используют для гибких изолирующих оболочек (электрические шнуры, кабели, для получения прокладок, для эластичного покрытия на приборах)

Эластичную резину получают путём проведения реакции вулканизации каучука серой или соединением серы (сшивающий агент), при этом образуется редко сетчатый полимер, сохраняющий (?)  каучука обычно от 2х до 5и % от массы каучука берут серу.

Рассмотрим реакцию изопренового каучука с серой:

(картинка) молекулярная сера из цепей атомов

(картинка) резина эластичная (редко сетчатый полимер)

Только в среднем одно звено из 10 участвуют в реакции  с серой (S). Если взять серы в 10 раз больше 20-50% серы и провести вулканизацию, произойдёт вулканизация, получим густо сетчатую резину (эбанит) – твёрдый прочный, не эластичный, очень хрупкий материал, его применяют сейчас редко.

 Электроизолирующие органические полимерные плёнки

Плёночные материалы выпускают в виде рулонов, обладают высоко электрическим сопротивлением и хорошей механической прочностью.

Используют в качестве изолирующих слоёв в электротехнических, радиотезнических устройствах в конденсаторах и т.д.

Плёнки из (?) из (?) и синтетических полимеров из искусственных используют плёнку Целлофан –целлюлоза растворённая в медно аммиачном растворе отформованная в виде плёнки и после обработки серой кислоты, получают тонкую плёнку. Недостаток, низкая механическая прочность, изолятор для низких напряжений

Ацетат целлюлозы образуют плёнки более прочные, используют в качестве изолирующих прокладок в электротехнике.

Плёнки из синтетических полимеров

Наиболее значимы:

- полиэтилен (ПЭ) (отличается диэлектрическими свойствами, прочность не большая)

- полипропилен (ПП) (диэлектрически хуже, по механическим выше)

- плёнки из полистеролла (ПС) (отличается диэлектрически, повышенная хрупкость)

- полиэтилентерефтолат (тефлон) (более полярный полемер, как диэлектрик хуже, но по механическим свойствам прочность на много выше)

Полярные пленки из:

- капрона

- лавсана

- полиамидные, самые теплостойкие, выдерживают до 300*С

- ПВХ, бывают жесткие и пластифицированные, в следствии полярности. Используют для сравнительно низких и низких частотах.

Электроизолирующие лаки, эмали, компаунды

Компаунды – электроизоляционные составы, жидкие в момент их применения, которые затем отверждаются и в конечном (рабочем) состоянии представляют собой твёрдые вещества. В отличии от электроизолирующих лаков и эмалей не содержат летучих растворителей.

Компаунды делятся на:

- пропиточные (для пропитки обмоток, с целью цементации витков и защиты от влаги)

- заливочные (для заливки полостей в корпусах (эл. аппаратов, приборов, трансформаторах и тд), методом заливки или погружения )

- обмазочные (с целю защиты витков от мала и влаги)

 

Электроизолирующие волокнистые материалы

Бывают типа:

- бумаги (в основном из средне коротких волокон целлюлозы)

- не тканные волокна материала (получают из сравнительно длинных (?) волокон (ПП,капрон, лавсан и др), которые  скрещиваются между собой с помощью частиц клея или механическим путём пропитки)

- текстолитные волокна материалы (из ткани состоит из природных волокон (ХБ) или синтетических волокон)

Применяются:

- электроизолирующие бумаги и картон – в качестве изолирующих прокладок в электротехнике

- широкое применения нашла фибра – разновидность электротехнического картона из древесных волокон, пропитанных хлоридом цинка, затем погружают и получают очень прочный картон.

- из не тканных материалов  тканей изготавливают изолирующий материал, путём их пропитки смолами, с последовательной пропиткой между нагретыми металлическими валиками, при этом получают рулонный материал (довольно толстая плёнка) обладающий высоко механической стойкостью.

- липкие электроизолирующие ткани, используют  как изолирующее средства в эектро технике.(рулоны липкой ткани) – изолента

Электроизолирующие материалы на основе битумов

Битумы (обычно делаю асфальт)- смесь твёрдых углеводородов (чёрного цвета), получают после отгонки жидких фракций нефти (бензин, керосин, масла) – используют в качестве основы для заливочных компаундов.

Достоинства – низкая цена

Недостатки – легко плавятся при длительной эксплуатации, склонность к растрескиванию, утрата эластичности, старение.

(Устаревший материал)

В состав входит: наполнители (молотый песок, слюда и пластификаторы)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

9553. Генеалогическая классификация языков 32.5 KB
  Генеалогическая классификация языков I. Индоевропейские языки. 1. Славянские: восточные - русский, украинский, белорусский западные - польский, чешский, словацкий, верхне- и нижнелужицкий (на юге ГДР) южные - болгарский, македонски...
9554. Экономический рост и типы экономического роста 76 KB
  Повышение ставок налога, как средства внутреннего долга, может подорвать действие экономических стимулов, развитие производства и снизить естественное превращение многих программ, но самое главное может, усилит социальное напряжение...
9555. Дыхательный отдел периферического речевого аппарата 35 KB
  Дыхательный отдел периферического речевого аппарата Дыхательный отдел периферического речевого аппарата составляет энергетическую основу речи, обеспечивая так называемое речевое дыхание. Анатомически этот отдел представлен грудной клеткой, легкими, ...
9556. Парадоксальная дыхательная гимнастика А.Н. Стрельниковой 15.95 KB
  Парадоксальная дыхательная гимнастика А.Н. Стрельниковой. В логопедической работе над речевым дыханием заикающихся детей, подростков и взрослых широко используется парадоксальная дыхательная гимнастика А.Н. Стрельниковой. В гимнастике основное внима...
9557. Дыхательные движения 15.01 KB
  Дыхательные движения Дыхательные движения - это циклические (ритмические, вдох - выдох) изменения объёма грудной клетки за счет работы дыхательных мышц и эластичности аппарата внешнего дыхания. Вдох и выдох ритмически сменяют друг друга, обеспечивая...
9558. Упражнения для тренировки речевого дыхания 15.59 KB
  Упражнения для тренировки речевого дыхания Для речи обычного физиологического дыхания не хватает. Речь и чтение вслух требуют большего количества воздуха, постоянного дыхательного запаса, экономного расходования его и своевременного возобновления. В...
9559. Строение и функции голосового отдела речевого аппарата 12.62 KB
  Строение и функции голосового отдела речевого аппарата. Речевой аппарат состоит из двух отделов: центрального и периферического. К центральному отделу относиться головной мозг с его корой подкорковых узлами, проводящими путями и ядрами соответствующ...
9560. Механизм голосообразования 12.87 KB
  Механизм голосообразования Голос - это совокупность разнообразных по своим характеристикам звуков, возникающих в результате колебания эластических голосовых складок. Звук голоса - колебания частиц воздуха, распространяющихся в виде волн сгущения и р...
9561. Особенности произношения имен и отчеств 118.56 KB
  Особенности произношения имен и отчеств Сочетание имени и отчества употребляется в различных ситуациях как в письменной,так и устной речи.Многие русские имена и отчества имеют варианты произношения,которые желательно учитывать в то...