Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 227. Текучесть полимеров в различных температурных условиях: а — ниже температуры стеклования; б — вблизи температуры текучести (и =* const; /=-= const)
501
Рис. 228. Влияние степени полимеризации на временное сопротивление на разрыв а„
<лв,Ла У всех полимерных материалов. Харак-
терно повышение хрупкости, особенно для пленок и • материалов с сильно развитой поверхностью. Могут изменяться также и электрические свойства. Процессы старения полимерных материалов вызываются изменением их строения или состава:
1) постепенное увеличение коэффициента полимеризации;
2) увеличение размеров кристаллических образований;
3) продолжение процесса сшивки цепей и образование пространственных сеток;
4) окисление и другие химические взаимодействия со средой.
Особенно сильно развиваются эти процессы при повышенных температурах, под действием света и при механических нагрузках. В настоящее время разработаны антиоксиданты для снижения окисляемости полимеров и вещества, понижающие действие поглощения света (фотоокисление).
На рис. 229 показано влияние антиоксидантов на процесс окисления полиэтилена при 400К, а на рис. 230 — изменение скорости фотоокисления полиэтилена добавлением к нему оксида цинка или тонкодисперсной сажи.
Высокополимеры представляют собой очень большой ассортимент ценных конструкционных материалов для изготовления машин и приборов. Их прочностные свойства, электрические характеристики, антифрикционные свойства привлекают внимание конструкторов. Применение полимерных материалов в машиностроении требует знания их свойств и их изменяемости в зависимости от условий эксплуатации.
Время обличения, ч
Рис. 229. Влияние антиоксиданта на процесс окисления полиэтилена:
/ -- Гіе:і антиоксиданти; 2 — 0,05% антиоксиданта. 'Л - 0.2% антиоксиданта
40 60 80 100 время, Ч
Рис. 230. Влияние добавок на
скорость фотоокисления: / — без добавок; 2 — 2% оксида цинка; 3 — 2% сажи
502
Электрические свойства полимеров. Основное применение полимеров в электротехнических устройствах определяется их диэлектрическими свойствами. Современная электротехника и радиоэлектроника применяют токи и напряжения большой величины, причем напряжения меняются от постоянного значения (/ = 0) до сверхвысоких частот (СВЧ). Поэтому требования к электроизоляционным материалам в последнее время значительно возросли.
Свойства полимерных материалов определяются составом элементарных звеньев и общим строением полимера, зависящим от внешних условий — температуры, влажности, а также от условий эксплуатации: тока, напряжения и их частоты. Основные свойства полимеров, важные для электро- и радиотехнической промышленности, — это термостойкость; влагопоглощение, склонность к поляризации, ведущей к потерям; диэлектрическая проницаемость; устойчивость к воздействию окружающей среды и к радиоактивному излучению.
Так, например, применение термоустойчивых силиконовых лаков (изоляция) в электродвигателях позволило снизить их массу и габариты, так как интервал рабочих температур значительно расширился (210-г430К) и двигатели теперь устойчиво работают при тех температурах, при которых они с изоляцией из шеллачного лака «горели».
Влагопоглощение, снижающее все электрические свойства, зависит главным образом от состава полимера. Полимеры, не содержащие полярных групп, обладают малым влагопоглощением, малой диэлектрической проницаемостью, не поляризуются и, таким образом, поглощают мало энергии и их свойства более стабильны, так как они не нагреваются в процессе работы. Поглощение энергии диэлектрическими материалами характеризуется тангенсом угла потеоь (1д б) по векторной диаграмме для реального конденсатора:
1§б--/— (при /-^бО-Ю" Гц).
< |Н'НКТ
Причем / реактивное включает в себя и / абсорбированное, т. е. и потери в диэлектрике. Потери в полимерных диэлектриках силь-но-зависят от частоты, и далеко не все полимеры могут применяться при СВЧ. Связь этих характеристик со строением полимера можно проследить по табл. 15.12, в которой приведено только ограниченное число полимеров для иллюстрации (эти данные для многих полимеров имеются в специальной справочной литературе). Радиоактивное излучение влияет и на физико-механические и на электрические свойства, но в меньшей степени подвержены этому воздействию полимеры, содержащие циклы бензольных колец. Полимеры, содержащие сопряженные двойные связи не только между атомами углерода, но и азота, обладают полупроводниковыми свойствами. Некоторые полимеры получают свойства полупроводников в результате соответствующей тепловой обработки —
503
Таблица 15.12. Некоторые диэлектрические свойства полимеров
Водопогло- Диэлектриче- *ь'6 при '/ = = 50 • 10\
Полимер щение за 24 ч, ская прони-
% (мае.) цаемость е. Гц
при 50 Гц
Неполярные
Полиэтилен Полистирол Фторопласт-4
0,01 0,04 0,00
Полярные
Полихлорвинил
Полиметилметакрилат (органическое стекло)
Полиамиды
Фенолформальдегидные смолы
0,1
0,35
1,5
0,1
2,3 2,5
2,-2
3,5
4,0 3,5 5,5
1—5 1-6 1—2
