Сера и ее кислородсодержащие соединения. Свойства и получение

Полимерные диэлектрики  широко применяются в электротехнике и радиотехнике как материалы  различных электротехнических изделий, защитных покрытий кабелей, проводов, изоляционных эмалей и лаков.

Органические  полупроводники. К полупроводникам относят вещества, электрическая проводимость которых лежит в пределах 10^-10- 10^-4  Ом^-1×см^-1. Электрическая проводимость полупроводников возрастает с увеличением температуры и при воздействии света. Некоторые полимеры обладают полупроводниковыми свойствами. Обычно это полимеры с системой сопряженных двойных связей. Полупроводниковые свойства таких полимеров обусловлены наличием делокализованных π-электрононов сопряженных двойных связей.

В электрическом поле определенного  напряжения эти электроны могут  перемещаться вдоль цепи, обеспечивая  перенос заряда. Примерами органических полупроводников могут служить  полиацетилен , поливинилены  , полинитрилы  , продукты термической обработки полиакрилонитрила

Легированные органические полупроводники могут применяться  в качестве электродных материалов аккумуляторов, пластин конденсаторов, а в перспективе и для замены металлов ( органические металлы).

                          Применение полимеров в энергетике

В настоящее время широко применяется большое число различных  полимеров.

Полиэтилен [-CH₂-CH₂-]_n- термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации при температуре до 320С и давлении 120- 320 МПа (полиэтилен высокого давления) или при давлении до 5 МПа с использованием комплексных катализаторов ( полиэтилен низкого давления). Полиэтилен низкого давления имеет более высокие прочность, плотность, эластичность и температуру размягчения, чем полиэтилен высокого давления. Полиэтилен характеризуется устойчивостью к агрессивным средам ( кроме окислителей), влагонепроницаем, набухает в углеводородах и галогенопроизводных. Хороший диэлектрик может эксплуатироваться в пределах в пределах температур от -20 до +100С. Облучением можно повысить теплостойкость полимера. Из полиэтилена изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные пленки и оболочки кабелей (высокочастотных, телефонных, силовых).

Полипропилен [-CH(CH₃)-CH₂-]_n- кристаллический термопласт, получаемый методом стереоспецифической полимеризации. Обладает более высокой термостойкостью (до 120-140С), чем полиэтилен. Имеет высокую механическую прочность, стойкость к многократным изгибам и истиранию, эластичен. Применяется для изготовления труб, пленок аккумулятора баков и др.

Полистирол  - термопласт, получаемый радикальной полимеризацией стирола. Устойчив к действию слабых растворов кислот, щелочей, алифатических углеводородов, растворим в спиртах, ароматических углеводородах и кетонах.

Полистирол обладает высокой  механической прочностью и диэлектрическими свойствами и используется как высококачественный электроизоляционный, а также конструкционный  и декоративно- отделочный материал в приборостроении, электротехнике, радиотехнике. Гибкий эластичный полистирол, получаемый вытяжкой в горячем состоянии, применяется для оболочек кабелей  и проводов.

Поливинилхлорид [-CH₂-CHCl-]_n – термопласт, изготовленный полимеризацией винилхлорида. Устойчив к действию растворов кислот, щелочей и солей. Растворим в циклогексаноне, тетрагидрофуране, ограничено – в бензоле и ацетоне. Трудногорюч, механически прочен. Диэлектрические свойства хуже, чем у полиэтилена. Применяется как изоляционный материал проводов и кабелей, а также как химически стойкий конструкционный материал, который можно соединять сваркой.

Политетрафторэтилен (фторопласт) [-CF₂-CF₂-]_n- термопласт, получаемый методом радикальной полимеризации тетрафторэтилена. Обладает исключительной химической стойкостью к кислотам, щелочами окислителям. Прекрасный диэлектрик. Имеет очень широки температурные пределы эксплуатации ( от -270 до +260С) (при 400С разлагается с выделением фтора). Не растворяется в органических растворителях, не смачивается водой. Фторопласт используется как химически стойкий конструкционный материал в химической промышленности. Как лучший диэлектрик применяется в условиях, когда требуется сочетание электроизоляционных свойств с химической стойкостью. Кроме того, его используют для нанесения антифрикционных, гидрофобных и защитных покрытий.

Полиметилметакрилат ( плексиглас) – термопласт, получаемый методом полимеризации метилметакрилата. Механически прочен, устойчив к действию кислот, щелочей, бензина, масла, атмосферостоек.  Растворяется в дихлорэтане, ароматических углеводородах, кетонах, сложных эфирах. Бесцветен и оптически прозрачен. Применяется в электротехнике, радиотехнике и приборостроении, лазерной технике, как конструкционный материал, а также как основа клеев.

Полиамид – термопласт, содержащий в основной цепи аминогруппу –NH-CO-, например (капрон) [-NH-(CH₂)₅-CO-]_n. Их получают поликонденсацией, так и полимеризацией. Плотность полимеров 1,0-1,3 г/см³. Характеризуется высокой прочностью, изностойкостью, диэлектрическими свойствами. Устойчивы в маслах, бензине, разбавленных кислотах и концентрированных щелочах. Применяются для получения волокон, изоляционных пленок, конструкционных, антифрикционных и электроизоляционных изделий.

Синтетические каучуки (эластомеры) получают эмульсионной или стереоспецифической полимеризацией. При вулканизации превращаются в резину, для которой характерна высокая эластичность. Промышленность выпускает большое число различных синтетических каучуков (СК), свойства которых зависят от типа мономеров. Многие каучуки получают совместной полимеризацией двух и более мономеров. Различают СК общего и специального назначения. К СК общего назначения относят бутадиеновый [-CH₂-CH=CH-CH₂-]_n и бутадиен-стирольный [-CH₂-CH=CH-CH₂-]_n-[CH₂-CH(C₆H₅)-]_n. Резины на их основе используются в изделиях массового назначения (шины, защитные оболочки кабелей и проводов, ленты и т.д.). Из этих каучуков также получают эбонит, широко используемый в электротехнике.

Кремнийорганические полимеры ( силиконы) – содержат атомы кремния в элементарных звеньях макромолекул, например:

Большой вклад в разработку кремнийорганических полимеров  внес советский ученый К.А. Андрианов. Характерной особенностью этих полимеров  является высокая тепло- и морозостойкость, эластичность. Кремнийорганические  вещества используют для получения  лаков, клеев, пластмассы и резины. Резины могут эксплуатироваться при  температуре от -90 до +300С, обладают атмосферостойкостью, высокими электроизоляционными свойствами (ρ=10¹⁵-10¹⁶ Ом*см). применяются для изделий, работающих в условиях большого перепада температур, например для защиты покрытий космических аппаратов, холодильных аппаратов и т.д. 

Феноло- и аминоформальдегидные смолы получают поликонденсацией формальдегида с фенолом или аминами. Это термоактивные полимеры, у которых в результате образования поперечных связей невозможно превратить в линейную структуру, т.е. процесс идет необратимо. Их используют как основу клеев, лаков, ионитов и пластмасс.

Пластмассы на основе фенолоформальдегидных  смол получали название фенопластов, на основе мочевино- формальдегидных смол- аминопластов. Фенопласты стойки к действию воды, растворов кислот, солей и оснований, органических растворителей, трудногорючи, атмосферостойкие, являются хорошими диэлектриками. Используются в производстве печатных плат, корпусов электротехнических и радиотехнических и радиотехнических изделий, фольгированных диэлектриков. Аминопласты характеризуются высокими диэлектрическими и физико - механическими свойствами, устойчивы к действию света и УФ – лучей, трудногорючи, стойки к действию слабых кислот и оснований и многих растворителей. Они могут быть окрашены в любые цвета. Применяются для изготовления электротехнических изделий (корпусов приборов и аппаратов, выключателей, плафонов, тепло- и звукоизоляционных материалов и др.).