Виды диэлектриков

Бутадиен-стирольный каучук (СКС) представляет собой сополимер бутадиена и стирола. В зависимости от соотношения мономеров в исходной смеси получают каучуки с различным содержанием стирольных звеньев в сополимере (марки СКС-18, СКС-28, СКС-40 и т.п.). Это каучуки общего назначения, значительно превосходящие по свойствам полибутадиен. В сочетании с наполнителями и пластификаторами они применяются для большинства резиновых изделий (в том числе для изготовления жевательных резинок).

Бутадиен-стирольный каучук обладает отличным сочетанием функциональных свойств  в различных областях применения. Этот каучук считают лучшим каучуком общего назначения благодаря отличным свойствам высокой стойкости к истиранию и высокому проценту наполняемости. С увеличением содержания звеньев стирола (α-метилстирола) в сополимере снижается эластичность каучука, ухудшается морозостойкость, но увеличиваются прочностные показатели. Характерной особенностью бутадиен-стирольных (α-метилстирольных) каучуков является низкое сопротивление разрыву незаполненных вулканизатов. Эти каучуки имеют более высокую температуру стеклования по сравнению с натуральным каучуком и уступают натуральному каучуку по морозостойкости. Важным преимуществом бутадиен-стирольных каучуков перед натуральным каучуком является меньшая склонность к образованию трещин, более высокая износостойкость, паро- и водонепроницаемость, лучшее сопротивление тепловому, озонному и световому старению. Хорошими диэлектрическими свойствами обладают каучуки с высоким содержанием стирола (количество стирола в смеси мономеров 50 вес. % и выше).

Полибутадиеновый  каучук

Большая часть полибутадиенового  каучука в настоящее время  производится 1,4-цис типа, но некоторые имеют смешанную структуру звеньев. Будучи ненасыщенным каучуком, он с легкостью вулканизуется с серой. Полибутадиеновый каучук обладает отличной стойкостью к низким температурам и к истиранию. Но при этом, он не обладает высокой прочностью при растяжении и обычно наполняется упрочняющими добавками. Он также имеет меньшую прочность на растяжение, плохую технологическую переработку и плохое сцепление с дорогой по сравнению с натуральным каучуком. Поэтому в рецептурах резинотехнических изделий он перемешивается с натуральным каучуком или бутадиен-стирольным каучуком.

Полибутадиеновые каучуки используются в большом количестве в смесях с другими эластомерами, для придания хорошего свойств гистерезиса и  стойкости к истиранию. Смеси  полибутадиена с бутадиен-стирольным или натуральным каучуками широко используются в легковых и грузовых шинах для улучшения устойчивости к растрескиванию. Кроме этого полибутадиеновый каучук используется как модификатор в смесях с другими эластомерами для улучшения морозостойких свойств, стойкости к тепловому старению, истиранию и растрескиванию.

Бутилкаучук имеет уникальную способность  удерживать воздух, что обеспечивает ему безусловный приоритет в  шинной промышленности при производстве камер и диафрагм. Автомобильные  камеры из бутилкаучука сохраняют исходное давление воздуха в 8-10 раз дольше, чем аналогичные камеры из натурального каучука, что повышает срок службы шины минимум на 10-18% по сравнению с натуральным каучуком. Каучук стоек к воздействию озона и имеет хорошую стойкость к полярным растворителям, водным растворам кислот и окисляющих реагентов. Он обладает хорошей стойкостью к животному и растительному маслу, но бутилкаучук нестоек к воздействию минеральных масел. Прочность на разрыв бутилкаучука немного меньше по сравнению с натуральным каучуком, но при высоких температурах этот показатель одинаковый для обоих каучуков. Стойкость к истиранию хорошая, когда каучук тщательно наполнен (также как остаточная деформация сжатия), но упругость все, же остается очень низкой. К недостаткам бутилкаучука относятся его низкая скорость вулканизации, неудовлетворительная адгезия к металлам, плохая совместимость с некоторыми ингредиентами, малая эластичность при обычных температурах, высокое теплообразование при многократных деформациях.

Некоторые из этих существенных недостатков  бутилкаучука (такие, как низкая скорость вулканизации, препятствующая его применению в смесях с другими каучуками, низкая адгезия ко многим материалам, особенно металлам) устраняются частичным  изменением химической природы полимера. Например, введением в макромолекулы каучука небольшого количества атомов галогенов. Бромбутилкаучук (от 1 до 3.5 вес. % брома) перерабатывается и смешивается с ингредиентами так же, как и бутилкаучук. Но при этом бромбутилкаучук вулканизуется значительно быстрее, чем бутилкаучук. Скорость вулканизации бромбутилкаучука сравнима со скоростью вулканизации натурального, бутадиен-стирольного и других каучуков, что делает возможным его применение в смесях с этими эластомерами. Близкими свойствами обладают и другие галогенированные бутилкаучуки, например, хлорбутилкаучук (1.1 - 1.3 вес. % хлора). Однако скорость вулканизации и свойства вулканизатов хлорбутилкаучука несколько ниже, чем бромбутилкаучука.

 Этиленпропиленовые каучуки

Этиленпропиленовые каучуки самые легкие каучуки, которые имеют плотность от 0,86 до 0,87. Свойства зависят от содержания и вариации этиленовых звеньев в сополимерных звеньях. Этиленпропиленовый каучук не содержит двойных связей в молекуле, бесцветный, имеет отличную стойкость к воздействию тепла, света, кислорода и озона. Для насыщенных этиленпропиленовых каучуков применяется перекисная вулканизация.  Каучук этилен-пропилен-диеновый, который содержит частичную ненасыщенность связей, допускает вулканизацию с серой. Он немного меньше устойчив к старению, чем этиленпропиленовый каучук. Насыщенный характер сополимера этилена с пропиленом сказывается на свойствах резин на основе этого каучука. Устойчивость данных каучуков к теплу и старению намного лучше, чем у бутадиен-стирольного и натурального каучуков. Готовые резиновые изделия имеют также отличную стойкость к неорганическим или высокополярным жидкостям таким, как кислоты, щелочи и спирты. Свойства резины на основе данного вида каучука не изменяются после выдерживания ее в течение 15 суток при 25С в 75%-ной и 90%-ной серой кислоте и в 30%-ной азотной кислоте. С другой стороны стойкость к алифатическим, ароматическим или хлорсодержащим углеводородам достаточно низкая.

Цис-1,4-полиизопреновый  каучук

Синтетический каучук цис-1,4-полиизопрен довольно легок (плотность 0,90 до 0,91). Полиизопреновый каучук на все 100% состоит из углеводородного каучука (за исключением маслонаполненных марок) в отличие от натурального каучука, который имеет в своем составе протеины, смолы и т.д. (до 6%).

Несмотря на химическую идентичность с натуральным каучуком, синтетический  полиизопреновый каучук имеет небольшие  различия с преимуществами и недостатками по сравнению с натуральным каучуком. В то время как натуральный  каучук не очень однородный в цвете, вязкости и чистоте, синтетический полиизопрен более однородный, легок в переработке, светлее в цвете и более чистый. Но он имеет немного худшие характеристики в прочности сырого полимера (эта характеристика особенно важна при изготовлении шины) и в модуле. Полиизопреновый каучук обладает более высоким удлинением, чем натуральный каучук. Вот небольшие различия свойств вулканизованных каучуков.

 Коросил. Коросил, каучукоподобный материал, – это пластифицированный поливинилхлорид, приготовленный из винилхлорида, который, в свою очередь, получают из ацетилена и хлороводородной кислоты. Коросил замечательно стоек к действию окислителей, в том числе озона, азотной и хромовой кислот, и поэтому используется для внутренней облицовки цистерн с целью защиты их от коррозии. Он непроницаем для воды, масел и газов и в силу этого находит применение как покрытие для тканей и бумаги. Каландрованный материал используется в производстве плащей, душевых занавесок и обоев. Низкое водопоглощение, высокая электрическая прочность, негорючесть и высокое сопротивление старению делают пластифицированный поливинилхлорид пригодным для изготовления изоляции проводов и кабелей.

Кремнийорганические каучуки (силиконовые каучуки), один из видов кремнийорганических полимеров невысокой молекулярной массы. Применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (напр., искусственных клапанов сердца) и др. Жидкие кремнийорганические каучуки — герметики. Благодаря исключительной термостойкости, на ряду с высокими диэлектрическими свойствами и хорошей морозостойкостью, резины, изготовленные на основе кремнийорганического каучука, применяются для жароупорных формовых прокладок, уплотнений, диафрагм, мембран, клапанов, деталей мощных прожекторных установок, электроизоляций и др. резиновых технич. изделий, предназначенных для работы в условиях низких и высоких температур. Эластичность резин на основе кремнийорганического каучука сохраняется длительное время при температурах от -60 до +225°C, а кратковременно до +250 - 300°C

Кремнийорганические соединения выгодно  отличаются от каучуков: а) прежде всего  незначительной изменчивостью свойств  в широком интервале температур и, следовательно, высокой морозостойкостью (при рабочих температурах до 2000С  их механические свойства мало меняются, при –600С они также сохраняют упругость); б) значительной химической стойкостью, особенно к кислороду и озону, гидрофобностью; в) негорючестью при нагревании без соприкосновения с пламенем; г) диэлектрическими свойствами. Силиконовые каучуки (состоят из полимера, наполнителя и вулканизатора) представляют собой обычные линейные полидиметилсилоксаны с относительной молекулярной массой 250000-450000. Нагревание приводит к сшивке линейных полимеров поперечными связками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Керамические  диэлектрические материалы

Электрокерамические материалы представляют собой искусственные твердые  тела, получаемые в результате термической  обработки (обжига) исходных керамических масс, состоящих из различных минералов (глины, талька и др.) и других веществ, взятых в определенном соотношении. Из керамических масс получают различные электрокерамические изделия: изоляторы, конденсаторы и др. В процессе высокотемпературного обжига данных изделий между частицами исходных веществ происходят сложные физико-химические процессы с образованием новых веществ кристаллического и стеклообразного строения.

Электрокерамические материалы делят  на 3 группы: материалы, из которых изготовляют  изоляторы (изоляторная керамика), материалы, из которых изготовляют конденсаторы (конденсаторная керамика), и сегнетокерамические материалы, обладающие аномально большими значениями диэлектрической проницаемости и пьезоэффектом. Последние получили применение в радиотехнике. Все электрокерамические материалы отличаются высокой нагревостойкостыо, атмосферостойкостью, стойкостью к электрическим искрам и дугам и обладают хорошими электроизоляционными свойствами и достаточно высокой механической прочностью.

Наряду с электрокерамическими материалами, многие типы изоляторов изготовляют из стекла. Для производства изоляторов применяют малощелочное и щелочное стекла. Большинство типов изоляторов высокого напряжения изготовляют из закаленного стекла. Закаленные стеклянные изоляторы по своей механической прочности превосходят фарфоровые изоляторы.

 Керамика  -   это   особым   образом   обработанные   смеси   различных

неорганических веществ в тонкоизмельченном  состоянии.  Детали  и  сборочные

единицы  из   керамики   широко   применяют   в   электронике,   автоматике,

телемеханике, вычислительной технике, квантовой электронике и др.  благодаря

ряду   замечательных   свойств:   нагревостойкости,   высокой   механической

прочности, малым диэлектрическим  потерям,  инертности  к  ряду  агрессивных

сред, стабильности и надежности работы в  течение длительного времени при

термоударах, изменении влажности  и давления, радиационной стойкости.

Свойства керамики зависят от состава  смеси (химического и  процентного

соотношения веществ), режима обработки.

 В производстве приборов  широко применяют: радиокерамику (тибар, ситал,

стеатит, форстеритовую, глиноземистую, бериллиевую и др.),  электрокерамику

( радиофарфор, стеатит и др.), керамику,  как конструкционный материал 

(например, в опорах гироскопов - 22ХС, ЦМ-332) и др.

Фарфор С самого начала развития электротехники фарфор широко использовался как электроизоляционный материал, и в настоящее время он является одним из основных изоляционных материалов. Глазурь защищает фарфор от проникновения влаги внутрь неизбежно образующихся в нем пор; глазурованные изоляторы достаточно водостойки и могут работать в открытых установках, на воздушных линиях электропередачи, подвергаясь действию атмосферных осадков.

Электротехнический фарфор содержит примерно 70 % SiO2 и 25 % А12О3 (прочее — К2О, Na2O, Fe2Og и другие оксиды).

Обожженный фарфор имеет плотность 2,3—2,5 Мг/м3; его, а/ составляет (3— 4,5)-10~6 К""1.

Из фарфора изготавливают самые  разнообразные электрические изоляторы (рис.4).

 

 

 

Стеатит Стеатит это неорганический материал на основе натуральных материалов, преимущественно магнезиумсиликаты. Он отличается высокой устойчивостью к температурам, токам утечки и на пробой, и  применяется в основном  в электротехники и энергетике. 

Рис.5.Ультрафарфор.

Стеатит обладает очень высокой  механической прочностью и благодаря специальным способам формовки позволяет достигнуть высокой точности и стабильности при производстве.

Стеатит - это силикатные материал на основе минерала стеатит (3 MgO 4SiO2 H2O)

с содержанием порядка 75-90%. Содержит также глину и другие специальные добавки.

Типичные стеатитные материалы  имеют следующий состав  58-65% SiO2,

26-32% MgO, 3-6% AI2O3, 1,3% Na2O (у  C 220), или 7% BaO (у C 221).