3.1. Синтетические жидкие диэлектрики

Кремнийорганические жидкости вещества, молекулы которых состоят из чередующихся атомов кремния Si и кислорода О (структурную формулу см. выше) и имеют линейное строение. Кремний–кислородная связь называется силоксановой и имеет высокую термическую и химическую стойкость (энергия связи равна 374 кДж/моль), поэтому кремнийорганические соединения устойчивы при высоких температурах (вплоть до 250°С) [2].

Кремнийорганические жидкости бесцветны, растворимы в органических растворителях (например, бензоле), нерастворимы в воде и спиртах. Нетоксичны, не вызывают коррозии металлов, обладают очень низкой гигроскопичностью и морозостойкостью (–70°С). Их можно отнести к неполярным диэлектрикам. Используют для пропитки конденсаторов, работающих при повышенных температурах.

Недостатки: сравнительно легко загораются (горят сильно коптящим пламенем), значительно (в несколько десятков и даже сотен раз) дороже нефтяных масел.

Фторорганические жидкости вещества, молекулы которых состоят из атомов углерода и фтора, при этом молекулярную цепь образуют атомы углерода. В зависимости от величины молекул эти соединения могут быть газообразными (например, CF₄, C₂F₆, C₃F₈, C₄F₈, C₄F₁₀), жидкими (например, C₅F₈, C₈F₁₆, C₁₄F₂₄) или твердыми (например, полимер ПТФЭ (—CF₂—CF₂—). Указанные соединения пожаробезопасны (полностью негорючи), трекингостойки, абсолютно негигроскопичны и имеют высокую нагревостойкость (до 300°С).

Фторорганические жидкости неполярный диэлектрик. Они обеспечивают более интенсивный отвод тепла от охлаждаемых обмоток и магнитопроводов трансформатора, чем нефтяные масла и кремнийорганические соединения. Кроме того, их пары над жидкостью, в особенности при повышенном давлении, значительно увеличивают электрическую прочность газовой среды в аппарате и повышают U_ПР.

Недостатки: токсичность некоторых видов фторорганических жидкостей, взаимодействие с резинами, окисью железа (окалиной, ржавчиной), медью, что приводит к их загрязнению, а также высокая стоимость (более чем в 1000 раз дороже нефтяных масел) [2].

3.2.Термопласты

Термопласты, или термопластичные полимеры, представляют группу диэлектриков, обладающих хорошими электрическими свойствами (табл. 3.1), поэтому их широко используют в электро– и радиотехнике.

Таблица 3.1. Физико–химические свойства полиолефинов

Свойства	ПЭВД	ПЭСД	ПЭНД	ПП
Молекулярная масса М•104	1,9–4,8	4–7	7–35	8–20
Разветвленность, число —СH3 групп на 1000 атомов С	20–30	1,5–2,5	3–7	–
Плотность, кг/м3	918–935	960–970	945–955	890–910
Степень кристалличности, %	55–65	85–95	75–85	80–95
Разрушающее напряжение, МПа: при растяжении, σр МПа: при изгибе, σи	12–16 12–17	25–38 25–40	22–32 20–35	28–40 90–120
Относительное удлинение при разрыве, %	150–600	200–800	400–800	150–600
Температура размягчения по Вика, ºС	–	–	–	145–150
Температура плавления, ºС	105–115	130–135	125–130	160–170
Морозостойкость, ºС	–70	–70	–70	–10~–15
Удельная теплоемкость, кДж/(кг• К)	2,09–2,85	2,3–2,7	2,3–2,7	1,87–2,09
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м• К)	0,20–0,33	0,22–0,35	0,22–0,35	0,13–0,22
Диэлектрическая проницаемость ε при 106 Гц	2,2–2,3	2,2–2,3	2,2–2,4	2,1–2,3
Тангенс угла диэлектрических потерь, tgδ при 106 Гц 2 ■ 10 •	2•10–4 –3•10–4	2•10–4 –3•10–4	2•10–4 –5•10–4	3•10–4 –5•10–4
Удельное электрическое сопротивление: ρS – Ом ρV – объемное.Ом•м	4•1014 1015	4•1014 1015	4•1014 1015	– 1014–1015

Макромолекулы их (например, полиэтилена (ПЭ)) имеют строение линейное или разветвленное. В большинстве случаев термопласты это аморфные или аморфно–кристаллические полимеры, нерастворимые в воде, зато, как правило, растворимые в близких по природе органических растворителях; они мало гигроскопичны, стойки к химически агрессивным средам (кислотам и щелочам). Ряд из них имеет достаточно низкую температуру стеклования, поэтому при комнатной температуре они обладают гибкостью и эластичностью. При температурах выше температуры текучести термопласты переходят в вязкотекучее состояние и под действием внешнего давления принимают заданную форму, которую сохраняют после охлаждения. В этом состоянии из них изготавливают изделия. Повторный нагрев снова приводит термопласты в пластическое состояние [2].

Все термопласты, за редким исключением (например, политетрафторэтилен (ПТФЭ) и полиимиды), горючи, а изделия из них пожароопасные. Для снижения горючести и повышения тем самым пожаробезопасности электро– и радиоаппаратуры в полимеры в ряде случаев вводят антипирирующие добавки.

Антипирен–это вещество, которое при температуре горения разлагается с выделением большого количества негорючих газообразных продуктов (Н₂О), снижающих концентрацию кислорода в зоне горения до величины гашения пламени.

В большинстве случаев термопласты используют в производстве изделий без наполнителей, поэтому их часто называют смолами, которые могут быть природными и синтетическими. Все смолы, рассматриваемые в 3.2 синтетические. В электроизоляционной технике термопласты применяют как самостоятельно, например изоляция проводов и кабелей, каркасы катушек индуктивности, пленки для производства конденсаторов, волокнистые материалы, так и в виде составной части клеев, лаков, компаундов, пластмасс. Используют их и как конструкционные материалы. Все термопласты по своему поведению в электрическом поле подразделяются на две большие группы: термопласты неполярные и полярные. Для снижения температуры стеклования Т_с, увеличения термо– или светостойкости или улучшения какого–либо другого свойства в термопласты вводят небольшие количества соответствующих добавок (стабилизаторов, пластификаторов и т.п.), в некоторых случаях – красители [2].