IV.1.4.1. Поняття про пластмасу, основні компоненти.

Пластмаса має здібність під впливом зовнішнього тиску (з нагріванням) утворювати певну форму - відповідну прес-формі. Пластмаса в електротехніці застосовують в якості електроізоляційних, а також конструкційних матеріалів. Пластмаси мають високу електроізоляційну стійкість і механічну тривкість і легкість. Щільність їх коливається в межах: =(0.91.8)Мг/м3

Пластмаса складаються з декількох компонентів:

• ЗВ'ЯЗУЮЧЕ- органічний полімер, здатний деформуватися під впливом тиску.

• Наприклад: влаштовуються неорганічний полімер - скло в мікалексі, Азбоцемент в цементі.

• НАПОВНЮВАЧ- тривко зчеплюючийся з пов'язуючою речовиною - може бути порошком, волокнуватим, листовим: (кам'яне борошно, деревинне борошно, бавовняна азбестове або скляне волокно, слюда, папір, тканина) він істотно здешевлює пластмасу.

• ПЛАСТИФІКАТОР- вводиться для надання пластичності деталі.

• БАРВНИК- вводять для надання певного кольору деталі.

• СТАБІЛІЗАТОР- речовина сприятлива тривалому збереженню основних властивостей одержуваного виробу.

Особливості технології виготовлення визначаються пов'язуючим компонентом. Більшість пластмаси пресуються гарячим засобом.

IV.1.4.2. Класифікація пластмаси.

В залежності від фізико-хімічної природи пластмаси поділяють на:

• ТЕРМОПЛАСТИЧНІ(теpмопласти), які після нагрівання дозволяють багаторазове перетворення в форми.Теpмопласти- виробляються, на основі полівІнилових і поліамідних смол і ефірів. Стійкі до безлічі активних серед.

• Характеристики: σ_Р=50МПа; (l/l)=50%; tМАРТ.=650С; V=5*10¹⁵Ом*м; S=10¹⁴Ом*м; tgδ=0.010.05; ε=3.2-4.0 .

• ТЕРМОРЕАКТИВНІ (реактопласти), після першого нагрівання переходять в неплавкий стан. Реактопласти- виробляються, на основі фенолфоpмальдегідних,, каpбомідних і ін. Термореактивних смол.

• Характеристики:σ_Р=30МПа; σ_СЖ=150МПа; tМАРТ.=1880С; V =5*10¹⁰Ом*м; tgδ=0.09.

Технологія виготовлення виробів складається з:

• пресування;

• лиття;

• зварювання і клеєння.

• при ПРЕССУВАННІзастосовують прес-порошок і таблетки.

• Порошокв сухому виді утримує пластмасу в сумнішу наповнювача і пов'язуючого в сухому виді. В розчиненому виді лаковий засіб з попереднім пpопитуванням наповнювача розчином зв’язки у розчиннику, що забезпечує більшу твеpдість.

• Таблетування- для точного дозування прес-порошку, заздалегідь пресують при невеликому тиску.

• при ЛИТТІ- матеріал пом’якшують поза прес-форми, після цього утискують в прес-форму плунжером.

• при ЗВАРЮВАННІіКЛЕЄННІдеталей з пластмаси застосовують струмінь гарячого повітря або СВК.

IV.1.4.3. Шарові пластмаси, характеристика, основні властивості.

В якості наповнювача використовується листовий матеріал. Якщо - папір, то матеріал називається ГЕТИНАКС, а якщо тканина, тоТЕКСТОЛІТ. В залежності від типу тканин і паперу матеріал може мати в назві приставки:АЗБО;СКЛОі т. ін.

• ГЕТИНАКС- в даному матеріалі в якості наповнювача використовуються листи пропитаного паперу товщиноюS=(0.10.12)мм. В якості пов’язуючого використають лаки.

Технологія виготовлення:

Листи збирають в пакет, певної ваги і сушать при t=(150165)0Спід тискомР=1МПа5 хвилин. Отриманий матеріал охолоджують пропусканням води крізь сталеві листи преса. Товщина пакету досягає товщиниS=50мм.

Матеріал випускають наступних модифікацій:

• I-V- для частоти50Гц;

• I-II- висока механічна тривкість;

• III-IV- підвищена стійкість до вологи;

• V-1, V-2- підвищена електрична тривкість;

• VI-VIII- для високої частоти.

Робоча температура tРОБ.=(65...+105)0С. Іскростійкість дуже низька.EПР.=40МВ/м.

• ТЕКСТОЛІТ- в даному матеріалі в якості наповнювача використовується бавовняна тканина. В якості пов’язуючого використають бакелітову, епоксидну і фенол - формальдегідну смоли.

Матеріал випускають наступних модифікацій

• А, Б, Г- на основі бязі і міткалю;

• ВЧ- для високої частоти.

• Робоча температура tРОБ.=(65...+185)0С.

Основні МОДИФІКАЦІЇ даних матеріалів.

• АЗБОГЕТИНАКСіАЗБОТЕКСТОЛІТ- являє шарову пластмасу, отриману пресуванням азбестового паперу або тканини, які пропитані бакелітовою смолою.

• СКЛОТЕКСТОЛІТ- наповнювач без лугова тканина. Зв'язуюча речовина - фенол формальдегідна смола. Марки - СТ, СТБ.

Якщо пов'язуюча речовина - кремнійорганічна смола, марки - СТК, СТВК.

Характеристики: tРОБ.=2000С; V=5*10¹⁵Ом*м; S=10¹⁴Ом*м; tgδ=0,002 0.004; EПР.=(1035)кВ/мм.

• ТЕКСТОГЕТИНАКС- папір, а обабіч шари бавовняна. тканина.

• БАКЕЛИТОВІ(ГЕТИНАКСОВІ) трубки.

ІV.1.4.4. Плівкові матеріали, характеристика, основні властивості.

Являють собою гнучкі плівки і стрічки, які одержуються з полі-діелектриків:

• поліетилену;

• полістиролу;

• політетрафторетилену - 4;

• лавсану;

• електрокартону;

• азбесту;

• поліімідів;

• триацетат целюлози.

• ПОЛІЕТИЛЕНОВІ- одержують методом видавлювання розм'якшеного поліетилену, приt=600С, через кільцевий отвір у мундштуку. Отриманий роздувається, а на деякій відстані від мундштука, сплющується і розрізається.

Характеристики: tРОБ.=(70...+85)0С; V=1014Ом*м; h=(0,050,07)мм; tgδ=0,004; EПР.=50кВ/мм. Застосовується поліетилен ВТ.

• ПОЛІСТИРОЛЬНІ- одержують методом видавлювання розм'якшеного полістиролу (приt=1600С) через фільтру (отвір дуже малого розміру) і розтягують спеціальними пристроями, з наступним намотуванням на барабан.

Характеристики: tРОБ.=(70...+80)0С; V=5*1015Ом*м; σ_Р=9кГ/мм2; tgδ=0,005; E=(10120)кВ/мм.Застосовуються для ізоляції жив ВЧ кабелів.

• ПОЛІТЕТРАФТОРЕТИЛЕНОВІ- одержують токарським методом обточування зовнішньої поверхні заготівлі широкими різцями з наступним намотуванням на барабан.

Загальні характеристики: Товщина плівки h=0,060,25мм; σ_Р=3кГ/мм2; EПР.=30кВ/мм. Якщо плівку піддати прокатці, то можна одержати характеристики:tРОБ.=(100...+415)0С; tДЛИТ.=+2500С; V=1015Ом*м; σ_Р=12кГ/мм2; tgδ=0,0002; EПР.=200кВ/мм.

• ЛАВСАНОВІ- одержують методом екстракції з наступним розтяганням плівки.

Характеристики: tРОБ.=(50...+250)0С; V=1013Ом*м; σ_Р=(1618)кГ/мм2; tgδ=0,005; EПР.=180кВ/мм; h=(0,010,05)мм.

• ПЛІВКОЕЛЕКТРОКАРТОН.

Характеристики: V=1012Ом*м; σ_Р=(612)кГ/мм2; EПР.=35кВ/мм.

• ПЛІВКОАСБОКАРТОН- плівка, обклеєна з обох сторін азбестовим папером. h=0,3мм. Застосовується як пазову ізоляцію електромашин низької напруги. Матеріал відноситься до класу нагрівостійкісти [У].

• ПОЛІІМІДНІ- плівку одержують з полііміду. Володіє підвищеною хімічною стабільністю і підвищеної нагрівостійкістю. Застосовується в якості пазової і поміж виткової ізоляції. Для підвищення електричної міцності пазової ізоляції застосовують плівку в композиції зі склотканиноюh=(0,060,08)мм.

Характеристики: tРОБ.=(196...+220)0С; V=1017Ом*м; tgδ=0,0020,004; EПР.=250кВ/мм; tРАЗМ.=4000С; h=(0,0050,05)мм.

• ТРИАЦЕТАТЦЕЛЮЛОЗНІ- плівку виготовляють з уксуснокислого ефіру целюлози (одержують взаємодією уксуснокислого ангідриду на целюлозу). Випускають 3-х типів:

• непластифіцирувані- мають велику твердість, застосовуються для пазової ізоляції;

• слабкопластифіцирувані- твердість помітно знижена, застосовуються для пазової ізоляції;

• пластифіцирувані- мають гнучкість і розтяжні і застосовуються для ізоляції проводів.

Характеристики: tРОБ.=1800С; V=1013Ом*м; tgδ=0,0080,01; EПР.=120кВ/мм.Вологопоглинаємість 3%.

ІV.1.4.5. Каучукоподібні термопласти.

• КАУЧУКОПОДІБНІ ТЕРМОПЛАСТИ- представляють собою термопластичні полімери які не може вулканізуватися.

• ПОЛІВІНІЛХЛОРИДз додаванням пластифікаторів (для підвищення м'якості і поліпшення холодостійкості) широко застосовують для ізоляції кабельних виробів, коли не потрібно малийtgδ, висока нагрівостійкість,(l/l)=100...300%.

• ПОЛІЕТИЛЕН+ПОЛІІЗОБУТЕЛЕН(90%+10%)застосовується для виробництва еластичної ізоляції.

Характеристики: tРОБ.=1200С; V=1012Ом*м; tgδ=5*10-4; EПР.=100кВ/мм; ε=2,5.

• Для одержання еластичної, високочастотної ізоляції, з особливо високої нагрівостійкістю і малим tgδ- використовуютьПОЛІТЕТРАФТОРЕТИЛЕН і ПОЛІТРИФТОРХЛОРЕТИЛЕН.

Питання для самоперевірки:

Література:

Л1-стр. 239-240

Л2-стр. 171-179

Л3-стр. 217-221

Тема ІV.1.5. Гуми

ПЛАН

ІV.1.5.1. Поняття еластомер.

ІV.1.5.2. Натуральний каучук, характеристика, основні властивості.

ІV.1.5.3. Синтетичні каучуки, характеристика, основні властивості.

ІV.1.5.4. Класифікація гум.

ІV.1.5.5. Основні компоненти, що входять до складу гум.

ІV.1.5.6. Характеристики одержуваних гум, види виробів.

ІV.1.5.1. Поняття еластомер.

ЕЛАСТОМЕРИ- матеріали на основі каучуку, або близьких до нього речовин, по властивостях.

ІV.1.5.2. Натуральний каучук, характеристика, основні властивості

НАТУРАЛЬНИЙ КАУЧУК(НК) - одержують з "латексу" - сік дерев каучуконосів, що являє важіль у воді мікроскопічних часток -ГЛОБУЛ. Видобуток відбувається винятково на території країн:= Бразилія; = Індонезія; = Шрі-Ланка.

Технологія одержання - коагуляція (осадження і вбирання домішок і води).

По хімічному складі НКявляє собою полімерний вуглеводень(C5H8)n. Просторова формула має вид:

= CH-CH₂-CH₂-C = CH-CH₂-CH₂-C =

| |

CH₃ CH₃

Еластичність каучуку дає зиґзаґоподібна форма з'єднання ланцюжків молекул.

Характеристики НК:

• t=50⁰С- стає липким;

• t<0⁰С- стає тендітним.

На основі НКроблять гумові клеї, які розчиняють в бензині. Речовина практично неполярна.

Характеристики: _V=10¹⁴Ом*м; ε=2,4; tgδ=0,002.

Для поліпшення електричних властивостей, матеріал піддають ВУЛКАНІЗАЦІЇ(після введенняСІРКИнагрівають). При цьому створюється просторова структура з частковим розривом подвійних зв'язків ланцюгів молекул і зшивання ланцюжків крізь атоми-S-.

ІV.1.5.3. Синтетичні каучуки, характеристика, основні властивості.

СИНТЕТИЧНІкаучуки виготовляють із сировини: спирт; нафта; природничий газ.

СКБ - БУТАДІЄНОВИЙкаучук. Одержують полімеризацією газоподібного вуглеводню бутадієну (дивінілу):

H2C=CH-CH=CH2

За складом СКБблизький доНКі використовується у виді полімеру ізопрену (метил дивінілу)- H₂C=C-CH=CH₂-.

|

СH₃

При нагріванні до t=300⁰С,СКБдодатково полімеризується і переходить уЕСКАПОН, який по властивостях нагадуєЕБОНІТ. Дуже мало піддається впливу кислот. Застосовується як основу виготовлення лаків і компаундів.

Характеристики: _V =10¹⁵Ом*м; ε =(2,73,0); tgδ=0,0003.

СКС - БУТАДІЄН-СТИРОЛЬНИЙкаучук. Одержують спільною полімеризацією бутадієну і стиролу. По властивостях наближається доНК. У порівнянні з який володіє нагрівостійкістю, олієстійкістю, бензиностійкістю.

БУТИЛКАУЧУК- одержують спільною полімеризацією ізобутілену з невеликою кількістю чи ізопрену бутадієну. Володіє високої нагрівостійкістю, стійкістю до дії кислот, кисню, озону, обумовлений меншою кількістю 2-х зв'язків у молекулі.

ХЛОРОПРЕНОВИЙкаучук - одержують полімеризацією хлоропрену.

- HC=C-CH=CH₂-

|

Сl

Полярний діелектрик, у наслідку присутності -Cl-. Стійкий до дії олій, бензину, озону, газів, теплового старіння. Застосовується в якості захисних оболонок кабельних виробів.

СНК - БУТАДІЄН-НЕЙКРИЛЬНИЙкаучук - одержують спільною полімеризацією бутадієну й акрил нітрилу-Н₂С=СH-CN-. Частково розчиняється у нафтових оліях, стійкий до дії розчинників.

КРЕМНІЙОРГАНІЧНИЙкаучук - в основі будови лежить полісилоксановий ланцюжок.

R R R

| | |

-SІ-O-SІ-O-SІ-

| | |

R R R

де: R- органічний радикал, в якості якого використовують: мітив -CH₃; етил -C₂H₅; феніл -C₆H₅.

Властивості:

• висока нагрівостійкість і холодостійкість t=(100...+200) ⁰С;

• невисокі механічні властивості;

• стійкість до дії розчинників;

• відносно висока σ_Р. .

Використовується для покриття захисною ізоляцією дротів за допомогою шприць-машин (з одночасною вулканізацією).

ІV.1.5.4. Класифікація гум.

Основний розподіл гум відбувається по кількості сірки, що входить у хімічний склад:

• М'ЯКІ- S=(15)%;L=500%;L/L=(1045)%;

• ТВЕРДІ- S=(2535)%;L=(100200)%;L/L=(38)%;

• ЕБОНІТ- S=(3050)%;L=(26)%;L/L=(0,81,2)%

ІV.1.5.5. Основні компоненти, що входять до складу гум.

• КАУЧУК;

• СІРКА;

• НАПОВНЮВАЧИ- інертні добавки, що застосовуються для економії каучуку: крейда; тальк; мелена слюда; гіпс.

• ПОМ’ЯГЧУВАЧІ: - (C₈H₃₆O₂) - стеаринова кислота; парафін; вазелін; бітум.

• БАРВНИКИ- мілко дисперсні порошки різних речовин.

• КАТАЛІЗАТОРИ- прискорювачі процесу вулканізації: - використовується тіурам (C₆H₁₂N₂S₄).

• ПІДСИЛЮВАЧІ- призначені для поліпшення механічних властивостей гуми: каолін; сажа.

• СТАБІЛІЗАТОРИ- антиокислювачі, застосовуються для захисту сірки від впливу повітря і кисню: використовується неозон (C₁₆H₁₃N).

ІV.1.5.6. Характеристики одержуваних гум, види виробів.

Переваги:

• еластичність;

• високий питомий опір.

Недоліки:

• низька нагрівостійкість (при t– речовина старіє);

• низька стійкість до олій і бензинів (набрякання);

• мала стійкість до впливу світла;

• впливає S(сірка), що міститься в гумі на струмоведучу жилу (в зв'язку з чим розроблено тіурамові гуму, в яких зв’язані молекулиS).

Електричні характеристики:

_V=10¹³Ом*м; ε=(37); tgδ=(0,020,25); Е_ПР.=(2030)МВ/м.

З ГУМвиготовляють: ізоляторне покриття настановних і монтажних дротів, гнучких переносних кабелів; захисні рукавички, коврики, калоші; ізоляційні трубки.

ЕБОНІТвипускається у виді дощок, аркушів, трубок. Добре обробляється. Застосовується в техніці слабких струмів для акумуляторних баків.

Питання для самоперевірки:

Завдання на будинок:

Література:

Л1-стр.

Л2-стр. 179-185

Л3-стр. 217-221