Поликонденсационные синтетические полимеры

Из этой группы высокомолекулярных соединений в качестве электроизоляционных материалов наиболее широкое применение получили полиэфирные, кремнийорганические, эпоксидные, фенолоформальдегидные, полиамидные, полиуретановые и полиимидные полимеры (смолы).

Полиэфирные смолы - продукт поликонденсации различных многоатомных спиртов (гликоля, глицерина и др.) и органических кислот (фталевой, малеиновой и др.) или их ангидридов. К поли­эфирным смолам относят полиэтилентерефталат, поликарбонаты, глифталевые смолы и др.

IIолиэтилентерефталат (лавсан) — прозрачный высокополимерный диэлектрик кристаллического или аморфного строения. Лавсан кристаллического строения получают в резуль­тате реакции поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля. Лавсан имеет значительную механическую прочность и высокую температуру размягчения (примерно 260º С). Его приме­няют для изготовления синтетических волокон, пряжи, тканей, тон­ких электроизоляционных пленок.

Поликарбонаты — полиэфиры угольной кислоты, облада­ющие хорошими механическими и электрическими свойствами и относительно высокой температурой размягчения (например, закристаллизированный поликарбонат размягчается при 140°С). Кроме того, они имеют хорошую химическую стойкость и невысо­кую гигроскопичность.

Поликарбонаты применяют для изготовления слоистых пласти­ков, компаундов, а пленки из поликарбоната используют в конден­саторном производстве и в качестве изоляции в электрических ма­шинах и аппаратах.

Глифталевые смолы получают в результате реакции по­ликонденсации глицерина и фталевого ангидрида при избытке по­следнего. Глифталевые смолы термореактивны и имеют ярко выра­женные дипольно-релаксационные потери. Отличительными каче­ствами этих смол являются их высокая клеящая способность при хороших электрических характеристиках, стойкость к поверхност­ным разрядам и высокая нагревостойкость (до 130°С).

Глифталевые смолы в электротехнике используют как основу для клеящих, пропиточных и покрывных лаков, пленки которых оказываются стойкими к нагретому минеральному маслу. Клеящие глифталевые лаки широко применяют для склеивания слюды в производстве твердой и гибкой слюдяной изоляции (миканитов, микалент).

Кремнийорганические полимеры представляют собой соедине­ния, основу структурной формулы которых составляет цепь чере­дующихся атомов кремния и кислорода:

Свободные связи кремния заполнены органическими радикала­ми (метильными, этильными, фенильными и др.). Молекулы крем-нийорганических полимеров могут иметь линейную структуру (термопластичные смолы) и пространственную структуру (термо-реактивные смолы).

Особенностью кремнийорганических соединений, выгодно отли­чающей их от органических и неорганических полимеров, является их высокая нагревостойкость (до +250° С) и холодостойкость (до --60°С). Они химиче­ски инертны, являются слабополярными диэлектриками с хорошими электрическими параметрами,которые мало меняются при нагреве.

Смолы К-4, К-9 используют для изготовления стеклотекстолитов, смолы К-40, К-42 предназна­чены для изготовления слюдяной изоляции, смолу К-47 применяют для приготовления компаундов, а смолу Ф-9К используют для по­лучения кремнийорганического лака. Кроме того, эти смолы ис­пользуют для изготовления покрывных эмалей, эмальлаков для проводов, резиностеклотканей и др.

Эпоксидные смолы представляют собой группу синтетических смол, полученных в результате хлорирования глицеринов с двух­атомными или многоатомными фенолами в щелочной среде. Их особенностью является наличие в составе молекулы эпоксидных групп (колец)

Эпоксидные смолы в чистом виде - термопластичные жидкие и низкоплавкие материалы. Они легко растворяются во многих ор­ганических растворителях (ацетоне, хлорированных угле­водородах и др.), не растворяются в воде и мало растворимы в спиртах. Эпоксидные смолы при добавлении в них отвердителя сравнительно быстро из жидкого состояния переходят в твердое.. Процесс отверждения представляет собой реакцию полимеризации, без выделения воды и других низкомолекулярных веществ. В качестве отвердителей для эпоксидных смол можно использовать алифатические и ароматиче­ские амины, ангидриды кислот. Отвержденные эпоксидные смолы являются уже термореактивными материалами.

Эпоксидные смолы широко применяют для приготовления ком­паундов, клеящих и токонроводящих лаков (контактолов), исполь­зуемых в электронной технике. На основе эпоксидных смол изго­тавливают литую изоляцию для высоковольтных приборов и аппа­ратов. Промышленность выпускает эпок­сидные смолы марок ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22; Т-10 и др., а также отвердители Л-18, УП-575, АФ-2, дициандиамид (ДЦДА) и др.

Фенолоформальдегидные смолы подразделяют на резольные и новолачные.

Резольные смолы получают путем поликонденсации фе­нола (С₆Н₅·ОН) или крезола (СН₃С6Н₄·СН) с формальдегидом (CH₂O).

Все резольные смолы являются полярными диэлектриками, поэто­му их диэлектрическая проницаемость высока (ε=5,0-6,0). Резольные смолы обладают стойкостью к минеральным маслам и к воде, по они не стойки к действию искровых разрядов. Под их дей­ствием поверхность резольных смол легко обогащается углеродом, в результате чего создаются науглероженные токопроводящие до­рожки. Резольные смолы применяют при производстве слоистых плас­тиков (текстолита, гетинакса и др.) и композиционных пресс-ма­териалов.

Новолачные смолы (новолаки), как и резольные, по­лучают в результате реакции поликонденсации между фенолом и формальдегидом, но при недостатке формальдегида. Новолачные смолы являются термопластичными материалами. Более широкому применению пластмасс на основе новолачных смол препятствуют их пониженные электроизоляционные свойст­ва, особенно во влажной атмосфере, и низкая стойкость к искро­вым разрядам.

Полиамиды являются типичными термопластами. Они облада­ют высокой механической прочностью, эластичностью, ма­лым коэффициентом трения, высокой химической стойкостью; рас­творяются лишь в крезоле и расплавленном феноле. Являются полярными диэлектриками.

К недостаткам полиамидов следует отнести довольно высокую гигроскопичность, малую радиационную стойкость и низкую свето­стойкость. Из числа полиамидов особенно широко применяют капрон с температурой размягчения 215-220°С и найлон с несколько более высокой температурой размягчения.

Полиамиды используют для изготовления синтетических воло­кон, гибких пленок, пластмасс. Нити и ткани из полиамидов широ­ко применяют в электроизоляционной технике.

Полиуретаны - линейные термопластичные и отверждающиеся термореактивные полимеры. Из них изготавливают нити, пряжу, ткани. Нити из полиуретана имеют вдвое большую прочность при растяжении, чем нити из натурального шелка. Полиуретаны при­меняют для эмалирования проводов, изготовления покрывных ла­ков, заливочных компаундов, которые в отличие от эпоксидных, оказывают незначительное давление на герметизируемые элемен­ты. Их применяют также для получения пенопластов, каучуков, клеев, пленок, антикоррозионных покрытий и др.

Наиболее широкое применение получили пенополиуретаны, об­ладающие хорошими электрическими свойствами, достаточной механической прочностью, высокой тепло- и звукоизоляцией. Их используют для герметизации радиоблоков и малогабаритных устройств, для .защиты последних от вибрации, тепла и механических перегрузок.

Полиимиды относят к числу наиболее нагревостойких органиче­ских полимеров (полиимидная пленка не плавится и не размягча­ется при температурах до 300°С). Наряду с хорошей нагревостойкостыо они обладают очень высокой холодостойкостью (до –269°С). Полиимидные пленки применяют в конденсаторах, в нагрево­стойких кабельных изделиях, а полиимидные лаки используют для эмалирования проводов и пропитки катушек.